Упругость горных пород

Отечественными и зарубежными исследователями установлено, что модули упругости горных пород, определенные в процессе динамического нагружения, превышают модули упругости,. 102 [c.102]

Угол критический 177 Ударное разрушение 112 Удельные энергозатраты 115, 133 Управляемость комплекса 325 Упругость горных пород 30 Уравнения движения привода 255 Усилие Передвижения секции 303 [c.347]

Исследований в этом направлении сравнительно немного. Так, в работах [7-9] покрывающие пласт породы моделировались упругой плитой, что физически оправданно, когда мощность этих пород мала по сравнению с размерами зоны изменения давления в пласте. Среди более поздних публикаций следует выделить две. В [10] предложена асимптотическая постановка задачи, когда пласт в толще упругих горных пород заменяется разрезом, а условия сопряжения на нем включают в себя реологическое уравнение одномерной (поперечной) консолидации насыщенного пласта. В [11] получено соответствующее схеме [10] нелокально-релаксационное уравнение для давления жидкости в пласте (обобщенное уравнение пьезопроводности). [c.149]

Механика деформируемого твердого тела включает в себя целый ряд наук, о теория упругости, теория пластичности, теория ползучести, аэрогидроупругость, механика грунтов и сыпучих материалов, механика горных пород и др. В механике деформируемого твердого тела принимается классификация науки по объектам изучения теория стержней и брусьев (основные объекты традиционного курса сопротивления материалов), теория пластин, теория оболочек, прочность машиностроительных конструкций, прочность строительных конструкций и т. д. Классификация по характеру деформированных состояний привела к теории колебаний, теории [c.6]

Количестве 1но У. выражается в том, что компоненты тензора напряжений (см. Напряжение ме.ханическое) в изо.-термич. условиях являются ф-циями компонентов тензора деформации (см. Деформация), к-рые универсальны для данного материала и не зависят от того, в каком порядке происходит изменение разл. компонентов деформации до достижения ими рассматриваемых значений. В большинстве материалов (напр., в металлах, керамике, горных породах, древесине) при малых деформациях зависимости между напряжениями и деформациями можно считать линейными и описывать обобщённым Гука законо.м. Законам нелинейной У. можно придать форму, подобную обобщённому закону Гука, заменив модули упругости нек-рыми универсальными ф-циями (см. Упругости теория). [c.235]

Здесь р — безразмерный коэффициент концентрации напряжений, зависящий от формы выработки, а также от расположения и типа крепи (его определяют из решения соответствующей задачи теории упругости или опытным путем) у — средний удельный вес горной породы Н — глубина заложения выработки. [c.206]

Для решения задачи предупреждения горных ударов важное значение имеет оценка деформационных свойств горных пород. Такая оценка возможна на основе общей модели горных пород как сплошной упругопластической среды. В таких средах при напряжениях, меньших некоторого напряжения а , как сжатие, так и разгрузки горных пород происходят упруго (рис. 56), а при а > Tj — примерно по закону [c.208]

Когда а < ст , при снятии нагрузки среда возвращается в исходное состояние без остаточных деформаций, при о > в среде сохраняются остаточные деформации, величина которых зависит от максимальных напряжений, достигаемых при сжатии. В горных породах, как показывают эксперименты, достижение предела упругости наблюдается при относительных деформациях 0,0002—0,0003. [c.209]

Рис. 56. Схематичная диаграмма (Т—8 упрочняющейся упруго-пластической горной породы

Рис. 57. Процесс изменения упругой энергии горной породы в окрестности края выработки как периодически повторяющийся процесс (при достаточно большой глубине выработки, когда горный удар неизбежен, если не проведены профилактические мероприятия)

Проблему расчета контактного сечения на первой стадии уплотнения можно решить, используя представления теории протекания (перколяции) [87, 88]. Теория протекания адекватно описывает многие системы, в которых имеет место геометрический фазовый переход переход проводник —изолятор в смесях проводящих и изолирующих частиц, раскалывание горных пород при образовании достаточного количества трещин и т. д. [49]. Она используется для описания упругости полимерных гелей и в це — лом ряде других задач. [c.58]

