4-ma’ruza. Tog‘ jinslarining portlanuvchanligi mezonlari

4-MA’RUZA.
TOG‘ JINSLARINING PORTLANUVCHANLIGI MEZONLARI


Tog‘ jinslari massivining portanuvchanligi – uning portlatishda buzilishlarga qarshilik kо‘rsata olishi, ma’lumki, jinslarning qattiqligi, qovushqoqligi, zichliligi va massvining seryoriqligi bilan uzviy bog‘liqlikda bо‘ladi. Jinslarning mustaxkamligining ortishi bilan boshqa teng sharoitlarda ularning tashqi sharoitlarga qarshilik kо‘rsata olishi (chidamliligi) о‘sib boradi. Bu bog‘lanish M.M. Protodyakonovning tog‘ jinslarini mashhur tasniflanishida aks ettiirilgan.
Massivning seryoriqligi jinslarning portlanuvchanligiga katt ata’sir kо‘rsatadai. Yoriqlarning kо‘pligi va tavsifiga qarab tog‘ jinslarining yemirilishi jarayoni ham о‘zgararadi. Mikroyoriqlarning qalin tarmoqlari mavjud bо‘lganda odatda jinsning yaxshi maydalanishi kuzatiladi, makroyoriqlarning siyrak tarmoqlaridan esa –yirik bо‘laklarning ancha kо‘p chiqishi kuzatiladi. Jinslarning mustaxkamligi borasida shuni ta’kidlash joizki, boshqa teng sharoitlarda u kattalashgan sari yemirish uchun VV kо‘p miqdorda energiya sarfi talab etiladi.
Portlatilayotgan muhitda jinslarning kо‘rsatilgan xususiyatlari bir biri bilan har xil birikmalarda namoyon bо‘ladi, shuning uchun jinslar massivining yemirilishga bardosh berish xossasi ularning kompleksli (majmuaviy) ta’sir kо‘rsatishini hisobga olinishi shart. Odatda jinslarning portlanuvchanligi VV (yoki energiya) standart sharoitlarda ushbu xajmning muayyan yiriklikdagi bо‘laklargacha yemirilishi uchun solishtirma sarfi bilan baholanadi. Lekin, portlashtish qiyinchiligi bir xil bо‘lgan jinslar bо‘yicha VV solishtirma sarfi hsiob-kitobli va amaldagi miqdori har xil karyerlarda bir biridan 1,5-2,3 marta farqlanadi va turli konlar jinslari massivlarini ularning portlanuvchanligi bо‘yicha obyektiv qiyoslashning imkoni yо‘q.
VV solishtirma sarfini hisoblashda bunday holatlarning oldini olish uchun akad. V.V. Rjevskiy tо‘rtta asos soluvchi shartlarni hisobga olishni taklif etdi.Kо‘rsatilgan shartlarga riyao qilishda etalonli VV ning etalonli solishtirma sarfi empirik ifodadan aniqlanadi:
bunda a_sj, a_sd, a_r — jinsning siqilish, siljish va chо‘zilishga mustaxkamligining chegaralari Pa; r₀ –jinsning zichligi, kg/m .
Ushbu formula bо‘yicha hisobla chiqilgan VV solishtirma sarfi kо‘pchilik tog‘ jinslar uchun 0,005 dan 0,050 gacha kg/m , alohida hollarda bu kо‘rsatkich -5 -5070—0,100 kg/m yetadi. Qadam 0,010 kg/m kattaligi bо‘yicha barcha tog‘ jinslari portlatish bilan maydalash murakkabligi bо‘yicha beshta sinfga bо‘linishi mmukin.
VV etalon sarfiga aynan о‘xshash tarzda jinslar massivining yemirilishga qarshilik kо‘rsatish tavsifi sifatida VV boshlang‘ich solishtirma sarfining ahamiyati qabul qilinishi mumkin. Boshlang‘ich solishtirma sarf deganda etalonli VVning solishtirma sarfi tushunish kerak, bunda portlatish ta’siri bilan jinslarning siqilish, siljish, chо‘zilishga mustaxkamligi chegararalini teng miqdorlarda zabt etish va ayrim boshlang‘ich tezliklarda massivning portlatiladigan qismini ma’lum qilish amalga oshiriladi.
