
- •Одеський гідрометеорологічний інститут
- •З курсу “гідрогеологія” (Физико - механічні властивості гірських порід) для студентів 3 курсу
- •Одеський гідрометеорологічний інститут
- •Завдання №1 Визначення гранулометричного складу гірських порід .
- •Ситовий метод.
- •Седиментаційний або метод а.Н.Сабаніна (метод взмучування).
- •Мал.1 Прилад а.Н.Сабаніна Порядок виконання аналізу методом а.Н.Сабаніна.
- •Характер кривих показує ступінь однорідності часток, з яких складается порода. Так, наприклад, якщо крива крута, то порода однорідна, якщо - полога, то порода неоднорідна.
- •2. За графіком визначають діаметри часток, що відповідають 10 - і 60 % - ному утриманню суми всіх часток.
- •Таблиця 2 Загальна класифікація порід за гранулометричним складом
- •Таблиця 3
- •Завдання 2 Визначення фізичних властивостей гірських порід.
- •II. Визначення щільності пікнометричним способом.
- •Завдання 3 Визначення коефіцієнта фільтрації гірських порід в трубці спецгЕо.
- •Завдання 4 Розрахунок коефіцієнта фільтрації за емпіричними формулами.
- •1. Формула Хазена:
- •2. Формула Сліхтера
- •3. Формула Крюгера.
- •Формула Замаріна.
II. Визначення щільності пікнометричним способом.
Необхідне устаткування
Пікнометр об’емом 100 - 200 см3.
Порцелянова ступка з маточкою.
Сито з діаметром отворів 1 мм.
Терези аналітичні або електричні.
Водяний термометр.
Бюкси.
Електрична нагрівальна плита.
Порядок виконання роботи.
1.
У пікнометр наливають дистильовану
воду до мітки. Вимірюють температуру
налитої води (tэк).
Зважують пікнометр на вагах із точністю
до 0,01 р. Одержують масу ().
2. Пробу гірської породи, що знаходиться в повітряно - сухому стані, розтирають маточкою в порцеляновій ступці і пропускають через сито з отвором 1 мм.
3.
З просіяного і старанно перемішаной
породи беруть наважку біля 10 – 15г () і
переносять в раніше зважений пікнометр
з водою.
4. Для видалення повітря з породи пікнометр із водою і породою ставлять для кип'ятіння протягом 20 хв. Перед цим з пікнометра відливають воду (0,3 його місткостіщоб уникнути переливання під час кип'ятіння).
5. Після кип'ятіння пікнометр прохолоджують, доливають до мітки дистильовану воду і вимірюють температуру води в пікнометрі, що повинна бути однаковою з початкової температурою (до кип'ятіння) (tэк).
6.
Пікнометр з водою і породою зважують
на терезах з точністю до 0,01 г.
Масу
води в об’емі породи визначають за
формулою:
(9)
Відповідно, об’ем скелета грунту в кубічних сантиметрах, буде рівний масі води в грамах в об’емі породи.
7. Густину породи, г/см3 ,з точністю до 0,01 г обчисляють за формулою:
(10)
Всі виміряні та обчислені параметри заносять у таблицю 2.
Таблиця 2
Визначення густини породи.
Маса породи,
г |
Маса пікнометра з водою,
г
|
Маса пікнометра з водою і породою,
г
|
Маса води в об’емі породи,
г
|
Густина,
г
|
8.Проводять порівняльний аналіз двох методів визначення густини гірської породи.
Завдання 3 Визначення коефіцієнта фільтрації гірських порід в трубці спецгЕо.
Коефіцієнт
фільтрації
є показником водопроникності гірської
породи, тобто показником спроможності
породи пропускати через себе воду.
Швидкість
фільтрації
за формулою Дарсі визначають так:
(1)
де
:
- коефіцієнт фільтрації;
- гідравлічний градіент;
Отже, коефіцієнт фільтрації - це швидкість фільтрації за умови, що гідравлічний градієнт дорівнює одиниці.
Коефіцієнт фільтрації виражається в метрах за добу, в метрах за рік і т.д.
Коефіцієнт фільтрації може бути визначений лабораторними і польовими методами, а також розрахований за емпіричними формулами.
