ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

«ФИЗИКА ГОРНЫХ ПОРОД И ПРОЦЕССОВ»

НА ТЕМУ:

«ПРИОБРЕТЕНИЕ Способностей ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ И РАСЧЁТУ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ Характеристик ГОРНЫХ ПОРОД»

Выполнил: ст.гр. ШПС-09

Захарова В.С.

Проверил: Алексеев А.М

Якутск 2011

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Введение…………………………………………………………………….3

2. Песчаники…………………………………………………………………..4

3. Определение плотностных параметров……………………………………….5

3.1 Определение предела упругости, пределов прочности

породы на сжатие и растяжение………………………………………...7

3.2 Построение паспорта прочности горной ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ породы и определение сцепления и угла внутреннего трения…………………………………….9

3.3 Определение статических упругих

параметров горной породы…………………………………………………...10

3.4 Определение акустических параметров горной породы……………...13

3.5 Определение динамических упругих

параметров горной породы…………………………………………………...16

3.6 Построение графика деформации породы и определение коэффициентов хрупкости и пластичности…………………………….18

3.7 Определение коэффициента крепости и показателя

трудности разрушения горной породы………………………………….19

3.8 Определение буримости и взрываемости

горной породы…………………………………………………………….21

4. Графическая часть………………………………………………………...23

5. Перечень ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ использованной литературы ……………………………………24

ВВЕДЕНИЕ:

Целью курсовой работы является приобретение способностей по определению и расчету физико-технических характеристик горных пород, также их использованию в технологических процессах горного производства.

Как понятно, горное создание в общем виде представляет собой последующую технологическую цепочку: бурение, взрывание, выемка взорванной массы, транспортирование пород, складирование их, первичная обработка ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ и измельчение полезного ископаемого, и, в конце концов, его обогащение. Стадии процесса добывания полезного ископаемого неразрывно связаны с воздействиями на породу разных машин и устройств. Большая эффективность горных работ достигается при рациональном согласовании характеристик машин и устройств физическим чертам пород.

Потому что характеристики пород изменяются в ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ широких границах, эффективность работы устройств будет высочайшей только при наличии соответственных устройств, способных давать информацию о свойствах, составе и состоянии массивов пород. Как следует, нужна разработка способов контроля состояния пород и физических процессов.

Из всего выше изложенного я рассчитаю физико-технические характеристики горных пород, также их внедрение в технологических процессах горного ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ производства.

ПЕСЧАНИКИ:

Песчаник — осадочная горная порода, представляющая собой однородный либо слоистый агрегат обломочных зёрен размером от 0,1 мм до 2 мм (песчинок) связанных любым минеральным веществом (цементом).

Песчаники относятся к осадочным породам, образовавшимся в итоге осаждения на земной поверхности либо на деньке естественных водоемов органических и неорганических веществ. Состоит этот камень ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ в большей степени из частиц кварца, сцементированных разными природными минеральными смесями, такими, как оксиды железа, карбонаты кальция, кремнезем, глинистыми и известняковыми материалами.

Цвет камня, зависимо от месторождения, может быть белоснежным, серым, серым, желтоватым, желтым, карим, красноватым и даже сине-зеленым.

По минеральному составу обломочного материала выделяют олигомиктовые и полимиктовые ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ разновидности. К олигомиктовым относят кварцевые песчаники (более 90 % обломочного материала составляет кварц), полевошпатово-кварцевые, слюдисто-кварцевые и др. (кварца 60—90 %).

Виды песчаников:

Посреди полимиктовых разновидностей выделяют: аркозы — песчаники с приметным доминированием полевых шпатов над кварцем; граувакки — песчаники имеющие непростой состав, а именно содержащие огромное число обломков горных пород, и цемент ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ из тонокозернистого обломочного материала (алевритовой и пелитовой размерности).

Физические характеристики

Плотность песчаника 2250—2670 кг/м³; пористость 0,69—6,70 %; водопоглощение 0,63—6,0 %. Более высочайшие физико-механические характеристики имеет песчаник с кремнистым и карбонатным цементирующим веществом, худшие — с глинистым. Огнеупорность песчаника также различна, наивысшая (до 1700 °C) свойственна для незапятнанных кварцевых песчаников с кремнистым цементом.

Внедрение песчаника:

В ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ строительстве в качестве стенового и облицовочного материала, бутового камня, щебня различного предназначения.

Кварцевый песчаник с содержанием кремнезёма SiO2 выше 95 % употребляется для производства динаса, в качестве флюса при выплавке меди и никеля, для производства стекла и др.

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТНЫХ Параметров:

Начальные данные:

1. Высота эталона, мм (h=40 мм );

2. Поперечник эталона, мм ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ (d=40 мм);

3. масса (вес) эталона горной массы, г (М(G)=120 г);

4. Пористость горной породы, % (П=10%).

5. Определение плотностных параметров начинаем с определения большого веса породы.

