Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Физика горных пород
Содержание
- 1. Физика горных пород
- 2. Существует несколько теорий прочности. В основе каждой теории лежит свой критерий прочности
- 3. Теория нормальных напряжений Согласно теории, предложенной Галилеем,
- 4. Однако экспериментальные данные плохо согласуются с этой
- 5. Теория максимальных деформаций В 17 веке Сен-Венаном
- 6. Эта теория также не учитывает роли касательных
- 7. Теория максимальных касательных напряжений создана Кулоном. в
- 8. Слайд 8
- 9. Так как максимальные касательные напряжений при сложном напряженном состоянии равны:
- 10. то условие разрушения по этой теории будет следующим:
- 11. Эта теория прочности согласуется с экспериментальными данными
- 12. Ни одна из указанных теорий не учитывает
- 13. где 1, 2, 3 - напряжения по
- 14. Теория хрупкого разрушения А. Гриффитса По этой
- 15. Слайд 15
- 16. При нагрузке на породу, в углах трещин
- 17. Кинетическая (термофлуктуационная) теория разрушения твердых тел разработана
- 18. По этой теории долговечность материала t, при
- 19. Эксперименты, проведенные на породах, подтвердили снижение прочности с увеличением времени воздействия нагрузки.
- 20. Теория прочности Мора нашла широкое применение в
- 21. Суть теории прочности Мора (немецкий механик и
- 22. где N - нормальная сила на площадке
- 23. Если разделить полученное уравнение на площадь контакта
- 24. Слайд 24
- 25. это дает уравнение паспорта прочности идеально сыпучего материала (типа песка) без сцепления.
- 26. В реальной твердой породе, всегда есть сцепление
- 27. Слайд 27
- 28. Материал с когезией следует рассматривать как тело,
- 29. Если горная порода подвергается одноосному сжатию или
- 30. Геометрически когезия это отрезок, отсекаемый паспортом прочности на оси касательных напряжений диаграммы О. Мора
- 31. Слайд 31
- 32. Согласно теории Мора, разрушение наступает тогда, когда-либо
- 33. Паспорт прочности может быть представлен аналитически в виде параболы:
- 34. Слайд 34
- 35. где - угол наклона прямолинейного отрезка
- 36. Приняв за паспорт прочности параболу и
- 37. Новая теория прочности ДонГТУ Автор новой теории
- 38. На основании теорий Гриффитса и Журкова можно
- 39. Однако, в отличие от представлений о сухом
- 40. Это подтверждается экспериментальными данными физики деформирования и
- 41. Слайд 41
- 42. Удобно выразить долю сухого трения на сдвиговых
- 43. В теории О.Мора при наличии когезии разрыва
- 44. Слайд 44
- 45. В данной теории будем исходить из более
- 46. где -
- 47. где - τ0 когезия сдвига, численно равная
- 48. Расчеты показывают, что задание трех параметров вполне
- 49. Прочность трещиноватого массива Экспериментально установлено, что
- 50. Слайд 50
- 51. Если с помощью геофизических исследований и геологических
- 52. Для этого вводится новый параметр ψ характеризующий
- 53. Слайд 53
- 54. Слайд 54
- 55. Главными принципиальными отличиями предлагаемой новой теории прочности
- 56. Скачать презентанцию
Существует несколько теорий прочности. В основе каждой теории лежит свой критерий прочности
Слайды и текст этой презентации
Слайд 3Теория нормальных напряжений
Согласно теории, предложенной Галилеем, разрушение материала наступает
тогда, когда наибольшее нормальное напряжение достигнет некоторого предельного значения, (предела
прочности либо одноосному сжатию, либо одноосному растяжению).
Слайд 4Однако экспериментальные данные плохо согласуются с этой теорией, так как
она не учитывает касательных напряжений.
Если в образце развиваются и
касательные напряжения, то образец разрушается раньше, чем нормальные напряжения достигнут максимальной величины.
Слайд 5Теория максимальных деформаций
В 17 веке Сен-Венаном была сформулирована теория
прочности, согласно которой, разрушение материала произойдет тогда, когда наибольшие относительные
деформации станут равными некоторому предельному значению при сжатии:
Слайд 6Эта теория также не учитывает роли касательных напряжений в процессах
разрушения материала, и поэтому в ряде случаев она не согласовывалась
с данными экспериментов.Она более подходит при описании хрупкого разрушения породы
Слайд 7Теория максимальных касательных напряжений
создана Кулоном.
