Szilárdsági vizsgálatok eredményei közötti összefüggések a Bátaapáti térségében mélyített fúrások kızetanyagán

Átírás

1 Mérnökgeológia-Kızemehanika 2011 (Szerk: Török Á. & Vásárhelyi B.) Szilárdsági vizsgálaok eredményei közöi összefüggések a Báaapái érségében mélyíe fúrások kızeanyagán Buoz Ildikó BME Épíıanyagok és Mérnökgeológia Tanszék, ildikobuoz@yahoo.om Gálos Miklós BME Épíıanyagok és Mérnökgeológia Tanszék, mgalos@fre .hu ÖSSZEFOGLALÁS: Kızeek szilárdsági ulajdonságai közöi összefüggések jól szemléleik a kızeani válozaosságo. A bemesze próbaeses eljárással meghaározo un. isza nyírószilárdság és a Brinke-szám függvényében számíhaó nyírószilárdság különbözısége a nyomó- és a húzószilárdság viszonyáól függ. A anulmány Báaapái érségében mélyíe fúrások válozaos kızeani felépíéső gránijain végze vizsgálaokkal meghaározo szilárdsági ulajdonságok közöi összefüggéseke érékeli. Kulsszavak: nyomószilárdság, húzószilárdság, nyírószilárdság, Brinke-szám, granoidok 1 BEVEZETÉS, CÉLKITŐZÉS A kızemehanikában a kızeek szilárdsági ulajdonságai, min haárszilárdsági érékek jelennek meg. Ezekkel a haárszilárdsági érékekkel udjuk a örés és épenmaradás haárfeléelének jellemzı érékei a méreezési, illeve szerkeze-ellenırzési feladaokhoz megadni. A kızeek önkremeneelének vizsgálaa szemponjából a szilárdságani haárérékek, min a nyomó-, a húzó- a hajlíó-, a nyíró- a savarószilárdság minısíı anyagjellemzık. A szilárdsági vizsgálaok eredményei közö kimuahaó összefüggések leheısége bizosíanak ahhoz, hogy kevés minaanyag eseén, amennyiben nem lehe mindegyik szilárdsági vizsgálao elvégezni, úgy a kimunkál összefüggések segíségével a hiányzó ulajdonságjellemzıke megfelelı bizonsággal póolni udjuk. Ismerees, hogy a szilárdsági ulajdonságok közö kidolgozhaó összefüggéseke a kızeani válozaosság haározza meg. Báaapái érségében mélyíe fúrások kızeanyagán végze szilárdsági vizsgálaok eredményei alkalmasak e megállapíás igazolására. A szilárdsági vizsgálaok eredményei közöi összefüggéseke a Bek-2 Bek-3 Bek-4 Bek-6 Bek-7 fúrások magmináinak feldolgozása szerin muajuk be. 2 SZILÁRDSÁGI TULAJDONSÁGOK MEGHATÁROZÁSÁNAK MÓDSZEREI 2.1 Egyirányú nyomószilárdsági vizsgála A kızeek nyomószilárdságá egyirányú nyomószilárdsági vizsgálaal haározzuk meg (MSZ 18285/1:1986). A hengeres próbaeseke, melyek kialakíása 2:1 (magasság : ámérı) arányú, engelyirányban örıgépbe helyezve egyenlees sebességő nyomás haására a örési haárállapo eléréséig erheljük, amely akkor kövekezik be, amikor a mina már nem képes öbb nyomóerı elviselni. A legmagasabb nyomóerıbıl, más néven a örıerıbıl számíhaó a kıze nyomószilárdsági éréke.

2 Buoz-Gálos Számíása a kövekezı képleel leheséges: ahol nyomószilárdság F örıerı A nyomo felüle F (1) A 2.2 Közvee húzószilárdsági vizsgála A közvee húzószilárdsági vizsgála, más néven Brazilvizsgála elvégzéséhez 1:1 arányú hengeres próbaesek szükségesek (MSZ 18285/2:1979). A minák vonal menén engely iránnyal merılegesen egyenlees sebességgel erhelek. A haránkonrakió haására a kıze húzásra megy önkre, melye a kıze húzószilárdságának hívnak. ahol húzószilárdság F örıerı d próbaes ámérıje h próbaes magassága 2.3 Közvelen nyírószilárdsági vizsgála 2F (2) πdh A kızeek nyírószilárdságának meghaározására öbb módszer ismerees. Az egyik nagy soporba aroznak a közvelen nyírószilárdsági vizsgálaok, melyekbıl a bemesze próbaesek vizsgálaa lesz ismereve (Gálos & Kövesdi, 2006). A minák henger alakúak, amelyek egymással szemben ké oldalról 1/3, 2/3 magasságban fél ámérıig vannak bevágva. Tengely irányú egyenlees sebességő nyomás haására a középsı harmad engely irányban elnyíródik. A nyírószilárdság a kövekezı összefüggésbıl számíhaó: ahol F elnyíródás okozó erı A ny bemeszések közöi nyír felüle τ 2.4 Nyírószilárdság meghaározása húzó- és nyomószilárdságból A kızeek nyírószilárdságának éréke, amennyiben ninsen leheıség laboraóriumi vizsgálaokra, az egyirányú húzó- és nyomószilárdsági vizsgálaok eredményeibıl is számíhaó (MSZ 18285/3:1979). Ebben az eseben a ké érék (húzó-nyomó) aránybeli kapsolaa más néven a Brinke-szám (B) befolyásolja leginkább a számío nyírószilárdságo. 2 a B 3 F A ny b 2 2 τ 0 a (4) a b B B 3 ( a + ) (3) 3 AZ ÖSSZEHASONLÍTÓ VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI A szilárdsági vizsgálaok eredményei alapján a granoid összefoglaló kızenévvel vizsgál grániválozaokra muajuk be az összefüggéseke Összefüggés a húzó- és nyomószilárdság közö A húzó- és nyomószilárdság közöi összefüggés a minaanyag kızeani válozaossága mia szóródó eredmény muao (1. ábra).