(1) formulaga muvofiq VV izlanayotgan sarfining birinchi qо‘shiluvchisini mustahkamlik chegaralari summasining (o_sj, s_sd, a_r) tabiiy alohidalikning о‘rtacha miqdori (d_e)ga kо‘paytmasiga proporsional deb qabul qilish mumkin, ikkinchi qо‘shiluvchini esa–jinslarning zichligi (r_o)ga proporsional bо‘ladi. Unda VV solishtirma sarfining muhitning xususiyatlariga empirik bog‘liqligi quyidagicha ifodalanadi:
Bunda, A,V –portlatish ishlari usuliga bog‘liq koeffitsiyentlar Qora va rangli metallar karyerlari tajribasidan kelib chiqqan holda, va 0,2 kg/m qadam bilan VV boshlang‘ich sarfining kattaligi bо‘yicha akad. V.V.Rjevskiyning ishlariga asoslanaib portlanuvchanligining murakkabligi darajasi bо‘yicha barcha jinslarni beshta sinfga ajaratish mumkin: I sinf –oson portlatiladigan (q_n < 0,3 kg/m ); II sinf –о‘rtacha portlatiladigan (q_n = 0,3-0,5 kg/m ); III sinf - qiyin portlatiladigan – (q_n = 0,5-0,7 kg/m ); IV-sinf о‘ta qiyin portlatiladigan (q_n = 0,7-0,9 kg/m ); V-nihoyatda qiyin portlatiladigan jinslar (q_n > 0,9 kg/m ). Hisob-kitoblarning kо‘rsatishicha, bu sinflar kon massivlarining keng dorasini qamrab oladi va boshqa karyerlar ma’lumotlari bilan tasdiqlanadi.
Tog‘ jinslari portlanuvchanligining keng tarqalgan mezonlari – VV turli xil solishtirma sarflari-massivning elastikligi, mustaxkamligi va takribiy xususiyatlaridan tashqari yana zaryadning joylashish parametrlari, portlatatish shart-sharoitlari va maydalash sifati bilan ham bog‘liqlik tomnlari bor. Shu bilan bir vaqtda portlatish shart-sharoitlari va parametrlari maydalashning kerakli sifatiga erishish vositasi hisoblanadi, oxirgisi esa - portlatish natijasi hisoblanadi. Tabiiyki, bu omillar ikkilamchi omillar sifatida jinslarning spetsifik (о‘ziga xos) xususiyatiga – portlatishda ularning yemirilishga bardoshliligiga ta’sir kо‘rsata olmaydi. Buning oqibatida portlanuvchanligi bо‘yicha bir xil bо‘lgan jinslar muayyan bir karyer sharoitlarida о‘rtacha portlatiladigan jinslarga, boshqa karyer sharoitida esa – qiyin portlatiladigan jinslarga kiradi.
Portlatishda jinslarning yemirilishga bardoshliligini baholashda qayd etilgan sabablar keltirib chiqargan subyektivlikni bartarf etish uchun portlanuvchanlik deganda jinsning tabiiy tavsiflari – ularning elastiklgi, mustaxkamligi va tarkibiy konstantlarining berilgan birikmasi bilan aniqlanadigan massivning umumlashtirilgan xususiyatini tushunish lozim. Boshqacha aytganda, portlanuvchanlikning noma’lum (iskomiy-qidirilgan, noma’lum) tavsifi quyidagi asosiy kattalkilarning funksiyasi bо‘lishi shart: bunda v—jinslar massivi portlanuvchanligining tavsifi; v-Puasson koeffitsiyenti (kо‘pchilik tog‘ jisnlari uchun v — 0,3); YE — elastikilik moduli; K—tо‘ldiruvchi material xususiyatini hisobga oluvchi koeffitsiyent va yoriqlarning ochilishi.
Material yemirilishi vaо‘lchamligining oddiy nazariyasini tahlil qilish shuni kо‘rsatadiki, ifodaning о‘ng tarafida kо‘rsatilgan jinslarning bazaviy xususiyatlari yig‘indilaridan kо‘rib chiqilayotgan jarayonni tavsiflovchi tezlik о‘lchamligi bilan bita parametrni tashkil etish mumkin. Haqiqatan ham, sinalayotgan namunaning oquvchanligi chegarasiga muvofiq keladigan deformatsiyaning solishtirma potensial energiyasi deformatsiya tо‘liqish jarayoniga о‘tayotganda yemirilish boshlanishini ta’minlab beruvchi kinetik energiya katttaligi bilan almashtirilishi mumkin. Ushbu kinetik energiya hisoblab chiqariladigan zarralarning tezligi, ya’niyemirilishning kritik tezligi quyidagi formula bо‘yicha hisoblanadi:
U = k °*
s 0 S '
Namuna bir о‘qli siqilishi holatida as = asj, bir о‘qli chо‘zilish holatida as = ap. Chiziqli yuklanish k = 2/V3 yо‘li bilan yakka tabiiy alohidalikning uzilishida yassi yuklanish k = V2/3, xajmli yuklanish k = 2. Jinslar massivining yemirilishida yemiruvchi kuchlanish as va koeffitsiyent qattiq jinslarning yemirilishi umumiy qonuniyatlari asosida aniqlanishi mumkin. Bu maqsad uchun, xususan, muhitning keskin holati portlash markazidan uzoqlashishga qarab о‘zgaradi degan qoidadan foydalanish mumkin. Masalan, zaryadli kameraga bevosita yondosh bо‘lgan zonada VV portlashi bilan kelib chiqadigan siqilish tо‘lqinidagi kuchlanish, jinsning siqilishga mustaxkamligi chegarasidan ancha ortiq bо‘ladi. Shuning uchun bu yerda jins yanchiladi, portlashning gazsimon mahsulotlarining (MH) ta’siri bilan jarayon kuchayadi. Zonaning о‘lchami zaryadning 7-15 radiusidan ortiq bо‘lmaydi.
