Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

ОБ ОСОБЕННОСТЯХ РОСТА ТРЕЩИН В ВЯЗКО-УПРУГОЙ СРЕДЕ С РАЗВИТОЙ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-3-59-64

Полный текст:

Аннотация

Изучение физических механизмов разрушения горных пород позволяет получать информацию, необходимую при разработке новых технологий добычи и переработки полезных ископаемых. Также такие знания дают возможность оценить влияние внешних факторов, например воды, на прочностные характеристики горных выработок и сооружений, в том числе и подземных, в реальных условиях. В работе изучается деформационное поведение и особенности разрушения малогабаритных образцов, вырезанных из модельных вязко-упругих материалов – горных пород (углистого кварцита, серпентинита и искусственного песчаника) при диаметральном сжатии – непрямом растяжении. Лабораторные исследования и последующее моделирование структуры и свойств горных пород, выполненные на малогабаритных образцах, дают возможность решить поставленную задачу, не привлекая дорогостоящее испытательное оборудование и не нарушая целостности образцов. В ходе исследования были изготовлены малогабаритные образцы в форме цилиндров из модельных вязко-упругих материалов. Оценены механические свойства образцов углистого кварцита, серпентинита и искусственного песчаника в исходном состоянии и после суточной выдержки в воде. Показано влияние воды на изменение типа деформационного поведения образцов. Выполнено картирование боковых поверхностей образцов, и составлены топограммы рабочих поверхностей до и после испытаний. На их базе проведен металлографический анализ геометрических характеристик трещин на макро- и микроскопическом уровне. Выдвинуто предположение, что изменение типа деформационного поведения горных пород, а также снижение прочностных свойств исследуемых образцов горных пород под влиянием воды объясняется механизмами эффекта Ребиндера. 

Об авторах

Василий Александрович Калачев
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург
Россия

студент-магистрант Института естественных наук и математики



Петр Евгеньевич Панфилов
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург
Россия

доктор физико-математических наук, профессор, старший научный сотрудник Института естественных наук и математики



Дмитрий Викторович Зайцев
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург
Россия

доктор физико-математических наук, доцент Института естественных наук и математики



Список литературы

1. Евсеев В.Д. Природа эффекта Ребиндера при разрушении горных пород // Нефтяное хозяйство. 2011. № 11. С. 38–40.

2. Евсеев В.Д. О возможности использования эффекта Ребиндера при бурении скважин // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2010. Т. 317. № 1. С. 165–169.

3. Адушкин В.В., Турунтаев С.Б. Техногенные процессы в земной коре (опасности и катастрофы). М.: ИНЭК, 2005. 252 с.

4. Протосеня А.Г. Предельное состояние насыщенных горных пород и прогноз устойчивости добывающих скважин // Нефтяное хозяйство. 2015. № 2. С. 23–27.

5. Долгий И.Е., Николаев Н.И. Сопротивление горных пород разрушению при бурении скважин // Записки горного института. 2016. Т. 221. С. 655–660.

6. Куксенко В.С., Дамаскинская Е.Е., Кадомцев А.Г. Характер разрушения гранита при различных условиях деформирования // Физика Земли. 2011. № 10. С. 25–31.

7. Гоголин В.А. Деформационные и прочностные характеристики хрупких горных пород при сжатии // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2016. № 3. С. 3–8.

8. Ставрогин А.Н., Тарасов Б.Г. Экспериментальная физика и механика горных пород. СПб.: Наука, 2001. 343 с.

9. Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Кожевников Д.А. Петрофизика (Физика горных пород). М.: Нефть и газ, 2004. 368 с.

10. Anders M.H., Laubach S.E., Scholz C.H. Microfractures: A review // Journal of Structural Geology. 2014. Vol. 69. Part B. P. 377–394.

11. Briševac Z., Kujundžić T. Models to estimate Brazilian indirect tensile strength of limestone in saturated state // Rudarsko-geološko-naftni zbornik. 2016. P. 59–67. DOI: 10.17794/rgn.2016.2.5.

12. Ron H. Vernon: A practical guide to Rock Microstructure. Cambridge: Cambridge University Press, 2004. 579 p.

13. Макклинток Ф., Аргон А.С. Деформация и разрушение материалов. М.: ЁЁ Медиа, 2012. 501 с.

14. Argon A.S. Strengthening mechanisms in crystal plasticity. Oxford: Oxford University press, 2008. 425 p.

15. Briševac Z., Kujundžić T., Čajić S. Current Cognition of Rock Tensile Strength Testing By Brazilian Test // The Mining-Geology-Petroleum Engineering Bulletin. 2015. P. 101–111. DOI: 10.17794/rgn.2015.2.2.

16. Silberschmidt V.G., Silberschmidt V.V. Analysis of Cracking in Rock Salt // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2000. Vol. 33. № 1. P. 53–70.

17. Briševac Z., Kujundžić T. Models to estimate the Brazilian indirect tensile strength of limestone in saturated state // The Mining-Geology Petroleum Engineering Bulletin. 2016. P. 59–67.

18. Зайцев Д.В., Кочанов А.Н., Пантелеев И.А., Панфилов П.Е. О влиянии масштабного фактора при испытаниях на прочность образцов горных пород // Известия РАН. Серия физическая. 2017. Т. 81. № 3. С. 366–369.

19. Зайцев Д.В., Кочанов А.Н., Токтогулов Ш.Ж., Пантелеев И.А., Панфилов П.Е. Влияние масштабного эффекта и неоднородности горных пород при определении их прочностных свойств // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. № 11. С. 208–215.

20. Сухонос С.И. Масштабный эффект – неразгаданная угроза. М.: Новый Центр, 2001. 68 с.


Рецензия

Для цитирования:


Калачев В.А., Панфилов П.Е., Зайцев Д.В. ОБ ОСОБЕННОСТЯХ РОСТА ТРЕЩИН В ВЯЗКО-УПРУГОЙ СРЕДЕ С РАЗВИТОЙ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2017;(3):59-64. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-3-59-64

For citation:


Kalachev V.A., Panfilov P.E., Zaytsev D.V. REGARDING THE SPECIAL ASPECTS OF CRACKS GROWTH IN A VISCO-ELASTIC MATERIAL WITH THE EXTENDED HIERARCHIC STRUCTURE. Science Vector of Togliatti State University . 2017;(3):59-64. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-3-59-64

Просмотров: 17


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)