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Método de prueba estándar para Resistencia a la compresión y módulos de elasticidad de avería de muestras de roca de núcleo bajo diferentes estados de estrés y Temperaturas.

1. Ámbito de aplicación * 1.1 Estos métodos de ensayo cubren la determinación de la fuerza de especímenes del núcleo de roca intacta en compresión uniaxial y triaxial. Las pruebas proporcionan datos en la determinación de la fuerza de roca, a saber: la resistencia uniaxial, fuerzas de cizallamiento en presiones diferentes y diferentes temperaturas elevadas, el ángulo de fricción interna, (ángulo de resistencia al cizallamiento), y la cohesión intercepción. Los métodos de ensayo especifican el aparato , la instrumentación , y procedimientos para la determinación de la tensión-deformación axial y las curvas de deformación-esfuerzo lateral , así como el módulo de Young , E ratio y de Poisson , v. Se debe observar que estos métodos no prevén medidas de presión de poro y las muestras son sin escurrir (placas no son ventiladas). Así, los valores de resistencia determinados son en términos de tensión total, es decir, no son corregidos por las presiones intersticiales. Estos métodos de ensayo no hacen incluir los procedimientos necesarios para obtener una curva de tensión-deformación más allá de la resistencia a la rotura. 1.2 Esta norma reemplaza y combina los siguientes Métodos de prueba estándar: Triaxial D2664 Resistencia a la compresión sin drenaje de roca de núcleo, Medidas de especímenes sin la presión de poro; D5407 módulos elásticos sin drenar la Roca de núcleo. Las muestras de compresión en triaxial Sin la presión de poro Medidas; D2938 Resistencia a la compresión no confinada de especímenes de Roca de núcleo Intacta; y D3148 módulos elásticos de Roca de núcleo Intactas especímenes en compresión uniaxial. Las cuatro normas originales son ahora conocidas como métodos en esta norma estándar. 1.2.1 Método A: Resistencia a la Compresión triaxial Sin drenaje de especímenes de Roca de núcleo sin Medidas de presiones de poro. 1.2.2 Método B: módulos elásticos de no drenado de Roca de núcleo. Las muestras en compresión triaxial Sin las Mediciones de presión de poro. 1.2.3 Método C: Resistencia a la compresión uniaxial de especímenes de Roca de núcleo Intacta.

1.2.4 Método D: módulos elásticos de especímenes de Roca de núcleo Intacta. 1.2.5 Opción A: temperaturas elevadas. 1.3 En el caso de un material isótropo en, Métodos de ensayo B y D, la relación entre el corte y los módulos de compresibilidad y módulo de Young y la relación de Poisson son: (1)

(2)

Donde: G = módulo de corte, K = módulo de compresibilidad, E = módulo de Young, y v = coeficiente de Poisson. 1.3.1 La aplicabilidad en ingeniería de estas ecuaciones disminuye con el aumento de la anisotropía de la roca. Es deseable realizar pruebas en el plano de la foliación, la escisión o la ropa de cama y en ángulos rectos a ella para determinar el grado de anisotropía. Se observaron que las ecuaciones desarrolladas para materiales isótropos pueden dar sólo los resultados calculados aproximados, si la diferencia en módulos elásticos en dos direcciones ortogonales es mayor que 10 % para una dado el nivel de estrés . NOTA 1 - módulos elásticos medidos por métodos acústicos (Método de prueba D2845) puede ser empleado a menudo como una medida preliminar de anisotropía. 1.4 Métodos B y D para determinar la elasticidad de prueba. Las constantes no se aplican a las rocas que se someten a significativas cepas inelásticas durante la prueba, como la potasa y la sal. Los módulos elásticos para tales rocas debe ser determinada a partir de ciclos de recarga descarga, que no están cubiertos por este método de ensayo. 1.5 Los valores indicados en unidades SI deben ser considerados como estándar. No hay otras unidades de medida se incluyen en este estándar. 1.6 Todos los valores observados y calculados se ajustarán a la s directrices para dígitos y redondeo significativos establecidos en D6026 Práctica.

