9 Indeksegenskaber for klipper

Denne artikel kaster lys over de ni indeksegenskaber af sten. Egenskaberne er: - 1. Specific gravitation 2. Fugtindhold 3. Mætning Fugtindhold (MC) _sad 4. Porøsitet 5. Permeabilitet 6. Hydraulisk ledningsevne 7. Hævningskoefficient 8. Rebound nummer 9. Uniaxial (eller ubegrænset) kompressiv styrke.

Indeks Ejendom # 1. Specifik Gravity:

(i) tørt tilsyneladende specifik tyngdekraft ( _Sb ):

Dette kan bestemmes ved to metoder afhængigt af stenprøveens porøsitet.

(a) For Rocks of Higher Porosity (> 10%):

Denne test anvendes til mange sedimentære klipper og højt forvitrede stivne og metamorfe klipper.

Stenprøven tørres i ovn ved 105 ° C i 12 timer og vejes (W ₁ ). Derefter overtrækkes stenprøven med paraffinvoks eller et andet materiale, hvis densitet (y _p ) er kendt. Vokslaget afkøles, og prøven vejes (W2)

Vægt af paraffinvoks = Wp = W2 - W1

Derefter måles volumenet af vand (V), som er forskudt af prøven.

(b) For Rocks of Lower Porosity (<10%):

Denne test er lavet til godt komprimerede eller cementerede sedimentære klipper, alle friske gnister og metamorfe klipper. Der bruges en walker balance. Prøven suspenderes i luft og vejes (VV, ). Det er nedsænket i vand og vejes igen (W ₂ ). Så _Sb = W ₁ / W ₁ - W ₂

(ii) Mættet tilsyneladende specifik tyngdekraft ( _{Sb (lør)} ):

Hvis mætningsfugtindholdet (MC) _sad og dets tørre tydelige specifikke tyngdekraft ( _Sb ) er kendt,

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

1. Tør tætningsflasken og proppen ved 105 ° C og vejes (W ₁ ).

2. Rocken knuses til en maskestørrelse, der svarer til stenens kornstørrelse. En prøve skal tørres (ved 105 ° C i 4 timer) og anbringes i tæthedsflasken (ca. en tredjedel fuld) og vejes (W ₂ ).

3. Destilleret vand tilsættes til densitetsflasken, indtil prøven af ​​rockpulver er dækket. Tæthedsflasken placeres derefter i en ekssikator, der evakueres langsomt af luft.

4. Slip vakuum og vibrationsflasken forsigtigt. Gentag 3 og 4, indtil der ikke er flere luftproblemer fra prøve.

5. Fyld tæthedsflasken med destilleret vand, sæt i proppen og hold i en konstant temperaturbad i 1 time, og tilsæt vand til flasken, hvis Us-volumenet falder.

6. Tør trækdensitetsflasken tør og veje (W ₃ ). Tøm, rengør og refill tæthed flaske med destilleret vand og opbevar ved konstant temperatur i 1 time. Tør derefter rent og vejes (W ₄ ).

Der skal foretages to bestemmelser for hver prøve og gennemsnittet af resultaterne.

Indeks Ejendom # 2. Fugtindhold:

For at bestemme fugtindholdet (MC) vejes stenprøven straks efter at være fjernet fra dens lufttætte beholder (W ₁ ), sig en plastpose. Stenprøven tørres til en konstant vægt i en ovn ved 105 ° C i 12 timer. Cool i en tørremiddel og vejes (W ₂ ). Derefter,

Indeks Ejendom # 3. Saturation Fugtindhold (MC) _sad :

Hvis fugtindholdet i prøven allerede er bestemt, kender vi den over tørvægt af prøven (W ₂ ). Placer prøven i wire kurv og dypp den i vand i 12 timer. Fjern og veje efter overfladetørring (W ₃ ).

Indeks Ejendom # 4. Porøsitet:

Porøsitet (n) er forholdet mellem volumenet af hulrum i en jord eller en sten til det totale volumen., Hvis V _v = Volumen af ​​hulrum og V = Total volumen

Det udtrykkes som en decimalfrekvens eller som en procentdel. I klipper er 10% gennemsnitligt, 5% er lavt, 15% eller mere er højt. Ikke alle hulrum i en sten er sammenkoblet og tilgængelige for penetrerende væsker. For eksempel er pimpsten en meget porøs sten, hvis porer ikke er sammenkoblet. Mange igneøse og højkvalitets metamorfe sten har meget små revner eller mikrofrakturer, som ikke er sammenkoblede.

Den effektive porøsitet refererer til forholdet mellem volumen af ​​indbyrdes forbundne hulrum og det totale volumen af ​​klippen. Røster, der er til stede i klipperne, er generelt af to typer, nemlig primære hulrum (porer) mellem fragmenterne af clastiske klipper og sekundære hulrum, der er produceret ved senere brud eller kemisk forvitring.

Den første er karakteristisk for hele stenmassen og dens porøsitet ved streng definition. Den anden afhænger af rockens efterfølgende historie og er meget variabel inden for rockkroppen. Sande porøsitetsværdier af nogle almindelige stentyper er angivet i tabellen 2 nedenfor.

De forskellige faktorer, der styrer porøsiteten af ​​sedimentære klipper og jordbund, er følgende:

(a) Graden af ​​cementering (dvs. i hvilket omfang porrummet er erstattet af cement) og omfanget af omkrystallisering på steder, hvor korn berører. Begge er påvirket af alderen og historiens begravelse af klippen.

