Базовые физические свойства горных пород
Таблица 11.1
Свойства |
Основной параметр |
Обозна-чение |
Единица измерения |
Определение |
Плотностные |
Объемный вес |
γ |
гс/см3 |
Вес единицы объема горной породы в ее естественном состоянии (с порами, трещинами и т. д.) |
|
Пористость |
P |
- |
Относительный объем всех пор, заключенных в единице объема породы |
Механичес-кие |
Предел прочности на сжатие |
σсж |
кгс/см2 |
Критическое значение одноосного сжимающего напряжения, при котором происходит разрушение породы |
|
Предел прочности на растяжение |
σр |
кгс/см2 |
Критическое значение одноосного растягивающего напряжения, при котором происходит разрушение породы |
|
Модуль Юнга |
Е |
кгс/см2 |
Коэффициент пропорциональности между действующим продольным напряжением и соответствующей ему продольной относительной деформацией (условное напряжение, при котором образец испытывает относительную упругую деформацию, равную единице) |
|
Коэффициент Пуассона |
ν |
- |
Коэффициент пропорциональности между упругими продольными и поперечными деформациями при одноосном нормальном напряжении (отношение относительных поперечных деформаций к продольным) |
Продолжение таблицы 11.1
Свойства |
Основной параметр |
Обозна-чение |
Единица измерения |
Определение |
Тепловые |
Удельная теплопроводность |
λ |
ккал/м·ч·°С |
Колличество тепла, проходящего в единицу временн через единицу сечения в направлении, перпендикулярном сечению, при перепаде температур в 1 °С на единицу расстояния |
|
Удельная теплоемкость |
с |
ккал/кг·°С |
Количество тепла, необходимого для повышения температуры 1 кг вещества на 1 °С |
|
Коэффициент линейного расширения |
λ |
1/°С |
Относительное удлинение размеров тела при нагреве его на 1 °С |
Электромаг-нитные |
Удельное электрическое расширение |
ρ |
ом·м |
Величина, обратная силе тока, проходящего через единицу площади образца при напряженности электрического поля образца, равной единице |
|
Относительная диэлектрическая проницаемость |
ε |
- |
Коэффициент, показывающий во сколько раз уменьшается напряженность электрического поля при внесении в него диэлектрика |
|
Относительная магнитная проницаемость |
μ |
- |
Коэффициент, показывающий во сколько раз магнитная индукция поля в данном магнетике изменяется по сравнению с вакуумом |
При проведении n определений одного типа породы или минерала более близкое к истинному будет среднеарифметическое всех измеренных значений параметра Xi
Но данным эксперимента можно вычислить: среднеквадратичную ошибку единичного результата
,
коэффициент вариации
И доверительный интервал при соответствующей доверительной вероятности α (например, α = 0,95)
Окончательный результат записывается следующим образом:
при
α = 0,95.
Для более полной характеристики изменчивости параметров пород пользуются вариационными кривыми, которые строят по данным большого числа измерений. По оси абсцисс откладывают численные значения параметра, а по оси ординат — число образцов (в %) со значениями параметра, меньшими или равными данному (рис. 11.1, а).
Часто необходимо получить количественное выражение зависимости какого-либо параметра от различных признаков минерального состава (например, от содержания магнетита) и строения (например, от пористости) или взаимную связь между двумя параметрами, (например, между модулем Юнга и прочностью породы). Для этого проводят серию опытов. На основе полученных данных строят в соответствующих координатах точечный график зависимости между исследуемыми параметрами.
Рис. 11.1 Интегральный вариационный график объемного веса и корреляционная зависимость между объемной плотностью и пористостью осадочных пород:
1 – известняки; 2 – доломиты; 3 – граниты
Поскольку при определении параметров практически невозможно учесть все факторы, оказывающие влияние на свойства пород, на графике можно проследить только общую закономерность изменения одного параметра с изменением другого. Такой график можно обработать методами математической статистики. В результате обработки устанавливается корреляционная зависимость, т. е. зависимость, в которой одному значению аргумента соответствует несколько значений функции (рис. 5, б). Корреляционные зависимости не отличаются большой точностью, но они находят широкое применение на практике, поскольку позволяют с достаточной вероятностью определить по одному показателю другой.