Principalele proprietăți fizico-mecanice ale rocilor sunt elasticitate, ductilitate, tenacitate, duritate, abrazivitate.
Elastic corp deformabil este abilitatea de a restabili forma inițială sau volumul după îndepărtarea sarcinii.
Proprietățile elastice ale rocilor și altele cum ar fi solide elastice, caracterizate prin patru parametri: modulul de elasticitate longitudinal sau modulul lui Young. Raportul Poisson, modulul de elasticitate transversal, și modul în vrac.
Modulul Young E este raportul dintre efort normal s la o alungire corespunzătoare (sau scurtarea) d în tensiune uniaxială (compresiune)
E caracterizează rezistența de deformare elastică rocă la întindere (compresiune).
Factorii care afectează modulul lui Young pot fi împărțite în două grupe: tehnice și naturale.
a) Metoda de determinare: unic de încărcare E, cu încărcare repetată și descărcarea acestuia. modulul de elasticitate longitudinal Unitate. calculat prin viteza de propagare a undelor elastice. E<Ем <Ед .
E mânca mai puțin 1,2-1,5 ori și de ori mai putin unitate de mai multe.
Eu în 1,1-1,3 ori mai mult Ep și este 0.25-0.35 Eszh.
c) Valoarea sarcinii aplicate. Odată cu creșterea tensiunii E crește la compresie, în timp ce scade în tensiune.
d) rata de încărcare. Cu încărcare rapidă E 1,1-1,5 ori mai mare decât în timpul lent.
Amploarea E de roca afectată de următorii factori de mediu: compoziția mineralogică, structura, textura, umiditatea, temperatura, adâncimea compoziției și structurii materialului cimentos în roci clastic și roci carbonatice sandiness.
Compoziția mineralogică a rocii are un efect semnificativ asupra modulului de elasticitate. Astfel, E șisturi 1,5-2,5 x 10 4 MPa și cuarțitelor -7,5-10 x 10 4 MPa. roci E E întotdeauna mai puțin de bază minerale formatoare de rocă.
Young creste modulului cu șisturile carbonați de rocă în-brut. E afectează semnificativ compoziția și structura materialului cimentos din roci clastic. Astfel, cu carbonat de ciment gresiile au un modul Young mai mare decât cei care au un ciment argilos.
Pe modulul lui Young afectează, de asemenea, dimensiunea granulelor, porozitatea și foliere stratificare: cu creșterea dimensiunii granulației, porozitatea, a scăzut; în direcția de-a lungul patului este mai mare decât într-o perpendiculară
Cu o creștere a valorii E scade umiditatea. De exemplu, prin creșterea umidității șisturilor la 3 la 14% din modulul lui Young scade 716-314 MPa, și cu o creștere a umidității 14-23%, scade 314-29 MPa.
Odată cu creșterea adâncimii scăderilor de porozitate de rocă, crește roci focă și lor Young crește cu modul de elasticitate.
Raportul Poisson este valoarea absolută a raportului dintre relative laterală deformare d1 în raport cu deformare longitudinală d
Pentru cele mai multe roci sedimentare m variază de 0.1 - 0.4, și numai unele specii ajunge la superplastic (Bisofit rocă de sare, carnalitului, argile plasticitate mari zone umede) 0,45-0,5.
Magnitudinea m este influențată de aceiași factori ca și în modulul lui Young.
transversale Modul sau modul de forfecare de elasticitate G este raportul dintre efortul de forfecare la t j schimbare unghiul dintre planurile la care se aplică tensiunea de forfecare corespunzătoare:
G determină capacitatea unui material de a rezista la modificări ale formei, menținând volumul său.
K modulul vrac sub presiune hidrostatică - normală raportul de stres s la valoarea relativă de compresie volumului D, cauzate de această tensiune:
Valoarea K caracterizează capacitatea unui material de a rezista la o modificare a volumului său, nu este însoțită de o schimbare a formei.
Forța de aderență - capacitatea de a rezista fractura de roca este o caracteristică majoră a rocilor. Durabilitatea este determinată de forțele de aderență și frecare internă.
Factorii care afectează puterea de rocă pot fi, de asemenea, împărțite în naturale și tehnice.
A) tulpină de tip sszh >> tc ³sizg ³sr. Rocks au cea mai mare rezistenta la fractura la compresiune. Durabilitate roci sedimentare la alte tipuri de deformări în mod normal, ori mai puțin.
Astfel, rezistența la tracțiune este TE2 la 18%, la forfecare - de la 5 la 20%, flexural - de la 5 la putere 35% prin compresiune uniaxială. Acest lucru se datorează friabilitatea majorității speciilor, numărul mare de defecte locale și neomogenitățile în ele, scăzând rezistența de aderență cu granule de rocă la distanță una față de cealaltă sub tensiune. Din punct de vedere vizual roca de rupere la tracțiune tulpina cea mai avantajoasă este aceea că trebuie avute în vedere la proiectarea instrumentului tăietor.
B) Factorul de scalare. Pe rezistența rocii afectează dimensiunea eșantioanelor.