в качестве критерия разрушаемости
материала он принял максимальные касательные напряжения:
Шарль Огюсте́н де Куло́н
Слайд 11Эта теория прочности согласуется с экспериментальными данными для материалов, разрушение
которых происходит в зоне пластического течения.
Слайд 12Ни одна из указанных теорий не учитывает комплексного влияния всех
видов напряжений на процесс разрушения.
Максвелл предложил теорию прочности, в
основу которой положил величину работы по изменению формы образца при его деформировании без изменения объема.Была разработана энергетическая теория прочности.
Условие разрушения в ней выражается через нормальные напряжения:
Слайд 13где 1, 2, 3 - напряжения по соответствующим осям координат,
причем
1 > 2 > 3.
Эта теория более приемлема при
хрупком разрушении материала.
Слайд 14Теория хрупкого разрушения А. Гриффитса
По этой теории решающее значение
для начала разрушения имеют критические трещины в объеме твердого тела.
Так
как, в любом куске породы существует некоторое количество микроскопических дефектов - мелкие трещины, поры, неоднородности, плоскости ослабления, то картину хрупкого разрушения породы по теории Гриффитса можно представить так: 
Слайд 16При нагрузке на породу, в углах трещин и других неоднородностях
создаются микроконцентрации напряжений.
В момент, когда напряжение превысит предел прочности
в данной точке, происходит разрушение связей и микросдвиг. Напряжение мгновенно снижается и перераспределяется на другие точки, в которых в свою очередь, возникают микросдвиги.
Лавинообразное нарастание этого процесса приводит к развитию трещин и разрушению породы.
Слайд 17Кинетическая (термофлуктуационная) теория разрушения твердых тел
разработана академиком С. Н.
Журковым. Она основана на том, что разрушение не является каким-то
критическим состоянием тела. В твердых телах непрерывно идет процесс накопления повреждений (старение), который приводит к разрушению.Приложенная к телу нагрузка уменьшает время существования тела в не разрушенном состоянии.
Слайд 18По этой теории долговечность материала t, при постоянной нагрузке
= const, зависит от:
t =
t0 e((U - V )/k T)Т - температуры тела;
постоянных материала:
t0 = 1013 сек ;
U - энергия активации разрушения в исходном (ненагруженном) состоянии;
V - активационный объем;
k - постоянная Больцмана;
- напряжения.
Слайд 19Эксперименты, проведенные на породах, подтвердили снижение прочности с увеличением времени
воздействия нагрузки.
Слайд 20Теория прочности Мора
нашла широкое применение в горном деле.
Она основана
на зависимости между касательными и нормальными напряжениями в каждой точке
тела, находящегося в сложно-напряженном состоянии.Кристиан Отто Мор
Слайд 21Суть теории прочности Мора (немецкий механик и математик Отто Мор)
состоит в применении закона сухого трения Кулона (французский военный инженер)
для твердых тел.По этому закону, сдвиг по некоторой плоскости, на которой нет сцепления, происходит тогда, когда сила преодолевает предельное значение силы трения :
Слайд 22где N - нормальная сила на площадке трения, Н;
f
- коэффициент сухого трения, f = tg φ;
φ – угол
сухого трения между контактирующими поверхностями. 
Слайд 23Если разделить полученное уравнение на площадь контакта А, где есть
сухое трение, получим тот же закон в напряжениях:
Слайд 25это дает уравнение паспорта прочности идеально сыпучего материала (типа песка)
без сцепления.
Слайд 26В реальной твердой породе, всегда есть сцепление между частицами, которое
равно всестороннему внутреннему сжатию материала напряжением
Назовем его –
когезия
разрыва и обозначим – σ0
Слайд 28Материал с когезией следует рассматривать как тело, в котором соседние
частицы прижаты (сцеплены, притянуты) друг к другу напряжением.
Поэтому когезию
называют удельной силой сцепления или пределом прочности материала на всестороннее растяжение.
Слайд 29Если горная порода подвергается одноосному сжатию или растяжению, то для
этих случаев можно построить круги напряжений. Поскольку они будут максимальные
для данного напряженного состояния, их называют предельными.Проведя огибающую этих кругов, получают кривую, характеризующую предельное напряженное состояние горной породы в момент ее разрушения. Ее назвали паспортом прочности горных пород.