В этой главе будут рассмотрены экспериментальные методы исследования упругих и пластических свойств материалов в лабораторных условиях. При этом речь будет идти главным образом об испытаниях металлов. Специальные методы и установки, применяемые для исследования специфических свойств бетонов, керамики, горных пород, грунтов, древесины, пластиков, рассматриваться не будут. В некоторых частях, касающихся определения упруго-пластических свойств, эти специальные методы в принципе не отличаются от методов механических испытаний металлов. [c.312]

Пример такого подхода приведен на рис. 8.7, на котором показаны главные напряжения и их направления в отдельных точках массива пород, содержащего четыре параллельные равномерно отстоящие трещины, выходящие на поверхность под углом 45 . Эти результаты получены с помощью программного модуля для полуплоскости (разд. 7.4), в котором коэффициенты влияния вычисляются согласно (8.2.24). Массив горных пород рассматривался как изотропная линейно-упругая среда с модулем Юнга Е = 10 кПа и коэффициентом Пуассона v = 0,2. В качества параметров жесткости контактов принимались значения Ks — О и Кп = 10 кПа/м. Кроме того, начальные напряжения на бесконечности были заданы в виде [c.209]

Книга знакомит читателя с применением нового метода численного решения задач механики — так называемого метода граничных интегральных уравнений. Этот метод, которому в последние годы уделяется все возрастающее внимание, позволяет эффективно решать при помощи ЭВМ сложные задачи, возникающие в инженерной практике. Он дает возможность понижать размерность задач, что служит основным его преимуществом перед другими численными методами. Применение метода демонстрируется на решении плоских и пространственных задач гидродинамики, теории упругости, пластичности, механики разрушения, механики горных пород, нестационарной теории теплопроводности. [c.4]

В части I статьи кратко излагается метод интегральных уравнений применительно к различным задачам, представляющим интерес для последующего изложения, в частности к граничным задачам теории упругости при заданных напряжениях и смешанным граничным задачам. Граничная задача при заданных перемещениях значительно менее важна в расчетах механики горных пород (хотя она также может быть легко сформулирована при помощи описываемых представлений). Приводятся также некоторые замечания о численном решении полученных уравнений. [c.154]

На рис. 3.2.1-3.2.4 приведены результаты для стали, на рис. 3.2.5-3.2.8 — результаты для бронзы, на рис. 3.2.9-3.2.12 — для горной породы. При расчетах использовались упругие константы, приведенные в табл. 1.6.3 и 1.6.4. [c.50]

Широкое применение в промышленности различных видов композиционных материалов, таких, как стеклопластики, углепластики и др., а также проблемы разрушения горных пород, вызывает необходимость разработки теории разрушения п долговечности анизотропных вязко-упругих тел. [c.124]

Отмечается, что это различие вызвано упругим несовершенством исследуемых материалов, различием физики процесса, адиабатической при ультразвуковых и изотермической при механических испытаниях. Анализ теоретических соотношений, устанавливающих связь между адиабатическими и изотермическими модулями упругости, показывает, что различие между этими модулями незначительно и для большинства материалов составляет не более 1—-3%. Однако на основании результатов экспериментальных исследований многих материалов (горные породы, бетон, полимеры, древесина, древеснослоистые пластики, стеклопластики и др.) установлено, что это различие достигает значительной величины и в основном зависит от упругого последействия и вязкости исследуемых материалов. [c.116]

Предложены также регрессионные зависимости между магнитудой М, длиной разрыва L и средним напряжением s, снимаемым в результате разрыва. Для дискообразной трещины имеем MJ s LIE, где Е — характерный модуль упругости горных пород. Учитывая (6.57), приходим к зависимости М = Ig L с эмпи- [c.239]

Открытие аномалии VpIVs в Советском Союзе было проверено в других районах на севере штата Нью-Йорк, в Калифорнии и на центральных островах Алеутских островов. Уиткомб и другие [684] нашли, что эта аномалия связана скорее с уменьшением значений Vp, чем с увеличением значений Vs-Hyp [494] предложил для объяснения этого явления модель, основанную на дилатансии (т. е. уменьшении объемной упругости горных пород перед разрывом). [c.408]

