Реферат на тему Зависимость прочностных свойств горных пород от температуры

Содержание


Введение 3
1. Влияние высоких температур 4
2. Влияние низких температур 7
3. Влияние сверхнизких температур 15
Заключение 20
Список литературы 21
Приложения 22

Введение

В данной работе рассматривается тема «Зависимость прочностных свойств горных пород от температуры».
Геологические образования литосферы – минералы, горные породы, геологические формации, слои земной коры и мантии – подвержены влиянию возрастающих с глубиной температуры и давления, которые приводят к упруго-структурным и реконструктивным изменениям. Упруго-структурные изменения под действием повышенных термодинамических (р, Т) параметров вызывают обратимые изменения структуры и физических свойств пород; после снятия давления и температуры минералы и горные породы принимают начальные характеристики. При более высоких р и Т происходят реконструктивные перестройки, приводящие к необратимым изменениям минерального состава, структуры, физических свойств пород и соответственно геологических формаций, слоев земной коры и мантии.
Термодинамические режимы, при которых упруго-структурные деформации переходят в реконструктивные, различны для разных минералов и их ассоциаций. Уже при относительно невысоких давлениях и температурах наблюдаются диагенез осадков и катагенез осадочных пород; более высокий термодинамический режим необходим для реконструктивных деформаций кристаллических пород, наблюдающихся при метаморфизме. Роль упруго-структурных деформаций наибольшая в слаболитифицированных осадочных отложениях и постепенно снижается в образованиях уплотненных структур. Происходящие при этом обратимые и необратимые изменения физических свойств, изученные для различных минералов и горных пород, рассмотрены в данной работе.
Рассмотрим подробнее зависимость прочностных свойств горных пород от температуры.

1. Влияние высоких температур

Повышение температуры в условиях высокого давления вызывает уменьшение скорости упругих волн и в минералах, и в горных породах. В минералах относительное изменение скорости менее значительное, чем в горных породах (табл. 1). Коэффициенты относительного изменения скорости с температурой dvp/dt и температурные коэффициенты скорости уменьшаются с ростом давления от 0,5 до 1,5 ГПа. При низких давлениях эти коэффициенты оказываются еще более высокими, так как в этих условиях влияют микротрещины.


Коэффициент анизотропии скорости почти не изменяется при воздействии температуры. Как видно на рис. 1, изобары скорости для взаимноперпендикулярных образцов оливинита и дунита имеют одинаковый наклон, а наклон кривых зависимости скорости от температуры при разных давлениях различен.
Отличный от описанного характер изменения скорости с температурой отмечен для плавленного кварца, вулканических стекол и горных пород (в основном вулканогенных), содержащих значительное количество стекловатой фазы. Для них коэффициенты в табл. 1 отрицательны. В стеклах наблюдается снижение упругих параметров при повышении давления и увеличение их при повышении температуры. В кислых стеклах эффект больше, чем в базальтовом стекле.
Экспериментальное определение скоростей упругих волн в образцах при высоких давлениях и температурах позволяет получить изобары и изотермы скорости, по которым можно установить изменение скорости с глубиной, используя то или иное распределение с глубиной давления и температуры.
В работах Т. С. Лебедева, В. А. Корчина и др. на основании модельных программ распределения давления и температуры с глубиной на различных площадях страны в экспериментах автоматически задаются определенные режимы р и Т. В соответствии с этим получены кривые изменения скоростей продольных и поперечных волн для кислых и основных пород с глубиной, которые характеризуют участки повышения и понижения скоростей .
Закономерности изменения скоростей упругих волн в минералах и горных породах под влиянием высоких давлений и температур могут быть нарушены из-за полиморфного превращения в минералах, из-за воздействия на образцы неравномерного напряженного состояния и т. п. Поле напряжений в земной коре можно представить как гидростатическое давление, обусловленное весом вышележащих пород.
но более вероятно, оно является неравномерным, хотя величину девиаторного компонента определить довольно трудно. О неравномерности напряжений свидетельствуют тектонические деформации, сейсмичность и пр.



Полиморфизм – это способность твердых тел определенного химиче