Суть визначення коефіцієнта фільтрації в лабораторних і польових умовах слідуюча:
Витрата фільтрації визначається за формулою:
(2)
де:
площа поперечного перетину приладу,
за допомогою якого визначають коефіцієнт
фільтрації.
З формули (2) коефіцієнт фільтрації дорівнює:
(3)
При
визначенні
деякими приладами (наприклад, трубкою
СПЕЦГЕо) гідравлічний градієнт приймають
одиницю, тоді:
=
(4)
Необхідне устаткування:
Трубка СПЕЦГЕо.
Судина з водою.
Водяний термометр.
Секундомір.
Трубка СПЕЦГЕо, сконструйована Є.В.Симоновим, призначена для лабораторного визначення коефіцієнта фільтрації піщаних і глинистих гірських порід.
Трубка
СПЕЦГЕо являє собою порожнистий циліндр
із ріжучими краями - 4, що наповняюється
породою - 6. На нижній кінець циліндра
надіваєтся сітчасте дно - 5,
на верхній кінець
укладається латунна сітка - 2
і надіваєтся
кришка - 3 з гумовими прокладками, яки
утримують мірну скляну судину - 1 для
виміру фільтруючої кількості води і
підтримки постійного напору при
фільтрації.
Мал. 4 Трубка СПЕЦГЕо
Порядок виконання роботи.
1.Циліндр наповнюють породою, злегка його утрамбовують постукуванням. Трубку СПЕЦГео ставлять у судину з водою, щоб порода увібрала воду. Це можна визначити по кольору породи, що змінився, у верхньому торці трубки. Після цього воду із судини зливають. На породу поміщають латунну сітку і надівають кришку.
2.Заповнюють скляну мірну судину водою, перед цим вимірявши її температуру. Затискають отвір судини великим пальцем і, швидко запрокинувши його, вставляють у кришку фільтраційної трубки так, щоб його шийка стикалася з латунною сіткою.
У такому виді мірний циліндр автоматично підтримує над породою постійний рівень води 1 - 2 мм. Як тільки рівень, внаслідок просочування води через гірську породу, знижується, в мірний циліндр потрапляє бульбашка повітря і витискує звідти відповідну кількість води. Цим досягається сталість напірного градієнту .
Якщо в мірний циліндр потрапляють значна кількість бульбашок повітря, то це свідчить про те, що шийка циліндра не торкається латунної сітки і занадто високо знаходиться від поверхні породи.
У цьому випадку необхідно опустити циліндр глибше і домогтися, щоб у мірний циліндр рівномірно піднімалися дрібні бульбашки повітря.
Оскільки
прошарок води над породою дуже малий,
гідравлічний градіент приймається
рівним одиниці.
3.
На шкалі визначають рівень у мірному
циліндрі
,
включають секундомір і через визначений
час рівний (
40
60 с) помічають другий рівень
у мірному циліндрі, що дає можливість
визначити витрату води
,
що профільтрувалась за час
.
4.
Для одержання середнього коефіцієнта
фільтрації повторюють виміри витрати
води при різних положеннях рівня води
в мірному циліндрі за час
із (8-10 значень).
Отримані дані вимірів і обчислень заносять у таблицю 1.
Таблиця 1.
Визначення коефіцієнта фільтрації трубкою СПЕЦГЕо.
№ |
с |
см3 |
см3
|
см3
|
см3/с |
см2 |
0 |
см3/с |
Середнє значення
виразити в м/добу.
Коефіцієнт фільтрації для конкретної породи залежить від в’язкості води, яка визначаеться температурою і солоністю.
Для прісних
підземних вод вплив в’язкості на
коефіцієнт фільтрації враховується
введенням температурної поправки
:
=0,7+0,03
(5)
де
:
-температура
води, 0С.
Температурна
поправка розрахована для коефіцієнта
фільтрації
при
температурі 10 градусів.
Отже,
(6)
де:
-
коефіцієнт розрахований для температури
дослідження ;
-
для температури
100С;
-
температурна поправка, розрахована
приtэксп.
Для порівняння коефіцієнтів фільтрації різних гірських порід, їх прийнято призводити до температури 200, 100, і 00С.
Значення К0, К10, К20 визначають за формулою (6).
6.По
коефіцієнтам фільтрації, які отримали,
будують графік залежності
для
температур: : 00,100,
200
и t0експ.