4. Resumen del Método de Ensayo 4.1 Una muestra de núcleo de roca se corta en su longitud, y los extremos se rectifican. La muestra se coloca en un bastidor de carga y si se requiere, se coloca en una cámara de carga y se somete a presión de confinamiento. En una temperatura elevada, probar el espécimen, se calienta a la temperatura de ensayo deseada. La Carga axial se aumenta continuamente en la muestra, y la deformación es medida como una función de la carga hasta que el máximo y el fracaso son obtenidos. 5. IMPORTANCIA Y USO 5.1 Los parámetros obtenidos a partir de los Métodos A y B están en términos de tensión total no drenada (como ya se ha mencionado en el punto 1.1). Sin embargo, hay algunos casos en los que o bien, o se requiere la condición de la tensión de carga del tipo de roca del problema en cuestión efectiva o parámetros drenados por determinar. 5.2 resistencia a la compresión uniaxial (Método C) de la roca es utilizado en muchas fórmulas de diseño y se utiliza a veces como una propiedad de índice para seleccionar la técnica de excavación correspondiente. La deformación y la resistencia de la roca se sabe que son funciones de presión de confinamiento. La prueba de compresión triaxial (Método A) es comúnmente utilizado para simular las condiciones de estrés en virtud del cual existen la mayoría de las masas rocosas subterráneas. Las constantes elásticas (Métodos B y D) se utilizan para calcular la tensión y deformación en estructuras de roca. 5.3 Las propiedades de deformación y resistencia de núcleos de rocas medidos en el laboratorio por lo general no reflejan con exactitud a gran escala de propiedades in situ , porque estos últimos están fuertemente influenciado por las articulaciones, los fallos, inhomogeneidades , planos de debilidad , y otros factores. Por lo tanto, los valores de laboratorio para especímenes de roca intacta se deben emplear con un juicio adecuado en aplicaciones de ingeniería. NOTA 2 - A pesar de las declaraciones de precisión y sesgo contenidos en este método de ensayo; las medidas de precisión de estos métodos de ensayo dependen de la competencia del personal que realice, y sobre la idoneidad de los equipos y las instalaciones utilizadas. Agencias que cumplan los criterios de la Práctica D3740 generalmente se consideran capaces de inspección competente y objetiva. Se advierte a los usuarios de este método de ensayo que el cumplimiento de Práctica D3740 en sí misma no asegura fiable las pruebas. Prueba

fiable depende de muchos factores; D3740 Práctica proporciona un medio para evaluar algunos de estos factores. 6. Aparato 6.1 Aparato de Compresión: 6.1.1 Métodos A a D: 6.1.1.1 Dispositivo de carga: el dispositivo de carga deberá ser tener la capacidad suficiente para aplicar la carga a una velocidad conforme a los requisitos especificados en 10.4.1. Se comprobará en los adecuados intervalos de tiempo de acuerdo con los procedimientos dados en Prácticas E4 y cumplir con los requisitos previstos en el método. El dispositivo de carga puede estar equipado con un transductor de desplazamiento que se puede utilizar para hacer avanzar el ram carga a una velocidad especificada. NOTA 3 - Para los Métodos A y B, si el dispositivo de medición de carga se encuentra fuera del aparato de compresión de confinar, se necesitan calibraciones para determinar la fricción de los sellos para asegurar la precisión especificada en las Prácticas E4. 6.2 El sistema de confinamiento: 6.2.1 Métodos A y B: 6.2.1.1 - El aparato de presión confinada, consistirá en una cámara en la que la muestra de ensayo puede ser sometida a una presión de fluido lateral constante y una requerida carga axial. El aparato deberá tener válvulas de seguridad, adecuados puertos de entrada para llenado de la cámara, y las mangueras asociadas, medidores, y válvulas como sea necesario. 6.2.1.2 Membrana flexible - Esta membrana encierra el espécimen de roca y se extiende sobre las placas para evitar la penetración por el fluido de confinamiento. Una manga de caucho natural o sintético o plástico es satisfactorio para pruebas a temperatura ambiente; Sin embargo, de metal o de goma de alta temperatura (por ejemplo, viton) las chaquetas suelen ser necesarias para las pruebas a temperatura elevada. La membrana deberá ser inerte con respecto a los líquidos de confinamiento y cubrirá pequeños poros en la muestra sin ruptura cuando se aplica presión de confinamiento. Revestimientos de caucho, Plástico o silicona pueden ser aplicados directamente a la muestra proporcionada ya que fortalecen y no penetran la muestra. Se debe tener cuidado para formar un sellado eficaz, donde el plato y la muestra se encuentran. Membranas formadas por los

