Реология горных пород

Август 8, 2022

Главная
География
Реология горных пород

Содержание

2. Виды деформаций Упругая Пластическая Вязкая
3. Упругость Способность тела восстанавливать свою форму и объем (у твердых тел) или только объем (жидкость, газы)
4. Пластичность Пластичность - свойство горной породы необратимо изменять свою форму под действием сдвигового напряжения без разрушения.
5. Механизмы пластической деформации Пластическая деформация обеспечивается: - межзерновым скольжением; - трансляцией; - перекристаллизацией. Межзерновое скольжение -
6. Вязкость Свойство тела оказывать сопротивле-ние перемещению молекул относи-тельно друг друга.
7. Идеальные реологические тела - носители идеальных деформаций Гук Сен-Венан Ньютон τi = G · γi, σср
8. Аксиомы реологии Первая аксиома: под действием равномерного всестороннего давления все материалы ведут себя одинаково – как
9. Возвращение в исходному вопросу: С помощью какого механического воздействия можно распознать природу тел (отличить одно тело
10. Вторая аксиома Каждый реальный материал обладает всеми реологическими свойствами, хотя и в разной степени. H, StV,
11. Третья аксиома Существует иерархия реологичес-ких тел: тело, низшее по иерархии, должно получаться из тела, высше-го по
12. ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ СЛОЖНЫХ ТЕЛ τ = τ1 = ... = τn, γ = γ1 + ...
13. СЛОЖНЫЕ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕЛА 2. Тело Максвелла: М = Н - N а) τi = const: ползучесть
14. Ползучесть горных пород Тело Пойнтинга-Томсона PT = M | H1
15. Кривые изменения сдвиговой деформации во времени Затухающая ползучесть Незатухающая ползучесть τ = const τ = const
16. Ползучесть и пластическая деформация По внешним признакам ползучесть похожа на пластическое течение горных пород. Принципиальная же
17. К чему приводит ползучесть горных пород стенки скважины Потеря устойчивости пород в открытом стволе, смятие обсадных
18. Ползучесть горных пород стенки скважины Инициатор ползучести у горных пород разный: - Ползучесть глин и глинистых
19. Ползучесть горных пород стенки скважины В мерзлых горных породах роль цементиру-ющего вещества играет лед, который вызы-вает
20. Ползучесть Склонны к ползучести соленосные породы, многолетние мерзлые пласты горных пород, аргиллиты, глинистые сланцы, песчаники с
21. Релаксация напряжений Возвращаемся к исходному уравнению б) γi = const: релаксация напряжений τ = τоe–t/T ,
22. Релаксация напряжений Релаксация напряжений характеризуется периодом (временем) релаксации (время, в течение которого напряжение убывает в «е»
23. Тело Максвелла Тело Максвелла – упруго-вязкое тело. Его поведение при деформировании оп-ределяется соотношением времени дей-ствия нагрузки
24. 3. Тело Шведова SW СЛОЖНЫЕ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕЛА
25. Физические уравнения Упругий массив горных пород εx = [σx – v (σy + σz)]/Е εy =
26. Физические уравнения в) Вязкий массив горных пород теория старения теория упрочнения
28. Скачать презентацию

Слайд 2

Виды деформаций
Упругая
Пластическая
Вязкая

Слайд 3

Упругость
Способность тела восстанавливать свою форму и объем (у твердых тел) или

только объем (жидкость, газы) после прекращения действия сил.
Упругая деформация исчезает после снятия нагрузки.

Слайд 4

Пластичность
Пластичность - свойство горной породы необратимо изменять свою форму под действием

сдвигового напряжения без разрушения. Пластичность возникает тогда, когда максимальное касательное напряжение достигает предельного значения, называемого пределом текучести τТ.
Уравнение состояния можно записать так:

Слайд 5

Механизмы пластической деформации
Пластическая деформация обеспечивается:
- межзерновым скольжением;
- трансляцией;
- перекристаллизацией.
Межзерновое скольжение -

смещение отдель-ных зерен породы относительно друг друга.
Трансляция – скольжение одного слоя кристал-лической решетки минерала относительно другого.
Перекристаллизация - искажение и изменение кристаллической решетки.

Слайд 6

Вязкость
Свойство тела оказывать сопротивле-ние перемещению молекул относи-тельно друг друга.

Слайд 7

Идеальные реологические тела
- носители идеальных деформаций
Гук
Сен-Венан
Ньютон
τi = G · γi,
σср =

K·εср

γi = 0 при τi < τт,
γi → ∞ при τi ≥ τт,

εv = 0

σср = K·εср

Слайд 8

Аксиомы реологии
Первая аксиома: под действием равномерного всестороннего давления все материалы ведут

себя одинаково – как идеально упругие тела.

Слайд 9

Возвращение в исходному вопросу:
С помощью какого механического воздействия можно распознать природу

тел (отличить одно тело от другого)?
ОТВЕТ:

Слайд 10

Вторая аксиома
Каждый реальный материал обладает всеми реологическими свойствами, хотя и в

разной степени.
H, StV, N
H, StV, N
H, StV, N

Слайд 11

Третья аксиома
Существует иерархия реологичес-ких тел: тело, низшее по иерархии, должно

получаться из тела, высше-го по иерархии, если в последнем приравнять нулю некоторые реоло-гические параметры.
Последовательное и параллельное соединение идеальных тел: моделирование реальных тел.

Слайд 12

ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ СЛОЖНЫХ ТЕЛ
τ = τ1 = ... = τn,
γ = γ1 + ... + γn
τ =

τ1 + ... + τn ,

γ = γ1 = ... = γn

1. Последовательное соединение элементов

2. Параллельное соединение элементов

СЛОЖНЫЕ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕЛА

1. Тело Прандтля: P = H – StV

γs – γe = γp

Слайд 13

СЛОЖНЫЕ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕЛА
2. Тело Максвелла: М = Н - N
а) τi

= const: ползучесть

γм = τt/η + γо

Слайд 14

Ползучесть горных пород
Тело Пойнтинга-Томсона
PT = M | H1

Слайд 15

Кривые изменения сдвиговой деформации во времени
Затухающая ползучесть
Незатухающая ползучесть
τ =

const

τ = const

Слайд 16

Ползучесть и пластическая деформация
По внешним признакам ползучесть похожа на пластическое течение

горных пород. Принципиальная же разница в том, что плас-тичность проявляется за пределами упругости при возрастающих нагрузках.
Ползучесть может возникнуть при нагрузках, меньших предела упругости (текучести) горных пород, причем длительность воздей-ствия нагрузки для фиксирования ползучести, как правило, велика.

Слайд 17

К чему приводит ползучесть горных пород стенки скважины
Потеря устойчивости пород в

открытом стволе, смятие обсадных колонн, поте-ри стволов при наклонном бурении.

Слайд 18

Ползучесть горных пород стенки скважины
Инициатор ползучести у горных пород разный:

- Ползучесть глин и глинистых пород явля-ется следствием наличия водно-коллоидных связей в этих породах. Водные пленки играют роль смазочного материала, по которому ползут частицы минерального скелета.
- Ползучесть песчаников и других осадочных пород, имеющих глинистый цемент, объясняется свойства-ми этого цемента.

Слайд 19

Ползучесть горных пород стенки скважины
В мерзлых горных породах роль цементиру-ющего вещества

играет лед, который вызы-вает ползучесть минерального скелета.
Ползучесть соленосных пород определяется наличием в них солей. Эти горные породы начинают течь при весьма малых нагрузках, так как соли не имеют несущей способности и передают нагрузку так же, как жидкости.

Слайд 20

Ползучесть
Склонны к ползучести соленосные породы, многолетние мерзлые пласты горных пород, аргиллиты,

глинистые сланцы, песчаники с глинистым цементом.

