книги из ГПНТБ / Воздвиженский Б.И. Физико-механические свойства горных пород и влияние их на эффективность бурения
.pdfРост твердости и предела текучести осадочных горных пород, испытанных при 150 и 250° С, а также нагретых до 150° С и затем охлажденных на воздухе, по сравнению с рш и р 0 пород комнатной температуры может быть объяснен следующим образом.
Температурные напряжения в породе возникают вследствие на грева двух или более связанных между собой кристаллитов с раз ными коэффициентами расширения а х и а 2 и модулями упругости Ег
л Е2- Известно, что при |
разности |
температур |
Ait напряжения |
cr; = |
( a 1 - a 2 ) |
A « - ^ i ^ . |
(VIII . 5) |
Изменение температуры, кроме чисто физического теплового рас ширения, может вызвать эффекты, которые также приводят к появле нию микротермических напряжений (например фазовые превраще ния, сопровождающиеся изменением объема, различная скорость физико-химических процессов в неравномерно нагретых зонах тела и пр.).
Основным фактором, влияющим на величину термических напря жений, является коэффициент линейного расширения. В связи с явлением анизотропности коэффициент линейного расширения за висит от направления кристаллографической оси. В табл. 13, на пример, приведены данные по линейному и объемному термическому расширению кварца и кальцита при изменении температуры от 20 до 200; 400 и 600° С.
Т а б л и ц а 13
Минералы
S i O i (кварц) сс—р переход
573 °С •СаСОз (кальцит)
Коэффициент расширения D % при температуре, °С
Ориентировка кристаллов |
|
|
|
|
|
|
200 |
4 00 |
ООО |
Параллельно осп |
С |
0,18 |
0,40 |
0,49 |
прп Перпендикулярно |
оса С |
0,30 |
0,73 |
1,75 |
Объемное расширение |
0,78 |
1,89 |
4,52 |
|
Параллельно оси |
С |
0,45 |
1,07 |
1,80 |
Перпендикулярно |
оси С |
—0,13 |
—0,24 4 |
—0,33 |
Объемное расширение |
0,21 |
0,60 |
1,14 |
Как видно из табл. 13, при температуре 200° С расширение ми нералов незначительно. В связи с этим можно заключить, что нагре вание пород до 200° С только уменьшает расстояние между поверх ностями раздела отдельных зерен и, следовательно, уменьшает пористость и увеличивает силу сцепления между ними.
В связи с этим показатели прочности пород возрастают. При этих температурах тепловое колебание атомов еще недостаточно для на рушения связи в кристалле,, а термические напряжения недоста точны для образования значительной микротрещиноватости, которая наблюдается при более высоких температурах и вызывает пониже-
ниє прочности пород. Кроме того, при нагревании из пород вы деляется адсорбционная, а в некоторых случаях и кристаллизацион ная вода, понижающая прочность пород.
|
Таким образом, можно сделать общий вывод о том, что для каж |
дой |
породы существует критическая температура, при нагревании |
до |
которой прочность увеличивается. |
Величина этой температуры зависит, по-видимому, прежде всего, от минералогического состава, пористости и структуры пород. При испытании пород в нагретом состоянии критическая температура выше, чем температура нагревания с последующим охлаждением пород перед испытанием. Все это подтверждается также результа тами испытания пород при высоких температурах на сопротивлениеодноосному сжатию [20, 126].
Очевидно также, что чем выше скорость охлаждения, тем ниже критическая температура, поскольку резкое охлаждение приводит как бы к динамическому сжатию кристаллов, Особенно быстро сни жается температура поверхностных слоев, в результате чего в них возникают трещины, которые приводят к уменьшению прочности, и росту остаточной деформации (росту коэффициента пластичности) пород.
§ 9. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАГМАТИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД
Породы магматического происхождения, механические свойства которых необходимо оценивать вплоть до глубины их залегания 15 тыс. м, были испытаны при температурах 200—1000° С.
