Примеры определения основных характеристик физических свойств горных пород

 

Дано:

Данные для решения задач – таблицы 1.5; 1.7; 1.9.

Примеры определения основных характеристик физических свойств горных пород на образцах ненарушенной и нарушенной структуры, представлены в таблицах 1.6; 1.8; 1.10.

Задание:

Определить расчетные параметры по одному из представленных вариантов (таблицы 1.5; 1.7; 1.9):

1) физические свойства горных пород (глинистых и песчаных) ненарушенного сложения (задача № 1);

2) физические свойства горных пород (песчаных) ненарушенного сложения (задача № 2);

3) физические свойства глинистых пород нарушенного сложения (задача № 3);

4) дать определение физическим …
характеристикам;

5) привести расчетные формулы (см. таблицу 1.1 и теоретическую часть настоящей главы).

 

Таблица 1.5 – Данные для решения задачи 1. Физические свойства горных пород ненарушенного сложения

 

№ варианта Масса образца грунта Масса пор породы с пластовой водой, Объем минеральной части грунта, Плотность пластовой воды, Полная влажность, Молекулярная максимальная влогоемкость, Wm, %  
естественной влажности, после сушки в термостате, Wmax%  
глинистых пород песчаных пород  
g, г gs, г gп, г Vs, см3 ρw, г/см3  
 
88,35 75,44 12,91 26,82 1,00   18,3 16,2  
94,46 70,34 24,12 25,67 1,00 37,0      
99,67 85,16 14,51 28,85 1,00   21,3 19,0  
86,14 72,41 13,73 27,66 1,00   20,1 18,9  
88,35 70,34 18,01 25,32 1,00 27,1      
94,46 78,48 15,98 22,17 1,00   24,5 22,0  
99,67 75,62 24,05 20,13 1,00 33,7      
87,52 68,25 19,27 30,48 1,00 29,9      
86,14 70,34 15,80 28,22 1,00 23,8      
76,16 72,41 3,75 26,82 1,00   5,5 5,0  
83,12 70,34 12,78 25,67 1,00   19,6 17,0  
99,67 72,41 27,26 28,85 1,00 39,9      
86,14 70,34 15,80 27,66 1,00 23,8      
88,35 75,48 12,87 25,32 1,00   18,1 13,0  
94,46 72,41 22,05 22,17 1,00 32,3      
99,67 70,34 29,33 28,15 1,00 44,2      
87,52 76,15 11,37 23,25 1,00   15,8 14,9  
86,14 76,36 9,78 26,17 1,00   13,6 9,0  
100,14 91,05 9,09 30,00 1,00   10,6 7,3  
99,85 72,12 27,73 31,15 1,00 40,1      
101,01 85,15 15,86 30,48 1,00   8,2 6,2  
99,12 85,12 14,00 28,22 1,00   17,6 10,0  
80,35 75,44 4,91 26,82 1,00   8,2 5,3  
86,64 66,41 20,23 25,35 1,00   17,2    

Задание для студентов – Определить количественные характеристики физических свойств горных пород:

1.По данным испытания грунтов ненарушенной структуры рассчитывают следующие параметры в установленном порядке: естественной влажности (W); далее, косвенным методом определить – плотность минеральной части породы (ρs), плотность скелета породы (ρd), пористость (n) и коэффициент пористости (ε), объем пор породы с пластовой водой (Vп), объемную плотность (ρ), коэффициент водоотдачи песков (Кв).

2.Ниже рассмотрено подробное решение задачи № 1, данные определения расчетных параметров приведены в таблице 1.6.

 

Таблица 1.6 – Пример решения задачи № 1

 

№ варианта Масса образца грунта Масса пор породы с пластовой водой, Объем минеральной части грунта,   Плотность пластовой воды,   Полная влажность, Молекулярная максимальная влогоемкость,   Wm, %  
естественной влажности, после сушки в термостате, Wmax%  
глинистых пород песчаных пород  
g, г gs, г gп, г Vs, см3 ρw, г/см3  
 
Дано:  
76,16 72,41 3,75 26,82 1,00   5,5 5,0  
87,52 81,09 6,43 30,48 1,00   8,4 6,2  
Определить:  
№ варианта Естест-венная влажность, W, % Плотность минеральной части породы, ρs, г/см3 Плотность скелета породы, ρd, г/см3 Пористость, n,% Коэффи-циент порис-тости, ε, доли единиц Объем пор породы с пластовой водой, Vп, см3 Плотность образца грунта при естест-веннойй влажности, ρ, г/см3 Коэффициент водоотдачи песчаных пород, Кв, доли единиц  
 
5,1 2,69 2,34 0,149 3,99 2,47 0,005  
7,90 2,66 2,17 18,3 0,223 6,81 2,35 0,022  

 

Описание подробного решения задачи № 1 при определении:

1) естественной влажности (W) – см. формулу 1.9 настоящей главы;

2) плотности минеральной части породы (ρs) – см. формулу 1.3;

3) плотности скелета породы (ρd) – через полную влагоемкость (Wmax), см. таблицу 1.1 настоящей главы;

4) пористости (n) – см. формулу 1.7;

5) коэффициента пористости (ε), – см. формулу 1.8;

6) объема пор породы с пластовой водой (Vп), – через преобразование формулы 1.5;

7) объемной плотности (ρ) – см. формулу 1.1;

8) коэффициента водоотдачи песков (Кв) – см. формулу 1.16.

