Cơ Học Đá Phần 4 ppsx

114. Cơ học đá i vi ủỏ, tớnh cht mi mũn ca nú l kh nng ủỏ lm mũn ( mc ủ no ủú) b mt tip xỳc ca cỏc vt th khỏc trong quỏ trỡnh ma sỏt. ỏ trng thỏi nguyờn khi hay ủó b nghin nh cng ủu cú tớnh cht mi mũn. Hin nay cha cú mt ch tiờu thng nht ủ ủỏnh giỏ kh nng mi mũn ca ủỏ. Tựy theo cỏc phng phỏp xỏc ủnh m ngi ta dựng cỏc ch tiờu riờng nhng theo V Kuznexhov, thỡ cú th dựng cỏc ch tiờu sau ủ ủc trng cho tớnh cht mi mũn: + hao mũn tuyt ủi l khi lng m ca vt th b tỏch ra trong quỏ trỡnh mi mũn. Khi lng ny cng ln thỡ vt mi mũn cú tớnh mi mũn cng cao. + mi mũn hay cng ủ mi mũn l t s gia ủ hao mũn tuyt ủi v cụng ca lc ma sỏt lm tỏch khi lng mũn ra: = PL f m A m m = (1.190) trong ủú: f l h s ma sỏt; P l ti trng; L l quóng ủng ma sỏt. + chng mũn B l t s gia cụng tiờu hao ủ tỏch khi lng m ca vt th v chớnh khi lng ủú. B = = 1 m A m (1.191) + Tc ủ mi mũn l s hao mũn khi lng trong mt ủn v thi gian. a = t m (1.192) trong ủú: t l thi gian thớ nghim lm tỏch khi lng mũn m. - Cỏc yu t nh hng ủn tớnh cht mi mũn. mi mũn ca ủỏ ph thuc vo nhiu yu t. Di ủõy ch xột mt vi yu t c bn. + cng ca ht khoỏng vt Ht khoỏng vt to ủỏ cng cng thỡ tớnh cht mi mũn ca nú cng cao. ỏ no cha nhiu thch anh thỡ tớnh cht mi mũn cng ln. mi mũn ca ủỏ ch yu ph thuc vo ủ cng riờng phn ca ủỏ. Cú th mt loi ủỏ cú ủ cng ton phn thp (do cht gn kt kộm bn) nhng li cú tớnh mi mũn cao do ủ cng ca cỏc ht khoỏng vt cao. Khi b mi mũn, cỏc ht khoỏng vt ủó ủúng vai trũ quyt ủnh. Trong trng hp ny, ủ cng ton phn khụng phi l mt ch tiờu ủỏng tin cy. C¬ häc ®¸. 115 ðá có khả năng mài mòn kém nhất là các ñá sulfat (như thạch cao, barit…). Tính chất mài mòn tăng dần với các ñá carbonat (như ñá vôi, ñôlômit…), các ñá silic (như calxêñoan, ñá lửa…), các ñá chứa sắt, manhê, thạch anh… + ðộ bền của chất gắn kết Ảnh hưởng này có hai mặt: Khi ñộ bền của chất gắn kết càng lớn, các hạt liên kết với nhau càng chặt nên trong quá trình mài mòn, các hạt không bị rời ra và như vậy làm tăng tính mài mòn của ñá. Mặt khác, cũng do các hạt bám chặt với nhau nên dần dần mặt mài trở nên bằng phẳng sẽ làm giảm khả năng mài mòn. Với những ñá có ñộ bền của chất gắn kết kém thì khi mài, dễ tạo thành bề mặt mới, nghĩa là làm tăng tính mài mòn, nhưng ñồng thời các hạt không bám chắc vào nhau, ngay cả khi hạt còn khả năng mài mòn ñã bị rời khỏi ñá – do vậy khả năng mài mòn sẽ giảm. Tác dụng mài mòn sẽ tốt nhất khi các hạt ñã bị mòn, hết khả năng làm việc bị rời ra khỏi ñá thì cũng là lúc những hạt nhọn mới bắt ñầu làm việc. + Dạng hạt Dạng hạt chỉ ảnh hưởng tới khả năng mài mòn của ñá khi ñộ cứng của nó lớn hơn ñộ cứng của vật bị mài. Trong các ñiều kiện khác như nhau thì hạt càng nhọn, càng nhiều góc cạnh thì mài mòn càng tốt. + Kích thước hạt Thường thì khi kích thước hạt càng lớn thì hiệu quả mài mòn càng tăng. ðiều này L.A. Sreyner ñã giải thích là khi kích thước hạt càng bé thì tổng diện tích tiếp xúc trong quá trình mài mòn càng lớn làm áp lực lên một ñơn vị diện tích mài mòn giảm, do vậy không phá huỷ ñược vật bị mài mòn. Kích thước hạt càng lớn, mặt ñá càng xù xì, gây nhiều chỗ tập trung ứng suất trong khi mài làm khả năng mài mòn của ñá càng tăng. + Mức ñộ không ñồng nhất của ñá Thực tế thấy là khi cùng một ñộ cứng, ñá ña khoáng có khả năng mài mòn nhiều hơn ñá ñơn khoáng. Thí dụ như granit, granoñiorit là các ñá chứa thạch anh có tính chất mài mòn nhiều hơn thạch anh. ðiều này có thể giải thích là trong các ñá ña khoáng có chứa các chất khoáng vật kém bền và ñộ cứng thấp (như mica, felspat) dễ bị phá huỷ khi bị mài, làm trơ các hạt thạch anh ra, gây hiện tượng tập trung ứng suất, mài mòn mạnh bề mặt tiếp xúc. Còn ở ñá ñơn khoáng, sự mài mòn xẩy ra ñều ñặn, diện tích tiếp xúc lớn nên áp lực tiếp xúc giảm ñi, do vậy hiệu quả mài mòn kém. + ðộ rỗng và ñộ ẩm ðộ rỗng của ñá càng lớn thì làm mặt ñá càng xù xì, gây tập trung ứng suất khi mài và làm hiệu quả mài mòn tăng lên. 116. C¬ häc ®¸ ðá càng ẩm làm ñộ cứng và ñộ bền càng giảm. Do ñó khả năng mài mòn kém hẳn ñi. Trên ñây mới kế ñến những yếu tố về bản chất của ñá ảnh hưởng tới tính chất mài mòn của nó. Trong quá trình mài mòn ñá còn chịu ảnh hưởng của môi trường (chất khí hay lỏng) của nhiệt ñộ, áp suất và các yếu tố khác nữa. - Các phương pháp ñánh giá khả năng mài mòn Cho ñến nay chưa có một chỉ tiêu thống nhất ñể ñánh giá khả năng mài mòn của ñá. Tuỳ từng nước, từng nơi, người ta ñề ra các phương pháp xác ñịnh riêng và lấy một chỉ tiêu nào ñó ñể ñặc trưng cho tính chất mài mòn. Vì thế, các chỉ tiêu tính chất mài mòn của ñá rất ña dạng. Dưới ñây chỉ nêu một vài phương pháp ñang ñược dùng khá phổ biến trong các phòng thí nghiệm, dựa trên sự hao mòn mẫu ñá trong khi mài mòn. + Phương pháp của H. Sievers (1950) Vật bị mài là hai thanh thép thường, không ñược gia công nhiệt có ñộ cứng H B = 120, ñường kính 3mm, lắp vào giá và quay với tốc ñộ không ñổi n = 160 vg/ph. ðể tách ñược sản phẩm mài, mẫu ñá thí nghiệm ñã ñược gia công bề mặt ñặt ở phía trên 2 thanh kim loại và chịu tải trọng 20kG ( ≈ 200N) (hình 1.45). Cho máy chạy 2 phút và làm 2 lần với mỗi mẫu ñá. ðộ mài mòn của ñá ñược H.Sievers ñánh giá bằng thời gian cần thiết (tính bằng phút) ñể mài mòn 1mm chiều cao của thanh mẫu. Thời gian này càng ngắn thì ñộ mài mòn của ñá càng cao. Với các loại ñá thời gian này thay ñổi từ 0 – 200. E.F. Epsteyn, N.I.Ljubimov cũng thí nghiệm theo sơ ñồ tương tự như phương pháp này. Nhược ñiểm cơ bản là phải mài mẫu trước khi thí nghiệm, ñiều ñó làm cho sai lệch tính chất mài mòn tự nhiên của ñá. + Phương pháp của L.I.Baron và A.V.Kuznexhov (1960) Về nguyên tắc, phương pháp này cũng gần giống với phương pháp của R.Shepherd, M.I.Koyfman, O.N. Golubinxhev… Bản chất của phương pháp này là xác ñịnh sự hao mòn khối lượng của vật mẫu bằng thép bạc chưa tôi khi nó bị mài vào mẫu ñá chưa ñược gia công bề mặt (hình 1.46a). Vật bị mài là một trục bằng thép bạc có ñường kính 8mm, dài 70mm, ñộ cứng H B = 180. Một ñầu trục có khoan một lỗ có ñường kính 4mm và dài khoảng 10 – 12mm. Hình 1.45. Phương pháp xác ñịnh ñộ mài mòn của H.Sievers. 1. Mẫu ñá; 2. Thanh thép. C¬ häc ®¸. 