Вначале механические свойства магматических пород определили после охлаждения образцов на воздухе и в воде до температуры 100° С. Эта серия опытов должна была дать ответ на вопрос о влия нии скорости охлаждения на механические свойства [172] горных пород. Образцы охлаждали на воздухе, в ограниченном количестве воды и в струе водопроводной воды. Наибольшая скорость охлажде
ния была в последнем случае, |
а наименьшая — при |
охлаждении |
|||||||
на воздухе |
(табл. 14, |
рис. 56). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 14 |
||
|
|
|
|
|
Предел текучести р 0 |
(кгс/мм2 ) |
|
||
Наименование |
Способ |
охлаждения |
|
|
при температуре, "С |
|
|||
породы |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
20 |
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
250 |
500 |
600 |
800 |
||
|
На воздухе |
301 |
|
292 |
— |
210 |
155 |
||
Гранит |
Медленно |
в воде |
301 |
330 |
265 |
197 |
|
||
|
Быстро |
в |
воде |
301 |
318 |
248 |
|
186 |
120 |
|
На воздухе |
312 |
293 |
|
250 |
238 |
200 |
||
Лабрадорит |
Медленно в воде |
312 |
238 |
195 |
155 |
145 |
|
||
|
Быстро |
в |
воде |
312 |
240 |
160 |
128 |
|
|
Как видно пз приведенных данных, предел текучести гранита независимо от скорости охлаждения несколько увеличивается при нагревании до 250° С, тогда как ро лабрадорита лишь снижается. Однако при температуре нагревания менее 250° С также возможно увеличение предела текучести (как и осадочных пород),'поэтому на рпс. 56 кривые проведены пунктирной линией. Несмотря на незна чительное различие в расположении кривых при разных скоростях охлаждения, при более быстром охлаждении уменьшение предела текучести происходит на значительно большую величину. Наиболее интенсивно уменьшение предела текучести наблюдается при темпера турах нагревания 250—600° С.
Pn,KZc/MMZ 350h
0 100 200 300 400 500 BOO 700 BOO t,°C |
0 100 200 300 ttPD 500 000 700 BOO і "С |
a |
В |
Рис. 56. |
Влияние температуры |
нагревания и |
скорости охлаждения |
|||
|
па изменение |
предела |
текучести: |
|
||
•а — гранит; |
б — лабрадорит; 1 — |
охлаждение |
па воздухе; |
2 — медленное охла |
||
|
ждение в воде; з |
— быстрое охлаждение |
в |
воде. |
Все крпвые, показывающие изменение предела текучести пород при охлаждении на воздухе, находятся выше линии быстрого охла ждения образцов в воде на 10—15%.
Таким образом, испытания показали, что скорость охлаждения оказывает влияние на прочностные свойства пород при вдавливании. Безусловно также и то, что на прочностные свойства влияет вода. Однако в данных опытах трудно отличить физико-химическое воз действие воды от влияния скорости охлаждения на механические свойства пород.
Условный коэффициент пластичности гранита с повышением тем пературы нагревания увеличивается при всех способах охлаждения, а условный коэффициент, пластичности лабрадорита, испытанного после охлаждения на воздухе, оставался почти постоянным, достиг нув своего максимального значения {К — 1,60) при нагреве до 800° С (при комнатной температуре К = 1,45). Радиальные трещины вокруг места внедрения штампа при этом не образовывались.
Были проведены также опыты, при которых различия в скорости охлаждения были более значительными — в ограниченном коли честве воды и вместе с выключенной печью (в последнем случае для охлаждения до температуры 100° С требовалось не менее 3—5 ч.).
Втабл. 15 приводится изменение предела текучести горных пород;
взависимости от температуры предварительного нагревания с по следующим охлаждением в воде и в печи. Как видно из приведенных данных, при испытании пород после охлаждения в воде предел теку чести с увеличением температуры предварительного нагрева по стоянно уменьшался. Нагревание до 600° С вызывало уменьшение предела текучести в 1,47—2,08 раза, а при нагревании до 800° С предел текучести уменьшался еще больше. Изменение ро пород, ох лажденных вместе с печью, резко отличалось от изменения предела текучести при охлаждении в воде.
