Improving a Technique to Calculate Strength of Cylindrical Rock Samples in Terms of Uniaxial Compression
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine
Abstract
ENG: Purpose is to improve analytical technique to calculate strength of cylindrical rock samples taking into consideration standard horizontal stresses. Methods. Mathematical modeling of cylindrical rock sample breakage under the truncated-wedge destruction was performed taking into consideration the standard horizontal stresses using four experimental characteristics (i.e. k being shear strength; fс and μ being contact and internal friction coefficients; and Е being elasticity modulus) as well as comparing the design strength with experimental data obtained in the process of uniaxial compression. Findings. The technique makes it possible to identify both maximum strength and residual strength of cylindrical rock samples using four indicators of properties which can be simply defined by experiment. Comparison of the analytical strength limits and experimental data, obtained in terms of uniaxial compression, supports the idea of high efficiency of the proposed technique. Originality. For the first time, analytical modeling of cylindrical rock sample breakage has been performed in terms of the truncated-wedge destruction taking into consideration the standard horizontal stresses as well as contact and internal friction parameters. Practical implications. The technique advantage is to apply promptly the calculation results in the context of industrial enterprises since their environment helps apply simple procedures to define indices of physiсomechanical characteristics of rocks for determination of stability of underground structures and reduction of energy consumption while disintegrating in open pits and mining and processing complexes.
UKR: Мета. Удосконалення аналітичного методу розрахунку межі міцності циліндричних зразків гірських порід при врахуванні горизонтальних нормальних напружень. Методика. Математичне моделювання процесу руйнування циліндричних зразків гірських порід на прикладі усічено-клинової форми руйнування здійснювалося з урахуванням горизонтальних нормальних напружень із використанням чотирьох експериментальних характеристик (k – межі міцності зсуву, fс і μ – коефіцієнтів контактного та внутрішнього тертя, Е – модуля пружності) та зіставлення розрахункових меж міцності з експериментальними даними, отриманими при одновісному стисканні. Результати. Метод дозволяє визначити межу міцності та залишкову міцність циліндричних зразків гірських порід із використанням чотирьох показників властивостей, які простими способами можуть бути встановлені експериментально. Зіставлення розрахункових меж міцності з експериментальними даними, отриманими при одновісному стисканні, свідчить про високу результативність запропонованого методу. Наукова новизна. Перевагою методу є можливість оперативного використання результатів розрахунку на виробничих підприємствах, тому що в їх умовах простими способами можуть бути визначені показники фізико-механічних властивостей гірських порід для визначення стійкості підземних споруд у шахтах та зниження енерговитрат при дезінтеграції на кар’єрах та ГЗК. Практична значимість. Вперше проведено аналітичне моделювання процесу руйнування циліндричних зразків гірських порід на прикладі усічено-клинової форми руйнування з урахуванням горизонтальних нормальних напружень, а також внутрішнього і зовнішнього тертя.
UKR: Мета. Удосконалення аналітичного методу розрахунку межі міцності циліндричних зразків гірських порід при врахуванні горизонтальних нормальних напружень. Методика. Математичне моделювання процесу руйнування циліндричних зразків гірських порід на прикладі усічено-клинової форми руйнування здійснювалося з урахуванням горизонтальних нормальних напружень із використанням чотирьох експериментальних характеристик (k – межі міцності зсуву, fс і μ – коефіцієнтів контактного та внутрішнього тертя, Е – модуля пружності) та зіставлення розрахункових меж міцності з експериментальними даними, отриманими при одновісному стисканні. Результати. Метод дозволяє визначити межу міцності та залишкову міцність циліндричних зразків гірських порід із використанням чотирьох показників властивостей, які простими способами можуть бути встановлені експериментально. Зіставлення розрахункових меж міцності з експериментальними даними, отриманими при одновісному стисканні, свідчить про високу результативність запропонованого методу. Наукова новизна. Перевагою методу є можливість оперативного використання результатів розрахунку на виробничих підприємствах, тому що в їх умовах простими способами можуть бути визначені показники фізико-механічних властивостей гірських порід для визначення стійкості підземних споруд у шахтах та зниження енерговитрат при дезінтеграції на кар’єрах та ГЗК. Практична значимість. Вперше проведено аналітичне моделювання процесу руйнування циліндричних зразків гірських порід на прикладі усічено-клинової форми руйнування з урахуванням горизонтальних нормальних напружень, а також внутрішнього і зовнішнього тертя.
Description
M. Malich: ORCID 0000-0003-4967-5378
Keywords
rock, strength, breakage, crack, stress, uniaxial compression, гірська порода, межа міцності, руйнування, тріщина, напруження, одноосне стискання, КГМ
Citation
Vasyliev L., Malich M., Vasyliev D., Katan V., Rizo Z. Improving a Technique to Calculate Strength of Cylindrical Rock Samples in Terms of Uniaxial Compression. Mining of Mineral Deposits. 2023. Vol. 17, Iss. 1. P. 43–50. DOI: https://doi.org/10.33271/mining17.01.043.