revestimientos estarán sujetos a los mismos requisitos de desempeño que las membranas de la manga elástica. 6.2.1.3 Presión - El mantenimiento de dispositivos Una bomba hidráulica, intensificador de presión, u otro sistema que tiene capacidad suficiente para mantener constante la presión lateral deseada dentro de 61 % durante todo el ensayo. La presión de confinamiento será medido con un medidor de presión hidráulica o transductor electrónico, cuya precisión será de al menos el 61% de la presión de confinamiento, incluyendo los errores debidos a Lectura de equipo, y una resolución de al menos 0,5 % de la presión de confinamiento. 6.2.1.4 Fluidos de presión-confinamiento – se utilizarán fluidos hidráulicos compatibles con el dispositivo de mantenimiento de presión y membranas flexibles. Para las pruebas de temperatura elevada (opción A), el fluido debe permanecer estable a la temperatura y los niveles de presión designados para la prueba. 6.2.2 Opción A: 6.2.2.1 Temperatura Elevada - Caja - La elevada temperatura será encerrada, o bien un sistema interno que se ajusta en el interior del aparato de carga o en el aparato de presión de confinamiento , un sistema externo que encierra toda la presión de confinamiento o un sistema externo que abarca la completo de ensayo . Para altas temperaturas, un sistema de calentadores, dispositivos de medición de aislamiento y la temperatura - son normalmente requeridos para mantener la temperatura especificada, la temperatura se medirá en tres lugares, con un sensor cerca de la parte superior, uno a media altura, y uno cerca de la parte inferior de la muestra. La temperatura de la muestra "promedio”, con sensor en la media altura, se mantendrá a menos de 61 ° C de la temperatura requerida. La diferencia máxima de temperatura entre el sensor de media altura y, o bien el sensor de finalización no excederán 3 ° C. NOTA 4 - Una alternativa a la medición de la temperatura en tres lugares a lo largo de la muestra durante la prueba es determinar la distribución de la temperatura en una muestra que tiene sensores de temperatura situados en ella con un mínimo de seis posiciones: a lo largo tanto de la línea central, periferia del espécimen, a media altura y cada extremo de la muestra. La muestra puede proceder del mismo lote que las muestras de prueba y ajustarse a las mismas tolerancias dimensionales y para el mismo grado de intacto. El punto de ajuste del controlador de temperatura se puede ajustar para obtener temperaturas de estado estable en la