Проф. В. Н. Щелкачев, более полно и тщательно исследовавщий проблему водоупругого режима, который был впервые выдвинут для объяснения явлений, имеющих место в подземных резервуарах, проф. Московского нефтяного института И. Н. Стрижовым, пишет по этому вопросу Порядок приведенных величин... показывает, что скорость распространения упругих волн давления через жидкость, насыщающую пласт, несравнима со скоростью распространения упругих волн через жидкость вне пористой среды (в свободном резервуаре) . .. Наряду с этим явление упругости горных пород, что также влияет на поведение гидравлической системы (нефтяной пласт), не было учтено в работе Маскета. [c.5]

В данной работе предлагается расширение модели слоистой системы [12, 14]. Предполагается, что она состоит из упругого водоносного пласта, вскрытого скважиной, и примыкающего к нему недоуплотненного глинистого слоя. Модули упругости горных пород и пласта для простоты считаются одинаковыми. Вязкоупругое поведение пористой матрицы глинистого слоя описывается реологической моделью Кельвина - Фойгта. Так как мощность этого слоя мала по сравнению с его горизонтальными размерами, деформации слоя принимаются чисто поперечными. [c.149]

Упругий режим фильтрации. Для описания медленных процессов, таких как двпжеппе воды, нефти или газа в горных породах, грунтах, расположенных на большой глубине, помимо допущений 1, 2 н 9 — 12, перечисленных в начале этого параграфа, широко используются дополнительные допущения, отражающие медленный характер процесса, которые существенно упрощают решение задач. [c.242]

Рассмотренные до сих нор теории пластичности основывались на гипотезах формального характера реальная структура поли-кристаллического материала и хорошо известная картина пластического деформирования кристаллических зерен при этом совершенно не принимались во внимание. Такой подход имеет свои преимуп] ества и недостатки. С одной стороны, обилие законы пластичности, сформулированные для нроизвольного тела безотносительно к его физической природе, позволяют охватить единообразным способом широкий круг явлений — пластичность металлов, предельное равновесие грунтов, хрупкое разрушение горных пород и бетона и так далее. Такая общность чрезвычайно подкупает действительно, экспериментатор с удивлением обнаруживает, что макроскопическое поведение тел самой разнообразной физической природы оказывается поразительным образом сходным. Оказывается, что это поведение егце более поразительным образом может быть приблизительно хорошо описано при помощи уравнений, полученных из некоторых априорных гипотез достаточно формального характера. Но при более детальном изучении опытных данных оказывается, что при внешнем глобальном сходстве обнаруживаются и различия в поведении разных материалов. Эти различия связаны с тем, что микромеханизмы не только неунругой, но даже упругой деформации не одинаковы. Поэтому естественно стремление к тому, чтобы положить в основу теории пластичности некоторые физические представления о протекании пластической деформации. Нужно признать, что мы еш е далеки от возможности построения макроскопической теории, основанной на анализе и описании процессов, происходящих на микроуровне. Теория скольжения Батдорфа и Будянского, которая будет схематически изложена ниже, отнюдь не может быть названа физической теорией. Однако положенные в ее основу гипотезы в определенной мере отражают процессы, происходящие внутри отдельных кристаллических зерен, хотя и не воспроизводят их точным и полным образом. Пластическая деформация единичного кристалла происходит за счет сдвига в определенной кристаллографической плоскости в определенном нанравлении. Совокупность плоскости скольжения и направления скольжения в этой плоскости называется системой скольжения. Система скольжения задается парой ортогональных еди- [c.558]

Импульсная электрическая прочность горных пород повышается с ростом коэффициента крепости, модуля упругости и временного сопротивления на разрыв. Как механическая, так и электрическая прочность горных пород растет с увеличением степени метаморфизма. Важнейшее значение для ЭИ-технологии имеет то, что горные породы по электрической прочности различаются не так сильно, как различаются их физико-механические свойства. При семикратном отличии кварцита и песчаника по прочности на сжатие их электрическая прочность отличается менее чем в 2 раза. Характерно также, что наиболее электрически прочные породы в меньшей степени повышают ее при уменьшении времени экспозиции напряжения. Относительный рост напряжения пробоя h в интервале времени от 10- до 10 с для изверженных и метаморфических горных пород (кварцит, порфир, мрамор) составляет к = 1.5-1.7, а осадочных пород (сланец, уголь, песчаник) ki- 22-2.5. Эти обстоятельства [c.40]

