книги / Физико-механические свойства горных пород
..pdf
ределялись расчетным методом по координатам кругов одноосного сжатия и растяжения [3], полученных экспериментальным путем.
Для каждой породы нами определялось два значения паспорт ного временного сопротивления срезу %о и то. Временное сопротив ление срезу to кГ1см2 определялось величиной отрезка (в соответ ствующем масштабе), отсекаемого огибающей кривой на ордина
те т.
Если пренебречь фактической кривизной огибающей, считая ее прямолинейной для двух значений угла сдвига а =30 и 50° (при которых обычно проводятся срезы в наклонных матрицах), то вре менное сопротивление срезу то кГ1см2 определяется величиной от резка, отсекаемого этой прямой на ординате.
То кГ/см2, определенное таким упрощенным методом, всегда больше то' кГ/см2. В дальнейшем То кГ/см2 будем называть коэф фициентом сцепления. '
Угол внутреннего трения р определялся на спрямленном участ ке огибающей в пределах значений угла а =30 и 50°.
Определение модуля пропорциональности деформаций и напря жений, а также коэффициента Пуассона основывалось на измере ниях продольных и поперечных деформаций с -помощью проволоч ных датчиков сопротивления [4].
Коэффициент крепости горных пород / определялся метод тол чения [5].
Твердость горных пород Т и коэффициент пластичности Ку оп ределялись на склероскопе Шора методом повторных соударе ний—отскоков [6].
Все эксперименты делись при непосредственном участии стар ших лаборантов Е. Т. Рамзаевой, О. И. Квашниной и механика Н. И. Пожидаева. Определение модуля упругости и коэффициента Пуассона проводились при участии старшего лаборанта В. А. Ко вина.
В таблице приведены результаты исследований физико-меха нических свойств 66 проб по 33 разновидностям горных пород Талнахского месторождения.
По каждой пробе было определено более 30 показателей. Анализ результатов определений показывает следующее.
1. Преобладающее большинство исследуемых пород отличает ся высокой прочностью и относится к крепким породам. Их сред нее сопротивление одноосному сжатию составляет 900—1610/сГ/сж2. К наиболее крепким породам (сгсж>1400 кГ/см2) можно отнести: ряд разновидностей базальтовой группы; ороговикованные песча ники, скарнированный габбро-диабаз и роговики группы контакт но-измененных пород; габбро-долерит и габбро-диабаз безоливи- новый—в группе габбро. В группе рудных пород к особо крепким породам можно отнести габбро-диабазы: оливиновый, пикритовый и такситовый, а также оруденелые породы—ангидрит с мергелем,, роговик с мергелем, скарн и пирротиновую жилу.
72
Средняя величина временного сопротивления сжатию для ро говиков группы контактно-измененной породы, а также для полимиктового песчаника достигает 2610 кГ1см2 (при колебаниях от 1760 до 3320 кПсм2).
2. Все перечисленные породы имеют малый коэффициент плас тичности, изменяющийся от 4 до 40%, за исключением пирротиновой жилы и оруденелого ангидрита с мергелем, где /Су доходит до 60%.
Необходимо отметить, что коэффициент пластичности для всех разновидностей испытанных пород изменялся в более широкое диапазоне—от 4 до 148%, т. е. в 37 раз. Для сравнения укажем, что по весьма пластичным и весьма пористым породам коэффи циент пластичности доходит до 200—400% (слабый глинистый сла нец, каменная соль).
3. Временное сопротивление разрыву для упомянутых пород из менялось от 111 кПсм2 для пирротиновой жилы и оруденелого ан гидрита с мергелем до 307—339 кГ/см2 для роговиков, т. е. при мерно в три раза.
4. Отношение Ссш ■ для всех этих пород составляет 8—14. ffP
Поэтому все приведенные показатели указывают на то, что эти крепкие горные породы являются одновременно и весьма хрупки ми. Коэффициент крепости / этих пород изменяется от 8 до 14.
