Alapvető fizikai és mechanikai tulajdonságai kőzetek - studopediya
A fő fizikai-mechanikai tulajdonságai kőzetek rugalmassági, alakíthatósági, szívósság, keménység, koptatási.
Rugalmasan deformálható test képes helyreállítani az eredeti alakját, vagy térfogat eltávolítása után a terhelést.
A rugalmas tulajdonságait kőzetek, és más hasonló elasztikus szilárd anyagok, azzal jellemezve, hogy négy paraméter: modulusa hosszanti rugalmassági vagy Young modulus. Poisson-tényezője, modulus keresztirányú rugalmassági, és ömlesztett modulusa.
Young-féle modulussal E az aránya normál feszültség s hogy egy megfelelő nyúlást (vagy lerövidítése) d egytengelyű feszültség (tömörítés)
E jellemzi rugalmas alakváltozását ellenállását rock feszültség (tömörítés).
Befolyásoló tényezők a Young-modulus lehet két csoportra oszthatók: a technikai és a természetes.
a) meghatározási módszere: az egységes betöltés E, ismételt be- és kirakodás azt. modulus hosszanti rugalmassági egység. által számított terjedési sebessége rugalmas hullámok. E<Ем <Ед .
E Egyél kevesebb 1,2-1,5-szer kevesebb egység többször is.
EU 1,1-1,3-szer nagyobb Ep és 0,25-0,35 Eszh.
c) Az érték az alkalmazott terhelés. A növekvő feszültség E növekszik meg a nyomás, míg csökken a feszültség.
d) terhelés mértéke. A gyors betöltés E 1,1-1,5-szer nagyobb, mint a lassú.
A nagysága E rock befolyásolják a következő környezeti tényezők: ásványi összetétele, szerkezete, textúrája, páratartalom, hőmérséklet, mélysége összetétele és szerkezete a cementes jellegű anyagot törmelékes kőzetek és homokosodás karbonátos kőzetek.
Az ásványi összetétele a kőzet jelentős hatással van a rugalmassági modulus. Így, E agyagpala 1,5-2,5 × 10 4 MPa kvarcit -7,5-10 × 10 4 MPa. E E kőzetek mindig kisebb alap kőzetalkotó ásvány.
A Young-modulus növekszik a to-bruttó kőzet-karbonát palák. E jelentős hatással összetétele és szerkezete a cementes jellegű anyagot törmelékes kőzetek. Így a karbonáttal cement homokkövek nagyobb Young-modulusa, mint azok, amelyeknek agyagos cement.
A Young-modulus is hatással szemcseméret, porozitás, és rétegezési foliáció: növekvő szemcseméret, porozitás, csökkent; irányában mentén ágynemű az magasabb, mint a merőleges
A növekedést az E értékét csökkenti a páratartalom. Például úgy, hogy a páratartalom további növelésével pala 3-14% a Young-modulus csökken 716-314 MPa, és a növekedés a páratartalom 14-23%, csökken 314-29 MPa.
Mélység növekedésével a kőzet porozitása csökken, növeli a tömítés sziklák és a Young-modulus növekszik.
Poisson-féle arány abszolút értéke az arány a relatív oldalirányú deformációval d1 képest a hosszanti alakváltozás d
A legtöbb üledékes kőzetek m változik 0,1-0,4, és csak néhány faj eléri Szuperképlékeny 0,45-0,5 (kősó Bischofite karnallit, magas plaszticitás agyagok vizes élőhelyek).
Nagysága m befolyásolja ugyanazon tényezők, mint a Young modulus.
Modul keresztirányú vagy nyírási rugalmassági modulus G az aránya nyírófeszültség t j megfelelő szög eltolódás a síkok közötti, amelyhez a nyíró igénybevételt alkalmazva:
G a képességét határozza meg egy anyag ellenállni változásokat alakja, miközben a térfogata.
Tömeges modulus K hidrosztatikus nyomás alatt - normál feszültség aránya s az értéke a relatív hangerő kompressziós D, okozta ezt a feszültség:
A K-érték jellemzi a képessége egy anyag ellenállni egy változás a térfogata, nem kíséri alakváltozás.
Erő - képes ellenállni törés a rock egyik fő jellemzője a sziklák. Tartóssága határozza meg erők az adhéziós és a belső súrlódás.
Befolyásoló tényezők erőssége kőzet is osztható természetes és műszaki.
A) törzs típusától sszh >> tc ³sizg ³sr. Rocks a legnagyobb ellenállást a törés összenyomja. Tartósság üledékes kőzetek más típusú deformációk általában szor kisebb.
Így, a szakítószilárdság TE2, hogy 18%, a nyírási - 5-20%, hajlítási - 5-35% -os egytengelyű tömörítés. Ez annak köszönhető, hogy a törékenység a legtöbb faj, a nagyszámú helyi hibák és inhomogenitások bennük, csökkenő adhéziós szilárdság a távolság kőzet szemek egymástól feszültség alatt. Szemszögéből a kőzet törési kilátás a legelőnyösebb húzóierheiésse hogy figyelembe kell venni a tervezés során a vágó eszköz.
B) A skálafaktor. Az ereje a szikla méretét befolyásolja a minták.
