На главную   /   Оборудование для бурения   /   Бурение вертикальных скважин    /   Видеоматериалы Главная - Теория механики мерзлых пород



Теория механики мерзлых пород



Замороженные горные породы являются весьма сложными природными многофазными образованиями, состоящими из твердых минеральных частиц, вязкопластичных включений льда, жидкой фазы из незамерзшей воды и иногда газообразных компонентов пара и газов. Каждый из вышеназванных компонентов в значительной степени влияет на свойства замороженных пород и их. поведение в процессе замораживания и оттаивания.

Влияние твердых минеральных частиц на свойства замороженных пород обусловлено их размером, формой и физико-химической природой их поверхности. Лед является важнейшей компонентой замороженных пород. Его своеобразные свойства в большей мере обусловливают механические свойства замороженных пород.

Лед обладает резко выраженной анизотропией свойств: он имеет максимальную вязко-пластическую деформацию в направлении, перпендикулярном главной оптической оси, а в параллельном направлении проявления реологических свойств во льду настолько малы, что после упругих деформаций наступает хрупкое разрушение.

В то же время под нагрузкой лед, даже при весьма малых напряжениях, всегда имеет вязко-пластические деформации (деформации течения), при этом вязкость льда, как показывают соответствующие опыты, может меняться в зависимости от направления усилий в 100 раз и более. Упругими свойствами лед обладает лишь при мгновенных нагрузках, причем предел упругости льда настолько мал, что область чисто упругих его деформаций не имеет практического значения.

Особым свойством строения льда является подвижность атомов водорода в его кристаллической решетке, которая беспрерывно изменяется под влиянием внешних воздействий (изменений отрицательной температуры, давления и пр.).

При понижении температуры подвижность атомов водорода уменьшается, и лед принимает более упорядоченную (более плотную и более прочную) структуру, а при температуре -78 °С кристаллическая решетка льда принимает стабильное состояние. С повышением температуры возрастают энергия активизации его молекул и ускоренная их перегруппировка с ослаблением межмолекулярных связей,, что существенно сказывается на снижении прочностных свойств льда.

Из изложенного вытекает, что в природных условиях, где всегда имеют место некоторые изменения термодинамических условий, свойства льда могут значительно изменяться, обусловливая свойства замороженных пород.






Copyright © 2008-2009, epildoc.ru

При использовании материалов сайта активная гиперссылка обязательна