Способ определения удельного электрического сопротивления твердых образцов горных пород

(5 Ц 5 Е 21 С 39/00 ЕНИ ОБР раз цом,удел ьбразцов ной толГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский горный институт(56) Государственный стандарт ГОСТ 25494- 82 "Породы горные, Метод определения удельного электрического сопротивления".Авторское свидетельство СССР ч. 1203423, кл, Е 21 С 39/ОО, 1985.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТВЕРДЫХ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Использование: в горной промышленности и геологии, Сущность изобретения: Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам определения физических свойств горных пород, используемых при решении различных геофизических, геологоразведочных и горно- технических задач, а такжс может быть использовано в строительстве при определении свойств материалов,Известен метод определения электрических свойств горных пород, заключающийся в пропускании постоянного электрического тока через образец, снятии замеров электросопротивления и расчете по ним и геометрическим размерам образца величины его удельного электрического сопротивления.Недостатком этого метода является его низкая точность измерения из-за невозможности обеспечения плотного и постоянного определяют разности потенциалов электрического поля в заданных точках твердого образца, помещенного в ванну с первым электролитом, и разности потенциалов этого электролита между указанными точками, затем исследуемый образец помещают во вторую ванну с другим электролитом, удельное электрическое сопротивление которого меньше удельного электрического сопротивления первого электролита и образца, и измеряют разности потенциалов электрического поля образца и второго электролита в заданных точках, далее по измеренным величинам разностей потенциалов рассчитывают удельное электрическое сопротивление образца горной породы. 1 ил,контакта между электродами и об Этот способ позволяет определят ное электрическое сопротивление о плоскопараллельной формы заданщины,Известен способ определения электрических свойств твердых образцов горных пород, основанный на измерении разности потенциалов электрического поля в заданных точках образца, помещенного в ванну с электролитом, и разностей потенциалов в электролите между этими точками с последующим вычислением удельного электрического сопротивления по измеренньм значениям разностей потенциалов.Недостатками этого способа определения удельного электросопротивления образцов является то, что он не позволяет точно определить удельное электросопро 1768753ЛО 1 - ЬОо;Ро 2 О ЛО 2 ЛО о 2ро ЬО Ом м,где р,тивление тел, отличающихся по форме от трехосного эллипсоида, а также то, что на точность измерений влияет нелинейная зависимость разностей потенциалов электрического поля в заданных точках о соотношения удельных сопротивлений образца и электролита. При значениях удельного электросопротивления образцов, в 5 раз превышающих значения удельного электросоп ротивления электролита, способ перестает быть пригодным для измерений. При использовании известного способа возникает необходимость аппроксимаций размеров образца при оценке их удельного злектросопротивления к трехосному эллипсоиду. Используемый при этом коэффициент деполяризации зависит от соотношения полуосей образца, что невозможно точно оценить для реальных образцов горных пород неправильной формы. Все это приводит к большим и неустранимым погрешностям, которые к тому же не являются постоянными величинами для различных образцов, поэтому нельзя количественно сопоставить и сами результаты их определений,Цель изобретения - повышение точности определения удельного электрического сопротивления твердых образцов горных пород и материалов произвольной формы,Это достигается тем, что в гредлагаемом способе определения удельного элект. ричес кого сопротивления твердых образцов гарных пород, включающем помещение образца в электролит с наведенным электрическим полем, измерения разностей потенциалов электрического поля в заданных точках образца и в электролиге между этими точками и определение удель. ного электрического сопротивления образца, после измерения разностей потенциалов электрического поля в первом электролите образец помещают во второй электролит, удельное электрическое сопротивление которого меньше удельного электрического сопротивления первого электролита и образца, измеряют разности потенциалов электрического поля образца и второго электролита в заданных точках, а удельное электрическое сопротивление образца определяют из выражения г Оог ЛО- О о ЗО 2, и р - удельные электри 5 10 1 Г о 0 25 яю 40 4 50 55 ские сопротивления соответственно образца, первого и второго электролитов, Ом х м;Ь О 1, Л О 2, Л Оо 1 и Ь Оог - разностипотенциалов в заданных точках в первом ивтором электролитах соответственно на образце и в электролитах.