Слайд 21

Релаксация напряжений
Возвращаемся к исходному уравнению
б) γi = const: релаксация напряжений
τ =

τоe–t/T ,

T = η/G

Слайд 22

Релаксация напряжений
Релаксация напряжений характеризуется периодом (временем) релаксации (время, в течение которого

напряжение убывает в «е» раз (е = 2,71 – основание натурального логарифма).
Время релаксации:
Известняки – 1,05 · 105 – 1010 с;
Песчаники – (1,07 - 2,6) · 105 с;
Глинистые сланцы (2,6 – 34,5) · 105 с;
Плотные глины – (8,6 – 17,3) · 105 с.
Лед – 102 -103 c;
Вода – 10– 11 с.

Слайд 23

Тело Максвелла
Тело Максвелла – упруго-вязкое тело. Его поведение при деформировании оп-ределяется

соотношением времени дей-ствия нагрузки t и времени релаксации T:
- при t >> T – тело М ведет себя как жид-кость,
- при t << T – тело М ведет себя как твер-дое тело

Слайд 24

3. Тело Шведова SW
СЛОЖНЫЕ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕЛА

Слайд 25

Физические уравнения
Упругий массив горных пород
εx = [σx – v (σy +

σz)]/Е
εy = [σy – v (σx + σz)]/Е
εz = [σy – v (σx + σz)]/Е
γxy = τxy/G, γxz = τxz/G, γyz = τyz
б) Пластический массив горных пород
εx – εср = [(σх – σср)/2G] ∙ ω
εy – εср = [(σy – σср)/2G] ∙ ω
εz – εср = [(σz – σср)/2G] ∙ ω
γxy = τxy ∙ ω/G, γxz = τxz∙ ω/G, γyz = τyz ∙ ω/G

Слайд 26

Реология горных пород

Содержание

Виды деформаций Упругая Пластическая Вязкая

УпругостьСпособность тела восстанавливать свою форму и объем (у твердых тел) или

ПластичностьПластичность - свойство горной породы необратимо изменять свою форму под действием

ВязкостьСвойство тела оказывать сопротивле-ние перемещению молекул относи-тельно друг друга.

Идеальные реологические тела- носители идеальных деформацийГукСен-ВенанНьютонτi = G · γi,σср =

Аксиомы реологииПервая аксиома: под действием равномерного всестороннего давления все материалы ведут

Возвращение в исходному вопросу:С помощью какого механического воздействия можно распознать природу

Вторая аксиомаКаждый реальный материал обладает всеми реологическими свойствами, хотя и в

Третья аксиома Существует иерархия реологичес-ких тел: тело, низшее по иерархии, должно

ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ СЛОЖНЫХ ТЕЛτ = τ1 = ... = τn,γ = γ1 + ... + γnτ =

СЛОЖНЫЕ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕЛА2. Тело Максвелла: М = Н - Nа) τi

Ползучесть горных породТело Пойнтинга-ТомсонаPT = M | H1

Кривые изменения сдвиговой деформации во времени Затухающая ползучестьНезатухающая ползучесть τ =

Ползучесть и пластическая деформацияПо внешним признакам ползучесть похожа на пластическое течение

К чему приводит ползучесть горных пород стенки скважиныПотеря устойчивости пород в

Ползучесть горных пород стенки скважиныИнициатор ползучести у горных пород разный:

Ползучесть горных пород стенки скважиныВ мерзлых горных породах роль цементиру-ющего вещества

ПолзучестьСклонны к ползучести соленосные породы, многолетние мерзлые пласты горных пород, аргиллиты,

Релаксация напряженийВозвращаемся к исходному уравнениюб) γi = const: релаксация напряженийτ =

Релаксация напряженийРелаксация напряжений характеризуется периодом (временем) релаксации (время, в течение которого

Тело МаксвеллаТело Максвелла – упруго-вязкое тело. Его поведение при деформировании оп-ределяется

3. Тело Шведова SWСЛОЖНЫЕ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕЛА

Физические уравненияУпругий массив горных породεx = [σx – v (σy +

Физические уравненияв) Вязкий массив горных пород теория старения теория упрочнения

Похожие презентации