17-10-2014_21-49-24 / Отчёт 1
.pdfОтчёт по лабораторной работе №1 «Определение плотностных параметров горных пород»
студента группы ______________________________________________________________
дата______________
Цель работы: Ознакомление с методами определения плотностных параметров горных пород.
Приборы и принадлежности: Весы аналитические и технические, разновесы к ним, образцы горных пород, пикнометр, парафин, тигель для плавления парафина, электрическая плита, фарфоровая ступка, молоток, проволочка, пипетки, щипцы, стакан, дистиллированная вода, фильтровальная бумага, сито с диаметром ячейки 0,5 мм.
Основные сведения
Горные породы являются многокомпонентными средами, состоящими из минерального скелета (твердая фаза) и порового пространства, заполненного жидкой или газообразной фазами. Каждая фаза характеризуется различными физическими свойствами и по-разному реагирует на внешние воздействия.
Плотность горных пород ρ, кг/м3, определяется плотностью слагающих породу минералов ρi и может быть рассчитана по формуле
n
ρ = ∑ρi Vi (1.1)
i=1
где n - число минералов, слагающих породу,
Vi- доля объема, занимаемого каждым минералом.
Так как горная порода представляет собой агрегат минералов, то её плотностью является масса единицы объема горной породы в естественном состоянии.
ρ = |
mт +mж +mг |
(1.2) |
|
Vп |
|||
|
|
где mт - масса твердой фазы породы, кг; mж - масса жидкой фазы породы, кг,
mг - масса газообразной фазы породы, кг; V - объем породы, м3.
Масса единицы объема породы в естественном состоянии отличается от массы той же единицы объема, заполненного только твердой фазой породы. Такое отличие обусловлено в первую очередь пористостью породы.
Плотность твердой фазы определяется по формуле
ρт = mт |
(1.3) |
Vт |
|
где Vт - объем твердой фазы, м3. |
|
Общая пористость рассчитывается по формуле |
|
р = ρт −ρ 100% |
(1.4) |
ρт |
|
Коэффициент пористости (приведенная пористость) находится по формуле
kпор = Vпор |
(1.5) |
Vт.ф |
|
где Vпор - объем пор, м3;
Vт.ф - объем твердой фазы, м3;
или же через плотность твердой фазы и всей породы
kпор = |
ρт −ρ |
(1.6) |
|
ρ |
|||
|
|
Порядок выполнения работы
1. Определить плотность горной породы путем гидравлического взвешивания.
1.1.Отобрать образец породы неправильной формы массой 50-60 г, определить его массу на технических весах с точностью до 0,01 г, затем с помощью проволочки подвесить образец к дужке весов и снова определить его массу m1.
1.2.Покрыть образец породы тонким слоем парафина путем погружения его в расплавленный парафин.
1.3.Определить на технических весах массу парафинированного образца m2.
1.4.Произвести гидростатическое взвешивание образца. Для этого парафинированный образец, подвешенный с помощью проволочки на дужке технических весов, опустить в стакан с дистиллированной водой. Стакан поставить на специальную подставку. Обратите внимание на то, чтобы образец породы не касался стенок и дна стакана и был полностью погружен в воду. Определить массу образца в воде m3.
1.5.Вычислить следующие объемы:
а) парафина |
m2 −m1 |
|
||||||
Vпар = |
(1.7) |
|||||||
|
ρпар |
|
||||||
|
|
|
|
|||||
Плотность парафина принять равной 870 кг/м3; |
|
|||||||
б) парафинированного образца |
|
|
m2 −m3 |
|
|
|||
Vпар.обр = |
(1.8) |
|||||||
ρН2О |
||||||||
в) образца |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
Vобр = Vпар.обр −Vпар |
(1.9) |
|||||||
1.6. Вычислить плотность образца породы по формуле |
||||||||
ρ = |
m |
|
|
|
|
(1.10) |
||
Vобр |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
2. Определить плотность твердой фазы горной породы с помощью пикнометра.
