Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

Немонотонные изменения проницаемости не подавляются дроблением только в случаях относительно малых значений начальной пористости. (Взрыв в образце породы с то ~ 0% проиллюстрирован на рис. 5.8.)

Рис. 5.S. Немонотонность профиля проницаемости после взрыва в плотном сцементированном песке ( Щ = 10 %)

ВЗРЫВ XAPflXET

60 120

РАДИАЛЬНОЕ РАССТОЯНИЕ, м

Рис. 5.9. Данные испытаний скважин после ядерных взрывов в гранитах (I -радиус полости, II - взрыв Хоггар):

1, 2 - вертикальные и горизонтальные скважины, измерения 1964 года; 3, 4 -измерения 1965 год,1; числа в скобках - номера скважин

Однако эти изменения проницаемости не более чем в 3 раза превосходят начальное значение.

Они намного меньше поразительных изменений (в 1000 раз и даже более) проницаемости гранитов, что объясняется появлением взрывных трешин в массиве исключительно малой начальной пористости (рис. 5.9).

Судя по этим экспериментальным данным, все остаточные

изменения локализованы в зоне г < 0,47 м/кг/ в случае мягкого пористого массива, тогда как в более жестком (водонасыщенном базальте) критериальное значение равно 0,63, а в монолитных массивах (гранитах) эта зона оценивается

как г < 1 м/кг/.

В пористых горных массивах после взрыва нет трешин. Бесчисленные жесткие зерна подавляют развитие длинных трещин, возникающих обычно в хвостовой части расходящихся взрывных волн.

Экспериментальные данные согласуются с расчетами, использующими обычные статические прочностные параметры горных пород.

5.1.5. ДИНАМИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ГЕОМАТЕРИАЛОВ

В горной механике существует проблема динамической прочности, которая должна быть разрешена.

Прежде всего отметим, что напряжения распространяются по неразрушенному геоматериалу со скоростями упругих волн, тогда как разрушение имеет свою предельную скорость, существенно меньшую, чем упругие скорости.

Предельная скорость объясняется ростом эффективной трещиностойкости материала, когда скорость роста трещины приближается к скорости волны Релея [59, 151], или же динамической неустойчивостью трещин при высокоскоростном ее росте.

Предельная скорость измеряется относительно материала, который может двигаться сам - с массовой скоростью V. Так, в экспериментах с плексигласом предельная скорость равна 500 м/с. При скольжении в гранитах [92] она имеет порядок 2-3 км/с. В обжатых песках эта скорость составляет 450 м/с, что близко к значению скорости Релея (для песчаных массивов

[92]). Уже это предварительное замечание объясняет динамическую прочность как эффект перегрузки.

Подтвердим подобные соображения ссылками на весьма простой расчет [92]. Рассмотрим плоскую упругопластическую динамическую задачу об ударном упругохрупком разрушении с двухфронпшьным профилем волны (рис. 5.10). Первый фронт соответствует упругому предвестнику, который движется в плоскости годографа вдоль линии АВ. Разрушение материала происходит на втором фронте, за линией АС материал уже разрушен. Если условие хрупкого разрушения а = сг.. выполнено непосредственно перед соответствуюшей линией АС, то напряжение сразу за ней можно найти из балансов на разрыве. Разница сплошного <<-» и разрушенного «+>> состояний учитывается путем смены определяющих законов.

Однако, если скорость фронта разрушения cf равна своему реальному измерению в динамике предельному значению, то напряжение а~ намного выше в зоне «-», чем статически разрушающее напряжение а..

Рис. 5.10. Схема волн нагрузки и разгрузки с учетом фронта разрушения как динамического разрыва