Масштаб побудови: у 1 міліметрі 2 мПа

Практична робота № 2

Визначення пружних показників гірських порід

Метою роботи є допомога у формуванні навичок по визначенню пружних показників гірських порід

Пружні властивості гірських порід характеризуються модулем пружності, при одновісному напруженому стані, модулем зсуву, модулем об’ємної пружності, і коефіцієнтом поперечних деформацій. Модуль пружності (модуль Юнга) для більшості твердих тіл дорівнює , для металів він значно більший, ніж для порід. Високе значення модуля пружності мають залізисто-магнетовані та рудні мінерали. Мінеральний склад найбільше впливає на пружні властивості мало пористих порід.

Модуль Юнга та модуль зсуву відповідають основним видам напружень та деформацій, і тому вважаються основними пружними характеристиками порід. На практиці часто використовують ще один пружний показник порід – коефіцієнт поперечних деформацій (коефіцієнт Пуассона). Так, як всі пружні показники зв’язані між собою, для характеристики порід достатньо знати два з них. Частіше використовують модуль Юнга і коефіцієнт Пуассона.

Акустичні властивості гірських порід достатньо повно характеризуються швидкостями розповсюдження пружних хвиль, питомим хвильовим опором та затуханням пружних коливань.

Зв’язок між швидкостями пружних хвиль та показниками пружності гірських порід – модулем поздовжньої пружності (модулем Юнга), модулем зрушення та коефіцієнтом Пуассона визначаються за виразами:

, м/с;

; ,

де – об’ємна маса породи, кг/м³;   швидкість розповсюдження поздовжньої хвилі, м/с; – швидкість розповсюдження поперечної хвилі, м/с;Е – модуль пружності (модуль Юнга), Па; – модуль зрушення, Па;– коефіцієнт Пуассона

Завдання для виконання роботи

У таблиці 2.1 наведено результати лабораторних випробувань пружних властивостей гірських порід, необхідно визначити основні пружні показники гірських порід.

Кожен студент до табличних значень додає свій № варіанту, і складає аналогічну таблицю зі своїми вихідними даними.

Таблиця 2.1

Визначити	9	Межа міцності на стиснення кг/см3
	8	Коефіцієнт Пуассона
	7	Динамічний модуль пружності Е, Па
	6	Питомий хвильовий опір R, Ом
	5	Коефіцієнт міцності f.
Дано	4	Об’ємна вага кг/м3
	3	Швидкість повздовжньої хвилі Vp, м/с
	2	Максимальне навантаження на зразок Рmax (Н)
	1	Діаметр зразка d, мм	30+2 n

* n – номер варіанту

При розрахунках користуються наступними формулами:

1. Межа міцності на стиснення визначається:

, (кг/см³),

де - площа поперечного перерізу зразка (м²).

,

де d - діаметр зразка (м).

2. Швидкість поперечної хвилі, знаходять:

, (м/с),

де - швидкість повздовжньої хвилі.

3. Коефіцієнт Пуассона:

,

4. Динамічний модуль пружності :

(Па),

де g – прискорення сили ваги, кг/с²

,

де – щільність гірської породи.

5. Питомий хвильовий опір: , Ом

6. Коефіцієнт міцності: ,

де _ст – межа міцності на стиснення (кг/см³).

Дані розрахунків заносять до таблиці 2.1.

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 3

Дослідження впливу глибини залягання гірських порід на швидкість буріння свердловини

Метою роботи є допомога у формуванні навичок дослідження впливу глибини залягання гірських порід на швидкість буріння свердловини

Гірські породи з пониженням їх залягання змінюють свою щільність. Основними факторами, які впливають на зміну показників щільності гірських порід є зменшення зернистості, тріщинуватості та пористості.

Значні об’ємні напруження, які зі збільшенням глибини залягання порід зростають, приводять до скорочення міжцентренних відстаней між частками, що впливає у свою чергу на підвищення щільності.

Встановлений лінійний зв’язок між швидкостями розповсюдження пружних хвиль і пружними характеристиками гірських порід. При короткочасних, однозначних, динамічних навантаженнях на реальні середовища, які мають місце при сейсмоакустичних методах дослідження масивів гірських порід цей зв’язок залишається тотожнім.

У основу завдання покладена залежність V_Б =f(Н), де V_Б - швидкість буріння, Н - глибина залягання гірських порід. Швидкість пружної хвилі з пониженням залягання гірської породи підвищується і на кожні 50м зростає на 0,12%, щільність зростає на цьому інтервалі на 0,04%.