Наименование Способ породы охлаждения
Серый |
В |
воде |
роговнк |
|
|
|
В |
печн |
Грандлорнт |
В |
воде |
|
В |
печи |
Габбро |
В |
воде |
|
В |
печи |
Андезнт |
В |
воде |
|
В |
печп |
Т а б л и ц а 15
Предел |
Температура, |
°С |
|
|
|
|
|
текучести |
|
|
|
20 |
400 |
600 |
S0O |
кгс/мм2 |
426 |
25'6 |
205 |
|
||
|
100% |
100- |
'60,1 |
48,1 |
|
|
Ро |
|
426 |
450 |
500 |
542 |
|
кгс/мм3 |
||||||
|
105,6 |
117,3 |
127,2- |
|||
Ро |
100% |
100 |
||||
|
346 |
233 |
175 |
105 |
||
кгс/мм2 |
||||||
Ро |
100% |
100 |
67,3 |
50,6 |
30,3- |
|
, |
346 |
407 |
395 |
235 . |
||
кгс/мм2 |
||||||
- ^ - 1 0 0 % |
100 |
117,6 |
111,2 |
67,9- |
||
Ро |
|
|
|
|
|
|
кгс/мм2 |
298 |
301 |
195 |
177 |
||
- ^ 1 0 0 % |
100 |
101,0 |
65,4 |
59.» |
||
Ро |
|
298 |
366 |
280 |
281 |
|
кгс/мм2 |
||||||
- ^ - 1 0 0 % |
100 |
122,8 |
93,9 |
94,3с |
||
Ро |
|
295 |
256 |
200 |
— |
|
кгс/мм2 |
||||||
- ^ - 1 0 0 % |
100 |
86,7 |
67,7 |
|
||
Ро |
|
295 |
397 |
|
508 |
|
кгс/мм2 |
|
|||||
— |
100% |
100 |
134,5 |
— |
172,1 *- |
|
Ро |
|
|
|
|
|
* Испытано два образца (было раскалывание).
Характер разрушения горных пород при этих двух способахохлаждения был также различным. При охлаждении пород вместе- с печью раскалывание наблюдалось при испытании гранодиорита после нагревания до 800° С (при меньших температурах условный.- коэффициент пластичности гранодиорита не менялся), диабаза —
после нагревания до 400° С и роговика — до 600° С. Образцы |
гра |
|
нодиорита раскалывались как при |
комнатной температуре, |
так |
и после нагревания с последующим |
охлаждением. |
|
Эти исследования показали, что скорость охлаждения горных пород оказывает существенное влияние на их механические свойства.
Влияние воды при охлаждении сказывается не только в раскли нивающем действии на микротрещины и ослаблении связей между
поверхностями раздела. |
Вода является |
также химическим агентом. |
Она распадается на Н + |
и О Н - ионы, |
обладающие подвижностью |
н вступающие в химические реакции с породообразующими минера лами. Этот процесс, как известно, в природе протекает медленно и называется выветриванием, приводя к полному распаду горных пород, часто с изменением их химического состава. Прочность пород при этом снижается. Так, например, в результате взаимодей ствия калиевых полевых шпатов с водой образуется малопрочный минерал каолинит, а плагиоклазы преобразуются в серицит и эпидот.
Процессы взаимодействия воды с горной породой, медленно про исходящие в природных условиях при низких температурах, уско ряются при повышении температуры породы и воды. Для подтвер ждения этого были проведены соответствующие опыты [216]. При охлаждении образцов в воде образовался раствор. После его охла ждения до комнатной температуры замеряли водородный показа тель рН на приборе ЛП-58. Оказалось, что все испытанные магматические породы вместе с водой образуют щелочные растворы, причем с увеличением температуры нагрева пород рН все время увеличивалось. Эти данные показали, что при повышенных темпе ратурах активность воды возрастает, и в породах интенсивно про текают химические реакции.
