§ 25. Опыты автора

Дяя исследования были взяты следующие простые горные породы: № 1—мелоподобный слабомергелистый известняк, № 2 — доломи- тизированный слабомергелистый известняк, № 3 — мраморовидный

известняк, № 4 — мрамор и № 5 — кварцит. Эти породы включали небольшое (не свы­ше 5%) количество глины, доломита и других минераль­ных примесей (породы №№ 1 — 3) или же были почти со­вершенно чистыми (породы №№ 4—5). Породы №№ 1-2, кроме того, включали много остатков фораминифер. Пори­стость пород была в пределах от 2,43% (№ 4) до 10,62% (№ 2), а объемный вес — в пределах от 0,0024 KzjcM^a{N° 5) до 0,0027 кг\см⁶ (№ 4). Испы­тания производились статиче­ской нагрузкой на простые растяжение, сжатие и сдвиг (кручение). Во всех случаях скорость загружения образцов была одинаковой. Температура была комнатная. Точность из­мерения деформаций с по­мощью зеркального прибора не превышала 0,002 мм.

На фиг. 16 дана диаграмма растяжения одного из образ-

L I | j п '.мм нов породы № 1. Предел упру-

50 Ю,0 15,0 20,0 25,0 хЮ'⁵ гости здесь установлен не был.

Остаточная деформация наблю-

Фиг. 16. Диаграмма растяжения мелоподобного Далась уже при весьма ма- известняка. лых напряжениях. Для нее

характерна периодическая сме­на пологих участков кривой более крутыми участками. Это — резуль-' гат упрочнения породы в процессе пластической деформации. Более крутые участки кривой отвечают вступлению в процесс деформации все новых площадок скольжения. Аналогичное чередование пологих и крутых участков кривой деформации постоянно наблюдалось и при испытании других пород.

Фиг. 17 отражает деформацию растяжением образца породы № 3. Здесь пластическая деформация началась приблизительно от точки 3

при напряжении около 9,4 кг\см\ Начиная с точки 5, образец был разгружен, а затем постепенно вновь нагружен. Пластическая дефор­мация имела тот же ха-^д,_г рактер, что и при испы­тании предыдущего об­разца.

На фиг. 18—диаграмма растяжения породы № 4. Общий характер кривой деформации остается тот же. Предел упругости здесь находится вблизи точки 2

			гг
	16.	18/ 17	2оУ А
/1 /г /1	jAit4 и 4? 12i7 8 и Us
1	Г*

400

200

200

80 I

1,0

4,0 х/0~⁴

2,0

М

Фиг. 17. Диаграмма растяжения мраморовидного известняка.

Р кг

ALmm

⁰ 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 Hfl 12,013Д 14,0 Щ'³

Фиг. 18. Диаграмма растяжения мрамора.

Были изготовлены шли­фы испытанных пород. Они были исследованы с помощью поляризацион­ного микроскопа. Разры­вов отдельных зерен в породе № 1 обнаружить не удалось. Разрывы от­носи тись главным обра­зом к остаткам форами нифер. Типичными были смещения в нтправлении рпстяжения. Своеобразны­ми оказ1Лись результаты растяжения породы №2.

—f^X —

лг то 1	i ! i
	:
	■
	I
-7 Ш It	4
am \i3
?J hi(2
/J situ
10 i 1

100G

900

800

700

600

500

400

300

Фиг. 19. Диаграмма сжатия мелоподоб иого известняка

ноо

—tv~ » *" "' * * .' - J т j

Здесь многие остатки фораминифер оказались пустыми, так как каль­цит из них выпал. После деформации они оказались овальными, вы­тянутыми в направлении растяже­ния. В породе № 3 отмечены раз­рывы отдельных, наиболее круп­ных кристаллов кальцита. В неко­торых зернах были отмечены тре­щины, ориентированные приблизи­тельно перпендикулярно направле­нию растяжения.

Ю

На фиг. 19 дана диаграмма сжа­тия породы] № 1. Здесь предел упругости находится вблизи точки 5. Общий характер пластической де­формации был тем же, что и при опытах на растяжение. Анализ диа­граммы и обстоятельств испытания позволяет считать, что в результате первой нагрузки в отдельных ме­стах образца (наиболее слабых в от­ношении деформации) произошли незначительные необратимые сдви­ги. Они определили ту величину остаточной деформации, которая была принята как допуск для определения предела упругости (е —0,17-Ю^-4). Эти сдвиги имели влияние на ход нисходящей части кривой 5—10. При вторичной на­грузке эти сдвиги прогрессировали. При этом процесс деформации ха­рактеризовался почти равномерным

нагрузки вплоть до разрушения. Наиболее слабыми местами в об­разце были глинистые жилки и кон­такты зерен кальцита со слабыми „клиновыми" соединениями. Для развития сдвигов в таких местах требоватось приложение все боль-

гту

>

Л'

а

s^io

i i

s\ 4jf

2^

то

2400

гооо то

<гоо 800 ш<

(О 10 3,0 4,0 s,0 S.0 7.0 8.0 9,0 IQQ И.О 12.0 13.0 14.0 <5.0Х(0' Фиг. 20. Диаграмма сжатия доломитизированного известняка.