Крупнозернистый, трещиноватый, выветрелый и 'измененный процессами метаморфизма габбро-диабаз такситовый, относящий ся к рудной группе пород, а также выветрелый и сильно пористый скарн из группы контактно-измененных пород уступают по меха ническим свойствам всем другим породам месторождения. Их со противление одноосному сжатию составляет соответственно всего 262 и 465 кПсм2, коэффициент пластичности выше, чем у пород перечисленных в пункте 1, и доходит до 107, а коэффициент кре пости /= 1,7 и 3,4.
К довольно слабым породам относится также и ороговиковаиный песчаник. Его текстура неравномерная, интенсивно выветрелая и комковатая. Первичные минералы заменены серпентином, хлоритом и кальцитом, а имеющиеся трещины заполнены хлори том и серпентином. Временное сопротивление одноосному сжатию такого песчаника составляет 675 кПсм2, а одноосному растяже нию—59 кГ1см2, коэффициент крепости f= 3,9.
5. Из паспортов прочности и приведенных в таблице данных видно, что для некоторых групп пород сопротивление срезу изме няется в весьма широком диапазоне. Так, для группы контактноизмененных пород, представленных от самых слабых скарнов до микрозернистых и крепких роговиков, временное сопротивление срезу изменялось от то'=50 до то'=560 кГ/см2, т. е. более чем в 10 раз.
комбината (Талнахское месторождение)
—
|
Предел прочности на разрыв |
|||
|
ср, |
кГ1см2 |
коэффи циентвари ации,96 |
|
*5 |
колебания |
числоопы товп |
||
Sc |
|
|
|
|
<L> |
|
|
|
|
Си |
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
9 |
10 |
|
11 |
12 |
Изменение площади |
|
Средний мини |
|||
|
мальный предел |
||||
раскалывания |
F, см2 |
|
прочности на |
||
|
|
|
|
разрыв, |
кГ/см2 |
min |
max |
шах |
|
|
GP |
min |
|
° 'р |
|||
|
|
|
*'р |
||
|
|
|
|
|
|
13 |
14 |
15 |
I1 |
16 |
17 |
91 |
50 --154 |
38 |
28 |
2,7 |
28,0 |
10,0 |
70 |
1.3 |
|
103 |
57 --112 |
38 |
13 |
4,0 |
27,0 |
6,8 |
75 |
1,3 |
|
208 |
99 --383 |
69 |
37 |
3,0 |
29,0 |
10,0 |
150 |
1,4 |
|
158 |
98 --242 |
29 |
23 |
4,1 |
29,5 |
7,2 |
150 |
1,0 |
|
137 |
76 --200 |
34 |
23 |
3,6 |
14,3 |
4,0 |
125 |
1,1 |
|
162 |
72 --243 |
29 |
26 |
3,5 |
16,0 |
4,6 |
145 |
1.1 |
|
90 |
54 --171 |
24 |
32 |
8,4 |
27,3 |
3,2 |
80 |
1,1 |
|
152 |
81 --245 |
29 |
27 |
4,3 |
22,0 |
5,1 |
110 |
1,4 |
|
131 |
37 --219 |
29 |
35 |
5,3 |
29,0 |
5,3 |
90 |
1.5 |
|
193 |
91 --304 |
35 |
27 |
3,4 |
27,3 |
8.0 |
175 |
1,1 |
|
186 |
79 --282 |
17 |
27 |
3,0 |
11,6 |
3,9 |
175 |
1.1 |
|
113 |
58 --202 |
34 |
32 |
4,0 |
28,0 |
7,0 |
80 |
1,4 |
|
272 |
115—-379 |
27 |
24 |
3,8 |
12,0 |