(b) Variationsgraden af ​​kornstørrelse Da små korn kan fylde hulrummet mellem større korn, har en sediment med stor variation i kornstørrelse (et godt graderet sediment) en lavere porøsitet end et dårligt graderet sediment.

c) Pakning af korn Hvis kornene er sfæriske, kan emballagen give en række porøsiteter fra 26% til 47%. Den løsere pakning er et mindre stabilt arrangement af korn, og en ændring fra dette til et mere stabilt arrangement vil reducere porøsiteten og kan føre til udvisning af vand fra sedimentet.

(d) Kornets form Siden vinkellader, som i lermineraler, danner ofte broer mellem andre korn, der holder dem adskilt og derved øger porøsiteten.

I krystallinsk kalksten er rumrummet primært sekundært og styres af tilstedeværelsen af ​​fossiler og strømplaner ved udvaskning af carbonat og genaflejring af surt grundvand og ved brud på både stor og lille skala. På grund af progressiv udvaskning øges tomrummet normalt med tiden, og huler kan udvikle sig.

Indeks Ejendom # 5. Permeabilitet:

Permeabilitet, k (dimension L ² ) er et mål for let strømning gennem en sten eller jord, uafhængig af væskens egenskaber. Det er relateret til den hydrauliske konduktivitet K ved ligningen

hvor,

p = tæthed

μ = dynamisk viskositet

og g = acceleration på grund af tyngdekraften

Enhed med permeabilitet er darcyen, som er ca. ^10-8 cm2.

Permeabiliteten af ​​mange almindelige klipper er en eller to størrelsesordener mindre end en darcy og er normalt udtrykt i mellemled.

Hovedfaktoren, der regulerer permeabiliteten, er størrelsen af ​​hulrummene, da hvis hulrummene er mindre, jo større bliver overfladen af ​​kontakt med vand med fast mineral, og større er de kapillære kræfter, der begrænser strømmen.

I løse jordarter øges permeabiliteten med (diameter) ² af kornene. Strømning finder også sted gennem sekundære hulrum, såsom leddene, og sten af ​​denne karakter betegnes som gennemtrængelig snarere end gennemtrængelig.

Indeks Ejendom # 6. Hydraulisk ledningsevne:

Den hydrauliske konduktivitet K er et mål for strømmen af ​​vand gennem en jord eller sten under en given hydraulisk gradient. Hydraulisk ledningsevne (dimensioner LT ^-1 ) er forbundet med rockindeksegenskabens gennemtrængelighed k og også viskositeten og densiteten af ​​væske (vand). Det er ikke en rockindeksegenskab. Det har dimensionen af ​​hastighed og er ofte udtrykt som meter per dag.

Typiske værdier for jordbund er:

Clays: 0 til 1 m pr. Dag

Sand: 10 til 260 m pr. Dag

Grus: op til 300 m pr. Dag

Indeks Ejendom # 7. Hævelseskoefficient:

Hævelseskoefficienten er et mål for ændringen i længden af ​​en prøve, der oprindeligt blev ovntørret, derefter gennemblødt i vand, indtil den blev fuldt mættet. Det udtrykkes som forholdet mellem de oprindelige (tørre) og endelige (mættede) længder. Denne hævelsesadfærd er relateret til mængden af ​​ekspansive lermineraler indeholdt i en sten.

Indeks Ejendom # 8. Rebound nummer:

Rebound nummer (R) måles ved hjælp af en Schmidt konkret test hammer og bruges til at vurdere in situ styrke af sten. Hammers reboundhøjde udtrykkes som en procentdel af hammermassens fremadrettede afstand.

Indeks Ejendom # 9. Uniaxial (eller ubegrænset) Kompressiv styrke:

Før du bestemmer styrken af ​​en prøve af sten, er det nødvendigt, at stenprøven er korrekt forberedt.

Følgende procedure kan vedtages:

a) Størrelse og form af prøven:

Cylindriske testprøver er kædet enten fra en stenmasse på marken ved hjælp af EX (22 mm dia), AX (28 mm) eller BX (41 mm) hule kernebitar eller fra en håndprøve i et laboratorium med 25, 38 eller 63 mm dia hule kernebitar. Kerneforholdets længdeforhold (længde: diameter) er vigtigt og skal være større end 2. Kerneets øvre og nedre overflader skal være glatte, parallelle med hinanden og i lige vinkler til kernelængden.

b) Prøvningsmetode:

Den forberedte kerne placeres med sine flade ender mellem to plader. Kompressionshastigheden kan være 0, 7 N / mm2 pr. Sek. (stressstyret) og 1 mm pr. min. (deformation kontrolleret). Uniaxial eller ubegrænset trykstyrke måles i N / mm ² .

En række prøver skal testes fra hver sten enhed.

Da variationer i styrke inden for en enkelt sten enhed sandsynligvis vil opstå på grund af følgende betingelser:

(i) Egenskaberne af de bestanddele, især deres seler, tilstedeværelsen af ​​spaltninger og graden af ​​deres ændring.

(ii) Tilstedeværelse og form af eventuelle hulrum i klipperne og om disse hulrum er fyldt med vand.

(iii) Forbindelsens art mellem mineralsk korn.