4S

~ ⁴ 1 г

шей нагрузки для того, чтобы преодолеть TjieWe между целгйа зернами и осколками, образовавшимися при разрушении клиновых соединений. Непосредственным следствием разрушения образца было нарушение интергранулярных связей. Аналогичные результаты были получены и при испытании образцов других пород.

Фиг. 20 показывает ход процесса деформации породы № 2 при сжатии. Вследствие небольшого содержания в этой породе прочных примесей межкристаллическая деформация оказалась здесь менее затрудненной.

Ю 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 го 8,0 3,0 10,0 0,0 120 НО 14,0Xltr⁴ Фиг. 21. Диаграмма сжатия мрамора.

На фиг. 21 даны результаты сжатия образца породы № 4. Образец при испытании был трижды разгружен и четыре раза нагружен. Участок кривой 3— 4 отвечает началу течения. В целом вся кривая деформации отражает способность взятого мрамора к весьма значи­тельной пластической деформации. Трехкратная разгрузка образца давала значительные увеличения остаточной деформации, которым отвечали все большие увеличения рассеивания энергии. Отношения площадей полученных трех петель составили 1:3,76:4,74.

Фиг. 22 отражает устойчивость упрочнения при пластической де­формации сжатием породы №4 (мрамора). Значение коэфициента упроч­нения для разных участков остается приблизительно постоянным.

На фиг 23 — диаграмма сжатия породы № 5. Предел упругости — около точки 6. Дальше — типичная пластическая деформация.

4*

При испытаниях на сжатие мрамора (№ 4) _и кварцита (№ 5), отличавшихся чистотою состава, первые трещины на поверхности образцов появлялись уже при сравнительно небольших нагрузках (на фиг. 21 — начиная с точки 37, на фиг. 23 — начиная с точки 6 и т. д.). При дальнейшем увеличении действующей силы число тре-

4 П. М Ц*иб«ревич

■ЖШ

щин все более увеличивалось. Однако целость образцов при этой не нарушалась. Направление трещин было близким с вертикальному.

Р кг 4 ЯПП

f г

4400 4000 эеоо 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400 / f V

*гг j

18

3*

ПО

!6,

17У< Г '

У

/ Ну.

г

4/

/

// to/s

/

✓

3J у.

f 4 ✓

✓ ►

S /У

г * * S.

у f

Л

/ s

'У* /Зг

✓ s

Ш

/ ✓

, , „

"О 1,0 2,0 3.0 4.0 5.0 6,0 70 8,0 9,0 10,0 И.О 12,0*10 * Фиг. 22 Устойчивость упрочнения при сжатии мрамора.

Вследствие своего белого цвета трещины отчетливо выделялись на сероватом фоне граней образцов Это „повеление" объясняется на­личием микроскопиче»

Рнг ских осколков или во­

обще порошка белого кальцита или кварца между поверхностями слоев. Подобное „no- беление" обычно хо­рошо наблюдается и при появлении трещин в образцах каменной соли.

На фиг. 24 даны результаты кручения образца породы № 1 моментами противопо­ложных направлений. Упругая часть дефор­мации, повидимому, от­вечает участку кривой 0—2. В дальнейшем — пластическая деформа­ция с значительным рассеиванием энергии. Фиг. 25 и 26 отра-

жают типичную пластическую деформацию при кручении образцов породы № 2 и породы № 3.

ж

'•К

«j

г ?

V-

1,0 2,0 & 4,0 SjO 6,0 7JO Фиг. 23. Диаграмма сжатия кварцита.

SO

Всего автором было испытано око- _н ло 50 образцов. Здесь приведены лишь наиболее характерные кривые испытаний. В целом результаты испы­таний сводятся к следующим.

1. Простые горные породы, со- стоящие из кальцита или кварца, при статическом растяжении, сжатии или кручении при обычных условиях испытания не являются хрупкими. Они дают значительные остаточные дефор­мации, независимо от чистоты состава

2. Упругая деформация этих по­род составляет вообще небольшую часть общей деформации. В отдель­ных случаях уже при относительно малых нагрузках появляются остаточ­ные деформации.

3. В упругой области линейной зависимости между напряжениями и деформациями не нсблюдается. Не­которое исключение в этом отно­шении составили отдельные образцы мрамора, отличавшиеся исключитель­ной чистотою состава и однород­ностью. При испытании на сжатие они показали упомянутую зависимость, близкую к линейной (конечно, в пре­делах точности измерений).

На фиг. 27 — диаграмма кручения мрамора (№ 4). К упругой части относится участок кривон 0—2.

На фиг. 28—результаты кручения кварцита (№ 5). Здесь упругая часть деформации — участок 0—3. Общий ход деформации вообще неравномер­ный. Оси полученных петель между собою параллельны Площадь второй петли приблизительно в два с полови­ной раза больше площади первой петли.

/о

-Д

somoopai