117 Trục ñược quay với tốc ñộ không ñổi n = 400 vg/ph và chịu tải trọng 15kG ( ≈ 150N). Thí nghiệm tiến hành trong ñiều kiện không làm lạnh và không ñược tách các mùn ñá và vụn kim loại ra, nhưng phải giữ cho nhiệt ñộ của trục không ñược quá 220 o C. Trước khi thí nghiệm, phải cân trục rồi ñem mài cả hai ñầu, mỗi ñầu 10 phút sau ño lại cân bằng cân phân tích, chính xác tới 0,1mg. ðộ mài mòn của ñá là sự hao mòn khối lượng trung bình của trục sau 10 phút thí nghiệm. c n 1 i 2n m a c ∑ = (1.193) trong ñó: a là chỉ tiêu ñộ mài mòn của ñá; m i là khối lượng hao mòn trục mẫu sau 1 cặp thí nghiệm (làm cả với 2 ñầu) thứ i; n c là số cặp mẫu thí nghiệm, phụ thuộc vào ñộ chính xác cần thiết. Tuỳ theo trị số của a mà Baron và Kuznexhov ñã phân loại ñá theo tính chất mài mòn thành 8 cấp và a thay ñổi từ 5 tới > 90mg. Phương pháp này ñơn giản, ñộ mài mòn biến thiên trong khoảng rộng. Nhưng do ma sát lâu tại một chỗ, bề mặt ñá bị mài nhẵn, mùn ñá không ñược tách ra nên làm thay ñổi tính chất mài mòn của ñá. Tuy nhiên, phương pháp này ñược sử dụng khá rộng rãi. + Phương pháp của L.A.Sreyner, P.X.Balañin và A.I.Xpivak (1958) Bản chất của phương pháp này là nghiên cứu tính chất mài mòn của ñá theo sự hao mòn của vòng tiêu chuẩn quay với tốc ñộ không ñổi và chịu một áp lực nhất ñịnh khi ma sát lên mặt mẫu ñá ñã ñược mài nhẵn. Vòng tiêu chuẩn có ñường kính trong 20mm, ñường kính ngoài là 30mm và dầy 2,5mm. Vật liệu làm vòng có thể là thép Y8, 20XH3A hay hợp kim cứng BK–15, BK–16. Khi lắp vào máy thí nghiệm, nhờ hộp số mà vòng có thể ñược quay với các tốc ñộ 300, 350, 500, 800, 1100 và 1400 vg/ph. Tốc ñộ thường dùng nhất là 500 vg/ph. Vòng chịu tải trọng từ 1 – 30kG (≈ 300N) và thường dùng nhất là 10kG (≈ 100N). Mẫu thí nghiệm ñã mài nhẵn mặt làm việc ñược ñặt lên bàn máy. Bàn này cũng nhờ hộp giảm tốc mà có thể chuyển ñộng tịnh tiến với tốc ñộ 4 – P 1 2 a) b) 2 1 l P Hình 1.46. Phương pháp xác ñịnh ñộ mài mòn. a) của Baron và Kuznexhov: 1. Thanh thép mẫu; 2. Mẫu ñá. b) của Sreyner, Balanñin, Xpivak: 1. Vòng tiêu chuẩn; 2. Mẫu ñá. 118. C¬ häc ®¸ 80mm/ph và thường dùng nhất là tốc ñộ 4mm/ph (hình 1.46b). Số vòng quay của vòng tiêu chuẩn khi thí nghiệm ñược ghi lại bằng máy riêng. Với loại ñá có ñộ mài mòn kém thì có khi phải cho vòng quay tới 30.000 vòng. Còn với những ñá mài mòn mạnh thì chỉ cần thí nghiệm tới 4000 vòng. Trong quá trình thí nghiệm, nước lạnh sẽ phun vào chỗ tiếp xúc giữa vòng và ñá ñể làm lạnh vòng và tách mùn ñá ra. Với mỗi mẫu ñá, người ta sẽ làm từ 1 ñến 4 thí nghiệm. Sự sai lệch giữa kết quả lớn nhất và trị số trung bình số học chỉ cho phép trong khoảng ± 2 ñến ± 10%. Theo các tác giả trên, sau khi thí nghiệm có thể xác ñịnh ñược rất nhiều chỉ tiêu, trong ñó thường dùng nhất là các chỉ tiêu sau: - Hệ số mài mòn ω là sự hao mòn thể tích của vật liệu làm vòng tiêu chuẩn (tính bằng cm 3 ) trên 1m ñường ma sát khi chịu tải trọng 1kG (≈10N). P V v ∆ =ω (1.194) trong ñó: ∆V v là sự hao mòn thể tích của vật liệu làm vòng tiêu chuẩn trên 1m ñường ma sát. ∆V v ñược tính bằng cách chia khối lượng vòng tiêu chuẩn bị hao mòn sau khi thí nghiệm (theo sự chênh lệch khối lượng của vòng trước và sau khi thí nghiệm) cho khối lượng thể tích của vật liệu làm vòng và quãng ñường ma sát. ∆V v = o n.D m πρ ∆ (1.195) với ∆m là khối lượng hao mòn của vòng tiêu chuẩn; ρ là khối lượng thể tích của vật liệu làm vòng; D là ñường kính ngoài của vòng; n o là số vòng quay của vòng trong khi làm thí nghiệm; P là tải trọng khi làm thí nghiệm. – ðộ mài mòn tương ñối a 1 là tỷ số giữa hệ số mài mòn của một loại ñá nào ñó và hệ số mài mòn của thạch cao lấy làm chuẩn. 