3,2 |
200 |
1,3 |
|
ПО |
60--212 |
44 |
35 |
3,0 |
18,0 |
6,0 |
60 |
1.8 |
|
156 |
85--245 |
36 |
26 |
3,7 |
14,15 |
3,8 |
130 |
1,2 |
|
115 |
52--207 |
24 |
34 |
1,78 |
11,4 |
6,4 |
110 |
1,0 |
|
95 |
1,0 |
||||||||
95 |
63--141 |
16 |
20 |
8,65 |
23,4 |
2,7 |
|||
80 |
1,1 |
||||||||
88 |
49--155 |
20 |
30 |
9,0 |
23,0 |
2,6 |
|||
14,0 |
85 |
1,1 |
|||||||
96 |
70--170 |
26 |
26 |
2,0 |
27,9 |
||||
3,6 |
70 |
1,7 |
|||||||
122 |
58--162 |
25 |
21 |
7,8 |
28,0 |
||||
3,9 |
25 |
1,1 |
|||||||
27 |
15--50 |
45 |
32 |
3,78 |
14,9 |
||||
6,3 |
190 |
1,1 |
|||||||
206 |
136--267 |
33 |
16 |
4,0 |
25,0 |
||||
|
|
|
|
• |
75
*Й
Я
5
о
си
о
~ 9
Предел прочности на разрыв
ар, |
кГ/см2 |
|
коэффи циентвари ации,% |
|
колебания |
числоопы |
товп |
||
|
|
|
||
10 |
|
11 |
12 |
|
|
|
|
Продолжение |
||
Изменение площади |
Средний мини |
||||
мальный предел |
|||||
раскалывания F, |
см2 |
прочности на |
|||
|
|
|
разрыв гГ!смг |
||
min |
max |
max |
„Г |
аР |
|
min |
J р |
||||
|
|
г |
|||
|
|
|
|
■*р |
|
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
288 |
197--347 |
16 |
13 |
3,8 |
7,78 |
2,1 |
230 |
1,2 |
||
188 |
145--265 |
17 |
16 |
2,9 |
11,6 |
4,0 |
185 |
1.0 |
||
59 |
26 |
--85 |
13 |
25 |
3,6 |
10,4 |
2,9 |
50 |
1.2 |
|
173 |
88--236 |
25 |
20 |
4,0 |
12,0 |
3,0 |
130 |
1,3 |
||
104 |
59 |
--172 |
22 |
27 |
4,0 |
12,5 |
3,1 |
100 |
1.0 |
|
105 |
67--139 |
18 |
17 |
3,4 |
11,8 |
3,5 |
100 |
1,0 |
||
339 |
134--418 |
16 |
21 |
3,8 |
11.7 |
3,0 |
356 |
1,2 |
||
307 |
177--468 |
37 |
24 |
3,56 |
11,6 |
3,3 |
250 |
1.2 |
||
129 |
61 |
--204 |
18 |
28 |
2,56 |
11,45 |
4,5 |
95 |
1,4 |
|
156 |
52 |
--250 |
21 |
32 |
3,7 |
14,2 |
3,8 |
115 |
1,36 |
|
99 |
51 |
--149 |
22 |
25 |
2,99 |
14,35 |
4,8 |
90 |
1.1 |
|
139 |
76 |
--216 |
50 |
25 |
3,6 |
14,2 |
3,9 |
144 |
0,96 |
|
155 |
1,1 |
|||||||||
165 |
95 |
--239 |
39 |
21 |
3,3 |
14,5 |
4,4 |
|||
143 |
64 |
210 |
22 |
25 |
3,92 |
14,36 |
3,6 |
135 |
1,1 |
|
121 |
75 |
--203 |
34 |
27 |
3,6 |
14,6 |
4,0 |
123 |
0,98 |
|
3,2 |
240 |
1,1 |
||||||||
269 |
157--368 |
37 |
20 |
3,68 |
11,7 |
|||||
3,5 |
120 |
1,3 |
||||||||
160 |
86 |
--248 |
14 |
25 |
3,3 |
11,5 |
||||
3,5 |
75 |
1,0 |
||||||||
76 |
52 |
--100 |
8 |
16 |
3,3 |
11.4 |
||||
3,7 |
120 |
1,5 |
||||||||
174 |
75 |
--259 |
37 |
26 |
4,0 |
15,0 |
||||
19,0 |
5,8 |
100 |
и |
|||||||
109 |
82 |
--175 |
26 |
21 |
3,3 |
|||||
14,5 |
8,0 |
100 |
1,0 |
|||||||
103 |
66 |
--168 |
30 |
25 |
1.8 |
|||||
11,9 |
3,5 |
210 |
1,2 |
|||||||
248 |
105--363 |
23 |
26 |
3,4 |
||||||
|
|
|
|
|||||||
77
