9 Indeksegenskaper av bergarter

Denne artikkelen kaster lys på de ni indeksegenskapene til bergarter. Egenskapene er: - 1. Spesifikke Gravity 2. Moisture Content 3. Saturation Moisture Content (MC) satt 4. Porøsitet 5. Permeability 6. Hydraulisk Ledningsevne 7. Hevelse Koeffisient 8. Rebound Number 9. Uniaxial (eller Ubegrenset) Kompressiv Styrke.

Indeks Eiendom # 1. Spesifikke Gravity:

(i) Tørket tilsynelatende spesifikk tyngdekraft ( Sb ):

Dette kan bestemmes ved to metoder avhengig av porøsiteten til steinprøven.

(a) For stener med høyere porøsitet (> 10%):

Denne testen brukes til mange sedimentære bergarter og svært forvitrede, stivne og metamorfe bergarter.

Stenprøven tørkes i ovn ved 105 ° C i 12 timer og veies (W 1 ). Da blir steinprøven umiddelbart belagt med parafinvoks eller noe annet materiale hvis tetthet (y p ) er kjent. Vokslaget avkjøles og prøven veies (W 2 )

Vekt av parafinvoks = W p = W 2 - W 1

Deretter måles volumet av vann (V) som er forskjøvet av prøven.

(b) For bergarter av lavere porøsitet (<10%):

Denne testen er laget for godt komprimerte eller sementerte sedimentære bergarter, alle ferske, stivne og metamorfe bergarter. En rullerbalanse brukes. Prøven suspenderes i luft og veies (VV, ). Den er nedsenket i vann og veiet igjen (W 2 ). Så Sb = W 1 / W 1 - W 2

(ii) Mettet åpenbar spesifikk tyngdekraft ( Sb (lørdag) ):

Hvis satureringsfuktinnholdet (MC) satt og dets tørre synlige spesifikke tyngdekraft ( Sb ) er kjent, så,

(iii) Solid Mineral Grain Specific Gravity (S s ):

1. Tørke tetthetsflasken og stopperen ved 105 ° C og vei (W 1 ).

2. Sten er knust til en maskestørrelse omtrent lik kornets størrelse. En prøve bør tørkes (ved 105 ° C i 4 timer) og settes i tetthetsflasken (ca. en tredjedel full) og veies (W 2 ).

3. Destillert vann legges til tetthetsflasken til prøven av steinpulver er dekket. Tetthetsflasken plasseres deretter i en ekssikator som evakueres sakte av luft.

4. Slip vakuum og vibrasjonsflasken forsiktig. Gjenta 3 og 4 til ikke flere luftproblemer fra prøven.

5. Fyll tetthetsflasken med destillert vann, sett i proppen og hold i et konstant temperaturbad i 1 time, og legg vann til flasken hvis Us-volumet senker.

6. Tørk den tettede flasken og tørk den (W 3 ). Tøm, rengjør og fyll på tetthetsflaske med destillert vann og hold konstant i 1 time. Tørk deretter ren og veier opp (W 4 ).

To avgjørelser bør gjøres for hver prøve og resultatene i gjennomsnitt.

Indeks Eiendom # 2. Fuktinnhold:

For å bestemme fuktighetsinnholdet (MC) veies steinprøven umiddelbart etter fjerning fra dens lufttette beholder (W 1 ), si en plastpose. Stenprøven tørkes til en konstant vekt i en ovn ved 105 ° C i 12 timer. Avkjøl i en ekssykator og veier opp (W 2 ). Deretter,

Indeks Eiendom # 3. Saturation Fuktinnhold (MC) satt :

Hvis fuktighetsinnholdet i prøven allerede er bestemt, vet vi over tørrvekten til prøven (W 2 ). Plasser prøven i wire kurv og fordyp den i vann i 12 timer. Fjern og veier etter overflatetørking (W 3 ).

Indeks Eiendom # 4. Porøsitet:

Porøsitet (n) er forholdet mellom volumet av hulrom i jord eller stein til totalvolumet., Hvis V v = Volum av tomrom og V = Totalt volum

Det uttrykkes som en desimalfraksjon eller som en prosentandel. I bergarter er 10% gjennomsnittlig, 5% er lav, 15% eller mer er høy. Ikke alle hulrom i en stein er sammenkoblet og tilgjengelig for penetrerende væsker. For eksempel er pimpsten en veldig porøs stein som porene som ikke er sammenkoblet. Mange igneøse og høyverdige metamorfe bergarter har svært små sprekker eller mikrofrakturer som ikke er sammenkoblet.

Den effektive porøsiteten refererer til forholdet mellom volum av sammenkoblede hulrom til det totale volumet av fjellet. Sperrer som er tilstede i bergarter, er vanligvis av to typer, nemlig primære hulrom (porene) mellom fragmentene av klastiske bergarter og sekundære hulrom produsert ved senere brudd eller kjemisk forvitring.

Den første er karakteristisk for hele bergmassen og dens porøsitet ved streng definisjon. Den andre avhenger av bergets etterfølgende historie og er svært variabel i berglegemet. Sanne porøsitetsverdier av noen vanlige bergarter er gitt i tabell 2 nedenfor.

