Сравнение твердых каменных пород: гранит, кварцит и другие

30.05.2014

Гранит

Гранит – глубинная полнокристаллическая порода, состоящая в основном из полевого шпата, слюды и кварца. Содержание кварца в гранитах до 30%. Количество цветов у гранита: основных тонов несколько, а именно: красный, коричневый и зеленоватый, а также светло-серо-черные тона. Прочность гранита зависит от величины зерен. Граниты с мелкозернистым и средне зернистым строением отличаются высокой прочностью (предел прочности на сжатие до 3000 кг/см2, объемная масса 2740 кг/м3).

Для скульптурных целей наиболее пригодны граниты мелкозернистого строения, допускающие обработку без описания ненаправленных сколов, поверхность хорошо полируется и долго сохраняет полировку. Мелкозернистые граниты отличаются равномерной окраской без текстуры или имеют текстуру, сформированную из цветных прослоек.

Диорит

Диорит – это глубинная порода, состоящая в основном из минералов, плагиоклаза, включающая цветной минерал – роговую обманку. Иногда присутствует кварц, и тогда порода носит название кварцевого диорита.

Цвет диорита серый, темно-серый, серовато-зеленый. Окраска диорита более светлая, чем у габбро, иногда имеют совершенно лейкократовый облик.

Строение диорита – среднезернистое (реже мелкозернистое), полируемость диорита средняя. Предел прочности на сжатие 1800-2400 кг/см2, объемная масса 2640 кг/м3.

Сиенит

Сиенит – это глубинная порода светлого тона, близкая по составу и структуре к гранитам. Отличается от гранитов отсутствием кварца. Состоит сиенит из калиевого полевого шпата (70%) и цветного минерала (амфибол, пироксен, слюда). Из–за отсутствия кварца обрабатывается легче, чем гранит. Менее долговечен; декоративные его свойства ниже, чем у гранитов. Сиенит хорошо принимает и удерживает полировку. Предел прочности сиенита при сжатии около 2000 кг/см2, объемная масса до 2213 кг/м3.

Лабрадорит

Лабрадорит – это глубинная крупнокристаллическая порода, состоящая из плагиоклаза с примесью темных минералов, содержащихся в породе от 2 до 25% (пироксена, оливина и титанического железняка – ильменита).

Встречаются два вида лабрадорита – почти черный в виде кружевных черных кристаллов с темно-синим, золотистым, а иногда с красноватым оттенком. Вторая разновидность лабрадорита – светло-серый с крупными кристаллами плагиоклаза, расцветка ее отличается нежной игрой голубых тонов. Цвет темно-серый, зеленовато-серый, синевато-серый.

Характерная особенность лабрадорита – иррадиация (мерцание) – образование отсветов на полированной поверхности зерен полевого шпата, вызываемых включениями минерала ильменита. Цвета мерцающих кристаллов – синий, голубой и золотистый, размеры кристаллов 10-15 см.

Лабрадорит лучше подвергается обработке, чем гранит, вследствие его вязкости. Лучше обрабатываются лабрадориты с размером зерен 6-7 мм. Предел прочности сжатия от  1000 до 2000 кг/см2, объемная масса 2340 кг/м3.

Габбро

Габбро – это глубинная полнокристаллическая, плотная вязкая порода, состоящая из плагиоклаза и темных минералов роговой обманки и биотита. Присутствие этих минералов придает габбро цвет – главным образом от серого до черного.

Породы габбро относятся к лучшим скульптурным материалам для постаментов к памятникам, легко поддаются обработке.

 Фактура поверхности, обрабатываемой ударными инструментами, имеет светло-серый цвет, поэтому на ней особенно контрастно выделяются надписи и орнаменты. 

Предел прочности на сжатие до 2000 кг/см2, объемная масса 2970 кг/м3.

Базальт

Базальт – это излившаяся порода мелкозернистого, иногда среднезернистого и крупнозернистого строения.  По минералогическому составу базальт аналогичен габбро. Базальт – порода очень прочная, твердая, трудно обрабатываемая. Предел прочности доходит при сжатии до 5000 кг/см2. Цвет базальта черный, темно-серый, выветренный, буро-ржавого цвета.

Диабаз

Диабаз – это порода, родственная базальту, состоит из зерен различной крупности. По минералогическому составу, как и базальт, аналогичен габбро. Цвет – темно-зеленый. Диабаз – прочная, твердая порода, но обрабатывается легче, чем базальт. Предел прочности при сжатии 2000-2600 кг/см2, объемная масса диабазов и базальтов 2800 кг/м3. Диабазы и базальты колются в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Кварцит

Кварцит – состоит из кварца. Кварциты образовались в результате перекристаллизации зерен кварца. Структура мелкозернистая, часто сливная, при которой зерна кварца, «обросшие» кварцевой массой, сливаются друг с другом. Кварциты могут быть серыми, розовыми, малиновыми. Предел прочности 3500-4000 кг/см2, объемная масса 3000 кг/м3.

Песчаник

Песчаник – это горная порода, состоящая из зерен различных минералов, скрепленных природным цементом. Песчаники образуются из слоев песка, подвергавшихся давлению и цементации в течение длительного времени. Как правило, большинство песчаников состоит из зерен кварца, частично полевых шпатов и других пород. Песчаники отличаются высокой прочностью и морозостойкостью. Объемная масса 2550 кг/м3.

физические свойства и применение минерала, из чего состоит искусственный, какая плотность розового, характеристика и температура плавления

Название гранита произошло от латинского слова granum, которое в переводе означает «зерно». Данная горная порода действительно имеет кристаллическую крупнозернистую структуру. Происхождение гранита может быть магматическое, метаморфическое и смешанное.

Данная горная порода имеет кристаллическую крупнозернистую структуру

Магматическое или вулканическое происхождение гранитного массива связано с медленным остыванием и затвердением магмы в земной коре. Метаморфическим способом минералы возникают в процессе гранитизации, который представляет собой спекание и частичное расплавление обломков различных горных пород. Но зачастую геологам очень сложно определить, каким именно способом образуется гранит, тем более что ни на физические свойства, ни на химический состав это не влияет. Как правило, гранитные пласты огромных размеров залегают под континентами и являются основой для горных хребтов.

Физические свойства и характеристика

Основные физические свойства материала: прочность, плотность, устойчивость к высокой температуре и воздействию окружающей среды.

Если сравнивать данный камень с бетоном, то прочность первого будет намного выше. К примеру, он может выдержать давление в 6 раз больше, чем бетон. Плотность гранита является еще одной отличительной чертой, ведь по отношению к тому же бетону он весит на 12% больше.

Твердость пород в первую очередь зависит от уровня поглощения влаги. Чем меньше процент влагопоглощения в камнях, тем прочнее они. В этом плане минерал является бесспорным лидером, поскольку благодаря своей глубине залегания он поглощает влагу лишь в пределах 0,2%. Во вторую очередь твердость гранита зависит от наличия в нем кварца, который, помимо всего прочего, обеспечивает еще и термостойкость. Температура плавления камня может достигать 700°С. Кроме того, благодаря той же водонепроницаемости он способен выдержать перепады температуры в пределах 100 градусов, поэтому количество циклов замораживания и нагревания может достигать не одну сотню раз.

Магматическое или вулканическое происхождение гранитного массива связано с медленным остыванием и затвердением магмы в земной коре

В целом физические свойства и долговечность данного минерала зависят еще и от его структуры, согласно которой выделяют следующие виды гранита:

• крупнозернистый;
• среднезернистый;
• мелкозернистый.

Наибольшую ценность представляет мелкозернистая структура менее 2 мм. Данная разновидность имеет лучшее сопротивление к механическим воздействиям и более высокую температуру плавки.

Несмотря на столь высокие показатели прочности и плотности, гранитные камни относятся к хорошо обрабатываемому строительному материалу. Их без проблем можно разрезать, отшлифовать и отполировать. Если минералы тщательно огранены, они приобретают гладкую и блестящую поверхность, не уступающую по красоте мрамору.

Станок для обработки гранита (видео)

Химический состав и разновидности

Если рассмотреть гранит в схеме разреза, можно четко увидеть вкрапления других минералов и структуру зерен. Даже краткое введение в его структурные особенности поможет понять, что делает этот камень уникальным.

Химический состав включает в себя в основном минеральный ряд, щелочь и кремнекислоту. Согласно средним показателям, в минеральный состав гранита входят полевые шпаты (плагиоклаз, ортоклаз, калиевый полевой шпат в количестве 60-65%), кварц (до 35%) и слюды (мусковит, биотит — 5-10%). В незначительных количествах могут присутствовать железо, магний и кальций.

Химическая составляющая этого природного минерала влияет и на его цвет. Вопреки распространенному мнению, тот или иной цвет камня определяется не наличием в нем кварца, который, как правило, вовсе бесцветный, а входящими в него полевыми шпатами и слюдами. А что касается кварца, то он предоставляет камню в основном блеск, хотя в природе встречаются черно-кварцевые экземпляры.

Чаще всего благодаря полевым шпатам образуются красные, розовые, оранжевые и серые оттенки. Редко в природе встречается голубой окрас и зеленый, или, как его еще называют, амазонитовый. Темный цвет породе придают слюды. Одним из наиболее распространенных по цвету считается розовый гранит, оттенок которого может иногда достигать светло-алого или даже насыщенно красного цвета.

Виды согласно химическому составу

Состав гранита не только влияет на цвет породы или структуру, но и определяет его разновидность. В зависимости от содержания в нем темноцветных элементов — слюд, — геологи выделяют следующие разновидности минерала:

1. Аляксит — вовсе не содержит темноцветных вкраплений.
2. Лейкогранит — низкое содержание слюд.
3. Щелочной — гранит, в составе которого присутствуют щелочные амфиболы.
4. Биотитовый — 6-8% биотита.
5. Двуслюдяной — входят 2 элемента: мусковит, биотит.
6. Литий-фтористый — содержит исключительно литиевые элементы.

Обработка гранита и мрамора (видео)

Полезные свойства и применение в строительстве

Благодаря простоте обработки, длительному сроку эксплуатации и замечательному внешнему виду природный камень гранит можно по праву считать универсальным материалом. Но на этом, конечно, описание преимуществ материала не заканчивается. Ведь свойства и применение его в строительстве поистине неограниченны.

Кроме перечисленных, стоит выделить такие полезные свойства данного строительного материала, как:

• экологичность;
• богатая цветовая гамма;
• разнообразие фактур;
• отличная совместимость с другими материалами.

Изначально гранитные массивы использовались для возведения масштабных сооружений: стадионов, церквей, театров. В современном строительстве он нашел широкое применение в изготовлении памятников и скульптур.

Из ограненного камня делают даже ювелирные украшения, бусы или браслеты.

Применение данного минерала можно также встретить в оформлении интерьеров. Любое изделие, будь то сооружение, памятник или простой подоконник, всегда выглядит очень элегантно.

Учитывая вышеизложенные характеристики гранита, неудивительно, что он является одним из наиболее распространенных строительных материалов в мире. Но ко всем преимуществам его следует добавить один существенный недостаток — тяжелый вес, который сильно ограничивает массовое использование гранита в строительстве. Даже при наличии современной техники гранитную плиту, весящую минимум 2700 кг на 1 м³, очень сложно транспортировать.

Для решения данной проблемы прибегают к различным методам, например добавлению различных примесей или созданию аналогов. Таким образом, на рынке строительных материалов появляется керамический и искусственный гранит, который однако по своим качествам значительно уступает природному.

Прочность различных типов натурального строительного камня на сжатие, растяжение и сдвиг в Н/мм2 = МПа. Базальт, гранит, известняк, мрамор, песчаник , кровельный сланец.

	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Материалы / / Минералы.  / / Прочность различных типов натурального строительного камня на сжатие, растяжение и сдвиг в Н/мм2 = МПа. Базальт, гранит, известняк, мрамор, песчаник , кровельный сланец.   Вы сейчас находитесь в каталоге:    Минералы.    Поделиться:     Прочность различных типов натурального строительного камня на сжатие, растяжение и сдвиг в Н/мм 2 = Мпа. Базальт, гранит, известняк, мрамор, песчаник , кровельный сланец. Материал на сжатие Н/мм2 = МПа на растяжение Н/мм2 = МПа на сдвиг Н/мм2 = МПа базальт / basalt 8.5 8.6 4.3 гранит / granite 96.6 3.2 5.4 известняк / limestone 53.7 2.7 4.3 мрамор / marble 64.4 3.2 5.4 песчаник / sandstone 53.7 1.1 3.2 кровельный сланец = натуральный шифер / slate 85.8 1.1 3.2 Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая поддержка сайта: Zavarka Team	Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Виды гранита — «Черный лебедь»

Главная » Виды гранита

ГАББРО

Габбро — природный камень чёрного цвета, высокие декоративные и технические характеристики позволяют широко использовать габбро при изготовлении памятников, облицовочных материалов и декоративных элементов интерьера.

Физико-механические свойства

• Объемный вес: 2970 кg/m3
• Водопоглощение: 0,35 %
• Прочность на сжатие: 104-206 MPa
• Прочность на изгиб: 30 MPa
• Истираемость: 0,46-0,68 g/cm2

КАПУСТЯНСКИЙ

Крупнозернистый гранит малинового цвета с вкраплениями серого и чёрного цветов. Капустянский гранит отличается стабильностью цвета, что позволяет как во внешней отделке так и в дизайне интерьеров а так же в изготовлении памятников.Первые станции Московского метро отделаны именно капустянским гранитом.

Физикомеханические характеристики Капустинского гранита:

• Объемный вес, кг/м3 2850
• Удельная плотность, г/см3 2,86
• Водопоглощение, % 0,13
• Пористость, % 1,6
• Истираемость, г/см2 0,32
• Морозостойкость, циклов 40
• Предел прочности при сжатии, кг/см2 (МПа) 120
• Прочность на изгиб  20Мпа

ЛЕЗНИКОВСКИЙ

Розово-красный и красный гранит. Благодаря универсальным физико-математическим свойствам имеет широкую сферу применения. Применяется в изготовлении памятников, мемориальных комплексов а так же в строительстве и в облицовочных работах, в изготовлении брусчатки и тротуарной плитки. Лезниковским гранитом облицован Мавзолей на Красной площади в Москве.

Физико-механические свойства

• Объемный вес: 2650 кg/m.
• Водопоглощение: 0,18 %.
• Прочность на сжатие: 135-260 MPa.
• Прочность при изгибе: 31 MPa.
• Истираемость: 0,24 g/cm.

