» » Сжимаемость раздельнозернистых пород

Сжимаемость раздельнозернистых пород

В сыпучих породах давление передается непосредственно от частицы к частице через площадки их микроконтактов. Вследствие малой удельной площади контактов удельные давления на площадках микроконтактов намного превышают петростатическое давление. По этой причине сыпучие породы отличаются от глинистых пород более высокими значениями угла внутреннего трения. С повышением угла внутреннего трения возрастает сопротивляемость породы сжатию (уплотнению).
Деформация сжатия сыпучих пород в основном носит неупругий характер. Неупругая часть деформации их происходит путем уплотнения породы в результате перегруппировки и взаимного приспособления частиц. Упругая часть деформации сжатия очень мала и она связана с упругими деформациями минеральных частиц. С повышением содержания минералов слоистой структуры упругая часть деформации заметно возрастает.
Пленки гидроокислов железа на поверхности минеральных частиц и появление в составе породы глинистой и пылеватой фракции повышают общую сжимаемость породы и вместе с тем удлиняют продолжительность самого процесса сжатия.
Исследованиями Е.М. Сергеева установлено, что при высоких давлениях процесс сжатия сыпучих пород сопровождается повышением дисперсности породы, т. е. раздроблением частиц. Интенсивность дробления зависит не только от величины сжимающего напряжения, но также от минерального и гранулометрического состава породы и ее влажности. Установлено, что в чистых кварцевых песках дробление протекает менее интенсивно, чем в полиминеральных песках. Дробимость частиц возрастает с увеличением их размеров. Кварцевые пески при давлениях до 200*10в5 Н/м2 дробятся более интенсивно в сухом состоянии, но в присутствии других минералов (глауконита, кальцита, слюд и др.); влажность повышает интенсивность дробления частиц и степень дисперсности породы.
Мелкодисперсные сыпучие породы о повышением давления дробятся менее интенсивно, чем средне- и крупнозернистые. Разрушение крупнообломочных частиц (щебня, дресвы, гальки и гравия) начинается уже при давлениях (2—3)*10в5 Н/м2.
Опытами установлено, что рыхлые пески не сжимаются до максимально плотной для данной породы состояния даже при давлениях 20*10в5 Н/м2. Вследствие этого кривые сжатия в интервале давлений до 20*10в5 Н/м2 песков одного и того же состава, по различной плотности образуют семейства кривых, не пересекающихся друг с другом (рис. 38). Чтобы довести рыхлые породы до максимально плотного состояния, требуется применение вибрационного воздействия.

При вибрации песок приобретает свойство вибротекучести, последняя характеризуется коэффициентом вибровязкости, величина которой зависит от свойств самой породы (ее влажности, дисперсности, формы и окатанности зерен) и ускорения ударной (сейсмическое) волны аmax. Виброуплотнение не зависит от способа увеличения ускорения ударной волны.
Виброуплотняемость сыпучих пород может быть иллюстрирована виброкомпрессионной кривой, построенной в координатах e-(emах/g) (рис. 39).
Сжимаемость раздельнозернистых пород

Наибольшей виброуплотняемостью обладают мелкозернистые пески. Пригрузка на породу уменьшает виброуплотняемость.
Коэффициент бокового распора песчаных пород изменяется в пределах 0,25—0,37, т. е, немного более узком интервале по сравнению с глинистыми породами.

title-icon Подобные новости