Wydział Górnictwa i Geoinżynierii		Baraniak Piotr	2004/2005		01.12.2004
Ćwiczenie nr.8	Oznaczenie modułu jednostronnego ściskania skał			Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Wyznaczenie modułu ściśliwości skały zwanego edometrycznym za pomocą jednostronnego ściskania.

2. Wzory:

Wyznacza się go na podstawie pomiaru odkształceń próbki skały, ze wzoru:

gdzie:

M - edometryczny moduł ściśliwości w danym przedziale obciążenia

Δσ_i - przyrost naprężenia normalnego w próbce skalnej dla zakresu od

σ_i do σ_i+1; Δσ_i-σ_i, MPa

Δh_i - zmniejszenie wysokości próbki na skutek zwiększenia naprężenia o Δσ_i,

mm

h_i - grubość próbki przed zwiększeniem naprężenia o Δσ_i, mm

χ_i - współczynnik korekcyjny przyjmowany z wykresu

ε_i - odkształcenie jednostkowe próbki;

i - numer zakresu obciążenia.

Wykorzystując wartości modułu ściśliwości należy obliczyć dla określonych przedziałów naprężeń moduły odkształcenia, jakie miałaby próbka przy badaniu w trójosiowym stanie odkształcenia. Zakłada się przy tym, że w niewielkim przedziale naprężeń próbka jest ciałem liniowo odkształcającym się i że można do niego stosować zależności jak do ośrodka sprężystego:

gdzie:

E₀ - moduł odkształcenia, MPa

M - moduł ściśliwości, MPa

- współczynnik rozszerzalności bocznej; dla piasków
=0,3

3. Wyniki:

Rodzaj skały						less
Wyniki konsolidacji próbki skalnej dla odpowiednich wartości obciążeń
Obciążenie σ1 [MPa]	Czas τ [s]	Odczyty czujników [mm]		Zmniejszenie wysokości próbki Δhi, [mm]			Wysokość próbki hi [mm]
				1	2	1		2	średnie
0,05	60 120 300 600 900 1200	1,30 1,32 1,33 1,34 1,34 1,34	1,40 1,44 1,46 1,47 1,47 1,48	1,30 0,02 0,01 0,01 0,00 0,00	1,40 0,04 0,02 0,01 0,00 0,01	1,35 0,03 0,015 0,01 0,00 0,005	18,65 18,62 18,605 18,595 18,595 18,59
0,1	60 120 300 600 900 1200	2,80 2,83 2,88 2,89 2,90 2,90	2,95 2,98 3,03 3,04 3,05 3,05	1,44 0,03 0,05 0,01 0,01 0,00	1,47 0,03 0,05 0,01 0,01 0,00	1,455 0,03 0,05 0,01 0,01 0,00	17,135 17,105 17,055 17,045 17,035 17,035
0,2	60 120 300 600 900 1200	4,28 4,33 4,35 4,36 4,37 4,38	4,48 4,52 4,54 4,55 4,56 4,56	1,38 0,05 0,02 0,01 0,01 0,01	1,43 0,04 0,02 0,01 0,01 0,00	1,405 0,045 0,02 0,01 0,01 0,005	15,63 15,585 15,565 15,555 15,545 15,54
0,4	60 120 300 600 900 1200	5,49 5,49 5,49 5,49 5,49 5,49	5,78 5,79 5,82 5,83 5,83 5,84	1,11 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00	1,22 0,01 0,03 0,00 0,00 0,01	1,165 0,005 0,015 0,00 0,00 0,005	14,375 14,37 14,355 14,355 14,355 14,35

Wyniki badań ściśliwości
Lp. i	Zakresy obciążenia σi [MPa]	Odkształcenie	Współczynnik i	Moduł ściśliwości M [MPa]	Moduł odkształcenia E0 [MPa]
1 2 3 4 5 6 7	0,0 - 0,05 0,05 - 0,1 0,1 - 0,2 0,2 - 0,4 0,0 - 0,1 0,0 - 0,2 0,0 - 0,4	0,0705 0,0836 0,0878 0,0766 0,1483 0,2230 0,2825	1 1 1,12 1,08 1 1 1	0,7092 0,5977 1,2762 2,8207 0,6745 0,8969 1,4159	0,5269 0,4440 0,9480 2,0954 0,5011 0,6662 1,0518

4. Wykresy:

5. Wnioski:

W wyniku badania ściśliwości skały poprzez stopniowe obciążanie próbki skalnej w warunkach uniemożliwiających jej rozszerzanie uzyskuje się odpowiednie zmiany wysokości w poszczególnych przedziałach obciążeń. Końcowe osiadanie, jakie uzyskałem wynosi 14,35mm, co przy początkowej wysokości

h = 20 mm daje 3,65 mm wartości osiadań dla całego przyłożonego obciążenia pionowego .

Znając wartości osiadań końcowych przy zadanym obciążeniu, określić można M - moduł jednostronnego ściskania, jako stosunek przyrostu osiowego naprężenia normalnego do jednostkowego zmniejszenia wysokości próbki. Jak wskazują wyniki badań ściśliwości M osiąga największą wartość dla przedziału 0,2 - 0,4MPa. Z czego można wnioskować, że przy zwiększaniu obciążenia wzrasta wartość modułu ściśliwości. Opierając się o wykresy konsolidacji można stwierdzić, że największe osiadania następują w pierwszej minucie przy każdorazowej zmianie obciążenia, należy to rozumieć, że próbka uległa pełnej konsolidacji i dopiero dodając kolejne obciążniki uzyskujemy jej dalsze osiadanie, aż do obciążenia 0,4 MPa. Interpretacja osiadań końcowych przy każdym stopniu obciążenia w postaci wykresu

ściśliwości, pokazuje zależność liniową pomiędzy naprężeniami a odkształceniami pionowymi, oczywiście w ustalonym zakresie obciążeń.

---