МАСЛОВСКИЙ

Этот гранит относится к семейству зелёных, обладает насыщенным зелёным цветом с чёрными и серыми элементами. Оттенок зелёного может колебаться от оливкового до тёмно-зелёного.

Физико-механические свойства:

• Объемный вес: 2710 кg/m
• Водопоглощение: 0,15 %
• Прочность на сжатие: 255 MPa
• Истираемость: 0,5 g/cm.

ЛАБРАДОРИТ

Неверовский лабрадорит — наиболее чёрный из украинских лабрадоритов, с редкими тёмно — синими вкраплениями — отблесками. Природная красота и прочность делает неверовский лабрадорит востребованным в дизайне интерьеров.

Физико-механические свойства

• Объемный вес, кг/м ? 2815
• Водопоглощение, % 0,1
• Прочность на сжатие, МПа 40,8-89,7
• Прочность на изгибе, МПа —
• Истираемость г/см ? 1,5

ПОКОСТОВСКИЙ

Серый гранит с вкраплением темно-цветных минералов. Отличается высокой плотностью, прочностью и влагоустойчивостью. Используется в производстве памятников, облицовочных материалов, тротуарной плитки, бордюров и брусчатки.

Физико-механические свойства:

• Объемный вес 2740 kg/m3
• Водопоглощение 0,24 %
• Прочность на сжатие 220 МРа
• Истираемость 0,64 g/cm2

ТОКОВСКИЙ

Красный или красно — коричневый гранит. Используется в изготовлении памятников и для наружной отделки зданий.

Физико-механические свойства:

• Объемный вес: 2670 кg/m.
• Водопоглощение: 0,55 %.
• Прочность на сжатие: 225 MPa.
• Прочность при изгибе: 19 MPa.
• Истираемость: 0,26 g/cm.

МЕЖИРИЧСКИЙ

Коричнево — розовый гранит с вкраплениями различных оттенков.

Физико-механические свойства:

• Объемный вес: 2600 кg/m.
• Водопоглощение: 0,50 %.
• Прочность на сжатие: 150 MPa.
• Истираемость: 0,47 g/cm.

ВАСИЛЬЕВСКИЙ

Физико-механические свойства:

• Объёмный вес: 2680 кg/m

• Водопоглощение: 0,14 %
• Прочность на сжатие: 180-210 MPa
• Прочность при изгибе: —

• Истираемость: 0,48 g/cm

ЕМЕЛЬЯНОВСКИЙ

Физико-механические свойства:

• Объемный вес: 2570 кg/m.
• Водопоглощение: 0,28 %.
• Прочность на сжатие: 120-240 MPa.
• Прочность при изгибе: 21 MPa.
• Истираемость: 0,26 g/cm.

ЮРЬЕВСКИЙ

• Объёмный вес: 2650 кg/m3 
• Водопоглощение: 0,16-0,4 % 
• Прочность на сжатие: 117 MPa 
• Прочность при изгибе:113-136 MPa 
• Истираемость: 0,18-0,2 g/cm2

КОРНИНСКИЙ

Физико-механические свойства

• Объемный вес: 2730 кg/m3
• Водопоглощение: 0,31 %
• Прочность на сжатие: 190 MPa
• Прочность на изгиб: 29 MPa
• Истираемость: 0,35 g/cm2

ДИДКОВИЧСКИЙ

Физико-механические свойства:

• Объемный вес: 2675 кg/m.
• Водопоглощение: 0,24 %.
• Прочность на сжатие: 250 MPa.
• Прочность при изгибе: 35 MPa.
• Истираемость: 0,30 g/cm.

НОВОДАНИЛОВСКИЙ

Физико-механические свойства гранита:

• Объёмный вес 2720 кг\м?
• Водопоглощение 0,26 %
• Прочность на сжатие 133-267 MPa

Гранит – прочный строительный материал

В состав этой магматической горной породы входят кварц, полевой шпат, слюда и минералы. Свойства конкретного вида гранита зависит от того, в каком соотношении друг с другом находятся его компоненты. Камень имеет хорошо выраженную зернистую структуру. По размеру зерен выделяются мелкозернистые, среднезернистые и крупнозернистые сорта гранита. Мелкозернистые граниты отличаются особой прочностью и устойчивостью к различным негативным воздействиям. Изделия из гранита поразительно долговечны, надежно служа людям на протяжении сотен лет. По такому важному показателю, как прочность на сжатие, у этого камня найдется мало конкурентов. К примеру, другой популярный строительный материал – мрамор – значительно проигрывает в этом отношении, его прочность в два раза меньше, чем у гранита.

Благодаря низкой водопроницаемости гранит широко используется для облицовки набережных и декоративной отделки фонтанов. Он незаменим в тех случаях, когда нужно отделать натуральным камнем входную зону, пол в помещении с высоким уровнем проходимости или фасад здания. Единственный показатель, по которому гранит нельзя признать идеальным материалом, – это огнестойкость. При температурах выше 600 градусов по Цельсию начинаются полиморфные изменения входящего в состав гранита кварца, что приводит к растеканию камня. Однако в строительной практике такие температурные режимы встречаются не часто, разве только при эксплуатации специального оборудования.

Гранит обладает прекрасными декоративными свойствами. Он отличается широкой цветовой гаммой и огромным разнообразием текстуры. Современные технологии обработки камня позволяют добиваться таких фактур поверхности, с помощью которых можно воплощать в реальность практически любые дизайнерские идеи. Этот камень отлично сочетается с керамикой, древесиной, металлом, стеклом и другими популярными в архитектуре и дизайне интерьеров материалами.

Гранитная брусчатка, мосты и набережные, облицовка зданий, памятники, лестницы, элементы садово-парковой архитектуры, отделка интерьеров, предметы декора – одного этого перечисления достаточно, чтобы понять, насколько популярен в строительстве этот прочный и красивый материал.

Качество натурального камня во многом зависит от способа разработки месторождения. В настоящее время горные породы добываются, в основном, тремя способами: взрывным методом, откалыванием породы и методом камнереза. Последний из названных способов разработки является самым дорогостоящим, но и наиболее рациональным, он позволяет получать качественный камень, в котором отсутствуют микротрещины и другие дефекты.

Особенности гранита

Основные свойства гранита

• долговечность;

Гранит — глубинная горная порода сложная по своему составу. Он в основном состоит из кварца (20…40)%, ортоклаза (40…70)%, слюды и других минералов (5…20)%. Цвет гранита определяется цветом ортоклаза и бывает разнообразных оттенков. Структура гранита зернисто-кристаллическая. Мелкозернистые граниты равномернее истираются, лучше сопротивляются механическим воздействиям, более атмосферостойкие, чем крупнозернистые. В строительных конструкциях граниты отличаются морозостойкостью и долговечностью вследствие малой пористости и незначительного водопоглощения, а также хорошей сопротивляемости коррозии. Граниты хорошо шлифуются и полируются, различные сочетания отдельных компонентов и изменение структуры обуславливают разнообразие цветов, оттенков и декоративного рисунка гранитов, поэтому граниты являются наиболее широко распространенным облицовочным декоративным материалом. Граниты позволяют изготавливать изделия больших размеров до 2-3 м.

Гранит, обладает высокой устойчивостью к воздействию окружающей среды, в том числе атмосферных осадков и разных кислот. Не влияет на эксплуатационные характеристики и циклы замораживания и оттаивания, количество которых может достигать нескольких сотен раз

Плотность — 3,17 г/см3

Объемная масса (удельный вес) — 2,7 г/см3

Предел прочности при сжатии:

— во влажном состоянии — 550 кг/см2,

— в сухом состоянии – 604 кг/см2

Истираемость — 1,4 г/см2м

Водопоглощение — 0,2%;

Коэффициент снижения прочности — 0,9

Твердость по шкале Мооса — 6-7

• устойчивость к воздействию кислот и атмосферных явлений;
• водонепроницаемость;

 Гранит практически не впитывает влагу (коэффициент водопоглощения — 0,05–0,17%). Именно поэтому гранит прекрасно подходит для облицовки.

• экологичность;

Вопреки бытующим предрассудкам, естественный радиационный уровень большинства гранитов соответствует 1-му классу — т.е. они радиационно безопасны и пригодны для всех видов строительства без ограничений.

• богатство фактур;

Неполированный, шершавый камень, поглощающий свет; отполированный до зеркального блеска, являющий миру неповторимую световую игру слюдяных вкраплений — декоративные возможности гранита способны удовлетворить даже самым сложным дизайнерским замыслам.

• богатая цветовая палитра;
• совместимость с другими натуральными камнями и другими материалами;

 Гранит отлично сочетается с деревом, металлом, керамикой и другими материалами.

• эргономичность.

 

Состав и свойства гранита

Гранитом называется наиболее часто встречающаяся в земной коре магматическая интрузивная горная порода. В состав гранита входят различные элементы, отвечающие за различные характеристики камня, такие, как цвет, структура, прочность и многие другие. Благодаря этому, гранит считается полиминеральной горной породой, т.е. образованной несколькими составляющими.

Состав гранита

Природный гранит в связи с достаточно большим количеством в составе оксида кремния (SiO₂) считается кислой породой. Также в камне присутствует щелочь, магний, железо и кальций.

Однако, одними из главных структурных составляющих гранита считаются полевой шпат и кварц. Именно наличие в камне кварца определяет его зернистую структуру, благодаря которой гранит и получил свое название (в переводе с латинского granum – «зерно»). В зависимости от размера зерен, в мире граниты подразделяются на:

• мелкозернистые, имеющие максимальный размер зерна в 2 мм. Данная разновидность камня признана наиболее качественной благодаря своим определенным характеристикам.
• среднезернистые, размер зерна которых колеблется в пределах от 2 мм до 10 мм;
• крупнозернистые, имеющие зерна размером выше 10 мм. Крупное зерно негативно влияет на качество гранита, поскольку в связи с этим он плохо переносит сильное повышение температур, в результате чего способен увеличиваться в объеме и трескаться.

Как правило, количество кварца в породе достигает 30% от ее общего объема. Стоит сказать, что кварц представляет собой высокотвердый минерал, участвующий в образовании достаточно большого количества магматических пород. Кварц является бесцветным элементом, однако в качестве горной породы, входящей в состав гранита, он может быть разного окраса – желтого, розового, красного, фиолетового и др.

Шпат, присутствующий наряду с кварцем в составе гранита, является минералом силикатной группы. Его процентное содержание в камне составляет от 50% и выше. В породе данный элемент представлен калиевым полевым шпатом (ортоклазом, адуляром) и кислым плагиоклазом (олигоклазом, битовнитом, лабрадором и др.).

За исключением кварца и полевого шпата в граните порядка 10% занимают другие вкрапления, к которым относятся биотит, литиевые слюды, мусковит, роговая обманка. Также в незначительных количествах в камне можно обнаружить акцессорные и щелочные минералы, которыми являются апатит, циркон, а также турмалин, гранат и топаз.

Таким образом, ученые пришли к выводу, что состав гранита напрямую связан с процессом его формирования. В связи с этим, выделяют две основные теории формирования гранита. Согласно первой считается, что образование камня происходит в процессе кристаллизации магматического расплава. А вторая теория утверждает, что на формирование гранита воздействовал ультраметаморфизм. Т.е. давление, высокие температуры и флюиды, которые поднимались из глубинных пластов земли, повлияли на процесс гранитизации.

Характеристики гранита

Гранит является одной из наиболее прочных, твердых и самых долговечных горных пород.

• Плотность гранита – 3,17 г/см³;
• Удельный вес – 2,7 г/см³;
• предел прочности во время сжатия в водонасыщенном состоянии – 550 кг/см²;
• водопоглощение – 0,2%;
• морозостойкость – 25;
• коэффициент снижения прочности — 0,9;
• твердость по шкале Мооса – 6-7;
• истираемость – 1,4г/см²м.

Таблица 1. Свойства гранита

Характеристика	Значение
Плотность, кг/м3	2600-3000
Кратковременная прочность, МПа
При сжатии	150-300
При растяжении	3-5
При изгибе	35-50
Модуль упругости при изгибе, МПа×10-4	4-6
Коэффициент Пуассона	0,25
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м °С)	3,5
Удельная теплоемкость, Дж/ (кг °С)	980
Температурный коэффициент линейного расширения, °С×106	7-19
Водопоглощение за 24 час, %	0,05-0,1
Относительная демпфирующая способность	0,6
Физические свойства
Цвет	пёстрый, красный, розовый, серый
Твердость	5-7
Радиоактивность	слабая GRapi
Электропроводность	нет

Таким образом, данные свойства гранита обеспечивают материалу:

• долговечность. Считается, что мелкозернистый камень способен прослужит более 500 лет, что дает ему право называться вечным камнем;
• прочность. По данному показателю гранит уступает только алмазу. Также он не поддается сжатию и трению благодаря наличию в составе уже упомянутого кварца.
• устойчивость к негативным воздействиям атмосферы. Камень абсолютно никак не изменяется при температуре от -60⁰С до +50⁰С. Кроме того, ученые выяснили, что многократное замерзание и оттаивание данного материала никоим образом не сказывается на его качестве, а также свойствах.
• водонепроницаемость. Данное свойство обеспечивает камню морозостойкость. Это является очень важным аспектом при облицовке таких мест, как набережные.
• экологическая чистота. Гранит не обладает радиоактивностью, в связи с чем, его использование доступно абсолютно при любых строительных и монтажных работах.
• пожаростойкость. Температура плавления гранита превышает 700⁰С. Это является основной причиной, по которой гранит целесообразно использовать при облицовке зданий. Кроме того, что гранит обеспечивает надежную пожарную безопасность, он еще и придает зданию эстетически красивый внешний вид.
• легкость обработки. Гранит отлично сочетается с абсолютным большинством стройматериалов, а также легко поддается шлифовке, резанию и другим видам обработки.
• устойчивость к кислотам и грибковым образованиям.

Типы гранита

Гранит классифицируется согласно особенностям минерального и химического состава камня. Так, по количеству содержания полевого шпата в породе, гранит подразделяется на:

• щелочно-полевошпатовый. Максимальное содержание плагиоклаза в данном типа породы достигает 10%, но не более того;
• собственно гранит, который содержит плагиоклаз от 10 % до 65%;
• гранодиорит. В его состав входит от 65% до 90% плагиоклаза.
• тоналит, который содержит более 90% плагиоклаза.