При очистке забоя газообразными агентами условия охлаждения пород несколько отличаются от условий охлаждения при промывке скважин. Однако даже при очпстке забоя воздухом в скважине воз можны водопритоки, поэтому бывает активное воздействие воды на горные породы. На рис. 57 приведены данные об изменении предела текучести магматических пород при нагревании и последующем охлаждении в воде. Результаты этой серии опытов также показали, что прочность на вдавливание при увеличении температуры сначала
возрастает, а затем уменьшается, |
а так называемая |
«критическая» |
||
температура, после которой твердость начинает уменьшаться, |
зави |
|||
сит от разновидности породы и скорости ее охлаждения. |
|
|||
Сложный характер |
влияния |
температуры на твердость |
пород |
|
был установлен Н. А. |
Клочко |
[231], проводившим |
исследования |
на образцах гранита, кварца, песчаника и микрогаббро. Наблюдае мый в начальный период роста рш и р0 при повышении температуры автор объясняет увеличением сил связи между зернами минералов по их границам вследствие увеличения амплитуды колебаний атомов. Последующее уменьшение твердости может быть объяснено как воз никновением трещин, так и физико-химическими процессами.
Коэффициент пластичности пород с ростом температуры нагрева ния увеличивается, и при 400—600° С вдавливание штампа в образцы почти всех пород, кроме кварцита, практически протекало без хруп кого разрушения.
При испытании пород после их нагревания до определенной темпе ратуры и охлаждения до комнатной температуры рш и- р0 оказыва лись значительно меньшими, чем при измерении показателей на на гретых образцах.
Обобщая результаты исследований, можно сделать |
общий |
вывод |
о том, что температура в пределах 250—800° С и последующее |
охла |
|
ждение до 20° С вызывают значительное понижение |
предела |
теку |
чести магматических горных пород. Указанное обстоятельство не обходимо учитывать при проектировании параметров режима буре ния глубоких скважин.
Рис. 57. Зависимость предела текучести магматических горных пород от тем пературы (образцы испытывали после предварительного нагревания и после
дующего охлаждеипя в ограниченном количестве воды):
1 — габбро; 2 — серый роговик; 3 — лабрадорит; 4 — гранодиорпт; S — гранит; |
6 — |
кварцевый порфирит; 7 — кварцевый альбитофир; 8 — полевошпатовый роговик; 9 — |
анде |
зит. |
|
Механизм этого явления может быть объяснен следующим обра зом [216]. При нагревании происходит анизотропное расширениекристаллов, в результате чего в породе возникают термические на пряжения, величина которых зависит от коэффициента термического расширения минералов и первоначальной пористости породы. Если пористость больше объемного расширения кристаллов, то термиче ские напряжения малы. Когда же в результате расширения кристал лов пористость приближается к нулю, термические напряжения на чинают быстро возрастать и, наконец, наступает момент образова ния микротрещин, которые приводят к понижению прочности горных пород, несмотря на то, что последние сохраняют монолитность. Мик роскопическое изучение структуры гранита показало, что после нагрева до 600° С количество зияющих трещин в 4—5 раз больше*
чем в образцах, нагретых до 300° С. Температуры нагрева до 600е С создают только предпосылки для последующего образования микротрещин после быстрого охлаждения пород.
Прп очень медленном охлаждении образцов горных пород вероят ность образовния трещин меньше. Увеличение межкристаллических связей в процессе нагревания до относительно небольших температур {до 250—400° С), частично сохраняющееся и после медленного охла ждения, приводит к возрастанию прочностных свойств пород. Даль нейшее нагревание до более высоких температур всегда приводит к образованию микротрещин и снижению прочностных показателей.
