Значения Кпл для некоторых горных пород

Глины…………………………………………………. Глинистые сланцы…………………………………… Песчаники……………………………………………. Известняки…………………………………………… Мрамор……………………………………………….. Доломиты…………………………………………….. Кремни…………………………………………………

0,5-0,9 1,5-2,5 3,3-7,8 1,3-8,5 3,9-9,2 1,5-6,0 1,0-2,0

Для упруго-хрупких пород К_пл = 1, для упруго-пластичных К_пл = 1÷6 и более. Для пластичных пород деформация растет постоянно под действием внешних сил, поэтому коэффициент пластичности условно принят равным бесконечности.

При вдавливания штампа в высокопластичные или сильнопористые горные породы хрупкого разрушения не происходит. Характерная зависимость нагрузки от глубины вдавливания штампа в такие породы приведена на рис.2. в, из которого видно, что в этом случае нельзя определить ни твердость по штампу, ни коэффициент пластичности. Зная нагрузку Р₀ , по известной формуле вычисляют предел текучести породы. Коэффициент пластичности условно принимают равным бесконечности.

По начальному участку графиков, где имеется прямая пропорциональность между нагрузкой и глубиной погружения штампа, определяют модуль деформации при вдавливании:

С= Е/ 1-² = Р/d,

Где С – модуль деформации при вдавливании; Р- нагрузка на штамп; d – диаметр штампа; - погружение штампа, соответствующие изменению нагрузки от нуля до Р.

Далее, если для данного образца известно значение коэффициента Пуассона, можно вычислить модуль Юнга. При приближенных расчетах модуля Юнга принимают = 0,25.

Упруго-хрупкие породы – гранит, джеспилит, сиенит, кварцит и др. В этих породах происходят только упругие деформации, завершающиеся хрупким рафушенисм породы под пуансоном. Пуансон внедряется на величину δ под действием осевой нагрузки Р_max, после чего происходит хрупкое разрушение породы на глубину h (рис. 3, а) Лунка разрушения существенно больше глубины погружения пуансона в породу: h: δ > 5.

Упруго-пластичные породы – известняк, мрамор, песчаник и др. Эти породы характеризуются тем, что вначале происходят упругие реформации, а затем пластические, завершающиеся разрушением породы под пуансоном. При этом h: δ = 2,5-5 (рис 3, б).

Высокопластичные породы (каменная соль, глина и др.) и сильнопористые (пемза, пористый мрамор и др.) отличаются от двух предыдущих классов тем, что при вдавливании пуансона не происходит хрупкого разрушения (рис 3, в)

Деформационными углами α₁ и α₂ называют углами между линиями ОА' и ОА" и горизонтальной осью деформации 0δ. Для различных горных пород деформационные углы могут быть существенно отличны, в то время как их твердость одинакова (рис 4). Следовательно, два образца горных пород при равной твердости могут иметь различные упругие свойства.

Рис. 3. Зоны контакта и лунки разрушения при вдавливании пуансона

а – для упруго-хрупких пород, б – для упруго пластичных пород, в – для высокопластичных и сильнопористых пород, δ – наибольшая деформация породы, h – глубина лунки разрушения

Рис. 4. График деформации ОА', ОА" пород равной твердости но разной жесткости:

α₁ и α₂ – деформационные углы; OD' – δ'_уп, OD" – δ"_уп упругая деформация

Модуль упругости по методу Л А Шрейнера можно вычислить по формуле:

(17)

Где Р – нагрузка на экспериментальной кривой, соответствующая упругой деформации, d_ш – диаметр штампа, ε – упругая деформация породы при данной нагрузке.

Жесткостью породы G называют отношение нагрузки Р, действующей на пуансон при его вдавливании, к величине деформации породы δ:

(15)

В С. Владиславлев (1962 г) величину G назвал жесткостью пары «пуансон – горная порода»

Важной характеристикой механических свойств горных пород является удельная объемная работа разрушения А, которое определяется делением общей работы А_р, затраченной до момента разрушения, на объем лунки _, образовавшейся при разрушении, т.е.

А= А_р/V

Дата добавления: 2014-01-07