
- •1.Общие сведения о горных породах
- •2.Определение плотностных свойств горной породы
- •3.Определение предела упругости, пределов прочности породы на сжатие и растяжение
- •4.Построение паспорта прочности горной породы и определение сцепления и угла внутреннего трения
- •5.Определение статических упругих свойств горной породы
- •6.Определение акустических свойств горной породы
- •7.Определение динамических упругих свойств горной породы
- •8.Построение графика деформации породы и определение коэффициентов хрупкости и пластичности
- •9. Определение коэффициента крепости и показателя трудности разрушения горной породы
- •10.Определение буримости и взрываемости горной породы
- •Список использованной литературы
Министерство образовании и науки РФ
Северо-восточный федеральный университет
им. М.К,Аммосова
Кафедра открытых горных работ
Курсовая работа по дисциплине
«Физика горных пород и процессов»
Выполнил: ст. гр. ОГР-08
Ефимов Дмитрий
Проверил: Сорокин В.С.
Якутск 2010
Оглавление
Общие сведения о горных породах……………………………..3
Определение плотностных свойств горной породы…………...4
Определение предела упругости, пределов прочности
породы на сжатие и растяжение………………………………8
Построение паспорта прочности горной породы и
определение сцепления и угла внутреннего трения………….11
Определение статических упругих
свойств горной породы…………………………………………13
Определение акустических свойств горной породы………….15
Определение динамических упругих
свойств горной породы………………………………………….17
Построение графика деформации породы и определение коэффициентов хрупкости и пластичности……………………19
Определение коэффициента крепости и показателя
трудности разрушения горной породы…………………………22
Определение буримости и взрываемости
горной породы……………………………………………………24
Использованная литература…………………………………….26
1.Общие сведения о горных породах
Сланец – это уникальный по красоте и не превзойдённый по своей долговечности материал, созданный самой природой. Камень так же древен, как и наша планета. Миллиарды лет назад, под воздействием высоких параметров происходящих в недрах земли, зарождались метаморфические горные породы, характеризующиеся параллельным расположением входящих в их состав вытянутых или пластинчатых минералов, обладающих способностью раскалываться на тонкие пластинки.
Горные породы - природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Горные породы представляют собой природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, слагающие земную кору. Горные породы, состоящие из одного минерала, называют простыми или мономинеральными, а породы из нескольких минералов называют сложными или полиминеральными. Минерал (от лат. minera - руда) - природное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, образовавшееся в результате различных физико-химических процессов, происходящих в земной коре. Каждый минерал характеризуется определенными химическим составом и физико-механическими свойствами.
По происхождению горные породы разделяют на три группы: магматические, осадочные и метаморфические (от греч. metamorfo - превращать). Эта классификация горных пород называется генетической (от греч. genesii происхождение).
Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы; воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактовый метаморфизм), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма - высокие температуры и давления.
2.Определение плотностных свойств горной породы
Плотностные
свойства горных пород проявляются в
результате действия гравитационного
поля Земли. Их в свою очередь можно
подразделить на две группы: гравитационные
и структурные. К гравитационным
свойствам
относят удельный
и объемный
вес пород, удельную массу
,
плотность (объемную массу)
,
к структурным
- общую
и открытую пористость
коэффициент пористости
.
Удельный вес - это вес единицы объема твердой фазы породы, т.е.
где
и
-
вес и объем твердой фазы образца.
Значения удельного веса горных пород в зависимости от удельного веса породообразующих минералов составляют обычно (25-50) * 104Н/м3.
Объемным весом называют отношение веса основных агрегатных фаз породы (твердой, жидкой и газообразной) к объему V, занимаемому этими фазами:
𝜰=G/V
Объемный вес - наиболее часто используемая плотностная характеристика горных пород, которая зависит от их состава и структуры. Он всегда меньше удельного веса и лишь для весьма плотных пород может приближаться к нему.
Удельная
масса - это
отношение массы
твердой
фазы горной породы к объему
твердой
фазы:
Плотность (объемная масса) горной породы определяется как масса единицы ее объема (твердой, жидкой и газообразной фаз, входящих в состав породы), т. е.
где
- масса
агрегатных фаз породы;
-объем, занимаемый этими фазами.
Удельная масса и плотность породы могут быть выражены через ее удельный и объемный вес:
/g
где g — ускорение свободного падения.
В отличие от удельного и объемного весов плотность является параметром вещества в строгом физическом смысле.
Наибольшую плотность имеют массивно-кристаллические изверженные породы, наименьшую - осадочные и некоторые эффузивные (вулканические туфы, пемзы).
Под
пористостью
горной
породы понимают суммарный относительный
объем содержащихся в ней пустот (пор).
Суммарно-относительный объем открытых
(сообщающихся) пор характеризует
открытую пористость
горной породы. Суммарный относительный
объем закрытых (замкнутых) пустот
называют закрытой или изолированной
пористостью ПИ.
Пористость,
которая определяет движение в породе
жидкостей и газов, называют эффективной
пористостью
.
Общая пористость П
определяется
совокупностью закрытых и открытых пор.
Отношение объема пор к объему минерального
скелета
называют коэффициентом
пористости Кп,
Поры по размеру (мм) разделяют на три класса: сверхкапиллярные (более 0,1), капиллярные (0,002-0,1) и субкапиллярные (менее 0,0002).
Обычно
пористость выражают в процентах, относя
объем пор
к
полному объему породы V:
П=(v/V)100%
Пористость горных пород изменяется в широких пределах - от долей процента до 90 % и более. Принято различать породы с пористостью (%) низкой (менее 5), пониженной (5-10), средней (10-15), повышенной (15-20) и высокой (более 20).
Исходные данные: размер цилиндрического образца d = h = 40 мм; вес (масса) образца G = M = 115 г; пористость породы Р = 15 %.
Для вычисления объемного веса применяется формула:
𝜰=G/V
где G – вес образца горной породы; - объем образца.
Для определения объема цилиндрического образца используется формула:
,
где
- площадь основания; H
– высота образца горной породы.
Отсюда
следует что
Подставляя получим:
Так
как
=
,
то объемный вес
Удельный вес породы определяется из выражения
где P – пористость горной породы
=33.6
кН/
Объемная масса горной породы:
где
M=0.140 кг – масса образца; V=50.24
– объем образца горной породы
Плотность горной породы определяется из выражения
№ п.п. |
Наименование |
Еденицы измерения |
Числовые значения |
Еденицы измерения |
Числовые значения |
1 |
Объемный вес |
гс/ |
2,78 |
КН/ |
27,8 |
2 |
Удельный вес |
гс/ |
|
КН/ |
|
3 |
Объемная масса |
- |
- |
кг/ |
|
4 |
Плотность |
- |
- |
кг/ |
|