Технология и техника бурения в 2 частях Часть Горные породы
Download 1.32 Mb. Pdf ko'rish
|
geokniga-tehnologiya-i-tehnika-bureniya-v-2-ch-chast-1-gornye-porody-i-burovaya-tehnika
|
Пластичность и хрупкость
горных пород По характеру деформирования горные породы подразделяют- ся на три класса: упруго-хрупкие, упруго-пластичные и породы, не дающие общего хрупкого разрушения. Различают породы по кри- вым деформации, построенным в координатах Р, — нагрузка (Н) 2.2. 2. Физико-механические и технологические свойства горных пород 85 и [ — деформация (мкм), получаемым при вдавливании штампа (рис. 2.2). Установлено, что деформация при вдавливании штам- па в упруго-пластичные породы изменяется по линейному закону (рис. 2.2, б) как в упругой, так и в пластической областях. Танген- сы углов наклона прямых АВ (угол D) и ВС(угол D 1 ) определяют упрочняемость породы при пластическом деформировании. Точ- ка А, соответствующая пересечению прямых ОА и АВ, характери- зующих деформацию в упругой ОА и пластической АВ областях, дает значение нагрузки Р 0 , пользуясь которой можно приближенно определять предел текучести. Р р С x Р E B L O C P 0 D x A a B 1 C 1 a 1 а б O Рис. 2.2. Диаграмма деформации при вдавливании штампа: а — в упруго-хрупкую породу; б — в упруго-пластичную породу Мерой пластичности может служить коэффициент пластично- сти К п , получаемый как отношение общей работы, затраченной до разрушения (площадь пятиугольника ОАВСD), к работе упругих деформаций (площадь треугольника ОЕL), т.е. К п = S ОАВСD . S ОЕL Точка С соответствует значению нагрузки Р, при которой на- ступает общее хрупкое разрушение образца породы под штампом. При определении работы упругих деформаций предполагается, что константы этих деформаций сохраняют свою величину и при пла- стическом деформировании. Именно поэтому участок АЕ прини- мается прямолинейным. Для упруго-хрупких пород К п = 1. Среди осадочных такие по- роды практически не встречаются. Породы, для которых 1 < К п < 6, 86 I. Основные физико-механические свойства горных пород называются упруго-пластичными. К ним относятся известняки, до- ломиты, песчаники и некоторые другие скальные породы. Породы, для которых К п > 6, относятся к классу пород, не дающих общего хрупкого разрушения. К ним относятся глинистые сланцы. Пла- стичность глин условно можно принять равной бесконечности. В целом пластические деформации горных пород можно пред- ставить состоящими из трех компонентов. 1. Деформации вследствие движения (скольжения) материала вдоль определенных кристаллографических плоскостей, а также межкристаллических перемещений частиц относительно друг дру- га. Такие деформации протекают с большой переменной скоростью и выражаются экспоненциальной зависимостью от времени. Замет- но они проявляются только при значительных напряжениях и осо- бенно возрастают при напряжениях, близких к пределу прочности. 2. Деформации, представляющие результат медленного фор- моизменения, вследствие молекулярного движения в породе под нагрузкой. Эти деформации нарастают с малой скоростью и при- водят к изменению кристаллической решетки породообразующих минералов. Для небольших промежутков времени можно считать, что эти деформации возрастают пропорционально напряжениям и времени. 3. Деформации, накапливающиеся в результате элементарных разрушений, местных движений отдельных малых областей твер- дых, недоформируемых систем в напряженном неоднородном теле вблизи трещин, поровых пространств, а также вблизи различных твердых или, наоборот, мягких включений. Эти деформации обыч- но невелики. Пластические свойства горных пород существенно зависят от их минералогического состава и пористости. Например, при посто- янной пористости коэффициент пластичности К п породы возрас- тает по мере уменьшения ее карбонатности или глинистости. Для пород с определенной карбонатностью К п с ростом пористости уве- личивается. В общем виде связь между пористостью В и коэффициентом пластичности выражается уравнением lgК п = a 3 + a 4 B, (2.9) где a 3 , a 4 — экспериментальные коэффициенты, зависящие от ми- нералогического состава породы (табл. 2.8). 2. Физико-механические и технологические свойства горных пород 87 Таблица 2.8 Download 1.32 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|