Кроме этого, порода также классифицируется по содержанию в ней второстепенных темноцветных минералов. Таким образом, согласно этому, гранит подразделяется на:

• аляскит. Темноцветные металлы в данном типе гранита отсутствуют.
• лейкогранит. Содержит незначительное количество темноцветных металлов в своем составе;
• двуслюдяной гранит. Кроме основных породообразующих компонентов имеет в своем составе мусковит и биотит;
• щелочной гранит. Отличается наличием эгирина и амфиболов в своем составе.
• биотитовый;
• пироксеновый.

Кроме этого, среди гранитов также различают сиениты, тешениты, диориты.

По структуре гранит бывает следующих типов:

• порфировидный. Имеет удлиненные или изометрические кварцевые вкрапления и вкрапления ортоклаза;
• пегматоидный. Имеют равномерную зернистость с различным количеством вкраплений полевого шпата и кварца;
• финляндский. Данный тип характеризуется вкраплением круглого ортоклаза;
• гнейсовидный. Имеет равномерную зернистую структуру, параллельно с которой располагаются чешуйки слюды.
• мусковитовый. В состав таких гранитов входит мусковит, кварц и ортоклаза.

Кроме того, что гранит различается по своему составу, структуре, и многим другим характеристикам, камень также подразделяется согласно месту его добычи на:

• амазонитовый;
• лезниковский;
• софиевский;
• корнинский;
• жежелевский.

Указанные типы отличить друг от друга помогает характерный цвет, который приобретается гранитов в процессе своего формирования согласно определенным условиям. Так последние три типа отличаются серыми оттенками и редким белым окрасом. Амазонитовый гранит характеризуется зеленым цветом и голубоватым оттенком. А лезниковский гранит отличается красным и розовым окрасом.

Расчет предела прочности на разрыв и вязкости разрушения гранита с тремя видами размеров зерен с использованием испытания на трехточечный изгиб

Модель фиктивной трещины для описания кончика надреза

В этой статье акустическая эмиссионная система используется для мониторинга образования микротрещин. — зарождение трещин и соответствующие смещения нагрузки гранита. И процесс разрушения гранита можно разделить на пять фаз при испытании 3-p-b, как показано. Также зона процесса разрушения вокруг вершины надреза описывается модифицированной фиктивной моделью [36], в которой для моделирования механизма перемычки трещины применяется когезионное напряжение.Частично и полностью развитые FPZ появляются при пиковой нагрузке и после нее соответственно от. Измерение FPZ регулируется двумя основными критериями отказа: f _t и K _IC , которые зависят от длины надреза. указывает на изменение поведения разрушения, которое контролируется двумя асимптотическими пределами. Если α мало, или a / W → 0, процесс разрушения контролируется пределом прочности на разрыв, а если α большое, или / W → ∞, процесс разрушения контролируется вязкостью разрушения.

Асимптотические пределы прочности и трещиностойкости при квазистатической нагрузке испытания 3-p-b.

Модель фиктивной трещины (или «модель когезионной трещины») — это общее описание деформационных свойств, при котором зона процесса разрушения (ЗПР) в основном определяется пределом прочности при растяжении. Гувер и Базант [37] считали, что FPZ можно контролировать с помощью прочности на разрыв и вязкости разрушения, которые зависят от размерного эффекта образцов. С другой стороны, Ван и Ху [36] изучали распределение напряжений в FPZ с образцами с надрезом при испытаниях на трехточечный изгиб и обнаружили, что контролируемое разрушение в диапазоне от прочности на разрыв до вязкости разрушения зависит от длины надреза («граничный эффект» ).Однако приведенные выше модели не могут принимать во внимание размер зерна образцов, в этой статье размер зерна образцов горной породы связывается с фиктивным ростом трещин для описания FPZ.

Модифицированная модель фиктивной трещины с помощью билинейного распределения напряжения перекрытия трещины

В последние годы многие эксперты [38, 39] использовали регулярное напряжение перекрытия трещины для описания частично развитой FPZ (или Δ a _фик ). Однако Δ a _fic относительно меньше по сравнению с смещением раскрытия вершины трещины вокруг вершины надреза, когда нагрузка достигает пика и ее трудно измерить.В этой статье представлена ​​модифицированная модель фиктивной трещины ( a _fic = a ₀ + Δ a _fic ), чтобы ответить на этот вопрос. Для расчета модифицированной номинальной прочности σ _n можно принять во внимание изгибающее напряжение и изгибающий момент вдоль плоскости трещины. Уравнение линейной деформации используется, как показано:

В котором x и y представляют собой расстояние от вершины фиктивной трещины и точки пиковой нагрузки до средней оси, соответственно, как показано на.

Из рисунка можно сделать вывод, что:

x + y = W — a ₀ — Δ a _{f i c}

(3)

Критерий равновесия сил может быть записан :

12 • σc • y = 12 • σn • x + Δafic • σn

(4)

Получен критерий моментного равновесия:

12Pmax • 12S • 1B = 12σc • y • 23y + 12σn • x • 23x + σn • Δafic • (Δafic2 + x) = 13σcy2 + 13σnx2 + σn • Δafic • (Δafic2 + x)

(5)

Согласно уравнениям (2) — (5), можно исключить три неизвестных параметра ( σ _{c ,} x и y ) и вывести следующее уравнение:

σn = SBPmax (w-ao-Δafic) (w-ao + Δafic) + (w-ao-Δafic) 4 + 6Δafic (w-ao-Δafic) 2 (w-ao) 3 (w-ao) 2 + 2Δafic2

(6)

В котором P _max может быть получено с помощью теста 3-p-b, а номинальная прочность σ _n может быть определена, если Δ a _fic известно.Для образцов горных пород характеристика минералов влияет на образование фиктивной трещины во время испытания 3-p-b. В этой статье значение Δ a _fic связано с микроструктурой трех видов размеров зерен, а больший средний размер зерна соответствует большему FPZ (или ∆ a _fic ). Следующее уравнение было принято Wang et al. [36]:

В этой статье λ получается равным среднему размеру зерна гранита, но это оценочное значение, которое не отражает микроструктуру трех видов гранитов.Поэтому концепция фрактала вводится в этой статье для описания распределения минералов на мезомасштабе как выражение (8):

ln ( N / N ₀ ) = D ln ( r _макс. / r )

(8)

Где r представляет размер зерна характерного минерала; N — количество минералов, размер зерна которых больше или равен зернистости характеристического минерала r; N ₀ — номер максимального характеристического минерала r _max ; b — индекс распределения характерного минерала, который также может рассматриваться как фрактальная размерность трех видов гранитных образцов.

Размеры зерен трех видов образцов гранита могут быть проанализированы с помощью процесса цифрового изображения, и значения r выбираются в диапазоне минимальных и максимальных значений размера зерна для каждого вида гранита соответственно. Следовательно, значения фрактальной размерности могут быть получены из линейной аппроксимированной кривой в соответствии с уравнением (8), как показано на. Общеизвестно, что значения трех видов гранита равны 1,223, 1,3578 и 1,5425 соответственно.

Фрактальная размерная характеристика образца гранита с тремя видами размеров зерен.

(a) Размер зерна = 3 мм (b) Размер зерна = 2,12 мм (c) Размер зерна = 1,01 мм.

Таким образом, фиктивный рост трещины (Δ a _fic ) может быть рассчитан по формуле (7), а результаты для трех видов гранита с размером зерна = 1,01, 2,12 и 3 мм соответствуют Δ . a _fic = 1,58, 2,87 и 3,66 мм.

Пиковая нагрузка P _max получена с использованием 3-pb теста, и поэтому модифицированная номинальная прочность σ _n может быть рассчитана по формуле (6) для Δ a _fic = 1.58, 2,87, 3,66 мм, как показано на.

Таблица 2

Средняя номинальная прочность σ _n для различного фиктивного роста трещин Δ a _fic .

