лаб.раб 2
.doc
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
Лабораторная работа №2
По дисциплине: Буровые станки и бурение скважин
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: Определение статической твердости и связанных с ней механических свойств горных пород на установке УМГП-3 по методу Л.А. Шрейнера
Выполнил: студент гр. РГИ-08 ______________ /Селютин А.С./
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: _____________
Дата: __________________
ПРОВЕРИЛ:
Преподаватель: доцент ____________ /Блинов П.А./
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2011
Теоретическое обоснование
Твердость горных пород - это способность сопротивляться проникновению другого тела, не получающего остаточную деформацию. Твердость минералов принято оценивать по известной шкале Мооса. Так как породы состоят из многих минералов, и их твердость является агрегатной, для ее определения используют методы, основанные на вдавливании особых штампов в породу.
Л.А. Шрейнер разделил все горные породы на три класса:
I класс – упруго-хрупкие (гранит, кварцит). При вдавливании штампа происходят упругие деформации, завершающиеся сколом породы.
II класс – упруго-пластичные (мрамор, песчаник, известняк). При вдавливании штампа происходят упругие деформации, затем пластические, завершающиеся сколом породы.
III класс – пластичные и пористые (пемза, глина, каменная соль).
Расчетные формулы
, где
Рш – статическая твердость горных пород по штампу, Па;
P – нагрузка в момент скола , Н;
S – площадь штампа, м2; , где d – диаметр штампа, м.
, где
Cш – жесткость горных пород, Н/м;
Ру – нагрузка в упругой области, Н;
δу – деформация в упругой области, м.
, где
σт – условный предел текучести, Па;
РА – нагрузка в точке А, Н.
, где
Аоб – общая работа по разрушению, Дж.
, где
Ауп – работа упругих сил, Дж
, где
КП – коэффициент пластичности
График определения статической твердости
Исходные данные:
Масштаб деформаций – 400 мм : 1 мм.
Диапазон нагрузки – 1 см : 50 кг.
Диаметр штампа – d = 1,5 мм = 1,5*10-3 м.
Значение ускорения свободного падения принимаем равное g = 9,8 м/с2.
Решение
Исходя из диапазона нагрузки, P’ = 350 (кг).
Из второго закона Ньютона определяем нагрузку в момент разрушения. Затем аналогичным образом определяем все остальные нагрузки.
Площадь штампа равна:
Определяем статическую твердость горных пород.
В упругой области произвольно выбираем точку К, определяем нагрузку и деформацию в этой точке и на основе этих данных определяем жесткость горных пород:
Определяем условный предел текучести:
Определяем общую работу:
Определяем работу сил упругости:
Определяем коэффициент пластичности:
Вывод: исходя из коэффициента прочности, который равен к=1,72 класс породы II, т.е. упруго-пластичная.