9- tc 1 3,5.10 a ω = ω ω = (1.196) trong ñó: ω tc là hệ số mài mòn của thạch cao, lấy bằng 3,5.10 -9 cm 3 /m.kG. ðộ mài mòn tương ñối này là một ñại lượng không thứ nguyên. C¬ häc ®¸. 119 – Sự hao mòn tương ñối là tỷ số giữa sự hao mòn thể tích của vật liệu làm vòng tiêu chuẩn và sự hao mòn thể tích của mẫu ñá trên 1m ñường ma sát. d v o V V ∆ ∆ =ω (1.197) trong ñó: ω o là một ñại lượng không thứ nguyên cho biết sự hao mòn tuyệt ñối của vật liệu làm vòng tiêu chuẩn lớn hơn sự hao mòn tuyệt ñối của ñá ñem thí nghiệm bao nhiêu lần. ∆V ñ là sự hao mòn thể tích của mẫu ñá trên 1m ñường ma sát xác ñịnh bằng cách chia thể tích của ñá ñã bị hao mòn (xác ñịnh nhờ các dụng cụ ñặc biệt ño ñược kích thước rãnh tạo thành trên mặt ñá) cho quãng ñường ma sát πDn o . Tuỳ theo các trị số của ω, a 1 , ω o ,… các tác giả ñã chia ñá làm 12 cấp có các giá trị tương ứng khác nhau. Tuy vậy, khi thay ñổi vật liệu làm vòng tiêu chuẩn thì các kết quả thí nghiệm sẽ khác và số liệu dùng ñể phân cấp ñất ñá cũng sẽ bị thay ñổi theo. Ngoài các chỉ tiêu trên, trong phương pháp xác ñịnh này, người ta còn dùng một vài chỉ tiêu khác nữa, nhưng trong thực tế cũng ít sử dụng. Phương pháp xác ñịnh này có thể tạo ñược áp lực tiếp xúc cao, các chỉ tiêu thay ñổi trong một phạm vi rộng và do làm lạnh bằng nước nên ñã tránh ñược sự trao ñổi nhiệt, làm thay ñổi kết quả thí nghiệm. Tuy nhiên, phương pháp thí nghiệm này phức tạp, phải mài nhẵn mẫu, dùng nước làm lạnh nên ñã làm thay ñổi tính chất mài mòn của ñá. Mặc dù vậy, phương pháp này ñược coi là phương pháp hoàn thiện nhất ñể ñánh giá khả năng mài mòn của ñá. + Phương pháp của Phòng thí nghiệm Cầu ñường Trung ương (LCPC) của Pháp. Theo phương pháp này, ñộ mài mòn của ñá ñược ñánh giá qua sự hao mòn của một tấm kim loại ñược quay với tốc ñộ 4500 vg/ph trong thùng chứa các cục ñá thí nghiệm cỡ 4 x 6cm. Thí nghiệm ñược tiến hành trong 5 phút. ðộ mài mòn A BR ñược tính bằng g/ T. Tùy theo giá trị của A BR mà người ta chia mức ñộ mài mòn của ñá làm 5 cấp: ðộ mài mòn rất cao khi A BR > 2000 g/ T. ðộ mài mòn cao khi A BR = 1500 – 2000 g/ T. ðộ mài mòn trung bình khi A BR = 1000 – 1500 g/ T. ðộ mài mòn kém khi A BR = 500 – 1000 g/ T. ðộ mài mòn rất kém khi A BR < 500 g/ T. Theo thí nghiệm này thì ñá vôi có A BR < 500 g/ T. + Thí nghiệm Los Angeles Thí nghiệm Los Angeles ñược tiến hành ñầu tiên khoảng năm 1930 ở bang California (Mỹ) ñể xác ñịnh tính chất mài mòn của ñá (hình 1.47). 