Величина коэффициента сжимаемости зависит от того, в каком процессе происходит сжатие вещества. Так, например, процесс может быть изотермическим, но может происходить и с изменением температуры. Соответственно, для различных процессов в рассмотрение вводят различные коэффициенты сжимаемости.

24. 
    Прочность горных пород
    

ПРОЧНОСТЬ горных пород — свойство горных пород в определённых условиях, не разрушаясь, воспринимать воздействия механических нагрузок, температурных, магнитных, электрических и других полей, неравномерное протекание физико-химических процессов в разных частях горных пород и др. Применительно к горным породам, когда имеют место сложные процессы механического разрушения (зарубка, отбойка, бурение и т.д.), чаще используется технологический термин "крепость горных пород".

Различают прочность: теоретическую — вычисленную на основе учёта сил межатомного сцепления (она равна приблизительно 1/6 модуля продольной упругости); статическую — свойство горных пород воспринимать коротковременную нагрузку, приложенную с постоянной скоростью; динамическую — свойство горных пород воспринимать, не разрушаясь, динамическую нагрузку; длительную — прочность твердых пород, находящихся длительное время под нагрузкой; остаточную — уровень сохранившейся несущей способности разрушенных горных пород, равный соответствующим минимальным напряжениям при данной величине деформации, которую порода выдерживает без дальнейшего деформирования и разрушения; электрическую — определяемую значениями напряжения пробоя.

Большая часть горных пород при отсутствии высокого всестороннего давления как в условиях одноосного, так и сложного напряженного состояния при быстром нагружении или разгрузке в большом диапазоне реально существующих напряжений хорошо подчиняется закону Гука.

При медленном нагружении деформации почти всех горных пород отклоняются от закона Гука (возникают необратимые пластические деформации).

---

В общем случае кривая, характеризующая связь напряжений и деформаций, имеет вид, представленный на рис. 1.6.6:



Рис. 1.6.6. Связь напряжений и деформаций горных пород с пределами: – упругости (точка В); – пластичности (точка Д); – прочности (точка Е). Точка С соответствует началу пластических деформаций на отрезке ВД.

Когда напряжение превышает предел упругости, тело Гука начинает разрушаться или пластически течь, переходя в тело Сен-Венана.

Сопротивление тела Гука разрушению и переходу в тело Сен-Венана, называют прочностью.

У песчаников прочность s_s=500 атм, известняков s_s=3500 атм. Такой большой диапазон обусловлен:

• 
  кристаллической и агрегатной структурой горной породы,
  
• 
  плотностью,
  
• 
  составом,
  
• 
  характером распределения цементирующего материала.
  

(!)Один и тот же тип породы на разных глубинах и в разных географических районах может иметь разные механические свойства и прочность.

(!)Горные породы оказывают:

1. 
   наибольшее сопротивление сжатию,
   
2. 
   наименьшее – растяжению (в 67 раз меньше, чем сжатию),
   
3. 
   изгибу – в 4-6 раз меньше,
   
4. 
   срезу в 2-4,5 раз меньше,
   
5. 
   разрыву в 10-100 раз меньше.
   

(!)Прочность горных пород на больших глубинах больше, чем при нормальных поверхностных условиях. Но прочность известняков и песчаников после проникновения воды уменьшается на 25-30%. Наиболее прочны мелкозернистые породы, что необходимо учитывать при проектировании буровых, взрывных и других работ, связанных с разрушением породы.

Эмпирическое уравнение, описывающее зависимость прочности от размеров зёрен минералов, может быть представлено в следующем виде:

s_cж = s_cж•о + kd^-b,

где s_cж•о — условный минимальный предел прочности породы при d=;

d — средний размер зёрен, мкм;

b — показатель, находящийся в пределах 0,2-0,9 (в средний b=0,5);

k — некоторая константа, имеющая порядок 10 МПа.

Существенное влияние на прочность оказывают пористость и трещиноватость горных пород. Экспериментальные данные показывают, что при значениях пористости до 20% scж горные породы подчиняются следующей зависимости:

---

s_cж = s'_сж•о (1 — а'р)2,

где а'= 1,5-4 — параметр формы порового пространства,

s'_сж•о — предел прочности минеральной фазы.

25. 
    Пластичность горных пород.
    

Пластичность способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации.

Пластичность. Почти все породы при различных условиях приложения нагрузки могут вести себя и как хрупкие, и как пластичные тела.

При растяжении, изгибе, одноосном сжатии пластические свойства почти не проявляются.

При всестороннем сжатии многие горные породы, хрупкие при простых деформациях, приобретают пластические свойства (однако, чаще горные породы ограниченно пластичны),

Механизм пластических деформаций:

· вследствие межзерновых движений и явлений перекристаллизации;

· отдельные зерна могут двигаться независимо друг от друга.

Значительные пластические деформации претерпевают клипы, глинистые породы, минералы типа каменной соли.

В песчаниках, известняках и доломитах пластические деформации могут возникнуть из-за появления микротрещин, позволяющих отдельным участкам пластов скользить и перемещаться вдоль плоскостей трещин.

Какова бы ни была природа ползучести и пластических деформаций - это происходит даже на сравнительно небольших глубинах.

На практике - с течением времени нарушенное поле естественных напряжений вокруг горных выработок и скважин восстанавливается, и давление, например, на обсадные колонны после окончания бурения долго возрастает, что объясняется проявлением ползучести и пластичности горных пород.

26. 
    Твердость и крепость горных пород
    

---

Смотрите также файлы

• Пoнятиe ceтeвoгo взaимoдeйcтвия в трудaх oтeчecтвeнных учeных рeфeрaт.docx

• Облегченный повторенный.odt

• Закона рф О защите прав потребителей.docx

• Обучающийся Гончарова Анастасия Алексеевна Преподаватель Гоголева Елена Александровна Практическое занятие.docx

• Занятие 1. Введение в информационные технологии. Инструктаж по тб 2 часа Введение 2 часа.doc