Большой вес γ - это вес единицы объема породы в ее естественном состоянии. Большой вес определяется в большинстве случаев способом гидростатического взвешивания и на образчиках ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ правильной геометрической формы. Потому что эталон имеет цилиндрическую форму, то для определения большого веса у применяем 2-ой способ.

γ = G/V, г/см ,

где G = 120 г - вес эталона горной породы;

V = S*H -объем эталона горной породы;

h = 4 см - высота эталона;

S = π*d /4 - площадь основания;

d = 4 см поперечник эталона

S=(3,14*4 )/4 = 12,56 см ,

V = 12,56 * 4 = 50,24 см ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ

γ =120/50,24=2,38 гс/см

потому что 1 г/ см ~ 10 КН/м , то большой вес γ = 23,8 КН/м

Удельный вес породы γо - это вес единицы объема жесткой фазы породы. Определяется из выражения

Р = (1-γ/ γо) * 100 % ,

тогда γо = 100* γ /(100-Р),

где Р = 10 % - пористость горной породы.

γо =100*2,38/(100-10) = 2,644гс/см

γо= 23,8 КН/м

Большая масса горной породы р - это масса единицы ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ объема породы при данной пористости в ее естественном состоянии.

р = М/V,кг/м , где

М = 0,120 кг - масса эталона горной породы;

V = 50,24 *10~6 м - объем эталона горной породы,

р = 0,120/50,24*10 = 2388,5 кг/м

Плотность горной породы ро – это масса единицы объема горных пород без пустот. Определяется из выражения

Р = (1- р / ро)*100%

ро ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ = 100*р/(100-Р), кг/м

где р = 2388,5 кг/м - большая масса эталона;

Р = 10% - пористость эталона.

ро = 100*2388,5 /(100-10) = 2653.8 кг/м

Результаты расчётов сводим в таблицу №1:

№ п.п Наименование парам. Единица измерения Числовое значение Единица измерения Числовое значение
Большой вес гс/см 2,38 КН/м 23,8
Удельный вес гс/см 2,644 КН/м 26,4
Большая масса - - кг/м
4 4 Плотность ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ - - кг/м

3.1ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА УПРУГОСТИ , ПРЕДЕЛОВ ПРОЧНОСТИ ПОРОДЫ НА СЖАТИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ

Начальные данные:

1.Сила, соответственная лимиту упругости породы при

сжатии Ру — 9000 кгс;

2. Предельная сила при сжатии эталона Рсж —12500 кгс;

3. Предельная сила при растяжении эталона Рр=1200 кгс.

4.

Упругость - это способность горных пород вполне восстанавливать свои начальные формы и размеры после прекращения ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ деяния силы.

3.1Определение предела упругости

σу= Ру/S, кгс/см

где S - площадь основания;

S = πd /4= 3.14*4 /4 =12,56 см

σу =9000/12,56 = 716,56 кгс/см

либо

σу = 716,56 Мпа

Крепкость - это способность горных пород оказывать сопротивление действию наружных сил вызывающих в ней деформации и разрушения. Оценивается пределами прочности.

Крепкость оценивается пределом прочности - это наибольшим напряжением, при ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ котором порода разрушается.

Предел прочности породы на сжатие - критичное
значение одноосного сжимающего напряжения, при котором
происходит разрушение породы

Явыбрал способ определения прочности породы на сжатие для эталона правильной геометрической формы. Также есть способы для определения σ сж на образчиках полуправильной формы и случайной формы.

σсж = Рсж/S, кгс/ см2

где Рсж - предельная ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ сила при сжатии эталона;

S- площадь основания эталона правильной цилиндрической формы.

Исходя из этого

σ сж = 12500/12,56 = 995,22 кгс/ см2

либо

σ сж = 99,522 МПа.

Предел прочности на растяжение — критичное
значение одноосного растягивающего напряжения, при
котором происходит разрушение породы. σ р приблизительно в 10-1 5 раз меньше σ сж. Потому что порода имеет правильную цилиндрическую форму, то разумнее всего будет применить способ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ диаметрального сжатия, потому что этот способ применяется для образцов конкретно таковой формы. Способ раскалывания породных пластинок соосными клиньями не подходит, потому что данный способ применяется для образцов прямоугольной либо кубической формы.

σ р = Рр /S, кгс/см2

где Рр - предельная сила при растяжении эталона;

S - площадь основания эталона правильной цилиндрической ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ формы.

тогда σр= 1200/12,56 = 95,54 кгс/см2 ,

либо

σр=9,554 МПа

Результаты расчетов сводим в таблицу 2:

№ п.п Наименование парам. Числовое значение Единица измерения Числовое значение Единица измерения
Предел упругости 716,56 кгс/см2 71,656 Мпа
Предел проч. на сжатии 995,22 кгс/см2 99,522 Мпа
Предел проч. на растиж. 95,54 кгс/см2 9,554 Мпа

3.2ПОСТРОЕНИЕ ПАСПОРТА ПРОЧНОСТИ ГОРНОЙ ПОРОДЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ СЦЕПЛЕНИЯ И УГЛА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ

Паспорт прочности горной породы представляет собой многофункциональную зависимость возникающих в породе касательных напряжений от обычных напряжений и указывает, при каких напряжениях сохраняется крепкое состояние породы. Паспорт смотрится как график х, у где ось абсцисс - ось обычных напряжений, а ось ординат - ось касательных напряжений.

Для построения паспорта ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ прочности следует знать предел прочности на сжатие породы и на растяжение. Откладываем на оси х на право от начала оси координат значение σ сж, а на лево от начала оси координат - σ р . После этого проводим огибающую на окружности. Расстояние от начала оси координат до точки скрещения огибающей оси у является ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ сцеплением τсдв, а угол образованный меж огибающей и τсдв,именуется углом внутреннего трения.

σ сж =995,22кгс/ см2 = 99,522 МПа - предел прочности на сжатие

σ р=95,54кгс/см2 = 9,554 МПа - предел прочности на растяжение

Из паспорта видно угол внутреннего трения φ = 59°.

С= 155кгс/см2 = 15,5 Мпа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ Параметров

ГОРНОЙ ПОРОДЫ

Начальные данные:

1. Высота эталона горной породы h = 40мм;

2. Поперечник эталона горной ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ породы d = 40мм;

3. Сила, соответственная лимиту упругости породы при
сжатии Ру =9000 кгс;

4. Абсолютная продольная деформация, соответственная
лимиту упругости горной породы при сжатии ΔhУ = 0,11 мм;

5. Абсолютная поперечная деформация соответственная
лимиту упругости при сжатии Δdу = 0,021 мм.

Упругость горной породы оценивается упругими модулями:

Модуль Юнга Ест – это коэффициент
пропорциональности меж действующим продольным
напряжением и соответственной ему продольной
относительной ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ деформацией (условное напряжение, при
котором эталон испытывает относительную упругую
деформацию, равную единице.)

Ест = σy /( ΔhУ/h), МПа.,

где ΔhУ - абсолютная продольная деформация,

соответственная лимиту упругости горной породы при сжатии; σy - предел упругости;

h - высота эталона горной породы.

Ест=716,56/(0,11/40) =260567кгс/см2 = 0,26* 1О6 кгс/см2

либо

Ест = 2,6*104 МПа.

Коэффициент Пуассона μ это коэффициент
пропорциональности ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ меж упругими продольными и
поперечными деформациями при одноосном обычном
напряжении (отношение относительных поперечных
деформаций к продольным).

μ ст = (Δdу /d)/( ΔhУ/h) ,

где Δdу - абсолютная поперечная деформация, соответственная лимиту упругости горной породы при сжатии;

ΔhУ – абсолютная продольная деформация,соответственная лимиту упругости горной породы при сжатии;

d- поперечник эталона горной породы;

h - высота эталона горной породы ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ.

μ ст = (0,021/40)/(0,11/40) = 0,19

5.3.Модуль сдвига Gст - охарактеризовывает упругость породы при касательных напряжениях.

Gст = Е/(2*(1+ μ)) , кгс/см2, МПа.

где

Eст = 0,26*1О6 кгс/см2 - модуль Юнга; μ ст - коэффициент Пуассона.

Gст = 0,55 * 106/(2*(1+0,175)) =234042 кгс/см2; либо Gст =2,34*104 МПа.

4.4.Модуль всестороннего сжатия

Кгт - охарактеризовывает упругость породы в критериях всестороннего сжатия.

Кст = Е/(3*(1-(2*μст)) кгс/см2, МПа

где Ест = 2,6* 1О6 кгс ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ УПРУГИХ СВОЙСТВ/см2 - модуль Юнга;

μ ст = 0,19 - коэффициент Пуассона.

Кст=0,26*106/(3*(1-(2*0,19))=13978кгс/см2

либо

Кст = 1,39 *1О4 МПа.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3:

№ п.п Наименование парам. Числовое значение Единица измерения Числовое значение Единица измерения
Модуль Юнга 0,26* 106 кгс/см2 2,6*104 Мпа
Коэфф. Пуассона - - 0,19 -
Модуль сдвига 0,109* 106 кгс/см2 1,09*104 Мпа
4 4 Модуль всес. сжатия 0,139* 106 кгс/см2 1,39*104 Мпа


opredelenie-professionalnih-harakteristik-po-teorii-professora-dzhona-hollanda.html
opredelenie-progibov-zhelezobetonnoj-balki-i-usilij-v-eyo-secheniyah-pri-ustanovivshihsya-garmonicheskih-kontrolnaya-rabota.html
opredelenie-proizvoditelnosti-i-moshnosti-privoda-betonosmesitelej-prinuditelnogo-dejstviya.html