120. C¬ häc ®¸ Mẫu ñá ñược lấy với khối lượng 5kg, gồm các loại hạt từ 4 – 50mm, cho vào thùng quay với tốc ñộ khoảng 30 – 33 vg/ph. ðể tăng sự va ñập khi quay, người ta còn cho vào thùng một số viên bi thép ñường kính trung bình 46,8mm và khối lượng khoảng 420 – 445g. Số lượng các viên bi cho vào tuỳ theo cỡ hạt của ñá thí nghiệm. ðá càng to thì số lượng các viên bi càng nhiều. Số vòng quay khi thí nghiệm cũng phụ thuộc vào cỡ hạt ñá thí nghiệm: sẽ là 500 vòng cho ñá nhỏ (ñường kính < 37,5mm) và là 1000 vòng cho ñá lớn (ñường kính > 37,5mm). Sau thí nghiệm, cân khối lượng ñá còn lại sau khi sàng bỏ những hạt vụn có ñường kính < 1,7mm. ðộ mài mòn của ñá ñược tính qua ñộ hao mòn của nó sau thí nghiệm, theo công thức: P= 100% . m mm 1 − (1.198) trong ñó: m là khối lượng mẫu ban ñầu; m 1 là khối lượng mẫu sau khi sàng. Giá trị của P càng lớn, chứng tỏ ñá càng dễ bị mài mòn. Với bêtông thuỷ công, giá trị của P phải <40, với nền ñường thì P > 40. + Thí nghiệm micro Deval Thí nghiệm microDeval cũng dùng ñể xác ñịnh tính chất mài mòn của ñá. Lấy khoảng 5kg ñá cục ñịnh thí nghiệm cho vào thùng quay của máy microDeval, trong ñó có những viên bi nhỏ (ñường kính khoảng 10mm). Lượng bi thép có thể từ 2 – 5kg tuỳ theo cỡ hạt ñá. Cho thùng quay khoảng 10.000 vòng. Thí nghiệm ñược tiến hành với sự có mặt của nước, nên so với khi thí nghiệm khô, lượng hao mòn của ñá sẽ tăng lên, nhất là ñối với các ñá phong hoá hay nhạy cảm với nước. Sau khi sàng bỏ những hạt có ñường kính < 1,7mm, cân khối lượng mẫu ñá còn lại. ðộ hao mòn của ñá trong thí nghiệm microDeval cũng ñược tính theo công thức (1.198). Giá trị của nó càng bé thì ñộ chống mòn của ñá càng cao. Với bêtông thuỷ công, giá trị của P phải < 35, còn với nền ñường thì P > 35. Thí nghiệm này ñã ñược dùng ở Pháp từ 1965. Hình 1.47. Máy thí nghiệm Los Angeles. C¬ häc ®¸. 121 Ngoài các phương pháp thí nghiệm trên người ta cũng dùng các chất phóng xạ (C 60 , W 185 , W 187 …) hay dùng các phương pháp liên hợp khác ñể ñánh giá tính chất mài mòn của ñá.  Sức chống phá huỷ và nổ vỡ Khi thi công các công trình giao thông ở vùng núi ñá, thường phải phá huỷ ñá bằng phương pháp cơ học hay bằng phương pháp nổ. ðể ñặc trưng cho tính chất của ñá trước các dạng ngoại lực này, người ta ñưa ra chỉ tiêu sức chống phá huỷ và sức chống nổ vỡ của ñá. - Sức chống phá huỷ V.V.Rzhevxki và G.Ja.Novik ñã ñưa ra một số quan ñiểm về quá trình phá huỷ ñá: + Sự phá huỷ thực tế xảy ra do sự tham gia nhất ñịnh của các ngoại lực kéo, nén và cắt ứng với các giới hạn bền σ k , σ n và τ. Hợp của các lực này sẽ tạo nên mặt phá huỷ mới ở mẫu ñá ∆S. + Tác dụng của lực phá huỷ có thể ñánh giá bằng giới hạn bền khi phá huỷ σ f là thương số của tổng các ngoại lực tác dụng và bề mặt phá huỷ. σ f = S P ∆ ∑ (1.199) + Trong quá trình phá huỷ, sự tham gia của các thành phần lực kéo, nén, cắt là không như nhau và có thể ñặc trưng bằng các hệ số K tương ứng. σ f ≈ K 1 σ n + K 2 σ k + K 3 τ (1.200) Nhưng ñể ñơn giản, người ta coi rằng mức ñộ tham gia của 3 thành phần trên là như nhau và bằng 1/3 của tổng các lực tác dụng, do vậy: σ f = 3 1 (σ n + σ k + τ) (1.201) + Tính chất nứt nẻ của khối ñá ñược kể ñến trong khi phá huỷ có thể bằng cách xác ñịnh bề mặt phá huỷ thật (vì ∆S không kể ñến mặt các khe nứt