6 9000 f0006 000 = 1.58 мм 10,20 10,5 10,2 02 9068 9068 9021 9021

a 0 / мм Длина надреза	Средняя номинальная прочность σ n (МПа)			Испытанные образцы
	Δ a fic = 2,87 мм	Δ a fic = 3,66 мм	Всего (трисекция)
3 10,4	9
1	10,7	10,5	10,3	9
5	10,4	10,5	11	10,8	9
15	11	10,6	10,4	9
20	10,4	9020 10,1	10,1	9,8	9,6	9
30	10,5	9,6	9,4	6
35	10 9.7	9,5	6
40	11,1	10,9	10,7	6
45	11,3	11	11,3	11	11,3 и вязкость разрушения при испытании 3-pb Взаимосвязь между номинальной прочностью σ n и прочностью на разрыв f t была представлена ​​в литературе Hu [33, 34], с выводом данных анализа: Эквивалентная длина трещины a e и геометрия образца B (α) могут быть получены из уравнений (10) и (11): B (α) = (Y (α) (1 − α) 21.12) 2 (11) Y (α) = 1.99 − α⋅ (1 − α) (2.15−3.93⋅α + 2.7α2) 3 / 2π (1 + 2⋅α) (1 − α) 3 / 2 (12) a∞ * = 0,25⋅ (KICft) 2 (13) 1σ2n = 1ft2 + 1ft2a∞ * ⋅ae = 1ft2 + 4KIC2⋅ae (14) Где α — отношение длины надреза a 0 и ширины образцов w , a e — эквивалентная длина трещины, a ∞ * — характерная длина трещины, и f t и K IC представляют прочность на разрыв и вязкость разрушения образцов гранита соответственно.Характерная длина трещины является постоянной при определении прочности на разрыв и вязкости разрушения, и ее можно взять из стандартов испытаний на вязкость разрушения, основанных на Американском обществе испытаний и материалов [40]. Согласно уравнениям (9) — (13), можно вывести, что f t и K IC гранита с разными размерами зерен могут быть непосредственно получены методом линейной регрессии согласно уравнению (14) при простом испытании на 3 pb в процессе квазистатического разрушения, как показано. Результаты линейной регрессии для определения прочности на разрыв f t и вязкости разрушения K IC . Результаты предела прочности на разрыв и вязкости разрушения моделируются с помощью линейной регрессии и исключения большей длины надреза (40, 45 мм), которая делает ее нестабильной. А также его можно обнаружить в том, что прочность на разрыв и вязкость разрушения трех видов гранита составляет 9,5 МПа и 2 МПа.24 МПа ∙ м 1/2 , 8,91 МПа и 1,91 МПа ∙ м 1/2 и 8,51 МПа и 1,87 МПа ∙ м 1/2 . Таблица 3 Прочность на растяжение и вязкость разрушения для различных фиктивных длин при пиковой нагрузке. f и более 1 1,98 1,98 1,98 9032 Условия регрессии Результаты Δ a fic без выреза длины (мм) K IC (МПа√м) 1.58 — 9,67 2,23 45 9,63 2,43 40 и более длинных 9,58 9,58 30 и более 9,5 2,24 25 и более 9,61 2,35 2.87 — 9,21 2,12 45 9,13 2,05 40 и больше 8,98 30 и более 8,91 1,91 25 и более длинных 9,15 2,08 3.66 — 8,67 2,11 45 8,64 2 40 и более длинных 8,42 30 и более 8,51 1,87 25 и более 8,54 1,69 Камень — Вес и прочность Камень Engineering ToolBox — ресурсы, инструменты и основная информация для проектирования и проектирования технических приложений! – поиск — самый эффективный способ навигации по Engineering ToolBox! Вес и прочность песчаника, гранита, известняка, мрамора и сланца 9068 28,71 0,26 Камень Разрушающий вес (фунт на / дюйм 2 ) Прочность на сдвиг (фунт на / дюйм 2 ) Прочность (фунт на ) Песчаник 150 8000 1500 9021 9028 9021 9021 9021 9021 9028 Известняк 170 6000 1000 Мрамор 170 10000 1400 Сланец 175 15000 9087 в 2 ) = 6 894.8 Па (Н / м 2 ) 1 фунт f (фунт-сила) = 4,45 Н = 0,454 кгс Связанные темы Связанные документы Перевести О Engineering ToolBox! Мы не собираем информацию от наших пользователей. В нашем архиве хранятся только письма и ответы. Файлы cookie используются в браузере только для улучшения взаимодействия с пользователем. Некоторые из наших калькуляторов и приложений позволяют сохранять данные приложений на локальном компьютере.Эти приложения — из-за ограничений браузера — будут отправлять данные между вашим браузером и нашим сервером. Мы не сохраняем эти данные. Google использует файлы cookie для показа нашей рекламы и обработки статистики посетителей. Пожалуйста, прочтите Условия использования Google для получения дополнительной информации о том, как вы можете контролировать показ рекламы и собираемую информацию. AddThis использует файлы cookie для обработки ссылок на социальные сети. Пожалуйста, прочтите AddThis Privacy для получения дополнительной информации. Цитирование Эту страницу можно цитировать как Engineering ToolBox, (2010). Камень — вес и сила . [онлайн] Доступно по адресу: https://www.engineeringtoolbox.com/grading-terms-d_1721.html [день доступа, мес. год]. Изменить дату доступа. . . закрыть Научный онлайн-калькулятор 10 15 . Оценка прочности и модуля упругости массива горных пород на месте геотермального резервуара Сульс-су-Форе (Франция) | Геотермальная энергия Aichholzer C, Innerer P, Orciani S, Genter A.Новая стратиграфическая интерпретация 30-летней геотермальной скважины Сультс-су-Форе, откалиброванная по недавней скважине из Риттерсхоффена (Грабен Верхнего Рейна, Франция). Геотерм Энергия. 2016; 4: 13. Артикул Google ученый Альбер М., Фритшен Р., Бишофф М., Мейер Т. Каменные механические исследования сейсмических явлений в глубокой угольной шахте с длинными забоями. Int J Rock Mech Rock Eng. 2009; 46: 408–20. Артикул Google ученый Бариа Р., Баумгертнер Дж., Жерар А., Юнг Р., Гарниш Дж.Европейская программа исследований HDR в Сультс-су-Форе (Франция) 1987–1996 гг. Геотермия. 1999. 28 (4): 655–69. Артикул Google ученый Bartier D, Ledésert B, Clauer N, Meunier A, Liewig N, Morvan G, Addad A. Гидротермальные изменения гранита Сультс-су-Форе (геотермальный теплообменник Hot Fractured Rock) на тосудит и иллит. Eur J Mineral. 2008. 20 (1): 131–42. Артикул Google ученый Берар Т., Корнет FH.Свидетельства термически индуцированного удлинения ствола скважины: тематическое исследование в Soultz, Франция. Int J Rock Mech Min Sci. 2003; 40: 1121–40. Google ученый Бертуцци Р., Дуглас К., Мостин Г. Сравнение количественной оценки и диаграммы GSI для четырех горных массивов. Eng Geol. 2016; 202: 24–35. Артикул Google ученый Bieniawski ZT. Инженерная классификация горных пород. Нью-Йорк: Wiley Interscience; 1989 г. Google ученый Бигелоу ЭЛ. Введение в анализ каротажа на кабеле. Хьюстон: Вестерн Атлас Интернэшнл; 1992. Google ученый Блейк О.О., Фолкнер Д.Р., Ритброк А. Влияние различной истории повреждений кристаллических пород на скорость продольных и поперечных волн под действием гидростатического ограничивающего давления. Pure Appl Geophys. 2013. 170 (4): 493–505. Артикул Google ученый Блейк О.О., Фолкнер ДР.Влияние плотности трещин и напряженного состояния на статические и динамические объемные модули гранита Вестерли. J Geophys Res Solid Earth. 2016; 121 (4): 2382–99. Артикул Google ученый Brace WF, Paulding BW, Scholz CH. Дилатансия разрушения кристаллических пород. J Geophys Res Solid Earth. 1966. 71 (16): 3939–53. Артикул Google ученый Брантут Н., Хип М.Дж., Мередит П.Г., Бод П.Неустойчивое растрескивание и хрупкая ползучесть в породах земной коры: обзор. J Struct Geol. 2013; 52: 17–43. Артикул Google ученый Бридо М.А., Педраццини А., Стед Д., Фрозе С. Трехмерный анализ устойчивости склонов Южного пика, перевал Кроуснест, Альберта, Канада. Оползни. 2011; 8: 139–58. Артикул Google ученый Byerlee JD. Фрикционные характеристики гранита при высоком ограничивающем давлении.J Geophys Res Solid Earth. 1967. 72 (14): 3639–48. Артикул Google ученый Цай М., Кайзер П., Уно Х, Тасака Ю., Минами М. Оценка модуля деформации массива горных пород и прочности соединенных массивов твердых пород с использованием системы GSI. Int J Rock Mech Min Sci. 2004. 41 (1): 3–19. Артикул Google ученый Chen L, Wang CP, Liu JF, Li Y, Liu J, Wang J.Влияние температуры и напряжения на поведение гранита Бейшан в зависимости от времени. Int J Rock Mech Min Sci. 2017; 93: 316–23. Google ученый Cipolla CL, Warpinski NR, Mayerhofer MJ, Lolon EP, Vincent MC. Взаимосвязь между сложностью трещины, коллекторскими свойствами и схемой обработки трещины. Выставка SPE Annu Tech Conf. 2008; 4: 2215–39. Google ученый Cundall PA, Pierce ME, Ivars MD.Количественная оценка размерного эффекта прочности горной массы. В: Potvin Y, Carter J, Dyskin A, Jeffery R, ​​редакторы. Основной доклад в материалах 1-го Международного симпозиума по механике горных пород в Южном полушарии, т. 2, Перт, Австралия; 2008 г. 16–19 сентября. п. 15. Deere DU. Техническое описание кернов горных пород для инженерных целей. Felsmechanik und Ingenieurgeologie (Rock Mech Eng Geol). 1963; 1 (1): 16–22. Google ученый Deisman N, Khajeh M, Chalaturnyk R.Использование индекса геологической прочности (GSI) для моделирования неопределенности свойств горного массива угля для геомеханики коллектора CBM / ECBM. Int J Coal Geol. 2013; 112: 76–86. Артикул Google ученый Dezayes C, Villemin T, Genter A, Traineau H, Angelier J. Анализ трещин в скважинах проекта горячей сухой породы в Сультс-су-Форе (Рейн-Грабен, Франция). J Sci Drill. 1995; 5 (1): 31–41. Google ученый Dezayes C, Villemin T, Pêcher A.Картина микротрещин по сравнению с трещинами в масштабе керна в скважине гранита Сультс-су-Форе, Рейнский грабен, Франция. J Struct Geol. 2000. 22 (6): 723–33. Артикул Google ученый Dezayes C, Genter A, Valley B. Структура низкопроницаемого геотермального резервуара с естественной трещиноватостью в Soultz. C R Geosci. 2010. 342 (7): 517–30. Артикул Google ученый Дотта Дж., Джильи Дж., Ферриньо Ф, Габбани Дж., Ночентини М., Ломбарди Л., Агостини А.Геомеханические характеристики и анализ устойчивости коренных пород, лежащих в основе круизного лайнера Costa Concordia. Rock Mech Rock Eng. 2017; 50 (9): 2397–412. Артикул Google ученый Эберхардт Э., Стимпсон Б., Стед Д. Влияние размера зерна на пороги возникновения и распространения хрупких трещин, вызванных напряжением. Rock Mech Rock Eng. 1999. 32 (2): 81–99. Артикул Google ученый Эберхардт Э.Критерий несостоятельности Хука-Брауна. В: Улусай Р., редактор. ISRM предлагает методы определения характеристик, испытаний и мониторинга горных пород: 2007–2014 гг. Нью-Йорк: Спрингер; 2012. с. 233–40. Google ученый Evans K. Создание и повреждение проницаемости из-за массивных закачек жидкости в гранит на 3,5 км в Soultz: 2. Критическое напряжение и прочность на излом. J Geophys Res Solid Earth. 2005. https://doi.org/10.1029/2004JB003168. Google ученый Фекете С., Дидерикс М.Интеграция трехмерного лазерного сканирования с моделированием дисконтинуума для анализа устойчивости туннелей в блочных массивах горных пород. Int J Rock Mech Min Sci. 2013; 57: 11–23. Google ученый Фролова Ю., Ладыгин В., Рычагов С., Зухубая Д. Влияние гидротермальных изменений на физические и свойства горных пород Курило-Камчатской островной дуги. Eng Geol. 2014; 183: 80–95. Артикул Google ученый Genis M, Basarir H, Ozarslan A, Bilir E, Balaban E.Инженерно-геологическая оценка горных массивов и предварительное проектирование опор, Тоннель Дорухан, Зонгулдак, Турция. Eng Geol. 2007; 92: 14–26. Артикул Google ученый Genter A, Traineau H. Скважина EPS-1, Эльзас, Франция: предварительные геологические результаты анализа гранитного керна для исследования Hot Dry Rock. Sci Drill. 1992. 3 (5): 205–14. Google ученый Genter A, Traineau H.Анализ макроскопических трещин в граните в геотермальной скважине HDR EPS-1, Сульс-су-Форе, Франция. J Volcanol Geotherm Res. 1996. 72 (1-2): 121–41. Артикул Google ученый Genter A, Castaing C, Dezayes C. Сравнительный анализ прямого (керн) и косвенного (инструменты построения изображения скважины) данных о трещинах в коллекторе Hot Dry Rock Soultz (Франция). J Geophys Res Solid Earth. 1997. 102 (B7): 15419–31. Артикул Google ученый Жерар А., Гентер А., Коль Т.Глубоководный проект EGS (усовершенствованная геотермальная система) в Сультс-су-Форе (Эльзас, Франция). Геотермия. 2006; 35: 473–83. Артикул Google ученый Жеро И., Розенер М., Сурма Ф., Плейс Дж., Ле Гарзич Э., Дирасон М. Физические свойства зон разломов в гранитном теле: пример геотермального участка Сультс-су-Форе. C R Geosci. 2010. 342 (7): 566–74. Артикул Google ученый Гриффитс Л., Хип М.Дж., Ван Ф., Давал Д., Гилг Х.А., Бод П., Шмиттбуль Дж., Гентер А.Геотермальные последствия для гидротермальных осадков, заполняющих трещины. Геотермия. 2016; 64: 235–45. Артикул Google ученый Guillou-Frottier L, Carré C, Bourgine B., Bouchot V, Genter A. Структура гидротермальной конвекции в грабене Верхнего Рейна, определенная на основе скорректированных данных о температуре и численных моделей в масштабе бассейна. J Volcanol Geotherm Res. 2013; 256: 29–49. Артикул Google ученый Куча М.Дж., Фолкнер ДР.Количественная оценка эволюции статических упругих свойств по мере приближения кристаллической породы к разрушению. Int J Rock Mech Min Sci. 2008. 45 (4): 564–73. Артикул Google ученый Хип М.Дж., Кеннеди Б., Пернин Н., Жакмар Л., Бод П., Фаркуарсон Дж., Шой Б. Механическое поведение и режимы отказов в гидротермальной системе Вакаари (вулкан Уайт-Айленд), Новая Зеландия. J Volcanol Geotherm Res. 2015; 295: 26. Артикул Google ученый Heap MJ, Kushnir ARL, Gilg HA, Wadsworth FB, Reuschlé T, Baud P.Микроструктурные и петрофизические свойства пермо-триасовых песчаников (Buntsandstein) геотермального участка Soultz-sous-Forêts (Франция). Геотерм Энергия. 2017; 5 (1): 26. Артикул Google ученый Hoek E, коричневый ET. Эмпирический критерий прочности горных масс. J Geotech Geoenviron Eng. 1980; 106 (GT9): 1013–35. Google ученый Hoek E, Carranza-Torres CT, Corkum B.Критерий несостоятельности Хука-Брауна. В: Hammah R, Bawden W, Curran J, Telesnicki M, редакторы. Материалы пятого Североамериканского симпозиума по механике горных пород (NARMS-TAC). Торонто: Университет Торонто Пресс; 2002. с. 267–73. Google ученый Hoek E, Diederichs MS. Эмпирическая оценка модуля упругости горной массы. Int J Rock Mech Min Sci. 2006. 43 (2): 203–15. Артикул Google ученый Hoek E, Kaiser PK, Bawden WF.Поддержка подземных выработок в твердых породах. Роттердам: Балкема; 1995. ISBN 97801871. Google ученый Хук Э., Картер Т.Г., Дидерикс М.С. Количественная оценка диаграммы индекса геологической прочности. 47-й симпозиум по механике и геомеханике горных пород в США, Сан-Франциско, Калифорния, США, 23–26 июня; 2013. Hooijkaas GR, Genter A, Dezayes C. Глубинная геология гранитных интрузий на участке Soultz EGS по данным скважин глубиной 5 км.Геотермия. 2006. 35 (5): 484–506. Артикул Google ученый Insana A, Barla M, Elmo D. Многомасштабное численное моделирование, связанное с гидроразрывом для использования глубинной геотермальной энергии. Процедуры Eng. 2016; 158: 314–9. Артикул Google ученый Каппельмейер О., Жерар А., Шлёмер В., Феррандес Р., Раммель Ф., Бендеритер Ю. Европейский проект HDR в Сультс-су-Форе: общая презентация.Geotherm Sci Technol. 1991. 2 (4): 263–89. Google ученый Kumari WGP, Ranjith PG, Perera MSA, Shao S, Chen BK, Lashin A, Arifi NA, Rathnaweera TD. Механическое поведение австралийского гранита Strathbogie в напряженных и температурных условиях на месте: приложение для добычи геотермальной энергии. Геотермия. 2017; 65: 44–59. Артикул Google ученый Кушнир АРЛ, Хип М.Дж., Бод П.Оценка роли трещин в проницаемости пермо-триасовых песчаников на геотермальном участке Сультс-Су-Форе (Франция). Геотермия. 2018; 74: 181–9. Артикул Google ученый Кранц Р.Л., Харрис В.Дж., Картер Н.Л. Статическая усталость гранита при 200 ° C. Geophys Res Lett. 1982; 9 (1): 1–4. Артикул Google ученый Ledésert B, Dubois J, Genter A, Meunier A.Фрактальный анализ трещин в геотермальной программе Сульс-су-Форе. J Volcanol Geotherm Res. 1993. 57 (1-2): 1-17. Артикул Google ученый Ledésert B, Berger G, Meunier A, Genter A, Bouchet A. Реакции диагенетического типа, связанные с гидротермальными изменениями в граните Soultz-sous-Forêts, Франция. Eur J Мин. 1999. 11 (4): 731–41. Артикул Google ученый Ledésert B, Hebert R, Genter A, Bartier D, Clauer N, Grall C.Трещины, гидротермальные изменения и проницаемость в усиленной геотермальной системе Сульца. C R Geosci. 2010. 342 (7): 607–15. Артикул Google ученый Ли Д., Вонг Л. Бразильский дисковый тест для применения в механике горных пород: обзор и новые идеи. Rock Mech Rock Eng. 2013; 46: 269–87. Артикул Google ученый Локнер Д.А. Обобщенный закон хрупкого деформирования гранита Вестерли.J Geophys Res Solid Earth. 1998. 103 (B3): 5107–23. Артикул Google ученый Magnenet V, Fond C, Genter A, Schmittbuhl J. Двумерное THM-моделирование крупномасштабной естественной гидротермальной циркуляции в Сультс-су-Форе. Геотерм Энергия. 