muestra que cumplen con los requisitos de temperatura en cada ensayo (la temperatura central en media altura puede ser dentro de 61 ° C de la temperatura de ensayo requerida, y todos otras temperaturas del especímenes no podrán apartarse de esta temperatura por más de 3 ° C). La relación entre el punto de referencia del controlador y temperatura de la muestra se puede utilizar para determinar la temperatura de la muestra Durante las pruebas, siempre que la salida del sensor de realimentación de temperatura (u otro sensor de temperatura - ubicación fija en el aparato triaxial) es mantenido constante dentro de 61 ° C de la temperatura de ensayo requerida. La relación entre el punto de referencia del controlador de temperatura y de estado estable temperatura de la muestra puede ser verificada periódicamente. Se utiliza el espécimen únicamente para determinar la distribución de temperatura en un espécimen en el Aparato triaxial. No es para ser utilizado para determinar la resistencia a la compresión o las constantes elásticas. 6.2.2.2 Medición de temperatura - Dispositivo Especial límites de error o termómetros de resistencia de platino (RTD) que tiene una precisión de al menos 61 ° C con una resolución que Se utilizarán 0,1 ° C. 6.2.3 Las superficies de rodamiento: 6.2.3.1 Métodos de la A a la D: (1) Rodillos de dos placas de acero se utilizan para transmitir la carga axial a los extremos de la muestra. La habilitación será de acero endurecido herramienta para una dureza Rockwell mínima de 58 en la escala de "C". Uno de los platos de asiento esférico y el otro será una placa rígida plano. Las caras de apoyo deberán no apartarse de un plano de más de 0,015 mm cuando las placas son nuevas y se mantendrán dentro de una permitida variación de 0,025 mm. El diámetro del asiento esférico deberá ser al menos tan grande como el de la muestra de ensayo, pero no deberá exceder el doble del diámetro de la muestra de ensayo. El centro de la esfera en el asiento esférico deberá coincidir con la cara de la probeta. El asiento esférico será correctamente lubricado para asegurar la libre circulación. La porción móvil de la placa se realizará en estrecha colaboración en el asiento esférico, pero el diseño debe ser tal que la cara de apoyo se puede girar e inclinado a través de pequeños ángulos en cualquier dirección. Si una esférica de seguridad no se utiliza, las superficies de apoyo deben ser platinas paralelas a 0.0005 mm/mm de diámetro. El diámetro de la platina será de al menos tan grande como la de la muestra y

tener un espesor –diámetro relación de al menos 1:2. 6.2.4 Dispositivos de deformación: 6.2.4.1 Métodos B y D: (1) Medición de tensión / deformación de Dispositivos - Deformaciones o cepas se pueden determinar a partir de datos obtenidos por bandas extensométricas de compresometros de resistencia eléctrica, transformadores diferenciales de variables lineal (LVDT), u otra. El sistema de medición de tensión / deformación medirá la cepa con una resolución de al menos 25 × 10-6 tensión y una precisión dentro de 2 % del valor de las lecturas por encima de 250 × 10-6 tensión y precisión y resolución dentro de 5 × 10 -6 para Las lecturas inferiores a 250 × 10-6 tensión, incluyendo los errores introducidos por el equipo de excitación y lectura. El sistema deberá estar libres de inestabilidad a largo plazo no caracterizado (movimiento) que son resultados en un aparente esfuerzo de 10-8 / s o mayor. NOTA 5 - Se advierte al usuario acerca de la influencia de la presión y la temperatura en la salida de sensores de tensión y de deformación situado dentro del aparato de presión de confinamiento. (2) Determinación de la deformación axial - El diseño del dispositivo de medición deberá ser tal que la media de al menos dos medidas de deformación axiales se pueden determinar. Posiciones de Medición serán igualmente espaciados alrededor de la circunferencia de la muestra, cerca de media altura. La longitud de referencia sobre el cual las deformaciones axiales se determinan será de al menos diez veces el diámetro de la magnitud del grano mayor. (3) Determinación de la deformación. Las deformaciones laterales o cepas se pueden medir mediante cualquiera de los métodos mencionado en 6.2.4.1.1. De cualquier deformación circunferencial o diametral (o cepas) se pueden medir. Un único transductor que se envuelve alrededor de la muestra se puede usar para medir el cambio de circunferencia. Al menos dos de deformación diametral, se utilizarán sensores si se miden las deformaciones diametrales. Estos sensores serán igualmente espaciados alrededor de la circunferencia de la muestra, cerca de media altura. La deformación media (o tensión) de los sensores diametrales se registrará.

10. Procedimiento 10.1 Asientos: 10.1.1 Métodos A a D: 10.1.1.1 El asiento esférico debe girar libremente en su cuenca antes de cada prueba. 10.1.1.2 Las platinas inferiores se colocarán en la base o la barra del actuador del dispositivo de carga. Las caras de apoyo de la platinas superior e inferior y de la muestra de ensayo se limpiaron, especímenes limpios, y la prueba se colocarán en la parte inferior de la platina. El plato superior se situará en la muestra y alineado correctamente. 10.2 tensión de confinamiento: 10.2.1 Métodos A y B: 10.2.1.1 La membrana se coloca sobre la muestra y placas para sellar la muestra del fluido de confinamiento. La muestra se colocará en la cámara de prueba, garantizar un correcto sello con la base, y la conexión de las líneas de presión de confinamiento. Una carga axial pequeña, < 1 % de la resistencia final previsto, se puede aplicar a la cámara de compresión, confinar por medios del dispositivo de carga para asentar correctamente las piezas de apoyo del aparato. 10.2.1.2 La cámara se llena con fluido confinado y la tensión de confinamiento se elevará de manera uniforme al especificado nivel dentro de 5 min. Los componentes laterales y axiales de la tensión de confinamiento, no se le permitirá diferir en más de 5 por ciento de la presión instantánea en cualquier momento. 10.2.1.3 La presión de confinamiento predeterminada será mantenido aproximadamente a lo largo de la prueba. 10.2.1.4 Para asegurarse de que ningún fluido de confinamiento ha penetrado en la muestra, la membrana de la muestra será cuidadosamente comprobada, si hay fisuras o perforaciones, la muestra será examinada con una lupa de mano a la finalización de cada prueba de confinamiento. 10.3 Opción A: 10.3.1 Instalar la temperatura elevada durante el aparato utilizado. La temperatura se elevó a una tasa no superior a 2 ° C / min hasta que se alcanza la temperatura requerida (Nota 7). La muestra de ensayo se considerará que han alcanzado la presión y la temperatura de equilibrio cuando todas deformaciones resultadas de los transductores son estables durante al menos tres lecturas tomadas en

intervalos iguales a lo largo de un período de no menos de 30 minutos (3 min para pruebas llevadas a cabo a temperatura ambiente). La estabilidad se define como un constante de lectura que muestra sólo los efectos de instrumento normales y las fluctuaciones de la unidad del calentador. Registre las lecturas de deformación inicial, que se van a tomar como ceros para la prueba. NOTA 7 - Se ha observado que para algunos tipos de rocas, se producirá microfisuración para velocidades de calentamiento por encima de 1 º C / min. El operador Tarjeta amarilla para seleccionar una velocidad de calentamiento de tal manera que la microfisuración no afecta significativamente el resultado de la prueba.

verse limitada más rigurosamente, que corresponde a la mayor duración de la prueba. NOTA 9 - Carga de una muestra de alta resistencia en el control de carga a un fallo en un bastidor de carga a menudo resultar en una falla violenta, que tenderá a dañar los dispositivos de medición de tensión / deformación y ser peligrosa para el operador. 11. Cálculos 11.1 La resistencia a la compresión uniaxial 𝜎𝑢 , o el triaxial se calculará la fuerza 𝜎 de la muestra de ensayo a la compresión de la siguiente manera:

10.4 Carga Aplicación: 10.4.1 Métodos A a D: 10.4.1.1 La carga axial se aplica de forma continua y sin shock hasta que la carga se vuelve constante, se reduce, o se logra una cantidad predeterminada de tensión. La carga será aplicada de una manera tal como para producir, ya sea una tasa de estrés entre 0,5 y 1,0 MPa / s o una velocidad lo más constante viable durante todo el ensayo. La tasa de estrés o la velocidad de deformación no se permitirán en un momento dado a desviarse en más de un 10 % a partir de lo seleccionado. La tasa de estrés o la velocidad de deformación seleccionado será la que producirá el fracaso de un ensayo de corte en la compresión, en un tiempo de prueba entre 2 y 15 min. La tasa de estrés seleccionada o la velocidad de deformación para un tipo de roca que se dicten, ser respetados para todas las pruebas de una misma serie de investigación (Nota 8). Se observarán las lecturas de deformación registrada en un mínimo de diez niveles de carga que están separadas uniformemente en todo el rango de carga. Grabación con...