Трещиностойкость границ между горными породами и бетоном и её прогнозирование по акустическим свойствам

Актуальность темы определяется необходимостью решения задачи обеспечения сохранности и отсутствия разрушения объектов, содержащих границы раздела между горной породой и бетоном. К ним относятся шахтные стволы, плотины гидроэлектростанций в горных районах, железобетонная крепь тоннелей и другие, испытывающие воздействия как статических нагрузок от вышележащих пород и грунтов, так и динамические воздействия от взрывов и землетрясений. Лабораторные эксперименты проводились по методике Международного общества по механике горных пород (ISRM) на образцах с границами между гипсовым камнем и песчано-цементным раствором. Исследовался коэффициент трещиностойкости KIC границ раздела в образцах. Цилиндрические образцы имели диаметр 40 мм и длину 150 мм с V-образным вырезом в средней части. Деформирование образцов при изгибе по трехточечной схеме позволило определить KIC исходя из максимального усилия при 5-6 циклах. Среднее значение KIC между породой и бетоном оказалось намного ниже, чем для горной породы и даже для образцов полностью из бетона. Для образцов без бетона среднее значение составило 1,327 МПа×√м, а для полностью бетонных образцов 0,858 МПа×√м. Среднее значение KIC для образцов с бетоном составило 0,323 МПа×√м, что в 4 раза меньше, чем для образцов без бетона, и в 2,5 раза меньше, чем для бетонных образцов. Образование калиброванной трещины при испытании приводит к относительному увеличению коэффициента внутренних механических потерь Q-1, определяемого резонансным методом, до 30 %. Это позволяет оценить коэффициенты трещиностойкости KIC границ раздела горная порода - бетон с использованием Q-1. Полученные результаты могут быть использованы на практике при проектировании, эксплуатации, а также организации неразрушающего контроля и мониторинга промышленных объектов горного производства, включающих данные границы раздела.