Bundy zona chegaralaridan tashqarida siqlish tо‘lqini bilan harakatga jalb qilingan zarralarrada ilk о‘chish dadavom etadi. Natijada har bir fikran ajratiladigan elementlar qatlami chо‘ziladi, bu radial yoriqlar tizimining hosil bо‘lishiga olib keladi. Bu materialning uzilishga mustaxkamligi chegarasidan ortiq bо‘ladigan tangensial uzaytiruvchi kuchlanishlarning mavjudligi bilan shartlanadi. Bunday zonaning tо‘lqinli jarayonlar va gazsimon PV larning hamkorlikdagi harakati natijasida keng uzoq masofaga chо‘zilib ketishi zaryadning 20-40 gradus radiusda kuzatiladi. Massivning xususiyatlariga qarab, u zaryadning 30-60 radiusli tartibda muayyan masofaga tarqaladi. Shunday qilib, massivni portlatishning oddiy sharoitlarda jinsning umumiy xajmining 10 foizdan ortiq bо‘lmagan xajmi siquvchi kuchlanishlar bilan shartlanadigan kesish yо‘li bilan yemiriladi. Uning qolgan qismi esa (90 foizdan ortig‘i) normal chо‘zuvchi kuchlanishlar sababli kelib chiqadigan uzib olish yо‘li bilan yemiriladi. Yuqorida bayon etilganlarga asosan mashhur aniqlik darajasi bilan ekvivalent yemiruvchi kuchlanishning kattaligini teng deb qabul qilish mumkin koeffiitsent qiymati portlashda hosil bо‘lgan bо‘laklarning harakatlanishi chegaralanganligi kattalashishi bilan kamayadi. Massivni portlatishda jinslarning asosiy xajmida zarralarning kо‘chishi kuchli cheklangan bо‘lganligi uchun tarkibiy elementlarning turli xil mikrodefekt (mikronuqson)lariga tuzatishlarni hisobga olgan holda boshlang‘ich kо‘paytiruchi birga teng deb qabul qilinishi mumkin. Shunday qilib, massivda tabiiy alohidalik yemirilishining kritik tezligini yozish mumkin. Muxitning tarkibiy xususiyatlari (massivning bloklligi, alohida-alohidaliklarni о‘rab-joylash tavsifi, ularning shakllari)ning portlanuvchanlikka ta’sirini hisobga olish uchun quyidagilardan kelib chiqish lozim, har qanday real massiv u yoki bu yoriqlar tizimi bilan bо‘lingan (singan) bо‘ladi va xajmi va konfiguratsiyasi bо‘yicha xar xil bо‘lgan, bir biriga tabiiy sement bilan yelimlangan tabiiy alohidalik (ayrimlik)lar yig‘indisidan iborat bо‘ladi. Xolbuki, yirik blokli massivlar uchun yanada kengroq yoriqlar va ularning ochilishi о‘ziga xos tavsifga egadir. Va aksincha, mayda blokli massivlarga tor yoriqlar va ularning jipslashganligi xususiyatlidir. Bundan kelib chiqadiki, massivning tarkibiy xususyaitlari tabiiy alohidalikning о‘rtacha о‘lchami va tо‘ldiruvchi materiallarni hisobga oluvchi koeffitsiyent va yoriqlarning ochilishi bilan tavsiflanishi mumkin. Tajribalarning kо‘rsatishicha, yemiruvchi kuchlanishlar, shunday qilib, yemirilish tezliklari massivning eslatib о‘tilgan tavsiflariga tо‘g‘ri proporsional bо‘ladi. Bunga asosan va о‘lchamlilik (razmernost-о‘lchamlilik, razmerennost-bir maromdalik, bir tekisdalik) nazariyasiga asosan massiv yemirilishi kritik tezligining boshlang‘ich tashkil etuvchisini quyidagi ifodadan aniqlash mumkin:
bunda g — erkin tushish tezligi, m/s; K — о‘lchamsiz koeffitsiyent. Massivda tabbiy alohidalkining о‘ratcha о‘lchami kamdan kam hollarda 1,7 m dan ortiq bо‘ladi. Bundan tashqari, amiliy monolit jinslar uchun K koeffitsiyent о‘zining quyi chegarasiga erishadi. Shuning uchun de > 1,7 m v_cx kattalik istalgancha katta miqdorda bо‘la olmaydi. Bu esa monolit massiv qayd etilgan d_e i K.qiymatlarga ega bо‘lgan ayrim seryoriqliklarga ekvivalent bо‘lishini bildiradi.. Shunady qilib, portlatishda jinslar massivi yemirilishining kritik tezligi uzil-kesil quyidagi ifodadan aniqlanishi mumkin:

Kо‘rinib turibdiki, kritik tezlikning birinchi qо‘shiluvchisi massivni tabiiy alohidaliklarga ajratishga yо‘naltirilgan yemiruvchi kuchlarning ta’siri natijasini о‘zida ifodalaydi, ikkinchi qо‘shiluvchi esa - ushbu muhitda murakkab xajmli yuklanishlarda alohidalilarning о‘zining yemirilishi natijasidir. Aynan о‘xshash fizikaviy-mexanikaviy xususiyatli jinslarda tabiiy alohidaliklarning о‘rtacha о‘lchamining kattalashishi, hamda yoriqlarning katta ochilishi yemirish uchun kerakli bо‘lgan kuchlarning о‘sishiga olib keladi. Massivning bir xil seryoriqligi (bloklik)da yanada mustahkam jinslarni maydalash katta energetik sarf-xarajatlarni talab etadi. Bu xulosalar amaliyotdan ma’lum bо‘lgan qonuniyatlar yaxshi suvofiqlashadi.

Portlanuvchanlikning yangi mezoni–portlashda massiv yemirilishining kritik tezligi – jinslarning barchaga ma’lum bо‘lgan elastiklik, mustaxkamlik va tarkibiy xususiyatlari bо‘yicha hisoblanadi.. U zaryadning joylashish parametrlari, portlatish shart-sharoitlari va maydalash sifatiga bog‘liq emas. Shunday qilib, v_Rp aniqlash uchun qо‘shimcha cheklanishlar yuklanmaydi va massivning yemirilishga bardoshliligining obyektiv tavsifi sifatida tog‘ jinslarining portlanuvchanligi bо‘yicha tasniflanishiga asos qilib olinadi.
Tipik toshloq jinslar uchun yemirilishning kritik tezliklari ularning fizikaviy-mexanikaviy va tarkibiy xususiyatlarining har xil yuzaga kelishi mumkin bо‘lgan birikmasida 2,5 dan 7,0 m/s gacha о‘zgaradi. Modomiki, portlanuvchanligi bо‘yicha jinslar sinflarining katta sonlarda bо‘lishi maqsadga muvofiq emas, v kattalik bо‘yicha 0,9 m/s qadamda barcha jinslar kо‘rib chiqilayotgan belgiga kо‘ra beshta sinfga ajratilishi mumkin: I sinf — osonportlanuvchan kr<3,6 m/s); II sinf — о‘rtachaportlanuvchan ^_kr=3,6—4,5 m/s); III sinf — qiyinportlanuvchan kr=4,5—5,4 m/s); IV sinf — о‘ta qiyin portlanuvchan ^_kr=5,4—6,3 m/s) va V sinf — favqulodda, haddan tashqari (isklyuchitelno-juda, g‘oyat, nihoyatda, haddan tashqari) qiyin portlanuvchan jisnlar %f>6,Zm/s).
Yemirilishning kritik tezligini hisoblashda yer yuziga chiqib qolgan tog‘ jinslari (ochiq) uchun о‘lchovlarga oid ma’lumotlardan foydalanilgan, ularning kо‘rsatishicha, yoriqlar ochilishining о‘rtacha kattaligi quyidagilarni tashkil etadi:
marmar uchun 5 = 3 10^- m, qolgan barcha jinslar uchun 5=2 10^­m. Bundan tashqari, qattiq jinslar yoriqlarini tо‘ldiruvchi material (a_sj>157 MPa),qoidaga kо‘ra, ancha zichroqdir, bu alohidaliklar kontaktlaridagi kuchlanish о‘lqinlari energiyasini kami miqdorda yо‘qotilishiga olib keladi.
Shundan kelib chiqqan holda. Tо‘ldiruvchilar materialining xususiyatini hisobga oluvchi koeffitsiyent va yoriqlarning ochilishi quyidagi kattaliklarda qabul qilingan: marmar uchun K=1,3; qattiq jinslar uchun rod K=0,85 va barcha qolgan jinslar uchun K=1,0.