ГОРНЫХ ПОРОД
ДИНАМИЧЕСКОЕ И УСТАЛОСТНОЕ РАЗРУШЕНИЯ
Лекция 9
Основные свойства пород
| Горные породы | Твердость Рш, МПа | Предел текучести σт, МПа | Модуль упругости Е·10-4, МПа | Коэффициент пластичности Кпл | Удельная контактная работа Аs 105, Дж/м2 |
| Аргиллиты и сланцы глинистые | 0,7 | 2,3 | 0,2 | ||
| Мрамор | 3,5 | 2,6 | 1,3 | ||
| Гранит | 4,5 | 1,6 | |||
| Сиенит | 8,5 | 2,2 | 14,5 | ||
| Роговик | 2,5 | 8,5 |
Для бурения скважин характерно только динамические процессы. Для определения относительной динамической прочности горных пород применяется метод толчения, о осуществляемый на копровых или кулачковых экспериментальных установках. Копровые установки снабжены свободно падающим ударником с идентором , а кулачковых машинах задается закон движения идентора относительно горной породы.
Динамическая прочностьопределяется методом толчения на приборе ПОК (прибор определения крепости) (рис. 6).
Рис. 6. Прибор для определения динамической прочности породы методом толчения:
а – трубный копер, б – трубка с поршнем, 1 – упор, 2–груз, 3 – труба, 4 – стакан
Образец горной породы разбивается молотком на куски крупностью 1,5-2,0 см в поперечнике. Из разбитых кусков отбирают пять проб объемом 15-20 см3 каждая. Каждую пробу высыпают и трубчатую ступку (рис. 6, а) и толкут путем сбрасывания гири массой 2,4 кг с высоты 0,6 м десять раз. После толчения все пять проб ссыпают в металлическое сито с отверстием 0,5 мм и просеивают. Частицы породы, прошедшие через сито, высыпают в стакан объемометра (рис. 6, б), после чего в стакан объемометра вставляется поршень. На поршне имеется шкала (от 0 вверху до 160 мм внизу), по которой делается отсчет высоты столбика частиц породы в стакане. Динамическая прочность породы Fg вычисляют по формуле:
(27)
где 200 – эмпирический коэффициент, мм; l – высота столбика частиц породы в объемометре, мм.
Динамическая прочность – безразмерная величина, по ее значениям все горные породы подразделяют на шесть групп (табл. 5).
Динамическая прочность Fg слабо коррелирована с прочностью горных пород на одноосное сжатие и твердостью по штампу Рш.
Таблица 5