В горных породах с большой концентрацией дислокаций имеет место переносное разрушение, когда трещинообразование определяется смыканием отдельных микротрещин и его скорость соответствует скорости распространения упругой волны. Для исследования процесса применим косвенный метод, когда с помощью герметизированных электродов канал разряда в образце формируется на фиксированном расстоянии от поверхности и оптической скоростной фоторегистрацией определяется время прорыва на поверхность продуктов электровзрыва, а осциллографической регистрацией - динамика изменения электрического сопротивления канала разряда в предположении, что моменту выхода трещин на поверхность будет соответствовать его резкое падение за счет разгрузки. Полученные результаты на ряде горных пород подтверждают механизм переносного разрушения с фронтом акустической волны. [c.67]

При анализе результатов исследований учитываются упругие и прочностные свойства материала, электрическая прочность, а также исходная крупность продукта. Исследования энергетических закономерностей электроимпульсной дезинтеграции охватывают ряд горных пород и искусственных материалов, перекрывающий широкий диапазон физико-механических свойств. Электрофизические свойства выбранных материалов ограничены в основном проводимостью, так как показано, что руды, содержащие высокопроводящие материалы в количестве более 30%, электроимпульсным способом не разрушаются вследствие образования электропроводящих мостиков между электродами. Исследования по электроимпульсному дроблению материалов проводились с помощью планирования эксперимента /60/. [c.108]

Для проведения массовых расчетов нейтронных параметров (4), (5), (7), времени замедления и его дисперсии, энергетических, пространственных и временных распределений составлена программа на основе использующейся в ядерной геофизике библиотеки нейтронных констант Б-2. При расчетах учитывают неупругое рассеяние и анизотропию упругого рассеяния в системе центра масс до 4-го порядка. Соответствующими ключами задается тип спектрального приближения (обобщения приближений Вигнера, Грюлинга — Гертцеля или Вайнберга — Вигнера). Тип спектрального приближения влияет на результаты расчетов тем заметнее, чем меньше водородосодержание среды. Разработанная программа предназначена для использования при составлении атласа нейтронных характеристик минералов и горных пород. [c.295]

Агарин является хрупким, упругим, оптически чувствительным материалом, в нем сохраняется прямая пропорциональность между напряжениями и деформациями вплоть до момента разрушения [15]. У агарина, как и у многих горных пород, предел прочности на сжатие выше, чем на растяжение. Для примера в табл. 9 приводятся фи-зико-механические характеристики агарина в зависимости от процентного содержания в нем агар-агара. [c.90]

Источниками упругих волн при натурных исследованиях служат естественная и наведённая эмиссия акустическая, возникающая при растрескивании массивов горных пород, специально проводимые взрывы, элект-рогидравлич. вибраторы, пьезоэлектрич., магннто-стрикц. и др. излучатели звука. Приём упругих воли ведут с помощью спец, приборов — геофонов. [c.436]

Однако задача значительно осложняется наличием в горных породах тектонически нарушенных участков, на которых а ,р в естественных условиях залегания значительно снижается. В то же время положение усугубляется тем, что на участках, прилегающих к забою выработок, формируется местная зона концентрации напряжений, вызывающая резкое увеличение действующего напряжения по отношению к остальным вмещающим породам. Наличие таких местных зон концентрации напряжений, где действующие усилия превышают необходимые для разрушения среды, и является основной причиной возникновения горных ударов. В этих случаях соблюдение условия (670) достаточно затруднено. Возникает задача предупреждения горных ударов разгрузкой пород до их естественного упругого состояния при оживлении в среде системы естественных статистически распределенных микро- и макротрещин, способных резко ослабить местную концентрацию напряжений. [c.209]