При быстром охлаждении независимо от среды в породе обра зуется множество микротрещин даже при небольших температурах нагрева породы в результате резкого неравномерного уменьшения объема кристаллов.
Еслп быстрое охлаждение производится в воде, то уменьшение прочности пород происходит пз-за того, что вода адсорбируется в микротрещпнах, ослабляя межмолекулярные связи поверхностей раздела,,її вступает в химическое взаимодействие с горной породой.
О росте мпкротрещиноватостн с увеличением температуры кос венно можно судпть по величинам условного коэффициента пластич
ности К, который, как известно, растет прп увеличении |
пористости |
пород (за счет пор пли трещин). В табл. 16 приведены |
значения К |
прп испытании образцов пород после предварительного |
нагревания |
и охлаждения их в воде, а также при испытании пород в условиях
комнатной |
температуры. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 16 |
||
|
|
|
Условный коэффициент пластичности К |
|
|||
|
|
при температуре предварительного |
нагревания, |
||||
Наименование породы |
|
|
°С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
20 |
250 |
400 |
500 |
600 |
800 |
Лабрадорит |
|
1,45 |
1.45 |
2,0 |
2,20 |
4,0 |
оо |
Гранит |
|
1,35 |
1,80 |
2 - 3 |
— |
оо |
оо |
Кварцевый |
альбптофпр . . . |
1,30 |
2,10 |
•3,10 |
— |
оо |
— |
.Кварцевый |
порфирит . . . . |
1,50 |
1,70 |
2,25 |
• |
|
оо |
Данные табл. 16 показывают, что в пределах от 20 до 250° С ко |
|||||||
эффициент ~ пластичности |
увеличивается |
незначительно. |
При более |
высоких К и при t = 600—800° С породы деформируются без хруп кого разрушения.
В области высоких температур рост коэффициента пластичности связан с двумя причинами — в пределах 250 -f- (500—600)° С он, вероятно, может быть объяснен преимущественным ростом микротрещиноватости, а при более высоких температурах начинает превали ровать истинно пластическое деформирование породы, что подтвер ждается состоянием образующейся зоны вдавливания.
Имеется определенный интервал температур, когда при внедрении штампа разрушение породы происходит с медленным выходом ма териала на поверхность без резко выраженного скола, а т&кже интервал более высоких температур, при которых вдавливание сопро вождается только пластическим деформированием. Эти два явле ния — медленное разрушение породы и образование лунки и внедре ние штампа без хрупкого разрушения породы зависят от ее разно видности и наступают при 400—800° С.
В тех случаях, когда местного разрушения породы под штампом не наблюдалось, на образцах образовывались, как п в мраморе, тре щины длиной до 12—14 мм. Количество трещин чаще всего было от 2
до 5 |
(см. рис. 55). |
/- |
В |
соответствии |
с ранее приведенным объяснением механизма |
разрушения горных пород при разных температурах, зоны разруше ния пород растут "в пределах температур до 600 С (т. е. тогда пре обладает рост микротрещиноватости), а свыше 600° С наблюдается уменьшение размеров зон и приближение их по объему к объему вда вливаемой части штампа. Последнее служит подтверждением пласти ческого деформирования породы.