2014; 2 (1): 17. Артикул Google ученый Маринос В., Маринос П., Хук Э. Индекс геологической прочности: применение и ограничения.Bull Eng Geol Environ. 2005; 64: 55–65. Артикул Google ученый Мартин К., Кайзер П., Маккрит Д. Параметры Хука – Брауна для прогнозирования глубины разрушения туннелей. Кан Геотек Дж. 1999; 36: 136–51. Артикул Google ученый McClure M, Horne RN. Моделирование сети дискретных трещин при ГРП: сопряжение потока и геомеханика.Нью-Йорк: Springer Science & Business Media; 2013. https://doi.org/10.1007/978-3-319-00383-2. Забронировать Google ученый Макнамара Д., Массиот С., Льюис Б., Уоллис И. Неоднородность структуры и напряжения в геотермальном поле Ротокава, Новая Зеландия. J Geophys Res Solid Earth. 2015; 120: 1243–62. Артикул Google ученый Меллер С., Ледезерт Б.Есть ли связь между минералогией, петрофизикой, гидравлическим и сейсмическим поведением гранита Сультс-су-Форе во время воздействия? Обзор и переинтерпретация петрогидромеханических данных для лучшего понимания индуцированной сейсмичности и потока флюидов. J Geophys Res Solid Earth. 2017; 122: 9755–74. https://doi.org/10.1002/2017JB014648. Артикул Google ученый Moore JR, Gischig V, Button E, Loew S.Контроль деформации горных оползней с помощью оптоволоконных датчиков деформации. Nat Hazards Earth Syst Sci. 2010; 10: 191–201. Артикул Google ученый Muramoto FS, Elders WA. Корреляция характеристик каротажа с гидротермальными изменениями и другими коллекторскими свойствами геотермальных полей Солтон-Си и Вестморленд, Империал-Вэлли, Калифорния. Лос-Аламос: Лос-Аламосская национальная лаборатория, США; 1984. Книга. Google ученый Oda M, Katsube T, Takemura T.Развитие микротрещин и хрупкое разрушение гранита Inada в испытаниях на трехосное сжатие при 140 МПа. J Geophys Res Solid Earth. 2002; 107: 2233. https://doi.org/10.1029/2001JB000272. Артикул Google ученый Пола А., Кроста Г., Фузи Н., Барберини В., Норини Г. Влияние изменений на физические свойства вулканических пород. Тектоно. 2012; 566–567: 67–86. Артикул Google ученый Pola A, Crosta G, Fusi N, Castellanza R.Общая характеристика механического поведения различных вулканических пород по отношению к гидротермальным изменениям. Eng Geol. 2014; 169: 1–13. Артикул Google ученый Pells PJ, Bieniawski ZT, Hencher SR, Pells SE. Обозначение качества породы (RQD): пора отдыхать с миром. Кан Геотек Дж. 2017; 54 (6): 825–34. Артикул Google ученый Pribnow D, Schellschmidt R.Температурное слежение за потоком флюида верхней коры в Рейнском грабене. Geophys Res Lett. 2000. 27 (13): 1957–60. Артикул Google ученый Священник SD. Прекратите анализ для горных пород. Лондон: Чепмен и Холл; 1993. Книга. Google ученый Ричардс Л., Рид С. Характеристики грейвакки Новой Зеландии и их влияние на поведение горных пород.Вторая половина века механики горных пород. В: 11-й конгресс международного сообщества механиков горных пород, Лиссабон. Лондон: Тейлор и Фрэнсис; 2007. Rocscience Inc. 2017. https://www.rocscience.com. Раммель Ф. Физические свойства породы в гранитном разрезе скважины GPK1, Сультс-су-Форе. Геотермальная энергия в Европе: проект «Сухая горячая порода Сульца»; 1992. стр. 199–216. Rummel F, König E. Физические свойства образцов керна, скважина EPS1, Soultz-sous-Forêts: каротажные диаграммы скорости, плотности и магнитной восприимчивости, интервал глубин 933–2227 м, желтый отчет 6, Ruhr-Universität, Бохум, неопубликованный отчет; 1991 г.п. 58. Rummel F, Schreiber D. Физические свойства керна K21, скважина GPK1, Soultz-sous-Forêts, интервал глубин 3522,58–3525,88 м, желтый отчет 12, Ruhr-Universtität, Bochum, неопубликованный отчет; 1993. стр. 11. Rummel F, te Kamp L, Schäfer T. Механические свойства разрушения гранитных кернов из GPK1, желтый отчет 7, Рурский университет, Бохум, неопубликованный отчет; 1989. с. 20. Раммель Ф., Кениг Э., Тим Б. Параметры механики разрушения гранитных кернов EPS1 Soultz, Желтый отчет 10, Рурский университет, Бохум, неопубликованный отчет; 1992 г.п. 44. Сано О., Кудо Ю., Мизута Ю. Экспериментальное определение упругих постоянных гранита Осима, гранита Барре и гранита Челмсфорд. J Geophys Res Solid Earth. 1992; 97 (B3): 3367–79. Артикул Google ученый Сари М. Усовершенствованный метод подгонки экспериментальных данных к критерию разрушения Хука – Брауна. Eng Geol. 2012; 127: 27–35. Артикул Google ученый Sausse J, Fourar M, Genter A.Проницаемость и изменчивость гранита Сульца, полученные на основе геофизического анализа и анализа каротажных диаграмм. Геотермия. 2006. 35 (5): 544–60. Артикул Google ученый Sausse J, Dezayes C, Dorbath L, Genter A, Place J. Трехмерная модель зон трещиноватости в Soultz-sous-Forêts, основанная на геологических данных, журналах изображений, наведенной микросейсмичности и вертикальных сейсмических профилях. C R Geosci. 2010. 342 (7): 531–45. Артикул Google ученый Schaefer L, Oommen T, Corazzato C, Tibaldi A, Escobar-Wolf R, Rose W.Комплексный полево-численный подход для оценки опасностей устойчивости склонов вулканов: на примере Пакайи, Гватемала. Bull Volcanol. 2013. 75 (6): 720–38. Артикул Google ученый Schäfer T. Ultraschallunguntersuchungen an Granitbohrkerne der Bohrung Soultz-sous-Forêts bezüglich einer Abschätzung von in situ Spannungen anhand von Riessschliessungdrücken, Дипломная работа. Бохум: Рурский университет; 1990. стр. 119. Google ученый Шульц РА.Относительный масштаб и прочность и деформируемость горных массивов. J Struct Geol. 1996. 18 (9): 1139–49. Артикул Google ученый Шен Дж., Прист С.Д., Каракус М. Определение параметров прочности на сдвиг Мора-Кулона на основе обобщенного критерия Хука-Брауна для анализа устойчивости откосов. Rock Mech Rock Eng. 2012; 45: 123–9. Артикул Google ученый Shao S, Ranjith PG, Wasantha PLP, Chen BK.Экспериментальные и численные исследования механического поведения австралийского гранита Strathbogie при высоких температурах: приложение к геотермальной энергии. Геотермия. 2015; 54: 96–108. Артикул Google ученый Siratovich PA, Heap MJ, Villeneuve MC, Cole JW, Kennedy BM, Davidson J, Reuschlé T. Механическое поведение андезитов Ротокавы (Новая Зеландия): понимание эволюции проницаемости и поведения под действием напряжений в активно используемых геотермальных резервуар.Геотермия. 2016; 64: 163–79. Артикул Google ученый Surma F, Geraud Y. Пористость и теплопроводность гранита Soultz-sous-Forêts. В кн .: Термо-гидромеханическая муфта в трещиноватых породах. Базель: Биркхойзер; 2003; п. 1125–36. Tapponnier P, скоба WF. Развитие микротрещин в граните Вестерли, вызванных напряжением. Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr. 1976. 13 (4): 103–12. Артикул Google ученый Стажер H, Genter A, Cautru JP, Fabriol H, Chevremont P.Петрография гранитного массива по результатам анализа бурового шлама и интерпретации каротажных диаграмм в геотермальной скважине HDR GPK1 (Сульц, Эльзас, Франция). Geotherm Sci Technol. 1991; 3 (1–4): 1–29. Google ученый Таллис Дж., Юнд РА. Экспериментальная деформация сухого гранита Вестерли. J Geophys Res. 1977; 82 (36): 5705–18. Артикул Google ученый Улусай Р., Хадсон Дж.Полный ISRM предлагает методы определения характеристик, испытаний и мониторинга горных пород: 1974–2006 гг. Анталия: Эльзевиер; 2007. Google ученый Valley B, Evans KF. Прочностные и упругие свойства гранита Soultz. В: научная конференция EHDRA, Сультс-Су-Форе, Франция; 2006. с. 15–6. Valley B, Evans KF. Неоднородность напряжений в граните коллектора Soultz EGS, полученная в результате анализа разрушения ствола скважины.В: Материалы Всемирного геотермального конгресса 2010; 2010. Vardakos SS, Gutierrez MS, Barton NR. Обратный анализ туннеля Симидзу № 3 с помощью моделирования отдельных элементов. Tunn Undergr Space Technol. 2007; 22: 401–13. Артикул Google ученый Видаль Дж., Гентер А., Шмиттбуль Дж. Как проницаемые трещины в триасовых отложениях Северного Эльзаса характеризуют кровлю гидротермальных конвективных ячеек? Данные из геотермальных скважин Soultz (Франция).Геотерм Энергия. 2015; 3 (1): 8. Артикул Google ученый Видаль Дж., Гентер А., Шопен Ф. Зоны проницаемых трещин в твердых породах геотермального резервуара в Риттерсхоффене, Франция. J Geophys Res Solid Earth. 2017. https://doi.org/10.1002/2017jb014331. Google ученый Виолай М., Хип М.Дж., Акоста М., Мадонна С. Эволюция пористости при переходе от хрупкого к пластичному состоянию в континентальной коре: последствия для глубокой гидрогеотермальной циркуляции.Национальная научная ассоциация 2017; 7 (1): 7705. Артикул Google ученый Вонг TF. Микромеханика разломов в граните Вестерли. Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr. 1982а; 19 (2): 49–64. Артикул Google ученый Вонг TF. Влияние температуры и давления на разрушение и поведение гранита Вестерли после разрушения. Mech Mater. 1982б; 1 (1): 3–17. Артикул Google ученый Wyering LD, Villeneuve MC, Wallis IC, Siratovich PA, Kennedy BM, Gravley DM, Cant JL.Механические и физические свойства гидротермально измененных пород вулканической зоны Таупо, Новая Зеландия. J Volcanol Geotherm Res. 2014; 288: 76–93. Артикул Google ученый Wyering LD, Villeneuve MC, Wallis IC, Siratovich PA, Kennedy BM, Gravley DM. Разработка и применение уравнения индекса прочности на изменение. Eng Geol. 2015; 199: 48–61. Артикул Google ученый Юн Дж. С., Занг А., Стефанссон О.Численное исследование по оптимизации интенсификации притока неповрежденных и естественно трещиноватых глубоких геотермальных коллекторов с использованием гидромеханической модели стыков связанных дискретных частиц. Геотермия. 2014; 52: 165–84. Артикул Google ученый Xu XL, Feng GAO, Shen XM, Xie HP. Механические характеристики и микрокосмические механизмы гранита при температурных нагрузках. J China Univ Min Technol. 2008. 18 (3): 413–7. Артикул Google ученый Xu T, Zhou GL, Heap MJ, Zhu WC, Chen CF, Baud P.Влияние температуры на зависящую от времени деформацию и разрушение гранита: подход к мезомасштабному моделированию. Rock Mech Rock Eng. 2017. https://doi.org/10.1007/s00603-017-1228-9. Google ученый Чжан Ц., Чу В., Лю Н, Чжу И, Хоу Дж. Лабораторные испытания и численное моделирование хрупкого мрамора и сдавливаемого сланца на гидроэлектростанции Цзиньпин II, Китай. J Rock Mech Geotech Eng. 2011; 3 (1): 30–8. Артикул Google ученый Zoback MD.Геомеханика коллектора. Кембридж: Издательство университета; 2010. ISBN 978-0-521-146197. Google ученый Интернет-ресурс с информацией о материалах — MatWeb MatWeb, ваш источник информации о материалах Что такое MatWeb? MatWeb’s база данных свойств материалов с возможностью поиска включает паспорта термопластов и термореактивных полимеров, таких как АБС, нейлон, поликарбонат, полиэстер, полиэтилен и полипропилен; металлы, такие как алюминий, кобальт, медь, свинец, магний, никель, сталь, суперсплавы, сплавы титана и цинка; керамика; плюс полупроводники, волокна и другие инженерные материалы. Преимущества регистрации в MatWeb Премиум-членство Характеристика: — Данные о материалах экспорт в программы CAD / FEA, включая: Как найти данные о собственности в MatWeb Нажмите здесь, чтобы узнать, как войти материалы вашей компании в MatWeb. У нас есть более 155 000 материалы в нашей базе данных, и мы постоянно добавляем к этому количеству, чтобы предоставить Вам доступен самый полный бесплатный источник данных о собственности материалов в Интернете. Для вашего удобства в MatWeb также есть несколько конвертеров. и калькуляторы, которые делают общие инженерные задачи доступными одним щелчком мыши. кнопки. MatWeb находится в стадии разработки.Мы постоянно стремимся найти лучшее способы служить инженерному сообществу. Пожалуйста, не стесняйтесь свяжитесь с нами с любыми комментариями или предложениями. База данных MatWeb состоит в основном из предоставленных таблиц данных и спецификаций. производителями и дистрибьюторами — сообщите им, что вы видели их данные о материалах на MatWeb. Рекомендуемый материал: Меламино-арамидный ламинат Кварц — основной компонент гранита.Это сила гранита. Кварц — облагораживающий компонент гранита. Его научное название — диоксид кремния (SiO 2 ). Химическое соединение, содержащее две части кислорода и одну часть кремния. Кварц — один из самых известных и богатых минералов на Земле. У него также больше вариаций, чем у любого другого минерала. Кварц — это строительный блок из огромного количества различных камней. Quartz, как было сказано ранее, имеет множество различных вариаций.Чистый кварц бесцветен. Примеси, такие как оксиды железа, фосфаты, диоксид кремния и радиация, вызывают разные цвета. Кварц с такими примесями может быть разноцветным. Это может быть красный, белый, синий, розовый, фиолетовый, серый, черный или ряд других цветов. Кварц — ключевой компонент гранита Гранит состоит в основном из кварца и полевого шпата. По шкале твердости Мооса (от 1 до 10) кварц занимает 7 место, а полевой шпат — 6. Это два очень твердых минерала, поэтому, естественно, гранит тоже будет твердым.Гранит состоит от 10% до 60% кварца. Камни с содержанием менее 10% не считаются гранитом. Другой критерий — общее количество полевого шпата должно составлять 35% щелочного полевого шпата. Остальные минералы, обнаруженные в граните, — это слюды и амфиболы. Как образуется гранит Все начинается с магмы. Магма — это смесь расплавленной породы. Когда магма остывает, она образует вулканическую породу. Какой именно тип горных пород образуется при остывании магмы, зависит от того, какие типы были расплавлены.Магма в течение своей жизни состоит из жидкого, твердого и газообразного состояний. Часто магма находится одновременно во всех трех этих состояниях. Жидкость там, где камень уже растаял. Твердое тело в местах, где порода еще не расплавлена, газы, такие как диоксид серы, диоксид углерода и водяной пар. Большинство твердых и жидких состояний содержат большое количество силикатов, в первую очередь двухвалентного железа. По мере охлаждения магма кристаллизуется. Чем медленнее остывает магма, тем крупнее кристаллические образования. Некоторая магма достигает поверхности земли, и ее название меняется на лава.Лава остывает намного быстрее, чем магма глубоко под землей. Скала, образованная лавой, называется экструзивной магматической породой. Скалы, образованные более медленным остыванием магмы, называются интрузивными магматическими породами. Экструзивные магматические породы имеют гораздо более мелкие кристаллические образования, чем интрузивные магматические породы. Типичные породы, образованные лавой, — это пемза и обсидиан. Гранит — самая распространенная навязчивая магматическая порода. Экспериментальные исследования длительной прочности гранитных гнейсов Важно подтвердить длительную прочность горных материалов с целью оценки долговременной стабильности горных пород.В этом исследовании была проведена серия испытаний на трехосную ползучесть гранитного гнейса при различных поровых давлениях. Основываясь на данных испытаний, мы предложили два новых количественных метода, метод касательной и метод пересечения, чтобы подтвердить длительную прочность породы. Между тем, был принят метод изохронной кривой напряжения-деформации, чтобы убедиться в точности и работоспособности двух новых методов. Сделан вывод о пригодности новых методов для изучения длительной прочности горных пород. Также обсуждается влияние порового давления на длительную прочность породы при испытаниях на трехосную ползучесть. 1. Введение Длительная прочность является ключевым и типичным механическим параметром в поведении горных пород при ползучести. Механическое поведение горных пород при ползучести очень важно для оценки устойчивости и безопасности горных работ, таких как инженерные работы на крутых склонах, инженерные работы в подземных кавернах, инженерные работы на основаниях плотин и проекты подземных хранилищ нефти [1–5]. Между тем понимание длительной прочности имеет большое значение для дальнейшего развития знаний в области механики горных пород [6, 7]. Гранитный гнейс, разновидность метаморфической породы, образованной из вулканических пород, широко распространен в инженерии. Благодаря низкой проницаемости и относительно высокой механической прочности, гранитный гнейс рассматривается как один из потенциальных материалов для подземного хранения нефти, CO 2 и сланцевого газа, а также для захоронения радиоактивных отходов [8, 9]. В качестве относительно удобного и прямого метода испытания на ползучесть обычно используются для характеристики скорости ползучести, определения различных фаз ползучести и определения долговременной прочности.