trong khối ñá) hoặc bằng chỉ tiêu âm học của tính chất nứt nẻ A i (là bình phương của tỷ số giữa tốc ñộ truyền sóng ñàn hồi trong khối ñá và tốc ñộ truyền sóng ñàn hồi trong mẫu ñá). Do có khe nứt, giới hạn bền khi phá huỷ khối ñá có thể tính theo công thức: σ fk = o SS S +∆ ∆ σ f hay σ fk = A i . σ f (1.202) trong ñó: S o là diện tích tổng cộng các khe nứt và lỗ rỗng có từ trước. + Khi phá huỷ ñá bằng các phương pháp khác nhau, nghĩa là lực phá huỷ phải thắng ñược lực hút giữa các hạt ñá với nhau. Do vậy phải kể ñến trọng lượng thể tích của ñá. Ảnh hưởng này có thể biểu diễn bằng biểu thức K b lγ. trong ñó: K b là hệ số kể ñến mức ñộ tham gia khác nhau của các thành phần lực. l là khoảng cách dịch chuyển của các hạt ñá; γ là trọng lượng thể tích của ñá. Tuỳ từng loại ñá mà ảnh hưởng của trọng lượng thể tích có thể nhiều hay ít, nhưng nói chung có thể lấy gần ñúng K b . l ≈ 0,5. 122. C¬ häc ®¸ Từ những quan ñiểm cơ bản trên, người ta ñưa ra chỉ tiêu sức chống phá huỷ của ñá (mức ñộ khó phá huỷ) ñược tính theo công thức: K cf = 0,005A i (σ k + σ n + τ ) + 0,5 γ (1.203) Tuỳ theo các giá trị của K cf , người ta phân chia sức chống phá huỷ của ñá thành 5 loại và gồm 25 cấp. Theo chỉ tiêu này có thể tính ñược gần ñúng năng lượng cần thiết ñể phá huỷ ñá thành cục, tính toán ñể vận chuyển chúng. - Sức chống nổ vỡ Sự phá huỷ ñá khi nổ xảy ra trong trạng thái ứng suất rất phức tạp không ñồng nhất và nó không tuân theo các tính toán lý thuyết. ðể ñặc trưng cho từng loại ñá khi bị phá huỷ bằng phương pháp nổ, người ta dùng ñại lượng suất tiêu hao chất nổ tiêu chuẩn (ký hiệu là q tc tính bằng kg/m 3 ) là lượng chất nổ cần thiết ñể phá huỷ 1m 3 ñá tới một hiệu quả phá huỷ cho trước. Giá trị của thông số này ñược xác ñịnh bằng thực nghiệm. Nó không những phụ thuộc vào sức chống nổ vỡ của ñá mà còn phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố như: + Mức ñộ phá vụn cần thiết của ñá. + Sự tồn tại và mức ñộ phát triển của các khe nứt, ñộ khối tự nhiên của ñá. + Trọng lượng thể tích của ñá. + Sự bố trí, cấu trúc lỗ khoan và lượng chất nổ trong lỗ khoan. + Chất lượng của chất nổ ñem dùng. Trong thực tế, ñể ñánh giá sức chống nổ vỡ của ñá, người ta ñã qui ñịnh rõ hơn về ñại lượng suất tiêu hao chất nổ tiêu chuẩn là lượng chất nổ tiêu chuẩn cần thiết ñặt ở một khối ñá lập phương cạnh là 1m có khe nứt, ở trạng thái treo tự do ñể phá huỷ thành những tảng có kích thước trung bình là 0,5m. Ở Liên Xô, chất nổ tiêu chuẩn ñược chọn là amomit N o = 6/B. Sau khi nổ, bề mặt tổng cộng của những tảng bị vỡ ra sẽ lớn hơn bề mặt ban ñầu của khối ñá. Sự chênh lệch diện tích này càng lớn thì mức ñộ phá nhỏ ñá càng tăng. Trong những ñiều kiện kể trên, sự chênh lệch giữa diện tích tổng cộng của các tảng bị phá vỡ lớn hơn diện tích ban ñầu của khối ñá tới 2 lần. Trong khi nổ, năng lượng sẽ phải tiêu hao ñể thắng các giới hạn bền nén, kéo và trượt. Phần năng lượng ñể thắng lực hút giữa các hạt ñá ñược tính bằng hệ số k t : k t = 1,2l tb + 0,2 (1.204) trong ñó: l tb là kích thước trung bình của các khối riêng biệt tự nhiên. Cơ học đá. 123 