- •Міністерство освіти і науки України
- •Порядок виконання лабораторних робіт
- •Цикл і щільнісні властивості гірських порід Загальні положення
- •Лабораторна робота №1 (п1) Визначення об’ємної ваги гірської породи
- •Порядок проведення експерименту
- •Питання для самоконтролю
- •Лабораторна робота №2 (п2) Визначення питомої ваги гірських порід
- •Питання для самоконтролю
- •Лабораторна робота №3 (п3) Визначення коефіцієнта пористості гірських порід
- •Порядок проведення експерименту
- •Питання для самоконтролю
- •Лабораторна робота № 4 (вг) Визначення вологоємкості гірської породи
- •Порядок виконання експерименту
- •Питання для самоконтролю
- •Цикл II. Механічні властивості гірських порід.
- •Лабораторна робота №5 ( мгп 1) Визначення коефіцієнта міцності гірських порід
- •Питання для самоконтролю:
- •Лабораторна робота №6 (мгп 2) Визначення пружних показників гірських порід статичним методом
- •Лабораторна робота №7 (а1) Визначення питомого хвильового опору і динамічного модуля пружності методом імпульсивного прозвучування.
- •Порядок виконання експерименту.
- •Питання для самоконтролю
- •Лабораторна робота №8 ( а2) Визначення динамічного модуля поздовжньої пружності і питомого хвильового опору гірських порід.
- •Порядок виконання експерименту.
- •Питання для самоконтролю:
- •Цикл III теплові властивості гірських порід Загальні положення
- •Лабораторна робота №9 (т1) Визначення коефіцієнта теплового розширення гірських порід
- •Порядок виконання експерименту
- •Питання для самоконтролю
- •Порядок виконання роботи
- •Питання для самоконтролю
- •Лабораторна робота № 11 (е3) Дослідження впливу зміни температури гірської породи на її електричний опір
- •Діелектрика (в):
- •Порядок виконання експерименту
- •Питання для самоконтролю
- •Лабораторна робота №12 (м2) Визначення питомої магнітної сприйнятливості гірських порід методом гуі
- •Порядок виконання роботи
- •Питання для самоконтролю
- •Цикл V характеристики розпушених порід
- •Лабораторна робота №13 (см1) Визначення фізико-механічних властивостей подрібнених гірських порід
- •Порядок виконання експерименту
- •Обробка експериментальних даних
- •Питання для самоконтролю
- •Лабораторна робота № 14 (см2) Визначення кута природного відкосу подрібнених порід
- •Визначення кута природного відкосу по методиці 2
- •Питання для самоконтролю:
- •Література
Питання для самоконтролю
1. Поясніть суть метода критичних кутів, його значення та завдання, які вирішуються за допомогою цього методу.
2. Поясніть фізико–математичний зв’язок між швидкостями та, і показниками Е,,, які характеризують пружні властивості гірських порід.
3. Які вам відомі методи визначення швидкостей пружних хвиль?
4. Як можна виразити залежність між швидкостями іта їхніми критичними кутамита?
5. Як визначити модуль Юнга і модуль зрушення ?
6. Що ви розумієте під коефіцієнтом Пуассона?
7. Які властивості гірських порід характеризують Е, ,?
8. Які показники найбільш впливають на швидкість пружних хвиль у гірських породах?
9. Поясніть фізичну суть питомого хвильового опору, модуля пружності і коефіцієнт Пуассона?
10. Поясніть експериментально–аналітичний зв’язок залежності
Лабораторна робота №8 ( а2) Визначення динамічного модуля поздовжньої пружності і питомого хвильового опору гірських порід.
Акустичними характеристиками гірських порід є пружні хвилі двох типів – хвилі стиснення або поздовжні хвилі , і хвилі зсуву – поперечні хвилі, які в акустичних методах досліджень є незалежними постійними.
Швидкість поширення пружних хвиль, яка залежить від хімічної і структурної неоднорідності гірської породи, визначається із хвильового рівняння:
, (8.1)
де Е – динамічний модуль пружності (модуль Юнга) ;
- об’ємна маса гірської породи ;
- коефіцієнт Пуассона.
Із рівняння 8.1 знаходимо:
Е=. (8.2).
Модуль зсуву (8.3).
Питомий хвильовий опір R характеризується опірністю проходження хвилі крізь акустичне середовище (гірську породу) і може бути визначений із виразу:
, (акустичний Ом) . (8.4).
Визначивши чисельне значення пружних хвиль експериментально, можна визначити показники E ,, які характеризують пружні властивості гірських порід.
Швидкість поздовжньої хвилі виміряється методом прямого прозвучування і визначається із співвідношення:
, (8.5).
де - довжина зразка;;
- час проходження ультразвукової хвилі крізь зразок, .
Порядок виконання експерименту.
У експерименті використано метод прямого прозвучування. Випромінюючий і приймаючий датчики розташовуються з різних боків зразка, орієнтовано по його вертикальній осі.
Пружна хвиля, у вигляді пакета ультразвукового імпульсу яка проходить крізь зразок, приймається датчиком. Використаний в експерименті дефектоскоп УКВ – 1 містить пристрій для відліку часу проходження хвилі крізь зразок (рис. 8.1).
1. Підключити прилад до мережі через штепсельний роз’їм тумблером ”Мережа”.
2. Після 3-5 хвилинного прогрівання прилад готовий до роботи. Засоби керування променем «Фокус», «Зміщення» Х і Y встановити на необхідну чіткість ліній розгортки і вивести її на середину екрану електронно-променевої трубки.
3. Зразок гірської породи помістити між датчиками, забезпечивши при цьому достатню щільність контакту між поверхнями зразка і датчиків. Ручкою «Підсилення» встановити амплітуду першої напівхвилі ( по вертикалі) у межах екрану ( рис. 8.1).
Рис. 8.1.
4. Повертаючи ручку лімба «Відлік плавно», сумістити початок першої на півхвилі з початком зондуючого імпульсу. Час проходження ультразвуку крізь зразок відлічується по лімбу і ноніусу .
5. Визначити швидкість поздовжньої хвилі, що проходить крізь зразок гірської породи.
6. За даними експерименту обчислити: динамічний модуль пружності Е, модуль зсуву - , коефіцієнт Пуассонаі питомий хвильовий опір – R.
7. Усі данні експерименту і розрахунків занести до таблиці 8.1.
Таблиця 8.1
№ |
Показники |
Позначення |
Одиниці. вимір. |
Зразки |
| |||
1 |
2 |
3 |
4 | |||||
1. |
Довжина зразка |
|
|
|
| |||
2. |
Час проходження ультразвуку крізь зразок |
Т |
|
|
|
| ||
3. |
Швидкість поздовжньої хвилі |
|
|
|
| |||
4. |
Об’ємна масса |
|
|
|
| |||
5. |
Динамічний модуль пружності |
Е |
|
|
|
| ||
6. |
Питомий хвильовий опір |
R |
|
|
|
|
Існує достатньо тісний зв’язок міцності гірської породи зі швидкостями пружних хвиль .
Прикладом експериментально–аналітичного зв’язку цих показників є вираз:
, (8.6.)
де - прискорення сили ваги;;
-об’ємна маса гірської породи,.
8. Визначити межу міцності гірської породи.
9. Побудувати графік залежності: