Istražni radovi

Point load test (PLT)

Pokus za određivanje čvrstoće pri opterećenju u točki (Point load test) indeksni je pokus pomoću kojeg se stijena klasificira prema čvrstoći. Pokus može poslužiti za procjenu drugih karakteristika intaktne stijene s kojima se nalazi u korelaciji, poput jednoosne tlačne i vlačne čvrstoće.
Pokusom se određuju vrijednosti indeksa čvrstoće u točki (I_s(50)) i indeksa anizotropije (I_a(50)). Indeks anizotropije predstavlja odnos čvrstoće pri opterećenju u točki u pravcima s najmanjim i najvećim vrijednostima indeksa čvrstoće.

Uređaj za ispitivanje sastoji se od sklopa za opterećivanje uzorka i mjerila sile, a tijekom pokusa se mjeri i dimenzija uzorka (mjerilom duljine).

Slika 1. Uređaj za ispitivanje čvrstoće pri opterećenju u točki

Vrste i principi ispitivanja

Nakon što su određene dimenzije uzorka, uzorak se opterećuje jednolikim povećanjem sile tako da do loma dođe u periodu između 10 i 60 sekundi. Razlikujemo tipove pokusa prema obliku uzorka koji se ispituje:

• Dijametralni pokus
• Aksijalni pokus
• Prizmatični pokus
• Pokus na uzorku nepravilnog oblika

Slika 2. Oblik uzoraka za: (a) dijametralni pokus, (b) aksijalni pokus, (c) prizmatični pokus, (d) pokus na nepravilnom uzorku

Najčešće nije potrebna ikakva priprema uzoraka za ispitivanje što omogućava i ispitivanje na terenu. Orijentacija anizotropnih uzoraka intaktne stijene tijekom ispitivanja u odnosu na pravac opterećenja može biti:

• Okomito na plohe oslabljenja
• Paralelno s plohama oslabljenja

Postoje situacije u kojima zbog nehomogenosti uzorka dođe do nepravilnog loma te u tom slučaju pokus treba smatrati nevažećim.
Na Slici 3. su prikazani tipični oblici pravilnog i nepravilnog loma uzoraka. Kada se ispituje anizotropna intaktna stijena, pokuse treba obaviti u dva pravca. Jedan od pravaca opterećenja treba dati veće, a drugi manje vrijednosti indeksa čvrstoće.

Slika 3. Pravilni (a, b i c) i nepravilni pokusi (d i e)

Slika 4. Pravci opterećenja anizotropnog uzorka

Ispitivanja se u laboratoriju obično provode na uzorcima promjera 50 mm za koje ne treba vršiti korekciju.
U praksi, na terenu najčešće na raspolaganju stoje vrlo različiti promjeri jezgre. Tada se računa vrijednost indeksa čvrstoće za stvarne dimenzije uzorka te se ista množi korekcijskim faktorom. Korekcija u odnosu na dimenzije se mora izvršiti jer se vrijednost indeksa čvrstoće mijenja kao funkcija ekvivalentnog promjera jezgre intaktnog uzorka. Nakon korekcije dobiva se unificirana vrijednost indeksa čvrstoće koja se koristi za klasifikaciju stijena prema čvrstoći. Prosječna vrijednost indeksa čvrstoće se računa izbacivanjem po dvije ekstremne vrijednosti (2 najveće i 2 najmanje) od 10 ili većeg broja važećih pokusa i izračunavanjem prosječne vrijednosti preostalih rezultata. Pomoću dobivenih prosječnih vrijednosti može se odrediti indeks anizotropije intaktne stijene koji varira od vrijednosti blizu 1 za kvaziizotropne stijene do većih vrijednosti kada je stijena anizotropna.

Procjena jednoosne tlačne čvrstoće na osnovi poznavanja indeksa čvrstoće u točki

Uobičajeno se uzima da je jednoosna tlačna čvrstoća 20 do 25 puta veća od indeksa čvrstoće u točki. Međutim, zbog anizotropije ovoj odnos može biti i od 15 do 50. U praksi se za procjenu jednoosne tlačne čvrstoće najčešće vrijednost indeksa čvrstoće povećava 22 puta.
Također, moguće je odrediti i približnu vrijednost vlačne čvrstoće koja iznosi oko 80% vrijednosti indeksa čvrstoće.

Point load test (PLT) izuzetno je brz i efikasan način za određivanje i klasificiranje čvrstoće intaktne stijene.