Способ определения электрических свойств твердых образцов горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1203423 А(5 и 4. С) 012/ 0 НИЯ АНИЕ ИЗОБРЕТ Йс Жъл МУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ К АВТО 7 ОВ 09 м СР Сй ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Свердловский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. В. В. Вахрушева(56) Авторское свидетельство СССР160754, кл. (з 01 К 27/14, 1963.Кобранова В. Н. и др. Определение нейрофизических характеристик по образцам. М.: Недра, 1977, с. 234 - 237, 432.(54) ) 57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД, заключающийся в пропускании тока через образец при не менее чем двух его ориентациях и измерении падения напряжения на участке образца, отличаюцииг тем, что, с целью расширения диапазона одновременно измеря-. емых свойств у образцов неправильной формы и повышения достоверности определения, готовят химически нейтральный раствор, удельное сопротивление которого не меньше 0,1/Ъ и не больше 100/, где /д - удельнос сопротивление материала образца, создают в растворе однородное электрическое поле, регистрируют его напряженность и плотность тока, помещают в раствор образец, измеряют падение напряжения полей пропускания тока и вызванной поляризации на всем образце и вычисляют удельное сопротивление, поляризуемость, коэффициенты и ориентировку осей их анизотропии.Изобретение относится к способам определения физических свойств твердых материалов, в частности образцов горных пород, неооходимых при решении разнообразных геофизических, еологоразведочных и горно- технических задач, поскольку существуют тесные корреляционные зависимости между электрическими и горнотехническими характеристами, непосредственное массовое определение которых трудоемко, а также в других областях техники, например в строител ьстве, где электрические свойства используются для оценки качества материалов.Цель изобретения - расширение диапазона одновременно измеряемых свойств у образцов неправильной формы и повышения достоверности определения.На чертеже приведена номограмма для определения коэффициентов деполяризации Ма (штрихпунктирные линии) Мв (сплошные линии) и Мс (штриховые линии) при ориентировке силовых линий однородного поля вдоль соответствуюцих полуосей а, в иобразца в форме трехосного эллипсоида при известных отношениях полуосей,Для реализации способа отбирают образцы, наименьший размер которых больше 20 мм. Затем пробу насыщают водой, требования к которой зависят от материала проб и целей испытания. Измерения выполняют в электролитической ванне прямоугольной формы, две противоположные стенки когорой делаются из металла и они играют роль токовых электродов, а остальная часть ванны выполнена из изолирующего материала. В ванну заливается химически нейт.ральный раствор. При подключении токовых электродов к источнику постоянного или переменного тока в растворе создают однородное электрическое поле и регистрируют его напряженность Е, и плотность тока о известными способами, а затем вычисляют удельное сопротивление раствора в по формулео,= Ер/10Величины р и Ео сохраняются для залитого раствора и применяемого источника тока в течение продолжительного времени и поэтому при массовых исследованиях образцов эти величины измеряют в начале и конце рабочей смены. Для определения электрических свойств образцов их помещают (на подвеске или с помощью неискажающей поле рецетки) в центральнун) часть ванны, ориентируют в требуемом направлении относительно силовых линий однородного поля, прижимают к краям образца по обе стороны от его центра приемные точечные электроды, расположенные всегда вдоль однородного поля, фиксируют расстояние 1. между электродами и измеряют падение напряжения полей пропускания тока (Л 1.)пр и вызванной поляризации (Л( вп)известными способами, разработанными для ПОСТ 05 ННОГО ИЛИ ПЕРЕМЕННОпо ТОКа.Затем меняОт требуемое число раз ориентировку образца, фиксирукт новые расстояния 1. и повторяют измерения падения напряжения. После этого образец извлекают из раствора.Любой образец рассматривают как трехОсный эллипсоид с осями, соответствюисими его длине, иирине и толщине, определяют исходя из отношения полуосей по монограмме на чертеже коэффициена деполяризации М и используют их для вычисления электрических свойств.Вычисление удельного сопротивления р. и поляризуемости образца при произвольной ее ориентировке производят по следующим формулам 15 п - р (1Л(.;д/МЦ р)"; и Еп - составляющие вектора Епосоответствующим осям эллипсоила;М, и М, -- коэффициенты деполяризациипо этим осям;Ф=Р /Р: )с"=Рв/Рп, пРичем Р, вычисляется по формуле (2), в которую .одставляется значения Л 1 Ьпр= - Л 11 пр+Л 1 вп., а ЛЦ= в 11. в+а(.;вп. Расположение в пробе осей анизотропииустанавливают по тем ориентировкам образца относительно силовых линий однородного поля, для которых получены экстре- МаЛЬНЫС ЗНаЕНИя рп И Ги. НанрИМЕр, ЕСЛИ вытянутые включения характеризуются повышенной электропроводностыо, то ось повышенной электропроводности, направленная вдоль включений, устанавливается при та.кой ориентировке образца в однородном поле, при которой получены минимальные значения.КоэффисИенты анизотропии ( 1 5,4.,) исреднеквадратичные значения удельного сопротивления и поляризуемости образца (Рдп И Т)пп) В ЦЕЛОМ ВЫЧИСЛЯЮТСЯ ПО ИЗВЕСТнь,м формулам.11 ри подготовке раствора, в котором 50 производят измерения, исходят из того, чтоон должен быть химически нейтральным по отношению к материалу образца и быть пригодным для испытаний большого количества образцов.При заданном удельном сопро-.ивлении 55 раствора р диапазон значений удельногосопротивления образцов, у которых могут быть достоверно определены электрические свойства составляет 0,01 -10 р В слу1203423 Составитель В. Гусева Редактор С. Патрушева Техред И. Верее Корректор М. Пожо Заказ 8410/47 Тираж 896 Поднисног ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4чае получения значений, близких к гранич - ным, следует выполнить определения электрических свойств с помощью другого раствора. Требования к раствору для определения других электрических свойств такие же, как и для определения о Температура раствора должна быть близка к температуре воды, в которой замачивались образцы.Г 1 ри измерении предлагаемым способом в качестве раствора используют дистиллированную воду, в которую добавляется сахар, благодаря чему ее удельное сопротивление равно р,=3000. Однородное электрическое поле в растворе создается двумя квадратными медными пластинами размером 200 мм каждая. Расстояние между пластинами 200 мм. Используют источник постоянного тока с напряжением 69 В. Для измерений в растворе применяют точсчныс сви и 1 овые электроды. Напряженность пол, ток в цепи и падение напряжения измеряют с помогцью серийного цифрового вольтметра. Величина Лг измеряется через 0,3 с после выключения тока. Электрические свойства рассчитывают по формулам. Уменьшение погрешности определенийэлектрических свойств в способе достига 10 ется путем увеличения размера образца, накотором выполняют измерения падения напряжения, что позволяет с большей достоверностью выпогп 1 ять измерения, кроме того, исключено влияние мелких включений, расположенньх вблизи поверхности образца, которые вносили искажения в процессе измерений по известному способу.