3 Szilárdságvizsgálaok 1. ábra. Bek jelöléső próbaesek húzó- és nyomószilárdság diagramja Az eredmények alapján a Bek-2 fúrás gránijai: 0,04 + 4, 05 Bek-3 fúrás gránijai: 0,02 + 3, 00 Bek-4 fúrás gránijai: 0,02 + 5, 08 Bek-7 fúrás gránijai: 0,02 + 4, 80 A Bek-6 fúrás minaanyagján kezelheı összefüggés nem vol leírhaó. 3.2 Összefüggés a mér nyíró- és nyomószilárdság közö A bemesze próbaeseken mér nyírószilárdsági érékeke a 2. ábra szemlélei a nyomószilárdság függvényében. 2. ábra. Bek jelöléső próbaesek mér nyíró- és nyomószilárdság diagramja Az eredmények alapján a Bek-2 fúrás gránijai: τ 0,02 + 7, 66 Bek-3 fúrás gránijai: τ 0,03 + 7, 47 Bek-4 fúrás gránijai: τ 0,02 + 6, 80 Bek-7 fúrás gránijai: τ 0,01 + 8,

4 Buoz-Gálos 3.3 Összefüggés a számío nyíró- és nyomószilárdság közö A húzó- és nyomószilárdsági adaokból a Brinke-szám függvényekén számío nyírószilárdság és a nyomószilárdság kapsolaá a 3. ábra muaja be. 3. ábra. Bek jelöléső próbaesek számío nyíró- és nyomószilárdság diagramja Az eredmények alapján a Bek-2 fúrás gránijai: τ 0,08 + 6, 44 Bek-3 fúrás gránijai: τ 0,08 + 3, 65 Bek-4 fúrás gránijai: τ 0,06 + 8, 21 Bek-7 fúrás gránijai: τ 0, , 00 A számío és mér érékek közöi elérés a Brinke-szám érékével magyarázhaó. 3.4 Összefüggés a Brinke-szám és nyomószilárdság közö A húzó- és nyomószilárdság viszonyá muaó Brinke-számo nem ekinjük anyagjellemzınek. Számszerő éréke azonban a vizsgál kızeváloza rugalmas, illeve rideg ére ual. Minél kisebb az éréke, annál lágyabb, rugalamasabb ő, minél magasabb az éréke, annál ridegebb ő a vizsgál kıze. A ké állapo közöi haár B16-ra veheı fel. A jelen eseben vizsgál kızeek Brinke-szám és nyomószilárdság közöi kapsola a 4. ábrán láhaó. 272

5 Szilárdságvizsgálaok ridegebb rugalmasabb 4. ábra. Bek jelöléső próbaesek Brinke-szám és nyomószilárdság diagramja Az eredmények alapján a Bek-2 és Bek-6 jelő fúrások gránijai rugalmasan viselkedek, míg a Bek-3 fúrás próbaesei ridegen. A Bek-4 és Bek-7 fúrásokból származó grániok közül mindkeı soporba arozó mina elıfordul. 3.5 Összefüggés a Brinke -szám és húzószilárdság közö A Brinke-szám és húzószilárdság közöi kapsolao az 5. ábra szemlélei. rugalmasabb ridegebb 5. ábra. Bek jelöléső próbaesek Brinke-szám és húzóószilárdság diagramja Az eredmények hasonló muanak, min a Brinke-szám - nyomószilárdság eseében. 273

6 Buoz-Gálos 4 ÖSSZEFOGLALÁS, JAVASLATOK Kızemehanikai feladaok megoldásánál a szilárdsági paraméerek fonos anyagjellemzık. Gyakorlai feladaok megoldásánál gyakran szükségünk van az anyagjellemzık közöi összefüggés ismereére. Figyelemmel kell azonban lennünk arra a ényre, hogy anyagjellemzıkkel és nem anyagulajdonságokkal van dolgunk. A szilárdsági jellemzık számszerő érékei függenek a vizsgáló eljárásól, azaz vizsgálai paraméerekkel erhelek. A szilárdsági anyagjellemzık közö kimuao összefüggések a Mórágyi-rög vizsgál gráni (granoid) kızeválozaaira használhaók. A kimunkál összefüggések supán endeniá muaóak, mivel a vizsgálai eredmények jelenıs szórással erhelek. A ponosíás a kızeani, elepülési jellemzık, valamin a ve minák mélységbeli elhelyezkedésének figyelembe véelével örénhe meg. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A szerzık köszöneüke fejezik ki a vizsgálaok során kapo segíségér Emsz Gyula anszéki mérnöknek, Árpás Endre és Pálinkás Bálin laboránsoknak. FELHASZNÁLT IRODALOM Gálos M., Kövesdi B Kızeek nyírószilárdságának meghaározása bemesze próbaeseken. In: Török Á., Vásárhelyi B. (szerk.) Ménökgeológia-Kızemehanika Mőegyeemi Kiadó, Budapes MSZ 18285/1:1986 számú Épíési kıanyagok szilárdságvizsgálaa próbaesen. Egyirányú nyomóvizsgála. MSZ 18285/2:1979 számú Épíési kıanyagok szilárdságvizsgálaa próbaesen. Közvee húzóvizsgála. MSZ 18285/3:1979 számú Épíési kıanyagok szilárdságvizsgálaa próbaeseken. Triaxiális vizsgála. 274