Вопрос №30 (Методы определения твердости горных пород)

Твердость горных пород определяет сопротивляемость пород внедрению в них острого инструмента, то есть разрушению при точечном (контактном) разрушении.

В зависимости от того, вдавливается ли инструмент в породу при постепенно увеличивающейся нагрузке или ударе, различают статическую Н_ст или динамическую Н_д твердость, причем они не равны.

Для большинства горных пород применяется метод определения статической твердости р_ш ,основанный на хрупком выколе лунки в шлифованной поверхности породы под действием приложенной к специальному штампу нагрузки(метод Л.А. Шрейнера)

Так называемый метод контактной прочности, разработанный Л.И. Бароном и Л.Б. Глатманом ,является более простым вариантом метода Л.А.Шрейнера. По этому методу производится вдавливанием цилиндрического штампа с плоским основанием и диаметром 2-3 мм в нешлифованную поверхность образца. Контактная прочность образца определяется по величине нагрузки в момент хрупкого разрушения(выкола лунки под штампом),отнесенной к площади штампа.

Связь между р_к и р_ш приблизительно равна: р_ш =(2,5-3,0) р_к

Статическая твердость может быть определена методом Шора. Его сущность заключается в том, что на поверхность испытуемой породы с определенной высоты сбрасывается боёк со сферическим алмазным наконечником. За показатель твердости принимается высота откоса бойка.

Вопрос №31 (Механическое разрушение ,дробление и перемещение горных пород) Вопрос №32 (Модуль продольной упругости(модуль Юнга) породы ,понятие, количественная оценка)

Модуль продольной упругости соответствует основным видам напряжений и деформаций, и поэтому считаются основными характеристиками упругости пород,они связаны с коэффициентом Пуассона следующей зависимостью:

G=E/2(1+ ), где G – модуль сдвига, Е-модуль Юнга, -коэф Пуассона.

В случае равномерного трехосного сжатия, порода в пределах зоны упругости наблюдается прямая зависимость между давлением (Р_б ) и относительным изменением объема породы:

Р_б =к*дельтаV/V, где V- исходный объем образца, дельта V-изменение объема пород под нагрузкой, к-коэф пропорциональности(модуль объемного сжатия):

к=Е/3(1-2 )

Модули упругости сдвига и объемного сжатия выражаются в Паскалях.

Наиболее вероятное значение модуля Юнга(10³ -10⁵ МПА) -величина безразмерная,значение которой находится в пределах(0-0,5),для гп(0,2-0,4)

В слоистых породах наблюдаются различные значения модулей упругости параллельным и перпендикулярным слоям. При сдавливании образца силой F перпендикулярно слоям общая его деформация складывается из полной деформации всех слоев, при сдавливании образцов вдоль слоев –деформация всех слоев одинакова, а напряжение суммируется по всей площади. Таким образом величина модуля Юнга не нарушенных слоистых пород вдоль слоев больше чем перпендикулярных к ним.

Модуль Юнга Е₀ минеральног скелета одной и той же породы одинаков при любой ее пористости: Е₀ =F/(S₀ )

Средний модуль Юнга пористой породы: Е=F/[(S₀+S_п) ], где F- сила действующая на образец; S₀ и S_п –соответственно площади минеральной фазы и порового пространства в излучаемой плоскости.