B) rata de încărcare. roci Durabilitate depinde de rata de încărcare. In cadrul unei mici rate de încărcare (până la 10 m / s) diferă indicator rezistență mică. În timpul funcționării, instrument de tăiere rocă rata reală de încărcare, de obicei, nu depășește 5 m / sec.
puterea de stâncă depinde în mare măsură de minerale și compoziția petrografică. Cel mai durabil mineral care formează roca este cuarț. rezistența la compresiune uniaxială depășește 500 MPa, în timp ce rezistența silicaților de fier-magneziu și aluminosilicați de 200-500 MPa, calcitu - de la 10 la 20 MPa. De aceea, în general, crește rezistența rocă cu creșterea conținutului de siliciu din compoziția minerală a boabelor formatoare de rocă, și ca parte a materialelor pe bază de ciment. Cele mai mari rocile de rezistență au o densitate egală cu densitatea de cuart - 2700 kg / m 3 (Fig.4).
Durabilitate roci carbonate depinde de raportul dintre calcit și dolomit. Dolomită, calcit mai puternice 1,2-1,3 ori. Reducerea calcit 100-7% conduce la o creștere a tăriei 160-300 MPa. Din roci de sulfat prezintă cea mai mare rezistență anhidride (sszh la 130 MPa), dar puterea lor este drastic variază datorită trecerii de la anhidridei gips (sszh la 50 MPa).
Pe rezistența rocii afectează mărimea granulelor minerale. De exemplu, rezistența la compresiune a gresiei calcar cu granulație fină și cu granulație fină arcoza 2-2,5 ori mai mare decât rezistența versiunilor grosiere ale acestor specii.
Rezistența crește rocă similare cu scăderea porozitate.
Puterea majorității speciilor scade odată cu creșterea umidității. Reducerea special vizibile în puterea de lut, chemogenic rocă, marne și gresii argiloase cu ciment. Când umidificarea roca puterea lor este redusă cu 10-30%.
Specii cu ciment silicios și feruginos au o putere semnificativ mai mare decât rocile carbonatice și cimenturi de argilă.
Forța de sedimente influențează în mod semnificativ gradul de metamorfism. De exemplu, puterea argilelor, care apar la adâncimi mari și este supus unui metamorfism stadiu inițial datorită temperaturii și presiunii, se poate ajunge la 50-100 MPa prin rezistența la compresiune uniaxială întrucât zgura din aceeași compoziție minerală, care apar în apropierea suprafeței, este 2-10 MPa .
Privind stabilitatea rocilor afectează caracteristicile de rezistență nu numai în pereții sondei, dar și proprietățile reologice care caracterizează deformarea rocilor sub expunerea prelungita la stres. Aceste proprietăți distinge fluaj și relaxare.
rocă Creep - acest fenomen este dezvoltarea treptată a deformare la o tensiune constantă de-a lungul timpului, chiar și în cazul în care tensiunea este mai mică decât limita elastică.
Stresul de relaxare se numește o scădere treptată a stresului în roca la deformare constantă.
Cunoașterea proprietăților reologice ale rocii permite evaluarea efectului factorului timp în schimbarea statutului său de pe pereții puțului și în cartierele lor.
Duritate - indentare putere stâncă, roci capacitatea de a rezista la introducerea în ea a unui alt solid.
În procesul de defecțiune mecanică a rocii la fundul găurii de sondă primordială, introducerea dispozitivului de tăiere a corpului instrument de lucru în stâncă. Pentru a estima instrumentul de implementare de rezistență rocă trebuie să știe duritatea sa.
Există mai multe metode de măsurare a durității materialelor, dar, de fapt, cea mai comună metodă de foraj propusă în 1942 și proiectat de Prof. LA Schreynerom. Tehnica adoptată ca standard de stat 12288-66.
Prin metoda din LA Schreiner duritatea rocii este determinată folosind un poanson având o suprafață de sprijin plană. Pentru studiile aplică ștampilele două tipuri: oțel (figura 5a) și o inserție de carbură (Figura 5, b.).
die suprafață de contact poate varia de la 1 la 10 mm 2, în funcție de mărimea boabelor minerale, structura de rocă și textura.
La testarea rocă foarte poroase și grosier recomandată utilizarea matrițelor cu suprafața de bază de 5 mm 2 sau mai multe, pentru roci și dense omogene poansoane adecvate solide, cu o suprafață de bază de 2 mm 2. În orice caz, este necesar să se plaseze o ștampilă pe suprafața probei, astfel încât la contactul nu era cel puțin trei boabe de roca.
Sarcina pe matrița crește încet, până la o anumită valoare critică pCR. sări corespunzătoare primei fracturi sub matriță. Această sarcină (în N) caracterizează rezistența la penetrare rocă este die critică, adică Aceasta ne permite să se estimeze duritatea probei. Duritatea măsurată prin metoda LA Schreiner (duritate timbru), - o presiune critică sub matriță la contactul cu roca, saltul care corespunde primei fracturi.
Prin natura deformării sub ștampila toate rasele sunt împărțite în trei clase: fragile, elastoplastic, din plastic (foarte poroase).
Atunci când este testat deformare rocă sfărâmicios până fractura rămâne momentul elastic, adică, deformare dezvoltă proporțională cu sarcina până la distrugerea (Figura 6 a).
Duritatea ștampilei
unde S - suprafața de contact m 2.
Graficul elastoplastic rasa deformare vizibila două părți caracteristice de deformare (Fig.6, b) OA - deformare elastică, AB - deformare plastică.
distrugere rocă sub matriță, la expunerea are loc sarcină de PCR> Ro unde Ro - sarcina corespunzătoare punctului randamentului.