Слайд 30Геометрически когезия это отрезок, отсекаемый паспортом прочности на оси
касательных напряжений диаграммы О. Мора
Слайд 32Согласно теории Мора, разрушение наступает тогда, когда-либо касательные напряжения превысят
величину, ограниченную огибающей, либо нормальные растягивающие напряжения превысят определенный предел
при касательных напряжениях равных нулю.
Слайд 35где - угол наклона прямолинейного отрезка огибающей к оси
абсцисс носит название угла внутреннего трения породы;
tg - коэффициент внутреннего
трения;С - предельное касательное напряжение в породе при отсутствии нормальных напряжений. Показатель С называется сцеплением горной породы численно равный пределу прочности народы на срез при отсутствии нормальных напряжений.
Слайд 36 Приняв за паспорт прочности параболу и зная пределы прочности пород
на сжатие и растяжение можно вычислить и С, по
формулам:
Слайд 37Новая теория прочности ДонГТУ
Автор новой теории прочности профессор, заведующий
кафедрой Строительной геотехнологии
Литвинский Гарри Григорьевич
Слайд 38На основании теорий Гриффитса и Журкова можно представить, что разрушение
происходит путем образования многочисленных микродефектов.
В совокупности эти сдвиги и
разрывы породы, возникающие в материале при воздействии температуры и напряжений, образуют многочисленные рассеянные по всему объему дефекты.
Слайд 39Однако, в отличие от представлений о сухом трении Кулона, положенном
в основу теории прочности О. Мора, Литвинский предположил, что на
площадке сдвига реализуется одновременно два механизма трения - сухое и жидкостное.
Слайд 40Это подтверждается экспериментальными данными физики деформирования и разрушения материалов.
В частности,
в устье растущей трещины местная температура превышает температуру плавления материала
и там, очевидно, возникает жидкостное трение.
Слайд 42Удобно выразить долю сухого трения на сдвиговых площадках параметром ,
который назвали коэффициент хрупкости
(0 ≤ α ≤ 1)
Если α=0, то сухое трение отсутствует и материал идеально пластичен.
Если α = 1 материал представляет собой идеально хрупкое тело.
Слайд 43В теории О.Мора при наличии когезии разрыва коэффициент внутреннего трения
постоянен (const) и его можно представить в следующем виде:
Слайд 45В данной теории будем исходить из более сложного, но теоретически
оправданного положения, что в материале на сдвиговых дефектах возникает не
только сухое, но и жидкостное трение. Тогда приведенное уравнение запишется в виде:
Слайд 46где -
касательное и нормальное
напряжение на площадке сдвига с нормалью n, МПа.
Решая это уравнение при условия
при
получим:
Слайд 47где - τ0 когезия сдвига, численно равная отрезку на оси
τ, отсекаемому паспортом прочности при σn = 0, МПа
Это
уравнение является обобщенным паспортом прочности однородного, ненарушенного материала (горной породы) 
Слайд 48Расчеты показывают, что задание трех параметров вполне достаточно для описания
любого типа паспорта прочности
Экспериментально параметры обобщенной огибающей (паспорта прочности)
можно определить, испытав в лаборатории горную породу на одноосные растяжение и сжатие , а также использовав тот факт, что угол внутреннего трения при одноосном сжатии пород достаточно хорошо известен. 
Слайд 49 Прочность трещиноватого массива
Экспериментально установлено, что прочность массива горных
пород намного меньше, чем прочность слагающих его пород. Это обусловлено
наличием трещиноватости. Она повышается по мере увеличения размеров рассматриваемого участка (блока) массива.
Слайд 51Если с помощью геофизических исследований и геологических изысканий удалось установить
степень нарушенности массива трещинами, то можно рассчитать прочность трещиноватого массива,
зная прочность породы в образце.
Слайд 52Для этого вводится новый параметр ψ характеризующий сплошность массива.
С физической
точки зрения, сплошность представляет собой часть ненарушенной трещинами площади, на
некоторой произвольной плоскости в массиве.Если породы разбиты хаотическими трещинами, причем они открытые (с несомкнутыми берегами), то обобщенное уравнение прочности массива можно записать следующим уравнением:
Слайд 55Главными принципиальными отличиями предлагаемой новой теории прочности являются:
использование вместо алгебраических
дифференциальных соотношений;
учет сухого и жидкостного трения на площадках разрушения
введением нового параметра хрупкости – α, и отказ от понятия «угол внутреннего трения» как параметра свойств материала;учет трещиноватости строения горных пород и массивов с помощью нового параметра сплошности ψ.