Представляет интерес сравнить размеры зон разрушения, обра зующиеся при вдавливании штампа, при нагревании с последующим охлаждением на воздухе и в воде. В табл. 17 приведены размеры зон не только магматических пород (лабрадорита и гранпта), но и мра мора (для сравнения).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 17 |
||
|
|
|
Размеры зон разрушения (в мм) при температуре |
|||||||||
|
|
|
|
|
предварительного нагревания, °С |
|
|
|||||
Наимено |
Способ |
|
20 |
250 |
400 |
500 |
6(Г0 |
|||||
вание |
охлаждения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
породы |
|
|
а |
О- |
е. |
СХ |
с |
о. |
о. |
о. |
о. |
С |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
го |
•с" |
|
|
$ |
to' |
го |
_р |
РІ |
п |
|
|
|
р |
|
|
|
Q |
|
|
|
||
Мрамор |
На |
воздухе |
3,33 |
0,98 |
3,80 |
1,18 |
3,05 |
0,89 |
2,76 |
0,78 |
— |
— |
|
В |
воде |
— |
— |
3,62 |
1,09 |
2,97 |
0,85 |
2,74. |
0,78 |
||
Гранит |
На |
воздухе |
3,01 |
0,86 |
3,60 |
0,96 |
3,72 |
1,01 |
— |
— |
2,92 |
0,80 |
|
В |
воде |
— |
— |
3,42 |
0,87 |
3,44 |
0,92 |
— |
— |
2,12 |
0,79 |
Лабрадорит |
На |
воздухе |
5,11 |
1,42 |
5,41 |
1,49 |
5,82 |
1,70 |
— |
— |
6,08 |
1,71 |
|
В |
воде |
|
•— |
5,21 |
1,32 |
5,42 |
1,52 |
— |
5,42 |
1,59 |
Из табл. 17 видно, что при охлаждении горных пород на воздухе размеры зон разрушения всегда несколько больше, чем при охлажде нии пород в воде.
Таким образом, температура порядка 250—600° С должна оказы вать на эффективность разрушения пород положительное влияние, особенно при бурении с очисткой забоя газообразными агентами.
Приведенные данные позволяют сделать ряд выводов об ожидае мой эффективности глубокого бурения с очисткой забоя воздухом
в различных породах, имеющих температуры, при которых прово дились исследования.
1. При бурении в осадочных породах на глубине, где температуры не превышают 150° С, сопротивление горных пород разрушению (в ча стности, твердость при вдавливании штампа) не только не умень шается с ростом температуры, но даже несколько возрастает.
На больших глубинах (при температурах около 250° С) можноожидать уменьшения сопротивления пород' разрушению и, следова тельно, даже некоторого снижения потребных осевых нагрузок на долото.
Следует, учитывать, что механическая скорость может увеличи ваться с ростом температуры, если будут обеспечены условия до статочной очистки забоя, поскольку размеры зон разрушения растут во всем исследованном диапазоне температур от 20 до 250° С
2. При проходке скважин с очисткой забоя воздухом в магмати ческих породах при температурах 250—600° С сопротивление пород, разрушению уменьшается (по отношению к их прочности при ком натной температуре), и потребную осевую нагрузку на долото можно уменьшать по сравнению с нагрузкой при бурении в тех же породах на небольших глубинах. При постоянной осевой нагрузке с ростом' глубины возможно увеличение VM.
В этих же пределах температур, если будет обеспечена достаточная очистка забоя, может наблюдаться рост механической скорости про ходки за счет увеличения размеров зон разрушения.
3. При бурении осадочных и магматических пород на глубинах, где температуры и, следовательно, пластичность достигают высоких значений, необходимо переходить на бурение при меньших скоростях вращения для увеличения времени контакта зубьев долота с породой.
4.Учитывая влияние скорости охлаждения на снижение проч ностных показателей пород, следует рекомендовать опробование спо соба очистки забоя охлажденным воздухом или со специальными добавками к промывочной жидкости, способствующими росту ско рости охлаждения.
5.Изменения размеров зон разрушения и прочности пород с ро стом температуры необходимо учитывать при проектировании во оружения разрушающих инструментов, предназначенных для буре ния скважин с очисткой забоя воздухом или газом.
Приведенные выводы, сделанные на основании исследования только влияния температуры на механические свойства пород при вдавливании, показали повышенную эффективность бурения сква жин при очистке забоя воздухом по сравнению с промывкой, хотя более обоснованные объяснения можно получить лишь на основании комплекса исследований по изучению влияния температуры и гор ного давления.
Здесь показана лишь общая закономерность изменения механиче ских свойств пород с ростом температуры. При этом необходима по становка исследований как влияния температуры, так и совмест ного воздействия температуры и горного давления.