B) terhelés mértéke. Tartósság kőzetek mértékétől függ a terhelés. Belül egy kis loading árak (akár 10 m / s) alig különbözik erőt mutató. A működés során a tényleges szikla vágószerszám terhelés mértéke általában nem haladja meg az 5 m / sec.
kőzet szilárdsága nagymértékben függ az ásványi és kőzettani összetételét. Legtartósabb kőzetalkotó ásvány kvarc. erejét szerinti egytengelyű összenyomás meghaladja az 500 MPa, míg a szilárdsága a vas-magnézium-szilikátok és alumínium-szilikátok a 200-500 MPa, a kalcit - 10-től 20 MPa. Ezért kőzet szilárdsága általában növekszik a növekvő szilícium tartalommal az ásványi összetétele a kőzet-képző szemcsék, és részeként cementszerű anyagok. A legnagyobb erőssége kőzetek sűrűsége egyenlő a sűrűsége kvarc - 2700 kg / m 3 (4.ábra).
Tartóssági karbonát kőzetek arányától függ a kalcit és a dolomit. Dolomit, kalcit erősebb 1,2-1,3-szer. Csökkentése kalcit 100-7% növekedéséhez vezet szilárdsága 160-300 MPa. A szulfátból kőzetek mutatnak a legnagyobb erőssége anhidrit (sszh 130 MPa), de erejük drasztikusan változik miatt az átmenet a anhidrit és gipsz (sszh 50 MPa).
Az ereje a szikla méretét befolyásolja a szemcsék. Például a nyomószilárdsága finomszemcsés és finomszemcsés homokkő arkose mészkő 2-2,5-szer nagyobb, mint az erejét durva változatai ezek a fajok.
Az ereje hasonló kőzet csökkenésével növekszik porozitás.
Az ereje a legtöbb faj csökken a növekvő nedvességtartalom. Különösen észrevehető csökkenése erőssége agyag, kő chemogenic, márga és homokkő agyagos cementtel. Amikor párásító szikla erejüket csökken 10-30% -kal.
Faj kovás és vasas cement lényegesen nagyobb a szilárdsága, mint a karbonát kőzetek és agyag cementek.
Erő üledék jelentősen befolyásolja a mértékét metamorfózis. Például, az erős agyagok, előforduló nagy mélységben, és vetjük alá egy kezdeti szakaszban metamorfózis miatt a hőmérséklet és a nyomás, elérheti 50-100 MPa egytengelyű nyomószilárdság mivel agyag az azonos ásványi összetétele, előforduló a felszín közelében, 2-10 MPa .
A stabilitását kőzetek befolyásolja nemcsak szilárdsági jellemzői a falak, a jól, hanem a reológiai tulajdonságok, amelyek jellemzik a deformáció a kőzetek alatt hosszan tartó expozíció stressz. Ezek a tulajdonságok megkülönböztetik kúszás és a pihenés.
Creep szikla - ez a jelenség a fokozatos fejlődés deformációs állandó feszültség idővel, akkor is, ha a feszültség kisebb, mint a rugalmassági határ.
Feszültségrelaxációt hívják fokozatos csökkenését stressz a rock állandó deformáció.
A tudás a reológiai tulajdonságait a szikla teszi, hogy értékelje a hatása az idő tényező változását annak állapota a falak, a jól és a környezetükben.
Keménység - rock ereje behúzás, kőzetek képes ellenállni a bevezetése ott a másik szilárd.
A folyamat során a mechanikai hiba a szikla a furat alján kiemelkedő, bevezetése a szerszám teste vágó a sziklába. Ahhoz, hogy megbecsüljük a szikla ellenállását megvalósítási eszközének kell tudni a keménység.
Sok mérési módszerei a keménység az anyagok, de valójában a leggyakoribb fúrással javasolt 1942-ben, és célja, Prof. LA Schreynerom. A technika elfogadott állami szabvány 12288-66.
A módszer LA Schreiner keménysége a kőzet alkalmazásával határozzuk meg tüskét, amelynek van egy sík tartófelületre. A vizsgálatok alkalmazandók bélyegek két típusa: acél (ábra 5a) és egy a keményfém betét (5. ábra, b.).
die érintkező felület változhat 1-től 10 mm-2, méretétől függően az ásványi szemcsék, kőzet szerkezetét és textúráját.
Amikor a vizsgálat nagyon porózus és durva kősó ajánlott meghal a bázis területe 5 mm2 vagy több, a kőzetek és sűrű homogén szilárd megfelelő bélyegzőkkel bázissal területe 2 mm 2. Minden esetben szükség van, hogy tegyen egy bélyeg a minta felületére úgy, hogy az érintkező nem volt legalább három szemes a szikla.
A terhelés a kocka lassan növekszik, amíg egy bizonyos kritikus értéket PCR. ugrás megfelel az első törés alatt a matrica. Ez terhelés (N) jellemzi kőzet penetrációs ellenállás kritikus die, azaz Ez lehetővé teszi számunkra, hogy becsülni a minta keménysége. A mért keménysége módszerével LA Schreiner (keménység bélyegző), - a kritikus nyomás alatt történő érintkezés során elpusztulnak a szikla, a folytatásban megfelel az első törés.
A természet a alakváltozással a bélyeg bármely fajtájú vannak osztva három osztályba: a törékeny, elasztoplasztikus, műanyag (erősen porózus) a.
Amikor a vizsgált rideg szikla deformáció, amíg a törés rugalmas marad pillanatban, azaz deformáció alakul arányos a terhelést, amíg megsemmisülése (6. ábra a).
A keménységet a bélyeg
ahol S - az érintkezési felület m 2.
A grafikon elastoplastic deformáció fajta érzékelhető két jellemző deformációs rész (A 6. ábra, b) OA - rugalmas deformációt, AB - képlékeny alakváltozás.
szikla pusztítás alatt a matrica hatására következik be terhelés PCR> Ro, ahol Ro - megfelelő terhelés a folyáshatár.