Содержание:

1. Общее сведение о горных породах………..……………………….………..3

2. Определение плотностных свойств горной породы: .…………….……….4

• объемного веса γ…………..……………………………………….…………4

• удельного веса γ ₒ……………………………....………………….………….4

• объемной массы ρ…………………………………………………………….5

• плотности ρₒ ……………………………………………………………….…5

• пористости Р…………………………………………………………………..5

3. Определение предела упругости, пределов прочности породы на сжатие и растяжение…...………………………………………………………………………6

4. Построение паспорта прочности горной породы и определение силы сцепления и угла внутреннего трения…….……………………………………….8

5. Определение упругих модулей статическим методом……………………..8

6. Определение акустических характеристик горной породы…………...….11

7. Определение упругих динамических модулей горной породы…………..14

8. Построение графика деформации породы и определение коэффициента хрупкости и пластичности……………..…..……………………………….15

9. Определение коэффициента крепости и показателя трудности разрушения горной породы………………………………………………………………16

10. Определения буримости и взрываемости горной породы………...……..17

11. Литература ……………………..…………………………………………...20

Общее сведение о горных породах.

Мергель - горная порода, состоит из смеси известняка и глины. Определенный состав мергели используется при изготовлении портландцемента.

Образование известняков делит их на плотные и пористые.

Плотный известняк - применяется для изготовления фасонных деталей, плит наружной облицовки стен, ступеней, карнизов, подоконников. Известняк - ценное сырье при производстве вяжущих веществ, воздушной и гидравлической извести, портландцемента.

Пористый известняк - состоит из раковин и обломков, сцементированных известковым веществом (углекислый кальций плюс примесь глины с кремнеземом). Крупнопористая структура. Плотность 600…1500 кг/м3, предел прочности при сжатии 0,4…5 МПа. Характерна малая теплопроводность, неплохая обрабатываемость. Применяют для изготовления стеновых блоков и камней. Отходы используются в качестве заполнителя для легких бетонов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ

Исходные данные:

1. Высота образца, мм (h=50 мм );

2. Диаметр образца, мм (d=45 мм);

3. масса (вес) образца горной массы, г (М(G)=175 г);

4. Пористость горной породы, % (Р=20%).

5. Определение плотностных свойств начинаем с определения объемного веса породы.

Объемный вес γ - это вес единицы объема породы в ее естественном состоянии. Объемный вес определяется чаще всего методом гидростатического взвешивания и на образцах правильной геометрической формы. Так как образец имеет цилиндрическую форму, то для определения объемного веса у применяем второй метод.

γ = G/V, г/см ,

где G = 175 г - вес образца горной породы;

V = S*H -объем образца горной породы;

h = 5 см - высота образца;

S = π*d /4 - площадь основания;

d = 4,5 см диаметр образца

S=(3,14*4,5 )/4 = 15,9 см ,

V = 15,9 * 5 = 79,5 см

γ =175/79,5=2,2 г/см

так как 1 г/ см ~ 10 КН/м , то объемный вес γ = 22 КН/м

Удельный вес породы γₒ - это вес единицы объема твердой фазы породы. Определяется из выражения

Р = (1-γ/ γ ) * 100 % ,

тогда γₒ = 100* γ /(100-Р),

где Р = 20 % - пористость горной породы.

γₒ =100*2,2/(100-20) = 2,75г/см

γₒ= 27,5 КН/м

Объемная масса горной породы ρ- это масса единицы объема породы при данной пористости в ее естественном состоянии.

ρ = М/V,кг/м , где

М = 0,175 кг - масса образца горной породы;

V = 79,5 *10^-6м³ - объем образца горной породы,

ρ = 0,175/79,5*10 = 2201,26 кг/м

Плотность горной породы ρₒ – это масса единицы объема горных пород без пустот. Определяется из выражения

Р = (1- ρ / ρₒ)*100%

ρₒ = 100*ρ/(100-Р), кг/м

где ρ = 2201,26 кг/м - объемная масса образца;

Р = 20% - пористость образца.

ρₒ = 100*2201,26 /(100-20) = 2751,58 кг/м

Результаты расчётов сводим в таблицу №1:

№ п.п	Наименование парам.	Единица измерения	Числовое значение	Единица измерения	Числовое значение
1	Объемный вес	г/см	2,2	КН/м	22
2	Удельный вес	г/см	2,75	КН/м	27,5
3	Объемная масса	-	-	кг/м	2201,26
4 4	Плотность	-	-	кг/м	2751,58

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА УПРУГОСТИ , ПРЕДЕЛОВ ПРОЧНОСТИ ПОРОДЫ НА СЖАТИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ

Исходные данные:

1. Сила, соответствующая пределу упругости породы при

сжатии Р_у — 2600 кг;

2. Предельная сила при сжатии образца Р_сж —4000 кг;

3. Предельная сила при растяжении образца Р_р=450 кг.

Упругость - это способность горных пород полностью восстанавливать свои первоначальные формы и размеры после прекращения действия силы.

Определение предела упругости

σ_у= Р_у/S, кг/см

где S - площадь поперечного сечения образца цилиндрической формы.

S = 0,785hd= 0,785*4,5*4,5 =15,9 см

σ_у =2600/15,9 = 163,52 кг/см

или

σ_у = 16,4 МПа

Прочность - это способность горных пород оказывать сопротивление действию внешних сил вызывающих в ней деформации и разрушения. Оценивается пределами прочности.

Прочность оценивается пределом прочности - это максимальным напряжением, при котором порода разрушается.

Предел прочности породы на сжатие - критическое значение одноосного сжимающего напряжения, при котором происходит разрушение породы

Я выбрал метод определения прочности породы на сжатие для образца правильной геометрической формы. Также существуют методы для определения σ _сж на образцах полуправильной формы и произвольной формы.

σ_сж = Р_сж /S, кг/см²

где Р_сж - предельная сила при сжатии образца;

S- площадь основания образца правильной цилиндрической формы.

Исходя из этого

σ_сж = 4000/15,9 = 251,57 кг/ см²

или

σ_сж = 25,2 МПа.

Предел прочности на растяжение — критическое значение одноосного растягивающего напряжения, при котором происходит разрушение породы. σ _р примерно в 10-1 5 раз меньше σ _сж. Так как порода имеет правильную цилиндрическую форму, то разумнее всего будет применить метод диаметрального сжатия, так как этот метод применяется для образцов именно такой формы. Метод раскалывания породных пластин соосными клиньями не подходит, так как данный метод применяется для образцов прямоугольной или кубической формы.

σ _р = Р_р /S, кг/см²

где Р_р - предельная сила при растяжении образца;

S - площадь основания образца правильной цилиндрической формы.

тогда σ_р= 450/15,9 = 28,3 кг/см² ,

или

σ_р=2,8 МПа

Результаты расчетов сводим в таблицу 2:

№ п.п	Наименование парам.	Числовое значение	Единица измерения	Числовое значение	Единица измерения
1	Предел упругости	163,52	кг/см2	16,4	МПа
2	Предел проч. на сжатии	251,57	кг/см2	25,2	МПа
3	Предел проч. на растиж.	28,3	кг/см2	2,8	МПа

ПОСТРОЕНИЕ ПАСПОРТА ПРОЧНОСТИ ГОРНОЙ ПОРОДЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ И УГЛА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ

Паспорт прочности горной породы представляет собой функциональную зависимость возникающих в породе касательных напряжений от нормальных напряжений и показывает, при каких напряжениях сохраняется прочное состояние породы. Паспорт выглядит как график х, у где ось абсцисс - ось нормальных напряжений, а ось ординат - ось касательных напряжений.

Для построения паспорта прочности необходимо знать предел прочности на сжатие породы и на растяжение. Откладываем на оси х вправо от начала оси координат значение σ _сж, а влево от начала оси координат - σ _р . После чего проводим огибающую на окружности. Расстояние от начала оси координат до точки пересечения огибающей оси у является сцеплением τсдв, а угол образованный между огибающей и τсдв, называется углом внутреннего трения.

σ _сж =251,57232кг/ см² = 25,2 МПа - предел прочности на сжатие

σ _р=28,30188кг/см² = 2,8 МПа - предел прочности на растяжение

Из паспорта видно угол внутреннего трения φ = 53°.