9 Index Egenskaper av stenar
Denna artikel lyfter fram de nio indexegenskaperna hos stenar. Egenskaperna är: - 1. Specifik gravitation 2. Fuktinnehåll 3. Mättnad Fuktinnehåll (MC) satt 4. Porositet 5. Permeabilitet 6. Hydraulisk ledningsförmåga 7. Svullningskoefficient 8. Återgångsnummer 9. Uniaxiell (eller obegränsad) kompressiv styrka.
Index Fastighet # 1. Specifik gravitation:
(i) Torr uppenbar specifik gravitation ( Sb ):
Detta kan bestämmas genom två metoder beroende på bergprovets porositet.
(a) För stenar med högre porositet (> 10%):
Detta test används för många sedimentära bergarter och högt förväxta, gruvliga och metamorfa bergarter.
Rockprovet torkas ugn vid 105 ° C i 12 timmar och vägs (W1). Sedan är rockprovet omedelbart belagt med paraffinvax eller något annat material vars densitet ( yp ) är känd. Vaxskiktet kyles och provet vägs (W2)
Vikt av paraffinvax = Wp = W2 - W1
Därefter mäts volymen vatten (V) som förskjuts av provet.
(b) För stenar med lägre porositet (<10%):
Detta test är gjord för välkompaktade eller cementerade sedimentära bergarter, alla fräscha igneösa och metamorfa bergarter. En rullarbalans används. Provet suspenderas i luft och vägs (VV, ). Den nedsänktes i vatten och vägdes igen (W 2 ). Då Sb = W 1 / W 1 - W 2
(ii) Mättad uppenbar specifik gravitation ( Sb (mätt) ):
Om mättnadsfuktinnehållet (MC) satt och dess torra uppenbara specifika gravitation ( Sb ) är kända,
(iii) Fast mineralkornspecifik gravitation (S s ):
1. Torka täthetsflaskan och proppen vid 105 ° C och väga (W 1 ).
2. Stenet krossas till en maskstorlek ungefär lika med stenens kornstorlek. Ett prov bör torkas (vid 105 ° C i 4 timmar) och läggas i täthetsflaskan (cirka en tredjedel full) och vägas (W 2 ).
3. Destillerat vatten sättes till densitetsflaskan tills provet av rockpulver är täckt. Täthetsflaskan placeras sedan i en uttorkare som evakueras långsamt av luft.
4. Lossa vakuum och vibrera flaskan försiktigt. Upprepa 3 och 4 tills ingen luft kommer ut från provet.
5. Fyll täthetsflaskan med destillerat vatten, sätt i proppen och håll i ett konstant temperaturbad i 1 timme, tillsätt vatten till flaskan om Us-volymen minskar.
6. Torka torkflaskan och torka (W 3 ). Töm, rengör och fyll i täthetflaska med destillerat vatten och håll i en konstant temperatur i 1 timme. Torka sedan rent och väga (W 4 ).
Två bestämningar bör göras för varje prov och resultaten i genomsnitt.
Index Fastighet # 2. Fuktinnehåll:
För att bestämma fuktinnehållet (MC) vägs stenprovet omedelbart när det tas bort från sin lufttäta behållare (W 1 ), säg en plastpåse. Rockprovet torkas till en konstant vikt i en ugn vid 105 ° C under 12 timmar. Kyl i en uttorkare och väga (W 2 ). Sedan,
Index Property # 3. Saturation Moisture Content (MC) satt :
Om provets fukthalt redan är bestämt vet vi provets torrvikt (W 2 ). Placera provet i trådkorg och sänk det i vatten i 12 timmar. Avlägsna och väga efter yttorkning (W 3 ).
Index Fastighet # 4. Porositet:
Porositet (n) är förhållandet mellan volymen av hålrum i en jord eller berg till den totala volymen., Om V v = Volymen av tomrum och V = Total volym
Det uttrycks som en decimalfraktion eller i procent. I bergarter är 10% genomsnittligt, 5% är lågt, 15% eller mer är högt. Inte alla hålrum i en sten är sammankopplade och tillgängliga för penetrerande vätskor. Till exempel är pimpsten en mycket porös sten, vars porer inte är sammanlänkade. Många igneösa och högkvalitativa metamorfa bergarter har mycket små sprickor eller mikrofrakturer som inte är sammankopplade.
Den effektiva porositeten avser förhållandet mellan volymen av sammankopplade hålrum och den totala volymen av berget. Råvaror som finns i bergarterna är generellt av två typer, nämligen primära hålrum (porer) mellan fragmenten av klastiska stenar och sekundära håligheter som framställs genom senare brytning eller kemisk väderbildning.
Den första är karakteristisk för hela stenmassan och dess porositet med strikt definition. Den andra beror på bergets efterföljande historia och är mycket variabel inom bergskroppen. Sann porositetsvärden av några vanliga bergarter finns i tabellen 2 nedan.
