Способ определения электрических свойств твердых образцов горных пород

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5И 4 Ci 01 Х 27 02 Х4я ц!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOP CH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ь

I а>с

0.7 а, z 0,3 а,ч а, 5 а,б î, 7 о,в о 9

0,2 а,ч а,б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3682019/24-25 (22) 26.12.83 (46) 07.01.86. Бюл. № 1 (71) Свердловский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. B. В. Вахрушева (72) Г. П. Саковцев, В. М. Сапожников и А. А. Кашкаров (53) 621.317.73 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 160754, кл. G 01 R 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 Г1ОРОД, заключаюгцийся в пропускании тока через образец при

„„SU„„1203423 A не менее чем двуx его ориентациях и измерении падения напряжения на участке образца, отличаюи ииг» тем, что, с целью расширения диапазона одновремснно измеря-емых свойств у образцов неправильной формы и повышения достоверности определения, готовят химически нейтральный раствор, удельное сопротивление которого не меньше

0,1>« и не больше 100 f <, где / — удельнос сопротивление материала образца, создают в растворе однородное электрическое поле, регистрируют его напряженность и плотность тока, помещают в раствор образец, измеряют падение напряжения полей пропуcкания тока и вызванной поляризации на всем образце и вычисляют удельное сопротивление, поляризуемость, коэффициенты и ориенсО тировку осей их анизотропии.

1203423

Изобретение относится к способам о»ределения физических свойств твердых материалов, в частнс>сти образцов горных пород, необходимых при решении разнообразных геофизических, Геологоразведочных и горнотехнических задач, поскольку существуют тесные корреляционные зависимости между электрическими и горнотехническими характеристами, непосредственное массовое определение которых трудоемко, а также в других областях техники, например в строительстве, где:-лектрические 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 соответствующих полуосей а, в и образца в >орме трехосного эллипсоида при известных отношениях полуосей.

Для реализации способа отбирают образцы, наименьший размер которых больше 0 мм. Затем пробу насыщают водой, требования к которой зависят от материала

7роб и целей и(.пытания. 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 (o известными способами, а затем вычисляют удельное сопротивление раствора в,) по форJ муле

0,= Е(/1(>

Величины р(; и E() 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 решетки) в центральнунз 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 L между электродами и измеряют падение напряжения полей пропускания тока (AU.I> и вызванной поляризации (Л(.:) известными способами, разработанными для

ИОстОяннОГО и.IH (>е})еменноГО тока.

Затем меня>от требуемое число раз ориентировку образца, фиксирук)т новые расстояния 1. и повторяют измерения II3äåíèÿ напряжения. После этого образец извлекают из раствора.

Любой образец рассматривают как трехocHhlH эллипсоид с ОсН51Н, соответсTBvloискми его длине, п>ирине и толщине, oilpcделяют исходя кз отношения полуосей по монограмме на чертеже коэффициенIB деполяризации М к используют их для вычисления электрических свойств.

Вычисление удельного сопротивления р. и поляризуемости образца I>pH произвольной ее ориентировке производят »о следующим формулам ()» — — 1>в (1 -- NLp/М 1}.1»р } (2) 20 >1 = (1- — -((/u" ) 100 /()

Где ")Ln= Л (пр-- Л(.. (>. AU(>= E(i L;

М == (, Е„;М,/ Е„) + (E„„„Ì„,,/E„) 25

1= „; и Е„„— составляющие вектора Е„по соответствующим осям эллипсоида;

М, и М„, — — коэффициенты деполяризации по этим осям; =р,/р„; }k" =р„, /р„, причем р; вычисляется по формуле (2), в которую подставляе-ся значения. )1 }пр= — > )(}пр+ Л(;вп., а Л с,"= — KUâ+ Ë .и.

Расположение в пробе осей анизотропии устанавливают по тем ориентировкам образца относительно силовых линий однородного поля. для которых получены экcTремальные значения р; и )}и. Например, если вытянутые включения характеризуются повышенной электропроводностыо, то ось повышенной электропроводности, направленная вдоль >зключений, устанавливается при такой ориентировке образца в однородном поле, при которой получены минимальные значения.

Коэффициенты анизотропии (a, и, ),j H среднеквадратичные значения удельного сопротквления и поляризуе vlocTH образца (()m» К ))»>л) В ЦЕЛОМ ВЫЧИСЛЯЮТСЯ ПО ИЗВЕСТным формулам.

11ðè подготовке раствора, в котором производят кзмерения, исходят и= того, что он должен быть химически нейтральным llo отношению к материалу образца и быть пригодным для испытаний большого количества образцов.

При заданном удельном сокро-..ивленки

55 раствора р„ диапазон значений удельного сопротивления образцов, у которых могут быть достоверно определены электрические свойства составляет 0,01 -10р,, В слу1203423

Составитель В. Гусева

Редактор С. Патрушева Техред И. Верее Корректор М. Пожо

Заказ 8410/47 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4i5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чае 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 замачива IHcI, образцы.

При 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 B. Для измерений в растворе применяют точсчныс сви и 1овые электроды. Напряженность пол я, ток в цепи и падение напряжения измеряют с помогцыо сеpIIIIHoi цифрового Бо lhTметра. Величина Л к«измеряется через 0,3 с после выключения тока. Электрические свойства рассчитывают Ilo Формулам.

Уменьшение погрешности определений электрических свойств в способе достигается и тем Увеличения размера образца, на котором выполняют измерения падения напряжения, что позволяет с большей достоверность1о выполнять измерения, кроме того, исключено влияние мелких включений, pacl5 положенных вблизи поверхности образца, которые вносили искажения в процессе измерений по известному способу.