Oznaczenie wytrzymałości granicznej próbek skalnych na jednoosiowe ściskanie i rozciąganie metodą brazylijską

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było oznaczenie wytrzymałości granicznej próbek skalnych na jednoosiowe ściskanie i rozciąganie metodą brazylijską.
Do przeprowadzenia doświadczenia, wykorzystano cztery walcowe próbki piaskowca bardzo drobnoziarnistegoSZYDŁOWIEC o wymiarach:
• I PRÓBA: h1 = 8,43 cm, d1 = 4,17 cm

• IIPRÓBA: h2 = 2,1 cm, d2 = 4,18cm
h3 = 2,1cm, d3 = 4,18cm
h4 = 2,1cm, d4 = 4,18cm

I PRÓBA – próba jednoosiowego ściskania.
II PRÓBA – próba poprzecznego ściskania
Podczas przeprowadzania eksperymentu mierzono:
• czasod momentu rozpoczęcia działania siłą na próbkę do chwili jej zniszczenia – t [s],
• maksymalnąsiłę niszczącą – Pmax[T].
Do wyznaczenia wytrzymałości granicznej na jednoosiowe ściskanie użyto maszyny wytrzymałościowej EDB 60, która składa się z dwóch zespołów:
• szafy pomiarowo-sterującej z:
- tarczą siłomierza,
- pokrętłami i przyciskami do zasilania i sterowania maszyną,
• korpusu właściwego z:
- dwiema kolumnami,
- silnikiem elektrycznym,
- pompą hydrauliczną,
- walcem dystansowym,
- górną belką oporową,
- dolną płytą oporową,
- płytami dystansowymi.
Do przeprowadzenia próby brazylijskiej zamontowano w maszynie dodatkowy przyrząd zbudowany z:
• górnego i dolnego jarzma,
• dwóch prowadników,
• przegubu kulistego,
• otworów prowadzących.
TOK POSTĘPOWANIA PODCZAS ĆWICZENIA
Natomiast przyrząd do przeprowadzania prób jednoosiowego ściskania zbudowany jest z:
• dwóch podkładek,
• przegubu kulistego.
• włączenie zasilania elektrycznego maszyny,
• włączenie zasilanie hydraulicznego,
• ustawienie zakresu obciążania,
• umieszczenie próbki w przyrządzie do przeprowadzania prób jednoosiowego ściskania lub poprzecznego ściskania,
• skalibrowanie wskazówki,
• pomiar czasu t od momentu rozpoczęcia obciążania próbki do jej zniszczenia,
• odczyt wartości maksymalnej siły niszczącej Pmaxz tarczy siłomierza,
• zapisanie wyników pomiarów.

Wytrzymałość graniczna na jednoosiowe ściskanie σCbadanego piaskowca jestrówna53,16 MPa.

Wytrzymałość graniczna na rozciąganieσTBbyła równa: 3,10 MPa, 4,20 MPa, 3,49 MPa, co dało średnią wartość wytrzymałości skały na rozciąganie równą3,60 MPa.

Wartości te mieszczą się w przedziale podanym w książce A. Kidybińskiegopt. „Podstawy geotechniki kopalnianej”, ponieważ dla piaskowców graniczna wytrzymałość na jednoosiowe ściskanieσC, wgautora podręcznika, zawiera się w przedziale od 45,0 do 150,0 MPa, a graniczna wytrzymałość na rozciąganieσTw przedziale od3,5do 10,8 MPa.
Z przeprowadzonego doświadczenia możemy wywnioskować, że wytrzymałość graniczna na jednoosiowe ściskanie σCdla badanego piaskowca jest prawie piętnastokrotnie wyższa od granicznej wytrzymałości na rozciąganieσTB.
Prędkość obciążania próbki dla jednoosiowego ściskaniabyła równa0,43 MPa/s. Mieści się ona w zalecanym przedziale prędkości dla prób jednoosiowego ściskania σ ̇_C=0,1÷0,5 MPa/s.
Podczas próby poprzecznego ściskania otrzymano prędkości: 0,41 MPa/s, 0,08 MPa/s i 0,27 MPa/s. Żadna, z tych prędkości, nie mieści się wprzedziale zalecanej prędkości dla prób rozciągania σ ̇_T=0,01÷0,05 MPa/s.
Wnioski
Próbkę BR-1oraz BR-2 obciążaliśmy z prędkością obciążenia 0,4Mpa/s, mieści się to w naszej zalecanej prędkości obciążenia(0,1-0,5MPa/s). Wytrzymałość graniczna na ściskanie tych próbek wyniosła 99Mpa. Wytrzymałość na ściskanie piaskowców w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym wynosi 45MPa- 150 MPa. Zatem wielkość uzyskana przez nas zawiera się w tym przedziale.
Próbkę BR-3 oraz BR-4 obciążaliśmy z prędkością obciążenia 0,07MPa/s oraz 0,08MPa/s jednak nie mieści się to w naszej zalecanej prędkości obciążenia(0,01-0,05MPa/s). Natomiast wytrzymałość na rozciąganie tych próbek wyniosła 6,67MPa i mieści się w zalecanej wytrzymałości(4,45- 13,90 Mpa).
Tok postępowania podczas wykonywania prób na:
ściskanie
Przygotowane wcześniej próbki zmierzyliśmy oraz określiliśmy jej rodzaj oraz pochodzenie. Próbkę umieściliśmy w maszynie wytrzymałościowej ustawionej na zakres obciążenia 0- 20T. Włączyliśmy szafę pomiarowo-sterującą i rozpoczęliśmy pomiar. Gdy próbka uległa zniszczeniu wyłączyliśmy maszynę wytrzymałościową. Odczytaliśmy ze stopera czas zniszczenia próbki, a z szafy pomiarowo- sterującej graniczną nośność próbki.
rozciąganie
Przygotowane wcześniej próbki zmierzyliśmy oraz określiliśmy jej rodzaj oraz pochodzenie. Próbkę umieściliśmy w maszynie wytrzymałościowej ustawionej na zakres obciążenia 0-6T. Włączyliśmy szafę pomiarowo-sterującą i rozpoczęliśmy pomiar. Gdy wskazówka na tarczy odczytowej maszyny wytrzymałościowej zatrzymała się, zaczęliśmy zwiększać obciążenie ręcznie- pokrętłem. Gdy próbka uległa zniszczeniu wyłączyliśmy maszynę wytrzymałościową. Odczytaliśmy ze stopera czas zniszczenia próbki, a z szafy pomiarowo-sterującej graniczną nośność próbki.
Wytrzymałość graniczna na jednoosiowe ściskanie piaskowca drobnoziarnistego Brenna-2 jest trzykrotnie wyższa od jej wytrzymałości granicznej na rozciąganie..... trzeba tu jeszcze coś dopisać ale ja nie mam zielonego pojęcia co...
 Piaskowiec szydłowiecki. Występuje na północnym obrzeżu Gór Święto¬krzyskich. Na najwyższą skalę wydobywa się go w okolicach Szydłowca. Jest to piaskowiec drobno- i średnioziarnisty o spoiwie krzemionkowo-ilastym, barwy kremowej lub biało szarej z żółtymi smugami. Jego wytrzymałość na ściskanie wynosi 20-40 MPa. Cechuje się on dużą nasiąkliwością i ścieralnością. Odznacza się wyjątkowo dobrą blocznością i łupnością. Jest powszechnie stosowany do wznoszenia murów i na płyty okładzinowe, z wyłączeniem jednak elementów narażonych na ścieranie (stopnice, posadzki) oraz na częste działanie wody.
WNIOSKI
Wraz ze wzrostem naprężenia zmniejsza się wysokość próbek, a co za tym idzie, również ich objętość.
W czasie obciążania (pierwotnego i wtórnego), zarówno w próbce suchej jak i mokrej, ciężar objętościowy rośnie, a w czasie odciążania – maleje.
Porowatość w czasie obciążania w obu próbkach maleje, a w czasie odciążania – rosnie.
Edometryczny moduł ściśliwości, zarówno dla próbki suchej, jak i mokrej, nie wykazuje tendencji wzrostowej lub malejącej – przyjmuje wartości „skokowe’’.
Tabela prezentująca tendencje wzrostowe (malejące) obliczonych parametrów dla obu próbek w zależności od rodzaju obciążenia:
Po odciążeniu próbki, wyliczone parametry nie osiągają wartości, jakie posiadały przed obciążeniem pierwotnym.
W czasie obciążenia, w próbce mokrej wysokość zmniejsza się w większym stopniu niż w próbce suchej.
Porowatość jest różna dla próbki suchej i mokrej oprócz pomiaru (Lp.14),gdzie jest taka sama i wynosi 16,66667% - taka samo jest w przypadku wskaźnika porowatości:e = 0,2
Po wykonaniu palcem wgłębienia w próbce suchej i mokrej, można zauważyć dużą różnice w ich wyglądzie.
W próbce składającej się z suchego piasku powstał ‘’lej’’, natomiast w próbce mokrejpowstał cylindryczny otwór.
Próbka mokra wykazuje większą zwięzłość piasku. Wynika to z tego, że woda znajdująca się w porach pomaga przyklejać się ziarnom piasku do siebie, a więc odpowiada za zwięzłość próbki.