Общие понятия о физических явлениях в горных породах

Лекция 7.

Глава 3. Физические явления в горных породах

Физико-технические свойства горных пород определяются внешними условиями, в которых находится порода, т.е. внешними полями. Каждое поле оценивается такими параметрами как напряженность, интенсивность, направленность.

Мы уже подробно рассмотрели механические явления в горных породах, оказывающее воздействие на деформационные, реологические и прочностные свойства горных пород.

Особым механическим полем, оказывающим воздействие на свойства горных пород, является акустическое поле – распространение в горных породах упругих волн, по существу тех же механических нагрузок, быстро меняющихся по направлению, во времени и характеризующихся интенсивностью, амплитудой и частотой колебаний.

Тепловое поле описывается температурой, градиентом температуры, тепловым потоком, направлением теплового потока, изменением его во времени, распределением температур и теплового потока в объеме породы.

Электрическое и магнитное поля оцениваются по напряжению и напряженности, по величине магнитной и электрической индукции и плотности потока.

Электромагнитное поле – распространение в породах электромагнитных волн характеризуется теми же параметрами, что электрическое и магнитное поля, дополнительно частотой колебаний.

Радиационное поле описывается интенсивностью, типом микрочастиц, обусловливающих поле, частотой колебаний.

Вещественное поле представлено водой или природными газами и оценивается по давлению, создаваемому полем (напором воды, например), градиенту давления, вязкости, химическому составу.

Физические поля в породах могут быть естественными и искусственными.

Естественные поля – это исходное горное давление, тепловое поле, водонасыщенность пород, радиационное поле.

Искусственные поля возникают при ведении горных работ или их создают преднамеренно в целях направленного воздействие на состояние породы и её свойства. К таким искусственным полям относятся блуждающие токи, повышение температуры в забое скважины при бурении, динамические нагрузки на массив при взрывании.

Физические процессы в горных породах – это явления взаимодействия физического поля с горной породой, в результате которого в породе возникают и протекают различные изменения её состава, строение, состояния.

Физические свойства и параметры пород, характеризующие эти процессы можно разделить на три большие группы.

В первую группу входят параметры, оценивающие обратимые изменение количества энергии или вещества внутри породы. К ним относятся:

F модуль объемного сжатия, характеризующий накопление потенциальной энергии в породе при всестороннем сжатии,

F диэлектрическая проницаемость, определяющая электроемкость породы,

F удельная теплоемкость, оценивающая способность породы накапливать тепло,

F влагоемкость, характеризующая способность породы накапливать влагу и т.п.

это те параметры, при снятии которых позволяют породе принимать исходные параметры. Большинство этих параметров имеют статический, накопительный характер.

К параметрам второй группы, оценивающим необратимые превращения данного вида энергии в породах в другой вид, относятся

F коэффициент пластичности,

F коэффициент диэлектрических потерь,

F удельная теплота плавления,

F коэффициенты поглощения упругих и электромагнитных волн,

F пределы прочности пород при сжатии, растяжении,

F коэффициент теплового расширения,

F электрическая и магнитная проницаемость.

К параметрам третьей группы, описывающим процессы передачи энергии, а также перемещения жидкости и газов в породах, относится

F коэффициент теплопроводности,

F удельная теплопроводность, магнитная проводимость,

F коэффициент преломления и отражения упругих волн,

F коэффициенты проницаемости и фильтрации.

Все эти параметры зависят от направления измерения и приложения поля.

Рисунок 3. 1 . Обобщенная схема природы и взаимосвязей физических свойств горных пород

1- область проницаемости; 2. – область поглощения; 3 – область необратимых изменений и разрушения.

Дата добавления: 2014-02-28; просмотров: 597; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!