Определение прочностных характеристик горных пород в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях

Прочностные характеристики горной породы в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях необходимо учитывать при выполнении геотехнических расчетов по первому предельному состоянию при проектировании различных гидротехнических сооружений, а также для любых других сооружений, взаимодействующих с водой и имеющих повышенный класс ответственности. В связи с этим проведены экспериментальные исследования на образцах гнейса, известняка и гальки с целью определения их прочностных характеристик в двух различных состояниях: в воздушно-сухом и водонасыщенном. По результатам выполненных экспериментальных исследований построены паспорта прочности горных пород на основе определения пределов прочности при одноосном сжатии и растяжении в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях, а также определены прочностные характеристики и коэффициент размягчаемости породы. Установлено, что водонасыщение образцов горной породы приводит к снижению их прочностных характеристик, а коэффициент размягчаемости гнейса снижается с увеличением глубины залегания. Принимая во внимание влияние различных факторов и условий на полученные результаты испытаний, необходимо дальнейшее проведение лабораторных исследований с целью развития методов оценки изменения прочностных характеристик при различных уровнях водонасыщения породы и глубины ее залегания.

Л.Ю. ЕРМОШИНА, магистр, аспирант, младший научный сотрудник НОЦ «Геотехника» им. З.Г. Тер-Мартиросяна (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
А.Е. ШИПКОВА, студентка (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
А.З. ТЕР-МАРТИРОСЯН, профессор, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Г.О. АНЖЕЛО, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)

1. Wong L., Maruvanchery V., Liu G. Water effects on rock strength and stiffness degradation. Acta Geotechnica. 2016. No. 11 (4). DOI: 10.1007/s11440-015-0407-7
2. Liu S., Cai G., Jiang P., Zhou A., Wang L., Sun K. A Stochastic Approach to Soil-Rock Slope Stability Analysis Considering Soil Softening of Contact Zone. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2021. Vol. 58. No. 5, pp. 383–390. DOI:10.1007/s11204-021-09755-7
3. Muhammad U. A., Hui Z., Fanjie Y., Adnan Y., Xinjing L., Houguo F., Yijun G. Water-induced softening behavior of clay-rich sandstone in Lanzhou Water Supply Project, China. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2020. Vol. 12. No. 3, pp. 557–570. DOI: 10.1016/j.jrmge.2019.07.017
4. Cai X., Zhou Z., Liu, K., Du X., Zang H. Water-Weakening Effects on the Mechanical Behavior of Different Rock Types. Phenomena and Mechanisms. 2019. Vol. 9. No. 20, pp. 4450. DOI: 10.3390/app9204450
5. Vásárhelyi B., Ván P. Influence of water content on the strength of rock. Engineering Geology. 2006. Vol. 84. Iss. 1–2, pp. 70–74. DOI: 10.1016/j.enggeo.2005.11.011
6. Zhou Z., Cai X., Cao W., Li X., Xiong C. Influence of Water Content on Mechanical Properties of Rock in Both Saturation and Drying Processes. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2016. No. 49, pp. 3009–3025. DOI: 10.1007/s00603-016-0987-z
7. Zhou Z., Cai X., Ma D., Du X., Chen L., Wang H., Zang H. Water saturation effects on dynamic fracture behavior of sandstone. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2019. Vol. 114, pp. 46–61. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2018.12.014
8. Li H., Shen R., Li D., Jia H., Li T., Chen T., Hou Z. Acoustic Emission Multi-Parameter Analysis of Dry and Saturated Sandstone with Cracks under Uniaxial Compression. Energies. 2019. No. 12, pp. 1959. DOI: 0.3390/en12101959
9. Ma D., Wang J., Cai X., Ma X., Zhang J., Zhou Z., Tao M. Effects of height/diameter ratio on failure and damage properties of granite under coupled bending and splitting deformation. Engineering Fracture Mechanics. 2019. Vol. 220. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2019.106640
10. Masoumi H., Horne J., Timms W. Establishing Empirical Relationships for the Effects of Water Content on the Mechanical Behavior of Gosford Sandstone. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2017. Iss. 50, pp. 2235–2242. DOI: 10.1007/s00603-017-1243-x
11. Vásárhelyi B. Statistical analysis of the influence of water content on the strength of the miocene limestone. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2005. Iss. 38, pp. 69–76. DOI:10.1007/s00603-004-0034-3
12. Hawkins A.B., McConnell B.J. Sensitivity of sandstone strength and deformability to changes in moisture content. Quarterly Journal of Engineering Geology. 1992. Vol. 25, pp. 115–130. DOI: 10.1144/gsl.qjeg.1992.025.02.05
13. Rahman T., Sarkar K. Estimating strength parameters of Lower Gondwana coal measure rocks under dry and saturated conditions. Journal of Earth System Science. 2022. Iss. 131. DOI: 10.1007/s12040-022-01920-2
14. Dong W., Han L., Meng L., Zhu H., Yan S., Xu C., Dong Y. Experimental Study on the Mechanical and Acoustic Emission Characteristics of Tuff with Different Moisture Contents. Minerals. 2022. No. 12. DOI: 10.3390/min12081050
15. Тер-Мартиросян А.З., Анжело Г.О., Гладких В.А., Ермошина Л.Ю., Шипкова А.Е. Определение механических параметров скального грунта различными методами // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 9. С. 66–73. DOI 10.33622/0869-7019.2022.09.66-73
15. Ter-Martirosjan A.Z., Anzhelo G.O., Gladkih V.A., Ermoshina L.Ju., Shipkova A.E. Determination of mechanical parameters of rock soil by various methods. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo. 2022. No. 9, pp. 66–73. (In Russian). DOI 10.33622/0869-7019.2022.09.66-73