§ 10. СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ I I ТЕМПЕРАТУРЫ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОД ПРИ ВДАВЛИВАНИИ
Исследования совместного влияния всестороннего давления до 300 кгс/см2 и температуры до 200° С на механические свойства из вестняка показали, что с ростом температуры при постоянном все стороннем давлении прочность известняка [51, 47] падает (рис. 58).
Р0, кгс/мм2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
250 |
|
|
|
|
|
|
рш, |
|
кгс/мм' |
|
|
|
|
рш, кгс/мыг |
|
|||
200Ї |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
200г |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
150 |
|
|
|
|
|
|
150. |
|
|
*0Л |
|
|
|
|
|
|
||
100 |
|
|
|
|
|
|
100 |
цш |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
50 |
|
|
|
|
|
|
20 |
50 |
100 |
150 |
200 |
О |
50 |
100 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура, |
"С ^ |
|
Температура, "С |
|||||||
0 |
50 |
100 |
150 |
Z00 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
і , °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
Рис. |
58. |
Влияние |
темпера |
Рис. |
59. |
Изменение |
твердости |
известняка рш |
||||||||||
туры t на |
предел |
|
текучести |
с ростом |
температуры |
при всестороннем давле |
||||||||||||
Ро |
двух |
образцов |
мрамо |
|
|
|
|
|
|
ний: |
|
|
|
|
||||
ра |
(всестороннее |
|
давление |
а — |
давление 30 |
кгс/смг ; |
б — |
давление 500 |
кго/см*. |
|||||||||
|
|
рв = 300 кгс/см2 ). |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
При других исследованиях |
[213] было установлено, что |
уменьшение |
||||||||||||||||
твердости известняка наблюдается |
при |
температуре |
150° С |
(всесто |
роннее давление 30 кгс/см2 ), а при давлении 500 кгс/см2 уменьшение твердости начинается с первых десятков градусов. При этом в послед
нем случае при температурах, больших |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
100° С, |
наблюдался |
даже |
рост |
твердости |
|
3 |
|
|
|
|
||||||
(рис. 59), так |
как |
с |
ростом давления про |
|
|
|
|
|
||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|||||||||||
цессы |
нарушения |
|
сплошности породы |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
1 |
|
1 |
1 |
L- |
||||||||||
затормаживаются, а для протекания физи |
|
|
||||||||||||||
|
3 - |
|
а |
|
|
|||||||||||
ко-химических процессов требуются более |
|
|
|
|
||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|||||||||||
высокие |
температуры. |
при |
первых, |
так |
|
1 |
|
|
|
|
||||||
Интересно, |
что |
|
как |
|
3 |
|
5 |
|
|
|||||||
и при вторых испытаниях известняков |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
отмечалось |
уменьшение |
|
коэффициента ? |
і |
|
|
|
|
||||||||
пластичности |
в |
условиях |
совместного |
8- |
0 |
50 |
100 |
150 |
200- |
|||||||
влияния давления и температуры, тогда |
|
Температура, |
"С |
|||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
как при комнатной температуре с ростом |
|
|
|
6 |
|
|
||||||||||
давления коэффициент пластичности возра |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
стал (рис.60). Этот эффект |
труднообъясним, |
° |
2 |
|
|
|
|
|||||||||
Рис. 60. Влияние температуры и всестороннего |
5 |
/ |
|
|
|
|
||||||||||
|
0 |
200 |
400 |
600 |
||||||||||||
давления |
на |
коэффициент |
пластичности: |
|
|
Всестороннее |
давление^ |
|||||||||
а — р в = |
500 |
кгс/см=; |
|
б — р в = 3 0 0 |
|
кгс/см5 ; |
в — |
|
|
кгс/мм7- |
|
|||||
Р в = 30 |
кгс/см'; |
г — |
при комнатпой |
температуре. |
|
|
|
г |
|
|