В способе использование второго электролита позволяет исключить влияние формы образца, поскольку ее влияние в обоихэлектролитах одинаково. В связи с этим нетребуется аппроксимаций формы образца ктрехосному эллипсоиду, что повышает точность и производительность измерений.Теоретически и экспериментально установлено, что в том случае, когда удельноеэлектросопротивление образца меньшеудельного электросопротивления первогоэлектролитано больше, чем у второго электролита, зависимость между соотношениемзначений электросопротивлений образца иэлектролитов к величине разности потенциалов но.-ит линейный характео. При этомошибка в определении величины удельногоэлектросопротивления образцов являетсянаименьшей и постоянной, что позволяет ееточно определять и устранять.Эти положения являются основаниемдля количественного сравнения результатов определений удельного электрическогосопротивления образцов даже различнойпровод,мости,На чертеже показано устройство дляосуществления способа определения удельного электрического сопротивления твердых образцов горных пород.Устройство состоит из электролитических ванн 1 и 2, заполненных электролитами, удельное электросопротивлениепервого из которых больше, чем у второго.Исследуемый образец 3 располагается между двумя жестко Фиксируемыми точками -электродами 4 и 5, подключенными к вольтметру 6. К торцовым стенкам каждой электролитической ванны прикрепленыметаллические пластины 7,8,9 и 10, образующие с источником тока 11 промышленнойчастоты и напряжением 200 В последовательную электрическую цепь, Применение вкачестве электролитов, например, глицерина и воды позволяет определять удельноеэлектросопротивление влагонасыщенныхобразцоь всех горных пород,Способ определения удельного электросопротивления образцов заключается вследующем.Исследуемый образец 3, зафиксированный между двумя электродами 4 и 5, поочередно помещают в среднюю часть ванны сзлектоолитами при наведенном в них электрическом поле, При этом измеряют раз 1768753ность потенциалов между электродами 4 и 5 в каждой ванне ( Ь 01, Ь О 2). Затем удаляют образец из межэлектродного пространства и на прежней базе измерений определяют разность потенциалов электрического поля в электролитах между электродами 4 и 5( ЬО 01, ЬО 02).В результате выполненных операций получены исходные значения разностей потенциаловв электрического поля между электродами с образцом и без него в двух электролитах.Определенные в эксперименте значения разностей потенциалов ЬО 1, ЬО 2, Ь Оо 1 и Ь Оог и известные значения удельных сопротивлений электролитов Р и р, подставляют в расчетную формулу (1) и рассчитывают искомую величину удельного электрического сопротивления образца,Использование данного способа определения удельного электрического сопротивления образцов горных пород и материалов обеспечивает по сравнению с промышленно освоенным методом, в качестве которого взят аналог 1), не только повышение в 8 - 10 раз точности определений, но и позволяет производить их на образцах любой формы. По сравнению с прототипом предлагаемый способ снижает погрешность измерений в 2 - 3 раза, которая в предлагаемом способе составляет не более 10 - 15, от измеряемой величины удельного электросопротивления.Формула изобретения Способ определения удельного электрического сопротивления твердых образцов горных пород, включающий помещение образца в первый электролит с наведенным электрическим полем, измерение разностей потенциалов электрического поля в задан ных точках образца и в первом электролитемежду этими точками и определение удельного электрического сопротивления образца, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения удельно го электрического сопротивления образцовнеправильной формы, после измерения разностей потенциалов электрического поля в первом электролите образец помещают во второй электролит, удельное электрическое 15 сопротивление которого меньше удельногоэлектрического сопротивления первого электролита и образца, измеряют разности потенциалов электрического поля образца и второго электролита в заданных точках, а 20 удельное электрическое сопротивление образца Р 1 определяют из выраженияЬО 2 - ЬО о ЬО 1 - ЬО 03 Р ЬО, Р ЬО25 Р О 2 - Оог О 1 - Оо 1 ЬО 2 ЬО 130где р,ро ироа - удельноеэлектрическоесопротивление соответственно образца,первого и второго электролитов, Ом м;Ь О, Ь Ог, Ь Оо 1, Ь Оюг - разностипотенциалов в заданных точках в первом ивтором электролитах соответственно на образце и в электролитах,