De forskjellige faktorene som styrer porøsiteten til sedimentære bergarter og jord er følgende:

(a) Graden av sementering (dvs. i hvilken grad porevolumet er erstattet av sement) og omfanget av omkrystallisering ved punkter der kornet berører. Begge er påvirket av alderen og historien om begravelsen av fjellet.

(b) Kornstørrelsesvariasjonen Siden små korn kan fylle hulrommene blant større korn, har et sediment med stor variasjon i kornstørrelse (et godt gradert sediment) en lavere porøsitet enn et dårlig gradert sediment.

(c) Pakking av korn Hvis kornene er sfæriske, kan pakningen gi en rekke porøsiteter fra 26% til 47%. Den løsere pakningen er et mindre stabilt arrangement av korn og en endring fra dette til et mer stabilt arrangement vil redusere porøsiteten og kan føre til utvisning av vann fra sedimentet.

(d) Kornets form Siden vinkelleder, som i leire mineraler, dannes ofte broer mellom andre korn som holder dem fra hverandre og derved øker porøsiteten.

I krystallinsk kalkstein er tomrummet hovedsakelig sekundært og styres av tilstedeværelsen av fossiler og strømplaner ved utvasking av karbonat og gjenfelling av sur grunnvann og ved brudd på både stor og liten skala. På grunn av progressiv utvasking, øker tomromet med tiden og huler kan utvikle seg.

Indeks Eiendom # 5. Permeabilitet:

Permeabilitet, k (dimensjon L 2 ) er et mål for enkel strømning gjennom en stein eller jord, uavhengig av væskens egenskaper. Den er relatert til den hydrauliske konduktiviteten K ved ligningen

hvor,

p = tetthet

μ = dynamisk viskositet

og g = akselerasjon på grunn av tyngdekraften

Enhet med permeabilitet er darcy som er ca 10-8 cm2.

Gjennomtrengligheten av mange vanlige bergarter er en eller to størrelsesordener mindre enn en darcy og uttrykkes vanligvis i mellomrom.

Den hovedfaktor som kontrollerer permeabiliteten er størrelsen på hulrommene, siden hvis hulrommene er mindre, jo større blir overflaten av kontakt med vann med fast mineral, og større er kapillarkreftene som hindrer strømmen.

I løs jord øker permeabiliteten med (diameter) 2 av kornene. Strømning finner også sted gjennom sekundære tomrom som ledd og bergarter av denne karakteren kalles gjennomtrengelig heller det permeable.

Indeks Eiendom # 6. Hydraulisk ledningsevne:

Den hydrauliske konduktiviteten K er et mål for enkel strøm av vann gjennom jord eller stein under en gitt hydraulisk gradient. Hydraulisk ledningsevne (dimensjoner LT -1 ) er knyttet til bergindeksegenskapens permeabilitet k og også viskositeten og tettheten av væske (vann). Det er ikke en rockindeksegenskap. Den har dimensjonen av hastighet og uttrykkes ofte som meter per dag.

Typiske verdier for jord er:

Leirer: 0 til 1 m per dag

Sand: 10 til 260 m per dag

Grus: opptil 300 m per dag

Indeks Eiendom # 7. Hevelse Koeffisient:

Hevelse koeffisient er et mål på endringen i lengden av en prøve som i utgangspunktet ble tørket i ovnen, deretter gjennomvåt i vann til den ble fullstendig mettet. Det uttrykkes som forholdet mellom de originale (tørre) og endelige (mettede) lengder. Denne hevelsen er relatert til mengden av ekspansive leire mineraler som finnes i en stein.

Indeks Eiendom # 8. Rebound nummer:

Rebound nummer (R) måles ved hjelp av en Schmidt betong test hammer og brukes til å vurdere in situ styrke av bergarter. Hammers returhøyde uttrykkes som en prosentandel av den fremre kjøreavstanden til hammermassen.

Indeks Eiendom # 9. Uniaxial (eller ubegrenset) Kompressiv styrke:

Før du bestemmer styrken til et steinprøve, er det nødvendig at steinprøven er riktig forberedt.

Følgende prosedyre kan bli vedtatt:

(a) Størrelse og form av prøven:

Cylindriske testprøver er kjernet enten fra en bergmasse i feltet ved hjelp av EX (22 mm dia), AX (28 mm) eller BX (41 mm) hulkjernebiter eller fra en håndprøve i et laboratorium med 25, 38 eller 63 mm dia hule kjernebiter. Kjerneforholdets lengdeforhold (lengde: diameter) er viktig og må være større enn 2. Kjernens øvre og nedre flate skal være glatt, parallell med hverandre og rett vinkel mot kjernelengden.

(b) Testmetode:

Den forberedte kjernen er plassert med sine flate ender mellom to platene. Kompresjonshastigheten kan være 0, 7 N / mm 2 per sekund. (stressstyrt) og 1 mm per minutt. (deformasjon kontrollert). Uniaxial eller ubegrenset trykkfasthet måles i N / mm 2 .

En rekke prøver bør testes fra hver stein enhet.

Siden variasjoner i styrke innenfor en enkelt steinhet sannsynligvis vil oppstå på grunn av følgende forhold:

(i) Egenskapene til de grunnleggende mineraler, spesielt deres seler, tilstedeværelsen av spaltninger og grader av deres endring.

(ii) Tilstedeværelse og form av eventuelle hulrom i bergarter og om disse hulrom er fylt med vann.

(iii) Naturen av bindingen mellom mineralsk korn.