Гранулярный состав горных пород

Состояние и свойства горных пород находятся в зависимости от степени заполнения объема горных пород минеральным веществом, структуры минерального скелета и порового пространства, физической природы связи между минеральными частицами, фазового состояния породы. Это факториальные характеристики. На основании этого все породы, независимо от их происхождения, можно разделить на три основные группы: твердые; связные (глинистые); раздельно-зернистые.

Состояние и свойства связных и раздельно-зернистых горных пород определяет гранулярный (зерновой) состав, т.е. весовое содержание в породе частиц различной крупности в процентах от общей массы породы в абсолютно сухом состоянии.

Размеры частиц – от нескольких метров (глыбы в крупнообломочных породах) до тысячных и миллионных долей миллиметров (глинистые и коллоидные частицы) в глинистых породах.

Гранулярный состав определяет такие показатели, как влажность, пористость, пластичность, сопротивление сдвигу, сжимаемость, водопроницаемость, набухание и т.п. Для определения гранулярного состава проводят гранулометрический анализ, который бывает прямой (непосредственное измерение диаметра частиц) и косвенный (через скорость осаждения частиц в воде или воздухе).

Разберем комбинированный метод, основанный на комбинации ситового метода (прямого) и метода пипетки (косвенного).

Ситовой - определение гранулярного состава раздельно-зернистых и песчано-глинистых пород. Подготовленный и высушенный образец породы просеивается через набор из 9 сит с размерами отверстий: 10; 7; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм. Процентное содержание фракции определяется формулой , где q_i – масса i -той фракции, q – масса образца.

Метод пипетки – оценка гранулярного состава песчано-глинистых пород через скорость осаждения частиц в приготовленной суспензии. Отбор проб суспензии через определенный интервал времени пипеткой с различной глубины с последующим высушиванием и взвешиванием.

Основной способ изображения гранулярного состава песчано-глинистых пород – кривая в полулогарифмическом масштабе (рис.11).

Рис.11. Кривая гранулярного состава: 1 – кривая грансостава однородной глины;

2 – кривая грансостава пылеватых частиц; 3 – кривая грансостава однородного песка.

Породы делятся по размерам частиц: валуны (камни) – более 200 мм, галька (щебень) – 10-200 мм; гравий (дресва) - 2 – 10 мм; пески – 0,05 – 2 мм; пыль – 0,005 – 0,05 мм; глины - < 0,005 мм.

Количественный показатель гранулярной кривой – коэффициент неоднородности К_н = d₆₀ / d₁₀, где d₆₀ и d₁₀ – контролирующий и эффективный диаметры, определяемые с кривой грансостава (d₆₀ – диаметр частиц, которых в породе 60% и d₁₀ – диаметр частиц, которых в породе 10%). Для однородных пород К_н®1, для пород с равномерным распределением фракций - К_н = 25¸1000 (песок считается однородным при К_н £ 3).

Таблица 5

Классификация глинистых пород по грансоставу

Пример выполнения расчетов:

Исходные данные:

q₁ – масса образца (г); W_г – гигроскопическая влажность; q_в.с. – масса водорастворимых солей; V_с – объём суспензии; V_п - объём пипетки

q₁ =20,32 г; W_г = 2,58 %; q_в.с. = 0,63 г; В = 1,5%= Ф_0,5-1,0

V_с = 1000 см ³ ; V_п = 25 см ³; А _0,5-0,25 = 1, 12 г; А _0,25-0,1=1,38 г;

А_<0,05= 0,35 г; А _{< 0,01} = 0,31 г; А _<0,005 =0,24 г; А _{< 0,001}=0,15 г

Необходимо:

- рассчитать процентное содержание фракций 0,5-0,25; 0,25-0,1; 0,1-0,05; 0,05-0,01; 0,01-0,005; 0,005-0,001; <0,001 мм;

- построить суммарную кривую гранулярного состава;

- определить процентное содержание глинистых, пылеватых и песчаных частиц;

- определить коэффициент неоднородности;

- установить наименование породы.

Таблица 6

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: