Исследование физико-механических характеристик горных пород при их газоводонасыщении

Abstract

В работе представлен оригинальный метод физического моделирования газоводонасыщения горных пород, в частности песчаников с существенно отличающимся цементирующим составом и пористостью. Газоводонасыщение проводится с одновременным использованием эффекта образования вакуума по закону Клапейрона-Менделеева в структуре породы во время ее остывания в горячей воде и одновременным воздействием вакуума на разогретую воду с образцом. Установлено, что в песчанике с кварцевым цементом и пористостью 1% при газоводонасыщении наблюдается его упрочнение, но при наличии едва заметной нарушенности структуры такие прочностные характеристики как предел прочности, модуль упругости и удельная энергия, накопленная образцом при одноосном сжатии перед разрушением, могут снижаться на 37, 38 и 43% соответственно.

У роботі представлений оригінальний метод фізичного моделювання газоводонасичення гірських порід, зокрема пісковиків, які істотно відрізняються цементуючим складом і пористістю. Газоводонасичення проводиться з одночасним використанням ефекту утворення вакууму за законом Клапейрона- Менделєєва в структурі породи під час її охолодження в гарячій воді та одночасним впливом вакууму на розігріту воду із зразком. Встановлено, що в пісковику з кварцовим цементом і пористістю 1% при газоводонасиченні спостерігається його зміцнення, але за наявності ледь помітною порушеності структури такі характеристики, як межа міцності, модуль пружності і питома енергія, яка накопичена зразком при одноосьовому стисненні перед руйнуванням, можуть знижуватись на 37, 38 і 43% відповідно.

The work presents an original method for physical modeling of gas-and-water saturation of rocks and, in particularly, in sandstones which differ by binder components and porosity. The rocks are saturated with gas and water simultaneously with effect of vacuum formation by the Mendeleev-Clapeyron law in the rock structure during the rock cooling in hot water with simultaneous impact of the vacuum on the heated water with the sample. It is stated that at gas-and-water saturation sandstone with quartz cement and porosity of 1% is harden, but if the structure is at least slightly disturbed such strength characteristics as tensile strength and elastic modulus as well as specific energy accumulated by the sample under uniaxial compression before its destruction can decrease by 37, 38 and 43%, respectively.