Gi thit rng cỏc lc ủu tham gia vo vic phỏ hu vi mc ủ nh nhau thỡ ch tiờu q tc cú th coi l sc chng n v ca ủỏ, theo kinh nghim q tc = 0,1k t ( n + k + ) + 40 (1.205) trong ủú: k t l h s ủc tớnh theo cụng thc (1.204), cú th nguyờn l nghch ủo ca th nguyờn chiu di. n , k , l cỏc ủ bn tng ng, tớnh bng kG/cm 2 . l trng lng th tớch ca ủỏ, tớnh bng G/cm 3 . Tớnh toỏn vi ủa s cỏc loi ủỏ, q tc thay ủi t 40 1000g/m 3 . Da vo cỏc tr s ny, ngi ta ủó phõn loi ủỏ theo q tc thnh 5 loi gm 25 cp. v vn v trng lng th tớch ủỏ ri Khi b phỏ hu do tỏc dng ca ngoi lc, khi ủỏ ln thng b chia thnh tng tng, tng cc cú kớch thc nh hn. Ta xột mt vi ủc trng ca loi ủỏ ri ny. - v vn l tớnh cht khi ủỏ trng thỏi v vn chim th tớch ln hn khi khi ủỏ ủú trng thỏi nguyờn khi. ủc trng cho ủ v vn, ngi ta dựng h s v vn K v l t s gia th tớch ủỏ sau khi b v vn v th tớch trc ủú ca mu ủỏ nguyờn khi: k v v V V K = (1.206) Do th tớch ủỏ ri cha nhiu l rng nờn h s K v luụn luụn ln hn 1. Nú ph thuc vo thnh phn ht, dng v s sp xp cỏc cc ủỏ ri. Ngoi ra, nú cũn ph thuc vo ủ m, ỏp lc v mt vi yu t khỏc. Theo V.V.Rzhevxki v G.Ja.Novik thỡ h s ca K v ca mt vi loi ủỏ nh sau: Sột kt: K v = 1,2 1,3 Cỏt: K v = 1,05 1,2 ỏ cng: K v = 1,8 2,5 Than ủỏ: K v = 1,2 1,4. Sau khi b v vn, ủỏ cú th ủc lm cht li bng ỏp lc. Nhng h s v vn nh nht sau khi ủc lm cht cng ch ủt ti 1,01 1,15. - Trng lng th tớch ủỏ ri l trng lng ca mt ủn v th tớch ủỏ ri trng thỏi ri rc t nhiờn, tm ký hiu l r , v cng tớnh bng kN/m 3 . Trng lng th tớch ủỏ ri ph thuc ch yu vo h s v vn K v . [...]... hoỏ (cụng th c 2.2) hay h s khe n t th tớch kkn l t s ph n trm gi a t ng th tớch cỏc khe n t, l r ng v 140 .Cơ học đá VI V IV III II I 0.0010.0 04 0.01 0. 04 0.1 0 .4 1.0 Hỡnh 2.10 M c ủ gi m ủ b n c a ủỏ theo cỏc c p phong hoỏ th tớch c a ton b kh i ủỏ Cỏch phõn lo i ny cú th th y trong b ng 2 .4 B ng 2 .4 M c ủ phong hoỏ H s phong hoỏ, kph Khụng phong hoỏ Phong hoỏ nh Phong hoỏ v a Phong hoỏ manh H s khe... hoỏ c a ủỏ theo b ng 2.1 B ng 2.1 M c ủ phong hoỏ T c ủ súng siờu õm, m/s Khụng phong hoỏ Phong hoỏ nh Phong hoỏ v a Phong hoỏ m nh Phong hoỏ r t m nh H s phong hoỏ > 5000 40 00 5000 3000 40 00 2000 3000 < 2000 0 0 0,2 0,2 0 ,4 0 ,4 0,6 0,6 - 1 - Nm 1978, T.Y.Irfan v W.R.Dearman ủó nghiờn c u s phong hoỏ c a ủỏ granit v ủó xỏc ủ nh ủ c m c ủ phong hoỏ c a ủỏ qua kh i l ng th tớch, ủ b n t i tr ng ủi... ủ nh tng ủ i trong ủi u ki n phong hoỏ c a cỏc khoỏng v t ch y u c a ủỏ magma nh trong hỡnh 2 .4 Phong hoỏ ch m n ủ nh nh t Th ch anh Muscovit Orthoclas (Felspat Kali) Biotit Horblend Augit Olivin Phong hoỏ nhanh Albit (Felspat Natri) Anorthit (Felspat Calci) Kộm n ủ nh nh t Hỡnh 2 .4 Dóy n ủ nh Goldich 1 34 .Cơ học đá Nhỡn vo dóy n ủ nh cú th th y th ch anh l khoỏng v t k t tinh cu i cựng t magma thỡ... n c c m nh, khi 148 .Cơ học đá kn 20% T ng s khe n t th tớch Ch tiờu ny ủ c ủ nh ngha l t ng s cỏc khe n t cú trong m t ủn v th tớch kh i ủỏ Theo N.Barton (19 74) , t ng s khe n t th tớch (cng ủ c g i l moủun n t n th tớch) ủ c tớnh b ng Jv l t ng c a cỏc m t ủ khe n t c a cỏc h khe n t khỏc nhau cú trong kh i ủỏ Thớ d cú m t s khe n t c a 4 h khe n t khỏc... 25 >5 N c ta do khớ h u m, núng nờn quỏ trỡnh phong hoỏ x y ra r t m nh Khi nghiờn c u m than Na Dng (L ng Sn), Chu Th ng Dõn (19 74) ủó l p ủ c cụng th c kinh nghi m ủ xỏc ủ nh chi u dy l p phong hoỏ v s bi n ủ i tớnh ch t c h c c a ủỏ theo th i gian phong hoỏ d = 0 ,4 tn (2 .4) trong ủú: d l chi u dy ủ i phong hoỏ; t l th i gian phong hoỏ; n l h s xỏc ủ nh b ng th c nghi m hay y = a ebt trong ủú: y l... sõu, m Hon ton M nh V a Nh < 0,5 0,5 1 12 >2 Gúc ma sỏt trong , ủ 12 15 18 20 C ng ủ l c dớnh c, kG/cm2 0,8 0,96 1,2 1 ,4 Do nh h ng c a phong hoỏ, Na Dng ủó nhi u l n x y ra tr t vo nh ng nm 1962 1963; 1967 1968 v nh ng nm sau ủú 2.2.2 TNH CH T N T N 2.2.2.1 Khỏi ni m Cơ học đá. 141 Theo cỏc nh ủ a ch t, n t n l nh ng phỏ hu do nhi u nguyờn nhõn khỏc nhau (t nhiờn, ki n t o, phong hoỏ, tr t) lm m... cỏch gi a cỏc khe n t H i C h c ủỏ Qu c t ủó phõn chia kho ng cỏch gi a cỏc khe n t thnh cỏc lo i sau (n u ký hi u kho ng cỏch gi a cỏc khe n t l d): Kho ng cỏch c c k g n, khi Kho ng cỏch r t g n, khi 144 .Cơ học đá d< 20mm 20 60mm Kho Kho Kho Kho Kho ng cỏch g n, khi ng cỏch trung bỡnh, khi ng cỏch xa, khi ng cỏch r t xa, khi ng cỏch c c k xa, khi - Ch t l p ủ y Ch t l p ủ y l b t k v t li u no v i tớnh... n t m ng i ta cng chia ra khe n t cú hay khụng cú ch t l p ủ y (hỡnh 2.12) ch ng khụng Cơ học đá. 145 lờn nhau ph ng ch ng lờn nhau nh n nhỏm nh n g n súng nhỏm nh n khụng ủ u nhỏm Thớ d : Khe n t cú ch t l p ủ y, g n súng, nh n, ch ng lờn nhau Hỡnh 2.12 Cỏc hỡnh thỏi m t khe n t T nh ng quy c trờn, W.Wittke (19 84) ủó phõn chia cỏc m t khe n t thnh m t s d ng sau: Khe n t li n (liờn t c), ph ng, trn... th th y nh sau: FeS2 + 02 + H20 FeS 04 Fe2 (S 04) 3 Fe203 nH20 S cú m t c a limonit trong ủ t ủỏ th hi n qua nh ng v t mu ph t nõu hay ph t ủ Ph n ng thu phõn th ng th y trong cỏc khoỏng v t thu c l p silicat nh felspat Felspat s ph n ng v i cỏc ion H+ ủ t o thnh cỏc s n ph m ho tan v sột kaolinit T m t khoỏng v t n ủ nh nhi t ủ cao v ỏp su t l n, do tỏc d ng c a Cơ học đá.133 n c ủó b phõn hu thnh... vtt v t c ủ truy n súng lý thuy t xỏc ủ nh v i cỏc m u ủỏ cựng lo i vlt Ic = v tt 100% v lt (2.10) Cơ học đá. 149 trong ủú: Ic l ch s liờn t c T c ủ truy n súng lý thuy t vlt cú th l y theo b ng 1.18 T c ủ truy n súng th c t trong kh i ủỏ cú th ủo b ng phng phỏp ủ a ch n v i cỏc kho ng cỏch 60, 120 v 240 m Tu theo ch s liờn t c, ng i ta cú th phõn chia s liờn t c c a kh i ủỏ theo cỏc m c ủ sau: Tớnh . khi quay, người ta còn cho vào thùng một số viên bi thép ñường kính trung bình 46 ,8mm và khối lượng khoảng 42 0 – 44 5g. Số lượng các viên bi cho vào tuỳ theo cỡ hạt của ñá thí nghiệm. ðá càng. (hình 1 .46 a). Vật bị mài là một trục bằng thép bạc có ñường kính 8mm, dài 70mm, ñộ cứng H B = 180. Một ñầu trục có khoan một lỗ có ñường kính 4mm và dài khoảng 10 – 12mm. Hình 1 .45 . Phương. cao có thể biểu diễn: CaS0 4 + 2H 2 0 = CaS0 4 . 2H 2 0. Quá trình hydrat làm tăng thể tích vật liệu (tới 33%) và là nguyên nhân làm yếu và phá vỡ ñá về mặt cơ học. Trong quá trình phong