title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Вязкопластические и реологические свойства глинистых пород

Вязкопластические и реологические свойства глинистых пород

В состоянии течения любой материал характеризуется пластической вязкостью n, которая имеет тот же физический смысл, что и коэффициент внутреннего трения. Пластическое течение глинистых пород начинается при напряжениях, равных 10в4—10в5 Н/м2.
Значение пластической вязкости глинистых пород снижается в процессе пластической деформации материала в результате нарушения его начальной структуры. Поэтому возникает необходимость различать начальную наибольшую (иначе шведовскую) вязкость n, и наименьшую (бингамовскую) вязкость nm. Промежуточными между ними являются значения эффективной вязкости n (n > n > nm). Эффективная вязкость равна по своей величине касательному напряжению, которое должно обеспечить ламинарное течение материала с постоянной скоростью, равной единице относительно сдвига. Вязкость глинистых пород определяется методом прямого сдвига, перекоса или трехосного сжатия. При этом устанавливается величина касательного напряжения при данном нормальном давлении, при котором наступает состояние ползучести (течения) с относительно постоянной скоростью. Коэффициент пластической вязкости рассчитывается по формуле Шведова — Бингама

где т — сдвигающее напряжение;
тlim — порог ползучести;
v — скорость ползучести;
d — высота перекашиваемого образца.
Порог ползучести тlim определяется по данным длительных опытов на ползучесть при различных значениях касательных напряжений, по результатам которых составляются соответствующие диаграммы в координатах v—т (рис. 35). Величину тlim рекомендуется определять путем экстраполяции кривой ползучести до пересечения с осью абсцисс или путем расчета по формуле
Вязкопластические и реологические свойства  глинистых пород

где Тост — наименьшим угол внутреннего трения при данной плотности — влажности, определенный при медленном дренированном сдвиге;
се — сцепление, обусловленное обратимыми, водно-коллоидными структурными связями (по Е.М. Сергееву).
Вязкость глинистых пород возрастает с повышением гидрофильности и влажности породы и снижается с повышением плотности. Она зависит также от структурно-текстурных особенностей породы, величины касательных напряжений и др.
При затухающей деформации ползучести вязкость глинистых пород возрастает. Такое явление имеет место в том случае, когда плотность породы во времени (в процессе пластического течения) повышается.

Вязкость глинистых пород зависит также от температуры. По данным Е.М. Сергеева и других, повышение температуры для глины (иллита) от 20 до 26° С приводит к снижению вязкости в 30 раз.
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что деформации горных пород в каждый момент времени зависят от предыдущей истории нагружения, т. е. они обладают свойствами наследственности. Теория и модели, описывающие поведение материала, обладающего данными свойствами, называются теориями и моделями наследственных сред.
Наиболее близко приемлемыми из их числа является теория наследственной ползучести Больцмана — Вольтерра, согласно которой деформация в каждый данный момент зависит не только от действующего напряжения, но и от истории предшествующего уплотнения (деформирования). В соответствии с последним, деформации в любой момент времени t, обусловленные последовательным приложением ряда напряжений в предыдущие моменты времени t1; t2; ...; tn, являются суммой деформаций, которые наблюдались бы в данный момент, если каждое из постоянных напряжений прикладывалось независимо от других.
Уравнение Больцмана — Вольтерра исходит из линейного закона деформирования o = E0 (

title-icon Подобные новости