Для обоснования и физического объяснения методов предупреждения горных ударов изобразим процесс накопления упругой энергии в породах как периодически повторяющийся процесс в координатах энергия—время (рис. 57). Тогда можно отметить, что в некоторый момент времени t, приуроченный к вскрытию перенапрял енных горизонтов, массив горных пород характеризуется энергией устойчивого состояния Wq. По мере течения времени t в массиве пород наблюдается накопление упругой энергии сжатия ведущей к неустойчивому состоянию горных [c.209]

Однако после закрытия трещин в среде снова происходит интенсивное накопление упругой энергии с до Wкоторое по времени может быть более интенсивным, чем первоначальное, ввиду более высокой сжимаемости среды. При этом по мере увеличения глубины горных пород и приближения общей энергетической ситуации к W[, W [ и т. д. разгрузка горных пород на возбуждаемую искусственно трещиноватость будет все менее эффективной, поскольку из разгруженного состояния W o и Wl среда все быстрее возвращается в опасное по горным ударам энергетическое состояние и 2- Это и обусловливает второй, более целесообразный в данном случае, метод борьбы с горными ударами. [c.210]

Нахождение эффективных упругих свойств песчаных нефтегазовых коллекторов и, в частности, скоростей продольных и поперечных волн, определение связи между скоростями и структурными параметрами скелета и норового пространства, свойствами флюида является весьма актуальной задачей для сейсморазведки. Закономерности распространения звука в сухих грунтах и горных породах необходимо знать при регистрации силы землетрясений или взрывов. Эти и многие другие примеры показывают значимость решения данной задачи для многих прикладных, а в некоторых случаях и теоретических, проблем механики дисперсных систем. [c.83]

РЕБИНДЕРА ЭФФЕКТ — физико-хи-мич. влияние среды па механич. св-ва материалов, не связанное с коррозией, растворением и др. химич. процессами, Р. э. проявляется в понижении прочности и облегчении упругой и пластич. деформации под влиянием адсорбции (поглощения молекул из окружающей среды поверхностями, развивающимися в деформируемом теле). Р. э. проявляется у металлич. моно-и поликристаллов, полупроводников, ионных кристаллов, бетонов, стекол, горных пород и т. д. Величина Р. э. зависит от темп-ры, величины напряжения, способа нагружения, состава и структуры материала и резко зависит от времени нагружения. Наиболее сильно Р. э. проявляется в тех случаях, когда за время деформации, предшествующей разрушению, вновь возникающие поверхности успевают покрыться адсорбционными слоями. Это имеет место в процессах ползучести при длит, статич. нагружении, в процессах усталости. При переходе от моно- к поликристаллич. металлам Р. э. значительно ослабляется, т. к. облегчение деформации сосредоточивается в поверхностных слоях и не распространяется в глубь тела. Наибольшее понижение поверхностной энергии материалов (почти до нуля) вызывают расплавленные среды, близкие по мол. природе к деформируемому телу напр., если более тугоплавкие металлы и сплавы при нагружении находятся в среде жидких более легкоплавких металлов (в частности, наличие ртутной пленки на монокристаллах цинка уменьшает прочность и пластичность в десятки раз). Р. э. часто вреден для конструкционных материалов, т. к. понижает их прочность и пластичность. Для облегчения обрабатываемости резанием и для ускорения и улучшения ирирабатываемости при трении Р. э. полезен. Защита поверхности деталей от [c.112]

Пусть упругое полупространство z>0 (горная порода) разбито на две несвязанные между собой области (см. рис. 89, а, на котором волнистой линией показана произвольная граница раздела этих областей). Для скрепления этих областей бурится круглое отверстие, пронизывающее насквозь одну из областей в отверстие вставляется цилиндрический стержень (болт), внутренний конец которого жестко сцепляется с породой, а внешний — растягивается при помощи резьбового соединения головкой болта, лежащей на границе полупространства. Встает вопрос, каково напряженное состояше полупространства в зависимости от задаваемой деформации болта во [c.193]