Большое количество исследований было выполнено с помощью испытаний на одноосную и трехосную ползучесть [10–14]. Мартин и Чендлер [15] утверждали, что длительная прочность породы соответствует напряжению в начале расширения, вызванного микротрещинами. Чандлер [16] далее утверждал, что долговременная прочность породы определяется напряжением при изменении объемной деформации на противоположное. Как Szczepanik et al. [17] указали, что образец в конечном итоге разрушится при длительной нагрузке, которая соответствует точке, в которой начинается обращение деформации или расширение образца, примерно от 70% до 80% от максимальной прочности образца.Между тем, зависящий от времени рост трещины наблюдался для оценки долговременной прочности породы [18–21]. Однако систематические исследования длительной прочности горных пород все еще отсутствуют, особенно в количественном отношении. Более того, относительно мало работ было сделано специально для долговременной прочности низкопроницаемой породы, такой как гранитно-гнейс. В этой статье мы провели испытания на трехосную ползучесть гранитного гнейса при различных поровых давлениях. На основании данных испытаний исследуется длительная прочность породы.Для количественного подтверждения долговременной прочности породы предложены два новых метода, метод касательной и метод пересечения, постоянной скорости ползучести. Метод изохронной кривой напряжения-деформации также принят для проверки результатов новых методов. В конце мы обсудим влияние порового давления на долговременную прочность породы при испытаниях на трехосную ползучесть. 2. Экспериментальный метод и материалы Для проведения испытаний на трехосное сжатие и испытаний на ползучесть используется система трехосных реологических испытаний с сервоуправлением.Он может оказывать ограничивающее давление до 60 МПа и максимальное осевое девиаторное напряжение до 500 МПа. Гидравлическое давление на входе и выходе может автоматически регулироваться от 0 до 50 МПа с точностью до 0,1 МПа. Данные испытаний изменений напряжения, деформации и проницаемости автоматически и точно записываются с интервалами 5 с, а затем передаются в компьютер для дальнейшего анализа. Сердцевины горных пород представляют собой гранитно-гнейс, первоначально пробуренный из раннемеловой толщи подземных хранилищ нефти на глубине 120 метров.Минеральные компоненты образцов пород: 33% плагиоклаза, 32% калиевого полевого шпата, 30% кварца и 5% биотита. Морфология микроструктуры поверхности образцов была получена, как показано на рисунке 1, методом сканирующей электронной микроскопии (SEM). Большинство образцов серого цвета, на поверхности нет явных трещин. На основе испытаний основных параметров средняя пористость и плотность шести образцов горных пород показаны в Таблице 1. Поскольку породы с низкой проницаемостью представляют собой породы с высокой прочностью и компактной структурой. 9321 9321 9321 Образец Пористость (%) Плотность (г · см −3 ) Исследуемые образцы были приготовлены в виде цилиндрических образцов диаметром 50 мм и длиной 100 мм в соответствии со стандартом ISRM [22], как показано на рисунке 2.По результатам полевого мониторинга были проведены три группы испытаний на трехосную ползучесть в дренированном состоянии с двумя идентичными образцами в каждой группе. Все ограничивающие давления () составляли 4,0 МПа, а начальные перепады порового давления (Pi) составляли, соответственно, 1,0, 2,0 и 3,0 МПа. Сначала к образцу прикладывали ограничивающее давление 4,0 МПа со скоростью 0,75 МПа / мин. Затем нагнетательный насос с одинаковой скоростью прикладывал разность порового давления к нижней и верхней сторонам образца.Осевое напряжение () было приложено через 24 часа, чтобы обеспечить полное насыщение испытуемых образцов. Осевое девиаторное напряжение () ступенчато увеличивалось со скоростью 0,75 МПа / мин до разрушения образца. Первый уровень девиаторного напряжения был установлен на уровне 55% ~ 60% от соответствующей кратковременной пиковой прочности. На основании исследования Cristescu [23] и Tsai et al. [24], продолжительность ползучести определяется концепцией границы стабилизации, определяемой точками данных в конце основной ползучести. Что касается гранитного гнейса в этом исследовании, образцы были допущены к ползучести в течение 72 часов при каждом уровне напряжения.Приращения девиаторных напряжений были рассчитаны на 10 МПа. Ограничивающее давление и поровое давление поддерживались постоянными. Все образцы были достаточно однородными из одного и того же блока породы, чтобы свести к минимуму разброс результатов испытаний, связанный с вариациями других факторов. Все испытания проводились в теплоизолированном помещении при постоянной температуре (20 ± 0,3) ° C. 3. Анализ длительной прочности 3.1. Результаты испытаний на ползучесть Принимая во внимание длительную прочность породы, необходимо и важно определить механическое поведение породы в зависимости от времени.Поэтому испытания на трехосную ползучесть были проведены для насыщенных гранитно-гнейсов при различных поровых давлениях. В таблице 2 перечислены условия испытаний на ползучесть и предварительно подтвержденные уровни девиаторного напряжения образцов. Результаты испытаний на трехосную ползучесть показаны на рисунке 3. На кривых компоненты деформации, и обозначают осевую, боковую и объемную деформации соответственно. МПа ) A2 9321 902 88 2 9028 Номер образца Ограничивающее давление Поровое давление Уровень напряжения Девиаторное напряжение Продолжительность ползучести (в) A1 4 1 1 130 72 2 140 140 140 72 4 160 72 5 170 52 4 2 135 72 3 145 72 4 155 72 5 165 54 A3 4 1 4 3 130 72 3 140 72 4 150 72 5 160 8 8 160 8 Как видно из рисунка 3, гранитный гнейс обладает хорошими механическими характеристиками ползучести, на которые в значительной степени влияют условия нагружения.При более низких значениях девиаторного напряжения поведение ползучести можно разделить на две стадии: стадию первичной ползучести с уменьшением скорости ползучести и стадию установившейся ползучести при постоянной скорости ползучести. На конечном уровне напряжения все образцы показали отказ ползучести с третичной стадией ползучести. Во время процесса ползучести большое значение имеет механическое поведение горных пород на стадии установившейся ползучести, которое определяет, произойдет ли в конечном итоге разрушение из-за ползучести. На основе кривых ползучести определяются осевой модуль упругости и отношение поперечной деформации к осевой в полном испытании на ползучесть.Осевой модуль рассчитывается как отношение общего осевого девиаторного напряжения к общей осевой деформации. В трех группах образцов, пронумерованных A1, A2 и A3, как показано в таблице 2, осевой модуль упругости составляет 30,02 ГПа, 29,06 ГПа и 26,74 ГПа, в то время как отношение поперечной деформации к осевой составляет 0,95, 0,97 и 0,98 соответственно. Что касается трех групп испытаний на трехосное сжатие в соответствии с ограничивающим давлением и поровым давлением образцов A1, A2 и A3 [25], модуль Юнга составляет 44,91 ГПа, 39.79 ГПа и 39,24 ГПа соответственно. Кроме того, коэффициент Пуассона составляет 0,36, 0,37 и 0,38. В результате сравнения, параметры деформации образцов значительно зависят от длительной нагрузки. Очевидно, что ползучесть гранитогнейса присутствует. 3.2. Метод изохронной кривой напряжение-деформация Метод изохронной кривой напряжение-деформация — это подход, который широко использовался для оценки ползучести материалов [26, 27]. Как наиболее широко используемый и традиционный метод подтверждения длительной прочности породы, метод изохронной кривой напряжения-деформации был включен в спецификации испытаний [28, 29].Изохронные кривые «напряжение-деформация» представляют собой кривые взаимосвязи деформации ползучести и напряжения одновременно среди группы кривых ползучести на разных уровнях напряжения [30]. Изохронная кривая «напряжение-деформация» сначала строится по значению «напряжение-деформация» каждого пересечения, которое получается путем проведения прямой линии, параллельной продольной оси на трехосных кривых ползучести, и пересечения с кривыми ползучести на разных уровнях напряжения. Длительная прочность породы соответствует напряжению в точке перегиба изохронных кривых. В этом исследовании образцы были допущены к ползучести в течение 72 часов при каждом уровне напряжения. В результате 10 ч, 20 ч, 30 ч, 40 ч и 50 ч на каждом уровне напряжения определяются как временной параметр на изохронных кривых напряжения-деформации. По сравнению с кривыми изохронного напряжения-осевой деформации и напряжения-объемной деформации более очевидным и удобным является определение точки перегиба на кривых изохронного напряжения-поперечной деформации (Рисунок 4). Со временем изохронные кривые показывают очевидные нелинейные характеристики, а затем наступает точка перегиба.Когда девиаторное напряжение превышает значение напряжения в точке перегиба, разница деформаций между двумя непосредственными изохронными кривыми в значительной степени увеличивается при высоком девиаторном напряжении. 3.3. Касательный метод постоянной скорости ползучести Как упоминалось ранее, устойчивая скорость ползучести играет важную роль в подтверждении долгосрочной прочности. На кривых установившейся скорости ползучести длительная прочность соответствует напряжению в точке перегиба. Однако на практике трудно количественно оценить долговременную силу, просто полагаясь на визуальное наблюдение, и, кроме того, иногда точка перегиба кривых нечеткая.Для решения задачи введем касательную к кривым установившейся скорости ползучести. Острые углы () между касательными и осью -осью (осью девиаторных напряжений) устанавливаются в качестве ключевого параметра в этом методе. Долговременная прочность породы количественно подтверждается на основе точки пересечения тангенсов собственных углов и оси. Скорость боковой устойчивой ползучести также выбрана в качестве объекта исследования. Перед отказом все образцы испытывают пять уровней стресса.Кривые установившейся скорости ползучести получены путем аппроксимации экспоненциальной функции по пяти точкам. На кривых (показанных на рисунке 5) — скорость боковой установившейся ползучести. На рис. 5 (а) на кривых нанесены серии касательных под разными углами. Углы находятся в диапазоне от 0 ° до 90 ° на 10 °. Среди них касательная = 0 ° параллельна оси — , а касательная = 90 ° параллельна оси -оси. Нет необходимости принимать во внимание две касательные при изучении долгосрочной силы.Углы следующих восьми касательных указаны как 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, 50 °, 60 °, 70 ° и 80 °. Пересечения касательных и оси -оси последовательно называются,,,,,,, и. Нарисованы восемь линий =,,,,,,, и все они пересекаются с кривыми. Следовательно, кривые установившейся скорости ползучести содержат интервалы,,,,, и. Затем нам нужно выбрать правильный интервал. Основной принцип заключается в том, что точка перегиба кривых должна находиться в интервале. Путем сравнения и анализа наименьший интервал содержит точку перегиба кривых.Соответствующие углы составляют от 50 ° до 60 °. Значения девиаторного напряжения в интервале представляют собой диапазон длительной прочности образцов. Для образцов горных пород при других поровых давлениях углы от 50 ° до 60 ° также подходят для подтверждения длительной прочности. Это показано на рисунках 5 (b) и 5 ​​(c). С помощью касательного метода диапазон долгосрочной прочности может быть количественно и точно подтвержден на основе углов. 3.4. Метод пересечения с постоянной скоростью ползучести В процессе испытания на трехосную ползучесть гранитный гнейс испытывает не только объемное сжатие, но и объемную дилатансию.При низком уровне напряжения деформация породы находится в состоянии сжатия, в то время как скорость осевой установившейся ползучести больше, чем объемная скорость установившейся ползучести. При высоком напряжении объемная установившаяся скорость ползучести резко увеличивается и становится больше, чем осевая установившаяся скорость ползучести. Образцы горных пород испытывают значительную объемную дилатансию и быстро разрушаются при ползучести. Следовательно, осевые и объемные кривые установившейся скорости ползучести имеют точку пересечения. Это критическая точка сжатия породы и объемной дилатансии.Исходя из реальных деформационных характеристик образцов, длительная прочность определяется напряжением в точке пересечения. Кривые установившейся скорости ползучести получены таким же образом, как и при использовании метода касательной. Экспоненциальная функция также используется для подгонки кривых. Кривые (рисунок 6) и относятся к осевой и объемной установившейся скорости ползучести. Значение напряжения в точке пересечения является долговременной прочностью в этом методе. Метод пересечения позволяет удобно количественно определить долговременную прочность породы. 4. Сравнение и обсуждение 4.1. Сравнение трех методов подтверждения длительной прочности На основе данных испытаний на трехосную ползучесть, метод изохронной кривой напряжения-деформации, метод касательной и метод пересечения постоянной скорости ползучести используются для подтверждения долговременной прочности конструкции. образцы горных пород при разном поровом давлении. Результаты метода изохронной кривой напряжения-деформации используются в качестве справочных, так как этот метод используется чаще всего. Два новых предложенных количественных метода сравниваются на основе ссылки.В таблице 3 обозначает длительную прочность образцов горных пород. — процент разницы в эталоне, в то время как разница между результатами нового метода и эталоном. Номер образца Метод изохронной кривой напряжения-деформации Касательный метод установившейся скорости ползучести Метод установившейся скорости ползучести через пересечение 9/9321 9321 9321 МПа /% / МПа /% A1 157.8 156,8 ~ 158,6 -0,6 ~ 0,5 158,4 0,4 A2 152,4 151,6 ~ 153,4 A30,5 ~ 0,7 1534970 147,6 146,4 ~ 148,2 −0,8 ~ 0,4 148,4 0,5 Согласно таблице 3 диапазоны результатов тангенциального метода являются точными.Диапазоны результатов в основном содержат результаты двух других методов. По сравнению с результатами метода изохронной кривой, результаты находятся в пределах от -0,8% до 0,7% от эталонного значения. Замечено, что результаты метода пересечений очень близки к результатам метода изохронной кривой. Максимальная разница между двумя методами составляет 0,5% от эталона. В заключение, касательный метод и метод пересечения постоянной скорости ползучести очень точны и подходят для подтверждения долговременной прочности гранитно-гнейсов, которые могут быть применены в анализе долговременной устойчивости горных пород. 4.2. Влияние порового давления на долговременную прочность Из таблицы 3 также очевидно, что поровое давление влияет на долговременную прочность образцов горных пород. В качестве примера возьмем результаты метода пересечения. При ограничивающем давлении 4 МПа, когда поровое давление увеличивается с 1 МПа до 3 МПа, длительная прочность снижается с 158,4 МПа до 148,4 МПа. Чем выше поровое давление, тем ниже долговременная прочность породы. Из рисунка 3 также можно заметить, что деформация ползучести больше при более высоком поровом давлении, в то время как скорость ползучести больше.Это явление более очевидно при высоком уровне стресса. Согласно концепции эффективного напряжения, поровое давление в образцах вызывает уменьшение ограничивающего давления. Подводя итог, можно сказать, что на длительную прочность породы влияет поровое давление. 5. Выводы Гранитный гнейс, взятый из подземных хранилищ нефти, был испытан в серии испытаний на трехосную ползучесть при различных поровых давлениях. В данной статье экспериментально исследуется и изучается длительная прочность горных пород.На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы: (1) Предложен касательный метод установившейся скорости ползучести для количественного подтверждения длительной прочности породы. Острые углы () между касательными и осью-осью (осью девиаторных напряжений) вводятся в качестве ключевого параметра в этом методе. Наименьший интервал как раз содержит точку перегиба кривых и связан с длительной прочностью. (2) На основе деформационных характеристик образцов определяется напряжение в точке пересечения осевой и объемной кривых установившейся скорости ползучести. как долговременная прочность скалы.