Классификация горных пород по механическим свойствам

В результате испытания горных пород методом вдавливания штампа появляется возможность составить несколько различных квалифицированных шкал, таких как: по твердости, по модулю Юнга, по пластичности и по пределу текучести.

Большой популярностью пользуется шкала твердости Мооса.

Шкала Мооса - это случайные 10 минералов, которые царапают предыдущий минерал, т. е. расстановка этих минералов осуществлена по взаимному царапанью:

1. Тальк 4. Флюорит 7. Кварц

2. Гипс 5. Апатит 8.Топаз 10. Алмаз

3. Кальцит 6. Полевой шпат 9. Корунд

Между ними неравномерно распределяется величина твердости. Более равномерная шкала, в которой последующий минерал в два раза прочнее, выглядит так:

1. --------- 10 6. Апатит 320

2. Гипс 20 7. Кварц 640

3. --------- 40 8. Корунд 1280 - относительная

4. Кальцит 80 9. ----------- 2560 твердость

5. Флюорит 160 10. Алмаз 5120

Наиболее распространенные шкалы, основанные на методе вдавливания штампа следующие:

1.Шкала по твердости. Все породы разделены на три группы: мягкие, средние и твердые. Каждая из этих групп делится на четыре категории, т. е. всего 12 категорий.

К I группе относятся высокопластичные и сильно пористые породы (глины, песчаники, известняки).

Ко II группе относятся пластично-хрупкие породы (известняки, доломиты, песчаники).

К III группе относятся преимущественно хрупкие породы (кремни, кварциты и др.).

Твердость пород (Р_ш кг/мм²) в группах колеблется:

I - £ 10-100

II - 100-400

III - 400- > 700

2. Шкала по пластичности. По пластичности горные породы разделены на шесть категорий:

К первой категории относятся хрупкие горные породы, от2^й до 5^й - пластично-хрупкие, а к 6^й категории - относятся высокопластичные и сильно пористые.

Размеры зон разрушения штампа в различных

Горных породах

При вдавливании штампа в горные породы различных групп по твердости получаются различные зоны разрушения (см. рис.40).

Рис.40

Здесь: h - глубина зоны разрушения;

- деформация.

На рисунке видно, что по мере увеличения пластичности горных пород, отношение глубины зоны разрушения (h) к деформации до момента разрушения для пород высокопластичных становится равным единице:

.