De olika faktorerna som styr porositeten hos sedimentära bergarter och jordar är följande:
(a) Graden av cementering (dvs i vilken utsträckning porrummet ersätts av cement) och graden av omkristallisering vid punkter där korn berör. Båda påverkas av ålderns och historiens begravning av berget.
b) Kornstorleksvariationen Eftersom småkorn kan fylla tomrummen bland större korn har en sediment med stor variation i kornstorlek (ett välgraderat sediment) en lägre porositet än ett dåligt graderat sediment.
c) Pakning av kornen Om kornen är sfäriska kan förpackningen ge ett antal porositeter från 26% till 47%. Den lösare packningen är ett mindre stabilt arrangemang av korn och en förändring från detta till ett mer stabilt arrangemang kommer att minska porositeten och kan leda till att vatten utsöndras från sedimentet.
d) Formen av kornen Eftersom vinklarna, som i lermineraler, ofta bildar broar mellan andra korn som håller dem åtskilda och därmed ökar porositeten.
I kristallkalksten är hålrummet huvudsakligen sekundärt och styrs av närvaron av fossiler och ströplaner genom utlakning av karbonat och återavsättning genom surt grundvatten och genom sprickbildning i både stor och liten skala. På grund av progressiv urlakning ökar tomrummet oftast med tiden och grottorna kan utvecklas.
Index Fastighet # 5. Permeabilitet:
Permeabilitet, k (dimension L 2 ) är ett mått på lättflödet genom en sten eller jord, oberoende av vätskans egenskaper. Den är relaterad till den hydrauliska konduktiviteten K av ekvationen
var,
p = densitet
μ = dynamisk viskositet
och g = acceleration på grund av tyngdkraften
Enheten med permeabilitet är den darcy som är ca 10-8 cm 2 .
Genomträngligheten hos många vanliga bergarter är en eller två ordningsordningar mindre än en darcy och uttrycks vanligtvis i mellannärder.
Huvudfaktorns reglerande permeabilitet är storleken på hålrummen, eftersom om hålrummen är mindre, desto större blir ytarean av kontakt med vatten med fast mineral och större är kapillärkrafterna som hindrar flödet.
I lösa jordar ökar permeabiliteten med (diameter) 2 av kornen. Flöde sker också genom sekundära håligheter såsom leder och stenar av denna karaktär kallas genomtränglig snarare det genomträngliga.
Index Fastighet # 6. Hydraulisk ledningsförmåga:
Den hydrauliska ledningsförmågan K är ett mått på det enkla flödet av vatten genom en jord eller sten under en viss hydraulisk gradient. Hydraulisk ledningsförmåga (dimensioner LT -1 ) är kopplad till rockindex-permeabiliteten k och även viskositeten och densiteten hos vätska (vatten). Det är inte ett rockindex-egendom. Den har hastighetsdimensionen och uttrycks ofta som meter per dag.
Typiska värden för jordar är:
Leror: 0 till 1 m per dag
Sand: 10 till 260 m per dag
Grus: upp till 300 m per dag
Index Property # 7. Svullnadskoefficient:
Svullningskoefficienten är ett mått på längdändringen av ett prov som ursprungligen torkades ugnen och sedan blöts i vatten tills det blev fullständigt mättat. Den uttrycks som förhållandet mellan de ursprungliga (torra) och slutliga (mättade) längderna. Detta svullningsbeteende är relaterat till mängden expansiva lermineraler som finns i en sten.
Index Fastighet # 8. Omvandlingsnummer:
Rebound nummer (R) mäts med hjälp av en Schmidt konkret test hammare och används för att utvärdera in situ styrka av stenar. Hammarens returhöjd uttrycks som en procentandel av hammarmassans framåtriktade avstånd.
Index Property # 9. Uniaxial (eller obegränsad) kompressiv styrka:
Innan bestämning av styrkan hos ett prov av sten är det nödvändigt att bergprovet är ordentligt förberett.
Följande förfarande kan antas:
(a) Typ och form av provet:
Cylindriska testprover är kärnade antingen från en stenmassa i fältet med hjälp av EX (22 mm dia), AX (28 mm) eller BX (41 mm) ihåliga kärnbitar eller från en handprov i ett laboratorium med 25, 38 eller 63 mm dia ihåliga kärnbitar. Kärnans bildförhållande (längd: diameter) är viktigt och måste vara större än 2. Kärnans övre och nedre ytor ska vara mjuka, parallella med varandra och i rät vinkel mot kärnlängden.
(b) Testmetod:
Den beredda kärnan placeras med sina plana ändar mellan två plattor. Kompressionshastigheten kan vara 0, 7 N / mm 2 per sekund. (stresskontrollerad) och 1 mm per min. (deformationskontrollerad). Uniaxiell eller obegränsad tryckhållfasthet mäts i N / mm 2 .
Ett antal prover bör testas från varje bergaggregat.
Eftersom variationer i styrka inom en enda bergsenhet sannolikt kommer att uppstå på grund av följande villkor:
(i) Egenskaperna hos de ingående mineralerna, i synnerhet deras sele, närvaron av klyvningar och graden av deras förändring.
(ii) Närvaron och formen av eventuella hålrum i bergarterna och om dessa hålrum fylls med vatten.
iii) Naturen av bindningen mellan mineralkorn.