Этот новый метод более удобен для получения длительной прочности породы. (3) Также принят и используется в качестве эталона общий метод кривой изохронного напряжения-деформации. Благодаря сравнению результатов диапазоны результатов касательного метода являются точными с отклонением от -0,8% до 0,7% от контрольных значений. Более того, результаты метода пересечения очень близки к результатам метода изохронной кривой с максимальной разницей в 0,5% от опорных значений. (4) Два новых предложенных метода, метод касательной и метод пересечения, очень точны и подходят для определения длительной прочности горных пород количественным способом.Также очевидно, что поровое давление влияет на длительную прочность образцов горных пород. Тем не менее, два метода предложены и реализованы на образцах горных пород гранитогнейса. В будущем эти два новых метода должны быть подтверждены дополнительными данными испытаний с различными породами и условиями нагружения, чтобы показать возможность обобщения при изучении долговременной прочности горных пород. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи. Благодарность Работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (номера 11172090, 51209075, 11272113 и 51479049). Динамические свойства при растяжении гранита, различающиеся по глубине при одинаковой скорости нагружения Испытание на динамическое растяжение на основе устройства SHPB было проведено на граните, который расположен на глубине 350 м ~ 580 м в той же скважине в Район Тяньху, провинция Синьцзян, предварительно выбранный участок геологического захоронения высокоактивных радиоактивных отходов в Китае.При уровне скорости нагружения 10 5 МПа / с динамическая прочность на растяжение обычно составляет от 15 до 35 МПа, что является важным ориентиром для выбора площадки. Независимо от глубины, прочность на динамическое растяжение увеличивается с увеличением скорости нагружения, что показывает влияние скорости нагружения на хрупкий материал. Между тем, модель разрушения также представляет собой образец растяжения, который аналогичен испытанию на статическое растяжение. Кроме того, поскольку физические характеристики породы постепенно изменяются, прочность породы и другие механические свойства будут увеличиваться или уменьшаться с глубиной.С точки зрения физического механизма плотность, пористость и другие свойства различны на разных глубинах, что приводит к различиям механических свойств. И результат, и теоретические знания могут быть применены к взрывным работам и выемкам грунта, глубокой геоинженерии и геодезутилизации ВАО. 1. Введение С развитием геотехнической инженерии в области глубокого строительства, включая гидравлическое и гидроэнергетическое строительство, строительство подземных туннелей, даже геологическое захоронение ядерных отходов и т. Д., По мере увеличения глубины заглубления катастрофы также увеличиваются. .Механика горных пород, связанная с глубинной геотехникой, является горячей точкой для ученых в стране и за рубежом, и было достигнуто большое количество результатов [1–6]. В области геологического захоронения высокоактивных отходов механические свойства горной массы напрямую связаны со стабильностью подземных инженерных сооружений, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией. Следует детально исследовать характеристики прочности, деформации, механизма распространения трещин и проницаемости массива горных пород.Поскольку порода подвержена влиянию высоких температур, высокого напряжения на площадке, высокого давления фильтрации и нарушений выемки грунта в глубоких геологических условиях, характеристики деформации и разрушения, очевидно, отличаются от характеристик на небольшой глубине, а механическое поведение является более сложным и сложным. сложный [7, 8]. В результате одноосных и трехосных механических испытаний различной глубины в базальте в угольной шахте Пекин ДаТай, проведенных Чжоу и др. [9] показано, что плотность базальта, прочность на одноосное сжатие, предел прочности на разрыв, модуль упругости, сила сцепления и угол внутреннего трения линейно увеличивались с глубиной, но коэффициент Пуассона был противоположным.Jiang et al. [10] также обнаружили, что модуль упругости, прочность на сжатие и предел прочности на растяжение увеличиваются с увеличением глубины в ходе лабораторных испытаний на граните. Статические параметры горных пород, такие как прочность на сжатие, прочность на растяжение, деформация, модуль упругости, коэффициент Пуассона, коэффициент трения, сила сцепления и т. Д., Играют ведущую роль в проектировании, строительстве, поддержке и мониторинге горных работ. Однако динамическое поведение горных пород также важно для инженерного дела [11–13]. Перед началом выемки грунта горная порода находилась в определенном напряженном состоянии земной коры, то есть горная порода находилась в состоянии статического напряжения перед тем, как выдержать динамическую нагрузку. Не только высокое напряжение земной коры, но и горная порода подвергаются воздействию динамических нагрузок, таких как нарушение горных работ и даже землетрясения [14–16]. Динамические параметры горных пород также включают механические и физические величины, соответствующие статическим параметрам, такие как динамическая прочность на сжатие, динамическая прочность на растяжение, динамический модуль упругости, динамический коэффициент Пуассона и так далее.Для изучения горных пород недостаточно просто учитывать статическую или динамическую нагрузку [17–20]. Наиболее важными исследованиями, связанными с динамикой горных пород, являются взрывотехника, защитная инженерия и сейсмическая инженерия, а инженерная антисейсмика и снижение вибрации являются наиболее важными вопросами. Иногда он может соответствовать требованиям инженерной реальности, но в некоторых случаях все же недостаточен [11, 21, 22]. Кроме того, после получения динамических свойств горных пород метод инженерного проектирования может быть изменен и улучшен, например, эмпирический критерий разрушения горных пород, в котором показатель прочности на одноосное сжатие может быть заменен на прочность на динамическое сжатие. , который больше подходит для взрывных работ.А во время проектирования каменных опор анкерный болт может быть рассчитан с использованием динамической прочности, особенно для условий динамического растяжения, несущих пятно [23–25]. В условиях высокого напряжения на площадке, горная волна в глубокой шахте по-прежнему является проблемой, которую необходимо срочно решить, которая, как считается, отслеживается с помощью взрывной вибрации, расширенного обнаружения и т. Д. [26]. Также срочно необходимо решить вибрационные характеристики различного экспериментального оборудования в камере геологического захоронения высокоактивных радиоактивных отходов на разной глубине, а также их долговечность и безопасность.В настоящее время основные динамические характеристики, такие как динамическая прочность на растяжение, динамическая прочность на сжатие, динамический модуль упругости и динамическая трещиностойкость горных пород с разной глубиной, систематически не изучались [27]. Поэтому очень важно изучить динамическое поведение горных пород на большой глубине. В районе Тяньху, провинция Синьцзян, как в одном из предпочтительных районов для геологического захоронения высокоактивных радиоактивных отходов в Китае, постепенно проводятся механические испытания гранита в этом районе.Статические и динамические механические свойства были изучены Man et al. [28], и было обнаружено, что динамическая механическая прочность и связанные статическая и динамическая прочность на растяжение показали влияние нагрузки. Однако образцы отбираются на одной и той же глубине (360 м или около того), и динамические характеристики горных пород на разных глубинах не изучаются. В частности, свойство породы при растяжении является важной характеристикой, поскольку разрушение породы часто вызывается растягивающим напряжением. Поэтому, учитывая бурение скважины в районе Тяньху, в этой статье были дополнительно реализованы динамические испытания на растяжение различной глубины.Анализ и обсуждение экспериментальных данных может помочь в проектировании, строительстве и мониторинге инженерно-геологических изысканий. 2. Схемы тестирования 2.1. Оборудование для испытаний на удар Динамический параметр был достигнут с использованием системы SHPB диаметром 75 мм (рис. 1), разработанной Центральным Южным университетом. Чтобы исключить колебания P-C, требуется устойчивая полусинусоидальная волна, что означает, что восходящий сегмент волны нагрузки должен установиться примерно за 100 μ с.А в эмиттере используется ударная пуля шпиндельного типа. Материал и максимальный диаметр пули такие же, как у падающей и проходящей балок, а постоянная скорость деформации может быть реализована с помощью созданной полусинусоидальной волны напряжения. Между тем, параметры SHPB показаны в таблице 1. 1 908 Диаметр стержня (мм) Длина входного стержня (мм) Длина выходного стержня ( мм) Модуль упругости (ГПа) Скорость продольной волны Коэффициент Пуассона Давление (МПа) Плотность (кг · м -3 ) 2000 250 5400 0.285 0∼10 7810 2.2. Препарат образца Выбран гранит с лучшей целостностью и однородностью. Керн пробуривается на глубинах от 350 м до 580 м, а номера образцов равномерно пронумерованы в порядке H, (глубина) — X (№). Суммарно заглубленная глубина составляет 350 м, 360 м, 380 м, 420 м, 510 м, 520 м, 530 м, 540 м и 580 м по отдельности. В соответствии с обычными требованиями к образцам для механики горных пород, образцы изготавливаются. Станок для колонкового бурения, отрезной станок и шлифовальный станок следует использовать для тонкой обработки, чтобы подготовить образец для соответствия стандарту испытаний. Согласно стандарту метода испытаний горных пород GB / T 50266-2013 [29]. Все образцы для испытаний равномерно перерабатываются в цилиндр стандартного размера. Образец представляет собой бразильский диск, размер которого составляет около Φ50 мм × H 25 мм, что соответствует диаметру × высоте. Отклонение шероховатости образца на обоих концах равно 0.05 мм, допустимое отклонение по высоте и диаметру должно составлять 0,3 мм, а сечение должно быть перпендикулярно оси, а допустимое отклонение — 0,25 градуса [30]. Измерены геометрический размер, плотность и скорость продольной волны обработанных образцов. Часть образца породы показана на Рисунке 2. 3. Динамическое испытание на растяжение Повреждения, вызванные выемкой грунта, становятся все более и более очевидными, поэтому изучение динамических механических свойств породы очень важно.Следует отметить, что механический отклик породы при динамической нагрузке полностью отличается от таковой при статической нагрузке, которая вызвана эффектом инерции и эффектом динамической скорости горной породы. При динамическом ударе или взрыве внутренние частицы породы могут быть разрушены внешней силой. Из-за эффекта инерции частицы повреждаются разными механическими свойствами. Другими словами, разные скорости нагружения вызывают разные формы отказов. Это явление имеет большое руководящее значение для практических проектов.Таким образом, испытания на динамическое растяжение были применены к образцу на разной глубине. Контрольные параметры и процедуры испытаний при динамическом испытании на растяжение следующие: образцы находятся в воздушно-сухом состоянии, и испытание проводилось при комнатной температуре. Во-первых, чтобы проверить стабильность системы, испытательная система без образца подверглась воздействию. Во-вторых, контролируется, плотно ли соединяется входная штанга с выходной штангой и совпадают ли ударные волны с принципом SHPB.В-третьих, образец с разной скоростью нагружения был поражен с помощью ШПБ. Следует отметить, что начальная скорость удара рассчитывается с использованием данных статической прочности на разрыв. Затем деформация и напряжение образца могут быть получены с помощью уравнений динамической волны напряжения, а данные испытаний должны быть проверены с использованием метода динамического баланса сил. В конце концов, динамическая прочность на растяжение испытанного образца была рассчитана с помощью динамического напряжения в точке разрушения. Следует отметить, что образец горной породы помещается вертикально между падающим стержнем и передающим стержнем, когда проводится динамическое испытание на растяжение [31]. То есть две стороны образца горной породы контактируют с падающим стержнем и передающим стержнем, соответственно, и затем достигается контакт между линией и поверхностью. Этот метод размещения образцов здесь основан на методе нагружения, принятом в статическом бразильском испытании на растяжение при раскалывании. Используя способ нагружения линейным контактом с поверхностью, можно реализовать разрушение хрупких материалов при раскалывании, а прочность на растяжение горных материалов может быть получена с помощью механики упругости. Метод расчета динамической прочности на растяжение можно отнести к статическому испытанию на растяжение при растяжении в Бразилии. Здесь используется следующая формула: где, и — длина и диаметр образца по отдельности и — максимальное значение силы между двумя сторонами образца, которое можно рассчитать следующим образом: где и относятся к площади сечения и упругости модуль входной полосы или выходной полосы соответственно; и относятся к силе на двух сторонах образца; « — деформации падающей, отраженной и прошедшей волны по отдельности. Метод формирования импульсов используется для достижения баланса динамических сил в образце во время эксперимента, т.е. Таким образом, инерционные эффекты устраняются, поскольку в образце отсутствует глобальная разница сил, вызывающая инерционную силу. Следовательно, в таких случаях инерционными эффектами можно пренебречь, и тогда мы можем провести квазистатический анализ. 4. Механический анализ прочности горной породы Испытание на динамическое сопротивление растяжению было проведено для определения динамической прочности на растяжение и зависимости между прочностью и скоростью деформации.Испытание также является одним из основных методов проверки динамических характеристик горных пород. 4.1. Характеристика динамической прочности на растяжение Прочность на растяжение имеет большое значение для техники. С микроскопической точки зрения, режимы разрушения горных пород в основном вызваны растяжением. Посредством серии динамических испытаний на растяжение можно получить данные испытаний образцов горной породы с разной глубиной при различных скоростях нагружения, как показано в таблицах 2–10. 350-2 9021 9021 2657,97 9021 9021 48,00 4662.07 No. D (мм) B (мм) ρ (кг / м 3 ) V p (м / с) σ d 9 (МПа) Скорость нагружения (10 6 МПа / с) 350-1 47.95 26.75 2661.54 438521 3321 438521 3321 48.05 26,69 2646,09 4601,72 26,11 0,32 350-3 48,02 26,50 2657,97 26,70 2629,91 5037,74 17,25 0,10 350-5 48,01 26,84 2635,69 4627.59 23,16 0,26 350-6 47,98 26,92 2641,42 4894,55 27,14 0,30 0,30 33,35 0,62 5371,431 23,78 380-61 29,89 1,0 № мм ρ (кг / м 3 ) V p (м / с) σ d (МПа) Скорость нагрузки (10 6 МПа / с) 360-1 48.21 26,90 2638,60 5274,51 27,20 0,37 360-2 48,25 26,96 2628,36 48,23 26,79 2626,80 5581,25 30,94 0,43 360-4 48,26 26,81 2631,77 53821 5300 25,23 0,34 360-5 48,22 26,90 2596,77 5274,51 34,96 0,51 32,18 0,45 360-7 48,15 27,76 2662.20 5237,74 27.80 0,35 2 2 No. D (мм) H (мм) ρ (кг / м 3 ) V p (м / с) σ d 9 (МПа) Скорость нагружения (10 6 МПа / с) 380-5 48,12 22,95 2640 4026 9021 9028 9028 48,12 25.48 2656 4633 32,28 0,70 380-7 48,13 25,42 2636 3852 29,89 24,94 2624 3614 35,55 0,88 380-9 48,11 24,19 2640 3902 29.01 53 380-10 48,26 24,62 2612 3847 30,77 0,45 380-11 48,17 380-16 48,30 24,48 2594 4080 34,98 0,85 9068 9068 9021 D (мм) H (мм) ρ (кг / м 3 ) V p (м / с) σ d 9 (МПа) Скорость нагружения (10 6 МПа / с) 420-5 48,32 25,87 2610 4385 9021 9028 9028 9028 9028 30,8 420-6 48,31 27.78 2419 4630 29,32 0,40 420-7 48,30 25,70 2630 4283 28,29 2356 4557 21,91 0,27 420-13 48,30 24,46 2616 4447 39,18 90.59 420-14 48,33 27,06 2562 4436 31,65 0,42 420-15 48,31 9021 25328 2521 2521 420-17 48,32 25,56 2630 4564 29,32 0,45