 

Таблица 1.7 – Данные для решения задачи 2. Физические свойства горных пород ненарушенного сложения

 

№ варианта Диаметр режущего кольца, Высота режущего кольца, Масса образца грунта при естественной влажности, Масса после сушки в термостате,
D, см h, см g, г gs, г
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55
2,55

Задание для студентов – Определить количественные характеристики физических свойств горных пород:

1.Из монолита с помощью режущего кольца вырезают образец и рассчитывают следующие параметры в установленном порядке: массы пор породы, заключенной в режущее кольцо, с воздухом и с пластовой водой (gп); объема режущего кольца (V); естественной влажности (W); плотности образца грунта при естественной влажности(ρ).

2.Перед опытом режущее кольцо взвешивают на технических весах с точностью до 0,01г и получают массу m1.

3.Масса образца грунта при естественной влажности (g) равна массе режущего кольца (m1) и массе грунта, заключенном в режущее кольцо (m2); масса образца грунта после сушки в термостате (gs) равна массе режущего кольца (m1) и массе сухого грунта, заключенного в режущее кольцо (m3).

4.Ниже рассмотрено подробное решение задачи № 2, данные определения расчетных параметров приведены в таблице 1.8.

 

Таблица 1.8 – Пример решения задачи № 2

 

№ варианта Диаметр режущего кольца, Высота режущего кольца, Масса образца грунта при естественной влажности, Масса после сушки в термостате, Масса пор породы с воздухом и с пластовой водой, Объем режущего кольца, Естественная влажность, Плотность образца грунта при естественной влажности,
D, см h, см g, г gs, г gп, г V, см3 W, % ρ, г/см3
Дано: Определить:
2,55 1,76

 

Описание подробного решения задачи № 2 при определении:

1) массы пор породы с воздухом и с пластовой водой (gп) – как разности граф 3 и 4;

2) объема режущего кольца (V) – по формуле: , (1.17);

3) естественной влажности (W) – см. формулу 1.9 настоящей главы;

4) плотности образца грунта при естественной влажности (ρ) – см. формулу 1.1.

Таблица 1.9 – Данные для решения задачи 3. Физические свойства глинистых пород нарушенного сложения

 

№ варианта Естественная влажность Влажность на границе текучести Влажность на границе раскатывания
W, % Wт, % Wр, %

 

Задание для студентов – Определить количественные характеристики физических свойств горных пород:

1.Используя данные естественной и характерных влажностей грунтов рассчитывают следующие параметры в установленном порядке: число пластичности (Iр); консистенцию (В(Iр)); относительную консистенцию (Дк).

2.Далее определяют физическое состояние грунтов и их форму.

3.Ниже рассмотрено подробное решение задачи № 3, данные определения расчетных параметров приведены в таблице 1.10.

 

Описание подробного решения задачи № 3 при определении:

1) числа пластичности (Iр) – как разности между Wт и Wр;

2) консистенции (В(Iр) – см. формулу 1.13;

3) относительной консистенции (Дк) – см. формулу 1.14.

Таблица 1.10 – Пример решения задачи № 3

 

№ варианта Естественная влажность Влажность на границе текучести Влажность на границе раскатывания Число пластичности Консистенция (показатель текучести) Относительная консистенция
W, % Wт, % Wр, % Iр, % В(Iр) Дк = 1-В(Iр)
Дано: Определить:
1,041 -0,041
1,038 -0,038
0,947 0,053
0,556 0,444
0,593 0,407
0,000 1,000
-0,250 1,250
-1,700 2,700
 
№ варианта Определение физического состояния глинистых грунтов после нарушения их естественного сложения
Физическое состояние после нарушения естественного сложения Консистенция (форма) Соотношение влажностей
текучее вязкотекучая W>Wт
текучее вязко-текучая W≥Wт
переход от текучей к пластичной липко-пластичная W ≤ Wт
пластичное вязко-пластичная Wр<W<Wт
пластичное полутвердая Wр<W<Wт
полутвердое полутвердая W=Wр
переход от полутвердой к твердой твердая W≤Wр
твердое жидкотекучая W<Wр

 

Контрольные вопросы к главе 1

 

1. Приведите общие сведения о генетических типах горных пород.

2. Что такое факториальные характеристики породы?

3. Какими показателями пользуются для оценки плотности свойств пород.

4. Поясните понятия «скважность» и «пористость» породы.

5. Скважность (пустотность) горных пород. Общая, открытая и активная скважность.

6. Основные морфометрические типы скважности (пористость, трещиноватость, кавернозность).

7. Какие показатели характеризуют пористость горных пород?

8. Перечислите методы оценки пористости пород.

9. Какие показатели характеризуют влажность горной породы?

10. Укажите пределы изменения степени водонасыщения породы.

11. Водоотдача и недостаток насыщения.

12. Влажность и влагоемкость горных пород. Характерные виды влагоемкости.

13. Классификация видов воды в горных породах.

14. Что такое зерновой состав породы?

15. Назовите методы зернового анализа пород.

16. Как можно оценить степень однородности породы?