Вопрос №8 (Воздействие внешних физических полей на механические свойства пород)

Влияние влажности: с увлажнением уменьшается статический модуль Юнга ГП и возрастает коэффициент Пуассона, также при размокании пород наблюдается снижение скоростей распространения упругих колебаний (в скальных не размокаемых породах при увлажнении скорость увеличивается). Увеличение влажности ГП приводит к снижению всех их прочностных параметров и увеличению пластичности и деформируемости пород. Увлажнение приводит также к уменьшению горно-технических параметров пород – крепости, твердости, абразивности, хрупкости.

Влияние давления: Основной причиной изменения свойств пород под влиянием давления является нарушение первоначального строения пород. В зависимости от характера давления это либо уплотнение породы, смятие пор и увеличение площади контакта зерен, либо образование системы трещин, уменьшение связей между отдельными ее участками. Наибольшее уплотняющее действие на породы оказывает гидростатическое давление, в результате которого в ГП возникают остаточные деформации, приводящие к снижению пористости. При увеличении давления возрастают параметры упругости, одновременно наблюдается и увеличение скоростей распространения упругих волн, увеличение пластических и реологических параметров пород. Существенное влияние на механические свойства пород оказывает характер приложения механических нагрузок к породам – статический или динамический. При динамических нагрузках наблюдается более высокие значения параметров упругости, прочности, крепости, твердости, вязкости пород, пониженные значения пластичности.

Вопрос №9 (Воздействие теплового поля)

Выделяют два вида воздействия теплового поля. Первый вид связан с возникающими в породах термическими напряжениями из-за неравномерности теплового расширения минералов, второй обусловлен различными физическими и термомеханическими превращениями минералов породы при нагреве. Термохим. и физ. превращения в ГП: высушивание пород, плавление, отвердевание, испарение, возгонка, полиморфные превращения ( изменение кристаллической решетки), дегидратация (удаление хим. связанной воды из минералов и ГП), диссоциация (разрушение минерала с выделением газообразной фазы), окислительно-восстановительные процессы. Все параметры пород, характеризующие их пластичность, ползучесть, релаксацию напряжений, с повышением температуры увеличиваются. Вязкость пород уменьшается с нагревом. Влияние отрицательных температур имеет противоположный нагреву характер. Понижение температуры вызывает в большинстве случаев повышение прочности ГП, модулей упругости, твердости, крепости, понижение пластичности и реологических характеристик. Эффект разупрочнения ГП после нагрева или глубокого охлаждения усиливается при быстром динамическом воздействии, связано с большей неоднородностью теплового поля в породе, приводящей к повышению в ней термонапряжений.

Вопрос №10 (Воздействие упругих колебаний)

Упругие колебания низкой частоты достаточной мощности чаще приводят к тем же последствиям, что и механические напряжения. При этом происходит усталостное разрушение ГП. Возможен эффект уплотнения и сортировки рыхлых ГП. При прохождении ультразвука через жидкость возникает кавитация ( когда в некоторых участках жидкости, оказавшихся в фазе деформации растяжения, внутренне давление становится ниже статического, происходит разрыв жидкости, жидкость испаряется и образуются кавитационные пузырьки). Кавитация является причиной возникновения диспергацию (разрушение) твердых тел, расположенных в зоне распространения упругих колебаний. Кавитация вызывает также дегазацию жидкостей и расплавов.