D (мм) B (мм) ρ (кг / м ³ ) V _p (м / с) σ d 9 (МПа) Скорость нагружения (10 ⁶ МПа / с)

---

510-1 48,24 26,64 2650,77 5223,531 510-2 48.30 26,73 2645,49 5043,40 31,10 0,41 510-3 48,26 26,67 2625.08 128328 528 48,26 26,63 2649,56 5547,92 32,15 0,40 510-6 48,27 27,03 2599,16 508 36,74 0,64

---

52026868 902 902 9016 No. ρ (кг / м 3 ) V p (м / с) σ d (МПа) Скорость нагрузки (10 6 МПа / с) 520-1 48.31 26,40 2615,43 5387,76 20,53 0,16 520-2 48,28 26,72 2658,9021 48,32 26,78 2638,37 5465,31 27,21 0,32 520-4 48,63 26,54 2567,51 50055 27,04 0,38 520-5 48,33 26,38 2635,92 5073,08 28,22 0,35 5290,00 29,05 0,59 520-7 48,34 26,36 2636,83 5272,00 29,64 0,46 902 902 No. D (мм) B (мм) ρ (кг / м 3 ) V p (м / с) σ d 9 (МПа) Скорость нагружения (10 6 МПа / с) 530-1 48,24 27,15 2711,87 5323,521 530-2 48.31 26,04 2641,11 5208,00 27,39 0,37 530-3 48,29 26,42 2625.95 2625.95 48,27 27,39 2664,80 5167,92 28,04 0,41 530-5 48,50 27,43 263521,74 .47 28,55 0,37 530-6 48,41 26,49 2616,31 5094,23 25,80 0,44 0,44 5392,16 35,87 0,54

1 σ d (МПа) 48,26 9028 9321 необходимо учитывать специфику геологического захоронения высокоактивных радиоактивных отходов, а это означает, что цикл безопасности захоронения является длительным, инженерная устойчивость требует высокого уровня, а зона повреждения при выемке грунта должна быть небольшой, поэтому здесь приведены все экспериментальные данные и анализируются. Среди них порядковый номер, диаметр, толщина, плотность, скорость волны, динамическая прочность на растяжение и удельная скорость нагружения образцов горной породы на определенной глубине показаны в таблицах 2–9. Согласно результатам испытаний, скорость нагружения гранита обычно составляет порядка 10 5 МПа / с, что является средним и высоким уровнем скорости нагружения. Динамическая прочность на растяжение обычно составляет от 15 МПа до 35 МПа. Кроме того, при разных скоростях нагружения динамическая прочность на растяжение с различной глубиной демонстрирует одно и то же правило изменения, то есть динамическая прочность на растяжение увеличивается с увеличением скорости нагружения.Таким образом, эффект динамической скорости хрупких материалов был дополнительно подтвержден. Типичная форма волны показана на рисунке 3. Зависимость между динамической прочностью на растяжение и скоростью нагружения образцов гранита с глубиной 350 м показана на рисунке 4. Можно видеть, что динамическая прочность на растяжение увеличивается с увеличением скорости нагружения, и в основном показывает тенденцию линейного роста. Взаимосвязь между динамической прочностью на разрыв и скоростью нагружения при заглубленных глубинах 360 м, 380 м, 420 м, 510 м, 520 м, 530 м, 540 м и 580 м показана на рисунках 5–12. .И было обнаружено то же экспериментальное правило, то есть с увеличением скорости нагружения динамическая прочность на растяжение также имеет тенденцию к увеличению. Все эти тесты проводятся в аналогичных условиях. Положение снаряда фиксировано, а давление заряжания немного изменено. Поэтому скорость загрузки в основном поддерживается на одном уровне. Как известно, режим разрушения горной породы отражает ее напряженное состояние.Образец бразильского диска разделяется на две части в среднем направлении во время статического испытания на непрямое растяжение. Наблюдая за режимом разрушения после динамического испытания на растяжение, было обнаружено, что на начальном этапе нагружения образовывались микротрещины, в основном расположенные в середине образца. В процессе нагружения волна напряжения отражается назад и вперед внутри образца, что приводит к расширению исходной трещины, а затем быстро распространяется. Направление растяжения всегда вдоль центральной части образца, а трещина распространяется на два конца.По мере продолжения загрузки он в конечном итоге разрывается на две половины. В ходе испытания на динамическое растяжение было установлено, что характер разрушения образцов горной породы выглядит следующим образом: когда ударная нагрузка невелика, горная порода часто распадается на две половины. С увеличением ударной нагрузки количество обломков горной породы увеличивается, а размер фракталов в целом однороден, как показано на Рисунке 13. Это также подтверждает, что прочность при динамической нагрузке выше, чем прочность при статической нагрузке. Под действием динамической нагрузки количество трещин, способных выдержать повреждение, больше, чем при статической нагрузке, поэтому динамическая прочность выше статической.Короче говоря, режим разрушения горной породы в условиях динамического растяжения в основном представляет собой образец растяжения. 4.2. Характеристика динамической прочности на растяжение на разной глубине Как хрупкий материал, прочность на растяжение породы намного ниже, чем прочность на сжатие, которая широко применяется при инженерных взрывных работах. Если взять в качестве примера выемку туннеля взрывными работами, следует учитывать не только поверхность излома после взрывных работ, но также необходимо согласовать контурные линии с проектными требованиями, а также следует учитывать разумное распределение фрагментации горной породы. Когда взрывчатое вещество взрывается, горная порода должна испытывать в основном растягивающее напряжение из-за распространения волны взрыва. И если предел прочности горной массы на растяжение ниже максимального напряжения сдвига, горная порода разрушается и раздавливается. Следовательно, метод взрывных работ с предварительным дроблением используется для частичного снятия первоначального напряжения в породе, что полезно для достижения хорошего эффекта взрывной резки и, таким образом, для получения более высокого коэффициента использования взрывных скважин. Под действием взрыва скорость нагружения отличается от статической, обычно 10 5 ∼10 6 МПа / с. Кроме того, необходимо исследовать свойства растяжения участков при этой скорости нагружения. Удельная скорость нагружения 0,4 × 10 6 МПа / с выбрана для образцов горной породы с разной глубиной, а динамическое сопротивление растяжению, изменяющееся с глубиной, показано на рисунке 14. Из рисунка 14 видно, что динамическая прочность гранита на растяжение сначала увеличивается, а затем уменьшается с глубиной в диапазоне от 350 м до 580 м. Причину этого явления следует проанализировать и подробно обсудить на основе физико-механических характеристик образцов горной породы. Необходимо отметить, что эксперимент проводится только для образца разной глубины в одной и той же скважине, поэтому его можно сравнивать и анализировать вместе. 5. Обсуждение При выбранном выше условии скорости нагружения (0,4 × 10 6 МПа / с) взаимосвязь между динамической прочностью на растяжение и собственной плотностью и скоростью волны показана на рисунке 15, на котором черные круглые точки данных указывают на взаимосвязь между динамической прочностью на растяжение и скоростью волны, а точки данных в синем прямоугольнике указывают на взаимосвязь между динамической прочностью на разрыв и плотностью. Из рисунка 15 видно, что динамическая прочность на растяжение выше, когда плотность и скорость волны гранита велики. Другими словами, чем плотнее порода, тем быстрее распространяется скорость волны и тем выше динамическая прочность на растяжение. Когда плотность низкая и скорость волны относительно низкая, динамическая прочность на растяжение также низкая. Когда плотность и скорость волны находятся на среднем уровне, динамическая прочность на растяжение также находится в интервале среднего значения.С увеличением глубины заглубления порода станет плотнее. Особенно на глубине 3000 м это явление гораздо более значимо. Для этого испытания плотность, полученная с использованием образца, немного отличается, что подтверждается идентификацией и анализом литологии под микроскопом, как показано на Рисунке 16. Испытанный гранит в основном состоит из кварца, калийного полевого шпата и черной слюды. . Кварц гранулированный, размер частиц 1-2 мм, содержание около 35-40%.Размер частиц калийного полевого шпата составляет в основном 1 ~ 2 мм, с локализованным 1 см калиевого полевого шпата, общее содержание калийного полевого шпата составляет 55 ~ 65%, а содержание черной слюды составляет около 5%. Далее можно пояснить, что основной причиной различия физических и механических характеристик на глубине одной и той же породы является разнообразная геологическая среда, особенно напряженная среда на месте, окружающая породу. Очевидно, что механические свойства горных пород на разных глубинах определяются неоднородностью горных пород.Эта разница особенно заметна при динамических нагрузках. И объяснение согласуется с Чжу и др., Которые получили его численным расчетом [32]. Программа RFPA используется для моделирования процесса разрушения горных пород при динамической нагрузке. По сравнению с теорией разрушения показано, что неоднородность материалов горных пород является одной из основных причин повышения динамической прочности. Другими словами, прочность породы, изменяющаяся с глубиной, определяется свойствами и условиями внешней нагрузки.Нельзя просто считать, что прочность породы сначала увеличивается, а затем уменьшается с глубиной. Проиллюстрировано не только феноменальное выражение этого теста, но и основная причина изменения прочности породы. Следует отметить, что это не совсем строго, просто сказано, что прочность породы увеличивается или уменьшается с глубиной. Согласно вышеуказанному исследованию, считается, что по мере постепенного изменения физических характеристик породы, ее прочность и другие механические свойства будут увеличиваться или уменьшаться с глубиной.С точки зрения физического механизма плотность, пористость и другие свойства различны на разных глубинах, что приводит к различиям механических свойств. 6. Выводы (1) На основе устройства SHPB было проведено динамическое испытание на растяжение на граните, который находится на глубине 350 м ~ 580 м в той же скважине в районе Тяньху провинции Синьцзян, предварительно выбранный место геологического захоронения высокоактивных радиоактивных отходов в Китае. При уровне скорости нагружения 10 5 МПа / с динамическая прочность на растяжение обычно составляет от 15 до 35 МПа, что является важным ориентиром для выбора площадки.(2) Вся испытанная динамическая прочность на растяжение увеличивается с увеличением скорости нагружения, что показывает характерное влияние скорости нагружения для хрупких материалов. Однако взаимосвязь между динамической прочностью на растяжение и глубиной не является единственной тенденцией, она сначала увеличивается, а затем уменьшается. (3) Поскольку физические характеристики породы постепенно меняются, прочность породы и другие механические свойства будут увеличиваться или уменьшаться с глубиной. Добавить комментарий Отменить ответ Комментарий * Имя * Email * Сайт Необходимые поля отмечены* № мм ρ (кг / м 3 ) V p (м / с) σ d (МПа) Скорость нагрузки (10 6 МПа / с) 540-2 48.33 26,86 2598,97 4069,70 20,34 0,26 540-3 48,22 26,95 2571,63 48,27 26,24 2646,16 4100,00 23,09 0,30 540-5 48,39 27,10 2609,72 3871.43 25,93 0,33 540-8 48,12 26,74 2623,18 5142,31 27,38 0,40 No. D (мм) B (мм) ρ (кг / м 3 ) V p (м / с21) Скорость нагружения (10 6 МПа / с) 580-2 48.28 26,74 2656,92 4383,61 24,05 0,23 580-3 48,27 26,90 2642,501 4138 26,74 2638,66 4312,90 24.80 0,25 580-5 48,23 26,43 2631,49 40821 40821 4032115 27,63 0,38 580-7 48,17 26,65 2657,48 4164,06 31,68 0,43