Плотностные свойства горных пород

ЛЕКЦИЯ № 4

СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД

Удельный вес – вес единицы объема твердой фазы породы

Где G_Т - вес твердой фазы,

V_Т - объем твердой фазы породы.

Единицы измерения Н/м³, т/м³

Объемный вес – отношение веса основных агрегатных фаз породы к объему, занимаемому этими фазами.

Где G - вес агрегатных фаз породы;

V - объем занимаемый этими фазами.

Объемный вес всегда меньше удельного веса и лишь в случае особо твердых пород приближается к нему.

Удельная масса – отношение массы твердой фазы породы к объему твердой фазы.

Р₀ = m _т / V_т,

Где m _т - масса твердой фазы.

Плотность (объемная масса ) горной породы – масса единицы объема основных агрегатных фаз (твердой, жидкой, газообразной).

Р₀ = m / V,

Где m - масса основных агрегатных фаз.

Пористость – отношение объема пор к полному объему породы в процентах

Где V_п - суммарный объем пор.

Поры по размеру разделяются на три класса:

Сверхкапиллярные более 0,1 мм;

Капиллярные от 0,0002 до 0,1 мм.

Субкапиллярные менее 0,0002.

Пористость горных пород изменяется от долей % до 90 %.

2. Механические свойства горных пород:

- прочностные;

- упругие;

- акустические;

- реологические.

Прочностные свойства – способность пород сопротивляться разрушению под действием приложенных механических напряжений.

Предел прочности s - напряжение при котором происходит разрушение образца породы

s = F / S,

Где Fразрушающая нагрузка;

S Площадь на которую действует нагрузка.

Различают предел прочности на одноосное сжатие s _сж

Предел прочности на растяжение s _р

Прочность на срез (сдвиг) t _n =

t _n = s _n* tg j + t ₀ ,

Где s _n - нормальные напряжения при срезе;

j -угол внутреннего трения;

t ₀ - коэффициент сцепления.

Для сравнения прочности различных пород проф. М.М.Протодьяконовым разработана классификация пород по крепости, получившая широкое распространение в нашей стране.

В основе классификации лежит коэффициент крепости

f = cж / 100.

Достоинства классификации:

1. Простота и доступность.

2. Широкий диапазон охватываемых пород.

3. Связь f с некоторыми физико-механическими константами горных пород.

Недостатки:

1. Зависимость f от формы и размеров образцов, направление сжимающей силы и др. параметров в процессе испытания.

2. Неприемлемость f при нормировании некоторых технологических процессов (буровые работы).

Категория крепости породы	Степень крепости	Коэффициент крепости породы
I	В высшей степени крепкие	Кварциты, базальты
II	Очень крепкие	Кремнистый сланец
III	Крепкие	Граниты, очень крепкие песчаники
IIIа	Крепкие	Известняки
IV	Довольно крепкие	6 песчаник, железные руды
Ivа	Довольно крепкие	5 плотный мергель
V	Средние	4 глинистый сланец, крепк песчаник
Vа	Средние	3 сланцы, мергель
VI	Довольно мягкие	2 мягкий сланец, мел. соль, антрацит
Viа	Довольно мягкие	1,5 крепкий каменный уголь
VII	Мягкие	1 каменный уголь, плотная глина
VIIа	Мягкие	0,8 песчаный гравий, мягкий уголь
VIII	Землистые	0,6 земля, торф, сырой песок
IX	Сыпучие	0,5 песок, осыпи, добытый уголь
X	Плывучие	0,3 плывуны

Дата добавления: 2014-01-14