Контрольні запитання

1. В чому переваги методу мікротвердості?

2. Значення якої площі входить у формулу для визначення мікротвердості: істинної площі відбитку чи її проекції?

3. Як вплине на результати досліду недотримання часу навантаження?

4. Як вплине на результати досліду анізотропія досліджуваного мінералу?

5. Яку піраміду доцільніше застосовувати при дослідженні анізотропних матеріалів: Кнуппа чи Віккерса?

6. Від чого залежить мікротвердість мінералів?

7. Чи можна за величиною мікротвердості породоутворюючих мінералів робити висновки про твердість всієї породи в цілому?

Література: [1], стор. 78 – 79; [2] стор. 38 −40.

Лабораторна робота №5 визначення механічних властивостей гірських порід методом втискування штампа

Мета роботи: Засвоєння методики визначення механічних властивостей гірських порід методом втискування штампу, а також ознайомлення з характерними особливостями руйнування гірських порід.

Теоретичні відомості

Метод втискування циліндричного штампу з плоскою основою є основним при визначенні механічних властивостей гірських порід стосовно буріння свердловин. Це пояснюється тим, що втискування штампу найреальніше моделює процес дії породоруйнівних елементів долота на породу при її руйнуванні на вибої.

а) – для м’яких і середніх порід;

б) – для твердих порід

Рисунок 5.1 – Циліндричні штампи

При визначенні механічних властивостей гірських порід використовують циліндричні штампи з плоскою основою (рис. 5.1). При випробовуванні дуже твердих порід доцільно використовувати штампи у вигляді конуса з кутом при вершині до 60, площею 1 мм² (рис. 5.1, б), які повністю виготовлені з твердого сплаву. Для щільних і однорідно пористих порід слід використовувати циліндричні штампи площею 2мм² (рис. 5.1, а). Штампи площею 3 – 10 мм² використовують для дослідження сильно пористих і неміцних гірських порід.

Всі гірські породи за характером поведінки при втискуванні штампу поділені на три класи: І – пружно-крихкі (рис. 5.2, а), ІІ – пружно-пластичні (рис. 5.2, б), ІІІ – сильно пластичні і дуже пористі (рис. 5.2, в).

Рисунок 5.2 – Діаграми “навантаження – деформації ” втискування штампу для різних класів порід

Суть методики полягає в тому, що у підготований зразок втискують штамп до моменту утворення лунки. В процесі втискування реєструють навантаження і деформацію, що відповідає цьому навантаженню.

За кривою “ навантаження –деформація ” оцінюють механічні властивості досліджуваної гірської породи.

Прилади і матеріали для проведення роботи

Ручний прес, індикатор переміщень, направляюча втулка, досліджувані взірці гірських порід, торсійна вага, пластилін.

Опис приладів

Лабораторна робота виконується на гідравлічному пресі з індикатором деформації (рис. 3.3) загальний вигляд якого зображений на рисунку 5.3.

Порядок виконання роботи

Порядок виконання роботи аналогічний пп. 1–7 лабораторної роботи №3.

Отримавши лунку руйнування при втискуванні індентора, її заповнюють пластиліном, який зважують на торсійній вазі і визначають об’єм лунки

, (5.1)

де − маса пластиліну;

− густина пластиліну.

Результати вимірювань записують у таблицю 5.1.

Таблиця 5.1 – Результати експериментів

№ п/п	Тиск р, Па	Навантаження Р, Н	Деформація (), мкм.
			Порода І класу	Порода ІІ класу	Порода ІІІ класу