![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Влияние минерального состава и строения пород на их прочность
Из породообразующих минералов наибольшей прочностью обладает кварц – предел прочности превышает 500 МПа, у полевых шпатов, пироксенов, авгита, роговой обманки, оливина и др. железисто-магнезитовых минералов – 200− 500 МПа, кальцит имеет σ сж ~ 20 МПа. Прочностные характеристики пород очень чувствительны к их структуре. Прочность сцементированных пород в первую очередь определяется прочностью и качеством цемента (матрицы), а не заполнителя. Наличие более прочных пород в менее прочной матрице иногда не только не упрочняет ее, а наоборот, способствует более легкому разрушению породы. Наибольшие значения предела прочности при сжатии имеют плотные мелкозернистые кварциты и нефриты: 500 − 600 МПа. Значительной прочностью (> 350 МПа) обладают плотные мелкозернистые граниты, несколько меньшей – габбро, диабазы и крупнозернистые граниты. Прочность углей при сжатии изменяется от степени их метаморфизма от 1 МПа (коксовые угли) до 35 МПа (антрациты). Пределы прочности при растяжении большинства пород не превышают 20 МПа и составляют ~ (0, 1− 0, 02) σ сж. Наибольшая прочность при растяжении характерна для кварцитов и мелкозернистых перекристаллизованных мелкозернистых мраморов. Пределы прочности при сдвиге, изгибе и др. видах деформаций всегда меньше предела прочности при сжатии и больше предела прочности при растяжении, но более близки к последнему: τ сдв гранитов ~ 38 МПа; τ сдв базальтов до 30 − 50 МПа. Сцепление горных пород 1− 100 МПа, для углей С = (10-2 − 1) МПа. Угол внутреннего трения в породах – 20− 60°, в углях – 30− 40°. Основное влияние на прочность пород оказывают их пористость и трещиноватость. В результате породы даже совершенно различного состава могут иметь одну и ту же прочность, и наоборот. Существенное влияние на прочность пород оказывает также слоистость. При растяжении поперек слоев порода будет разрушаться по слабому прослойку. При растяжении вдоль слоев прочные слои воспринимают на себя часть нагрузки и увеличивают общую сопротивляемость породы. Следовательно, Кσ рсж = σ р║ /σ p┴ > 1 Пределы прочности пород при сжатии поперек слоистости в подавляющем большинстве случаев больше, чем вдоль слоистости. Если сжимающие усилия направлены перпендикулярно к слоям, то слабые тонкие прослойки удерживаются от раскалывания более прочными слоями и в целом σ сж образца превышает σ сж наиболее слабого прослойка. При сдавливании образца вдоль слоистости прочность породы определяется главным образом прочностью наиболее слабых прослоек, по которым и происходит раскол породы:
Кσ сж = σ сж║ /σ сж┴ ≤ 1 (2.12)
Порфировидная структура повышает прочность пород, если включения малы, а основная масса тонкокристаллическая и сплошная. Мостовая структура увеличивает, а стекловидные массы уменьшают прочность пород. С увеличением зерен прочность равномерно-зернистых горных пород падает.
|