Пикнометр для определения плотности представляет собой колбу с узким горлом объемом 25, 50 или 100 мл. На горлышке пикнометра нанесена риска, соответствующая номинальному объему пикнометра.
Определение плотности твердой фазы горной породы с помощью пикнометра основано на определении разницы массы пикнометра, наполненного жидкостью и при замене части этой жидкости измельченной породой. Измельчение горной породы позволяет исключить влияние объема пор на результаты определения плотности твердой фазы породы.
2.1.Отобрать образец породы массой 20-40 г, измельчить его с помощью молотка и ступки, а затем измельченную массу просеять через сито с диаметром отверстий 0,5 мм.
2.2.Определить массу сухого чистого пикнометра m.
2.3.Просеянную породу засыпать в пикнометр и определить массу сухого пикнометра
спородой m2.
2.4.Налить в пикнометр немного воды, направляя струю воды по стенке пикнометра,
легким взбалтыванием добиться полного смачивания породы и удаления из нее воздуха, аккуратно с помощью пипетки долить воду до отметки и определить массу m3.
2.5. Вылить содержимое, хорошо вымыть пикнометр и обтереть его, заполнить дистиллированной водой до риски и определить массу m4.
2.6. Рассчитать плотность твердой фазы горной породы по формуле |
||||||||
ρТ = |
(m2 − m1) ρ |
Н2О |
|
(1.11) |
||||
( |
− |
m1 |
)− ( |
− |
m2 |
) |
||
|
m4 |
|
m3 |
|
|
|
||
Определение массы производится на рычажных аналитических весах с точностью до
0,001 г.
3.Определить пористость горной породы. Коэффициент общей пористости вычислить по формуле (1.4).
4.Определить коэффициент пористости горной породы (приведенная пористость) по формуле (1.6).
Обработка результатов измерений
Полученные результаты измерений следует занести в специально составленные таблицы 1.1 и 1.2.
Таблица 1.1 - Определение плотности породы путем гидростатического взвешивания.
Тип |
Масса |
Масса |
Масса |
Масса |
Объем |
Объем |
Объем |
Плотность |
породы |
образца |
образца с |
парафи- |
образца в |
парафина |
парафи- |
образца |
породы, |
|
m, кг |
проволокой |
нированного |
воде m3, кг |
Vпар, м3 |
нирован- |
Vобр, м3 |
кг/м3 |
|
|
m1, кг |
образца с |
|
|
ного |
|
|
|
|
|
проволокой |
|
|
образца, |
|
|
|
|
|
m2, кг |
|
|
Vпар.обр м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5 |
а) Vпар = |
m2 |
−m1 |
= |
||
ρпар |
|
|||||
|
|
|
||||
б) Vпар.обр = mρ2 −m3 =
Н2О
в) Vобр = Vпар.обр −Vпар=
1.6. |
ρ = |
m |
= |
|
|||
|
|
Vобр |
|
Таблица 1.2 - Определение плотности твердой фазы породы с помощью пикнометра.
Тип |
|
Масса сухого |
|
|
Масса сухого |
Масса |
Масса пикнометра с |
Плотность |
|||||||||
породы |
|
|
пикнометра |
|
|
пикнометра с |
пикнометра с |
дистиллированной |
твердой фазы |
||||||||
|
|
|
m1, кг |
|
|
|
породой m2, кг |
водой и породой |
водой m4, кг |
породы ρт, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m3, кг |
|
кг/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.6. ρТ |
= |
(m2 |
− m1) |
ρ |
Н2О |
|
= |
|
|
|
|||||||
( |
− |
m1 |
)− |
( |
|
|
− |
m2 |
) |
|
|
|
|||||
|
|
|
m4 |
|
|
m3 |
|
|
|
|
|
|
|||||
3.р = ρт −ρ 100% =
ρт
4.kпор = ρтρ−ρ =
Вывод: