Представлены экспериментальные данные о связи остаточной сдвиговой прочности горных пород по сомкнутым трещинам с функциональными характеристиками ненарушенных пород – растягивающей и сжимающей составляющими сцепления, шероховатостью поверхностей трещин и уровнем нормальных напряжений. Разработан единый комплексный подход к определению сдвиговой прочности ненарушенных и разрушенных пород, остаточной сдвиговой прочности по сомкнутым шероховатым трещинам. Подход предусматривает выделение интервалов напряжений, соответствующих различным видам разрушения, для каждого из которых предлагается критерий прочности, выражаемый через функциональные характеристики ненарушенной породы. Разработан экспресс-метод оценки остаточной сдвиговой прочности пород по трещинам с шероховатой поверхностью, при котором в качестве базового метода испытаний применяется усовершенствованный метод нагружения образцов сферическими инденторами. Экспресс-метод реализует переход от данных механических испытаний образцов сферическими инденторами к показателям сдвиговой прочности по трещинам в массиве горных пород с учетом уровня нормальных напряжений и шероховатости поверхностей трещин, измеряемых в натурных условиях. При этом применяется шкала шероховатости, разработанная Бартоном. Экспресс-метод информативен и доступен в полевых условиях.
Представлены результаты экспериментальных исследований прочностных свойств горных пород применительно к оценке устойчивости бортов карьеров. Получены формулы, описывающие взаимную связь между показателями предельной и остаточной прочности образцов горных пород и остаточной прочности при сдвиге вдоль поверхностей ослабления. Разработан новый расчетный метод определения показателей остаточной прочности горных пород при сдвиге вдоль поверхностей контактов по данным испытаний малогабаритных монолитных образцов встречно направленными сферическими инденторами. Предложена методика оценки расчетных показателей прочности (коэффициентов структурного ослабления и углов внутреннего трения) трещиноватого прибортового массива. Методика основана на данных испытаний на раскалывание малогабаритных монолитных образцов сферическими инденторами с учетом контактных условий вдоль поверхностей ослабления и доступна к применению в полевых условиях. Допускается использовать при испытаниях образцы неправильной формы.
Разработан новый способ определения предела прочности при одноосном растяжении горных пород по результатам испытаний образцов произвольной формы. Способ заключается в разрушении образца сферическими инденторами и измерении размеров поверхностей отрыва и зон разрушенной породы в областях контакта с инденторами для последующей оценки предельного напряженного состояния. Получены уточненные формулы для вычисления предела прочности при одноосном растяжении методом разрушения образцов сферическими инденторами, существенно повышающие точность метода.
Разработан метод определения показателей паспорта прочности горных пород разрушением образцов встречными сферическими инденторами. В основе метода лежит оценка предельных напряжений, действующих в плоскости отрыва и в зонах разрушенной породы под инденторами на момент раскалывания образца. Получены формулы для вычисления показателей паспорта прочности (сцепления и углов внутреннего трения в условиях растяжения со сжатием и неравномерного трехосного сжатия; пределов прочности при одноосном сжатии и растяжении). Метод применим в полевых условиях.