Первое слагаемое в знаменателе формулы (7.11) представляет собой собственную упругость полупространства в данной задаче. Прид/Д> >Ef,Sp податливость полупространства пренебрежимо мала, упругое тело ведет себя как идеально жесткое. Если иметь в виду горную породу с обычным отношением / = 2 10, то уже при IА / Sf> 50 собственной податливостью породы можно пренебречь и рассчитывать усилие в болте по гипотезе щ еально-жесткого основания [c.195]

Если ударная волна сжатия имеет достаточно большую интенсивность, то разрушение (дробление) частицы происходит непосредственно на переднем фронте волны возмущения. В это м случае поверхность разрушения совпадает t фронтом ударной волны. Такую веяну будем называть волной дробления. Заметим, что для металлов и прочных горных пород ударные волны Вплоть до давлений порядка 10 кГ1см можно считать звуковыми. Если же интенсивность ударной волны недостаточно велика, ТО скорость распространения поверхности разрушения меньше скорости переднего фронта возмущения (ударной волны) и определяется дополнительным условием е). В этом случае вначале частица в 0-состоянии подвергается некоторому возмущению, находящемуся в упругой (или упруго-пластической) области затем начинается постепенное разрушение (т. е. развитие трещин), которое, наконец, достигает такого уровня,. что, если бы дальнейшее развитие трещин внезапно остановилось, то эту частицу все равно можно было бы отделить от тела ). Этот момент разделения рассматриваемого объема тела на несвязанные между собой части соответствует переходу из 0-СОСТОЯНИЯ в / -состояние. В дальнейшем продолжается дробление частицы, которое достигает тем большей степени, чем ближе она расположена к месту взрыва. Таким образом, поверхности разрушения в рассматриваемой модели придается геометрический смысл (как некоторой границы возможной полости в теле). Граница фактической полости реализуется как [c.454]

О материале с 21 независимой упругой постоянной говорят, что он обладает наиболее общей формой упругой анизотропии. Однако многие реальные материалы обладают той или иной структурной симметрией, и потому для них определить соотношения напряжения— деформации легче. Две простейшие формы анизотропии известны как ортотропия и трансвереальная изотропия. Такие условия возникают для материалов, имеющих предпочтительные направления упругой симметрии. Многие виды дерева, композиционных материалов и горных пород можно рассматривать как однородные ортотропные или трансверсально изотропные тела. [c.187]

На рис. 8.31 изображен типичный пример использования пластовых элементов в задаче горного дела. Массив горных пород состоит из двух связанных полуплоскостей с упругими постоянными Е, V (для верхней полуплоскости, г/ 0) и , v (для нижней, у < 0). Пласт мощностью 2 м располагается на расстоянии 5 м над поверхностью контакта и содержит пять выработок шириной 10 м каждая, разделенных четырьмя целиками шириной 5 м каждый. Начальные напряжения во всем массиве предполагаются одинаковыми и равными (а 5с)Г = —5МПаи(ау ) = = —10 МПа. [c.244]

Для горных пород в большинстве случаев наиболее подходящей является модель хрупкого тела. Возможны также и комбинации различных моделей. Так, при ка-муфлетном взрыве ) в скальном грунте вблизи заряда движение грунта может описываться уравнениями сыпучей или пластической среды, в средней зоне, разрушенной радиальными трещинами, — уравнениями для стержней, а вдали от зарядов — уравнениями теории упругости. [c.374]

Триводится вывод фундаментальных уравнений движения, реологии и термодинамики многофазных сред. Рассмотрены особенности сейсмических и ударных волн в насыщенных жидкостью породах, механизм уплотнения (консолидации) земляных масс, механика квазистационарных процессов в нефтегазовом пласте. Проанализированы свойства горных пород и флюидов под давлением, даны уравнения упругого режима фильтрации нефти и газа и расчеты важнейших типов фильтрационных потоков. Уделено внимание учету эффектов трещиноватости, прогиба кровли пластов (нелокально-упругих эффектов), изменений нроницаемости пласта, двучленного закона фильтрации и т. д. Предложены рекомендации по расшифровке наблюдений за установившимися и нестационарными режимами работы нефтяных п газовых скважин. [c.2]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...