Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2011, № 1

В.В. Гнитиенко

ОСОБЕННОСТИ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ
ОБРАЗЦОВ
ГОРНЫХ ПОРОД
В ПРЕДРАЗРУШАЮЩЕЙ
СТАДИИ НАГРУЖЕНИЯ

2011

УДК
ББК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Г 56

622.023.001.57 
22.251 
Г 56 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.10 
 
 
 
 
 
 
Гнитиенко В.В. 
Особенности деформирования образцов горных пород в предразрушающей стадии нагружения: Отдельные статьи Горного информационно-аналитического 
бюллетеня 
(научно-технического

журнала). — 2011. — № 1. — 12 с.— М.: Издательство «Горная
книга» 

ISSN 0236-1493 
Представлены экспериментальные исследования деформирования

образцов горных пород при нагрузках, близких к разрушающим. Определены этапы разрушения образцов, на основании этих данных получены
деформационные предвестники разрушения. 
In this work experimental researches deformation of samples of rocks at 

the loadings close to destroying are submitted. Stages of destruction of samples are determined, on the basis of these data deformation harbingers of fracture are received. 
 
 
 
 
 
 
 
УДК 622.023.001.57

ББК 22.251

 
©  В.В. Гнитиенко, 2011 
©  Издательство «Горная книга», 2011 
ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство «Горная книга», 2011

УДК 622.023.001.57 
 
 
 
 
 
Ключевые слова: образец горной породы, деформационные предвестники, разрушение, испытания, тензометрия. 
Key words: sample of rock, deformation precursors, fracture, testing, 
strain measurement. 
 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
На современном этапе развития горнодобывающая отрасль России претерпела качественное изменение. Это связано с тем, что работы по освоению месторождений полезных ископаемых производятся на больших глубинах залегания, что связано с высоким уровнем напряжений. Существующие методы прогноза горных ударов являются не 
вполне ненадежными. 
Выявление среднесрочных и краткосрочных предвестников геодинамических явлений требует проведения исследований закономерностей деформирования горных пород в 
состоянии предразрушения, которые необходимо изучить 
более детально. Такие исследования проводятся на образцах 
горных пород, как на конструктивных элементах массива, 
для дальнейшего переноса результатов на прогнозирование 
разрушения массива. 
Предыдущие исследования показали, что до момента 
возникновения в образце макротрещины, т.е. до его разрушения, распределение деформаций внутри образца имеет 
определенную зависимость, которая может быть использована в качестве деформационных предвестников разрушения (см. рис. 1) [1]. 

Рис. 1. Деформационные предвестники разрушения 
 
За долгосрочный предвестник принято считать порог 
дилатансии, т.е. момент, когда объем образца перестает 
уменьшаться. Явление дилатансии очень хорошо описано в 
научной литературе [2−3]. 
Особый же интерес вызывают зоны среднесрочного и 
краткосрочного предвестников. Согласно [1] за среднесрочный предвестник разрушения принят «факт одновременного проявления реверсивных продольных и поперечных деформаций в одной области образца и аномально 
больших деформаций обычного типа в соседней его части»; в качестве краткосрочного используется «начало 
процесса смены мест участков реверсивного и обычного 
деформирования образца». 
Необходимо более детальное изучение формирования 
данных деформационных предвестников и их уточнение. 
 
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 
 
Для определения предвестников проводились исследования характера деформирования при одноосном сжатии 

партии образцов гранита цилиндрической формы с соотношением h/d = 2 [4]. Испытания проводились тензоментрическим способом при следующей схеме расклейки датчиков 
(см. рис. 2). 
Нагружение образцов производится сервоуправляемым 
нагрузочным устройством MTS-816. Показания тензорезисторов фиксировались устройством УИУ 2002. 
В результате нагружения получились следующие зависимости объемных деформаций (см. рис. 3) 
При детальном рассмотрении приращений объемных 
деформаций отмечается следующая картина (см. рис. 4): после перехода в дилатированное состояние образцов наблюдается картина смены характера приращений объемных деформаций в одной области образца и резкий рост обычного 
характера распределения приращений объемных деформаций в другой, затем наблюдается повторная картина смена 
характера приращений объемных деформаций. 
Из выше представленного прослеживается следующая 
тенденция. 
I. Образец переходит в дилатированное состояние; 
II. Формируются области положительных и отрицательных значений приращений объемных деформаций; 
III. Происходит смена характера распределения приращений объемных деформаций; 
При дальнейшем исследовании были получены надежные деформационные предвестники (рис. 5) разной степени 
срочности (долгосрочный, среднесрочный и краткосрочный). 
Долгосрочный предвестник – точка пересечения графика с осью нагрузки; 
Среднесрочный предвестник – момент разнознакового 
распределения приращения объемных деформаций; 
Краткосрочный предвестник – момент изменения характера распределения приращений объемных деформаций. 

а) 
 
 
 
 
 
 
б) 
Рис. 2. а) контрольный образец № 4, подготовленный к эксперименту, б) схема расположения тензодатчиков образца гранита при 48 
тензодатчиков (развернутая) 

Рис. 3. Распределение деформаций обр. № 2: а) линейных, б) объемных 

Рис. 4. Этапы деформирования образца в предразрушающей стадии 
 
 

 
 
 
Рис. 5. Деформационные предвестники разрушения