Исследование процесса разрушения 2D образцов горных пород на микроскопическом масштабе

Аннотация

В работе изучаются механизмы аккомодации напряжений в горных породах различного происхождения (гранит, серпентинит, каменный уголь – антрацит, яшма), а именно, их прочностные свойства и механизм разрушения. Малогабаритные лабораторные образцы в форме дисков (6 мм в диаметре и 3 мм в толщину) были испытаны по схеме непрямого растяжения (бразильского теста) на воздухе и в воде. Были построены деформационные кривые, определены основные механические характеристики модельных горных пород (предел прочности и деформация до распада на части) на воздухе и в воде, описана морфология поверхности изломов и изучены трещины на боковой поверхности. Установлено, что на макроскопическом масштабе все модельные горные породы демонстрируют хрупкое поведение, независимо от среды испытания. Охрупчивающего действия воды обнаружено не было, несмотря на снижение предела прочности. Показано, что на микроскопическом масштабе в объемных образцах опасная трещина состоит из почти слившихся порообразных трещин, как это наблюдается в таких вязкоупругих материалах как металлы и полимеры. Изучение трещин на микроскопическом масштабе в тонких образцах показало: вблизи их краев про исходит утонение за счет необратимой деформации. На этом основании сделано заключение, что на микроскопическом масштабе модельные горные породы ведут себя на вязкоупругий манер, а их де формационное поведение в воде можно описать эффектом Ребиндера [1]