Цикл і щільнісні властивості гірських порід Загальні положення

До щільнісних показників гірських порід відносять об’ємну вагу, питому вагу, питому масу, щільність і пористість.

Об’ємна вага  – вага одиниці об’єму породи, яка знаходиться в природному стані.

Питома вага _о – вага одиниці об’єму (скелету) сухої речовини гірської породи.

Питома маса _о – відношення маси твердої фази гірської породи до об’єму твердої фази.

Щільність (об’ємна маса)  – маса одиниці об’єму (твердої, рідкої та газоподібної фаз, що входять до складу гірської породи).

Питома маса і щільність породи можуть бути визначені відповідно через питому і об’ємну вагу:

,

де g – прискорення сили тяжіння.

На відміну від питомої і об’ємної ваги щільність є параметром речовини у суто фізичному розумінні.

Сумарний відносний об’єм відкритих пор характеризує відкриту пористість гірської породи. Сумарний відносний об’єм закритих пор називають закритою пористістю.

Пористість, якою визначається рух у породі рідини та газів, називають ефективною пористістю. Загальна пористість визначається сукупністю закритих та відкритих пор.

Лабораторна робота №1 (п1) Визначення об’ємної ваги гірської породи

Мета роботи. Вивчення існуючих методів визначення об’ємної ваги гірських порід. Проведення експериментів і обчислення ваги гірської породи.

Під об’ємною вагою розуміють вагу одиниці об’єму гірської породи у її природному стані.

Так як гірська порода складається з твердої, рідинної та газоподібної фаз, то її об’ємна вага може бути визначена з рівняння такого виду:

(кг/м²) , (1.1)

де Р_т, Р_ж, Р_г – вага твердої, рідинної і газоподібної фаз ( кг); V – об’єм зразка гірської породи ( м³);  – об’ємна вага породи (кг/м³).

Масу зразків визначають зважуванням на лабораторних терезах. Об’єм зразків можна визначити:

1. Безпосереднім вимірюванням лінійних розмірів, якщо зразок має правильну геометричну форму (куб, паралелепіпед, циліндр).

2. При неправильній формі зразка гірської породи використовують:

а) гідростатичне зважування;

б) валюметричний метод (вимірювання об’єму омметром);

в) пікнометричний метод.

Метод гідростатичного зважування використовують для досліджень зі зразками неправильної форми, які не мають сторонніх (чужорідних) включень, каверн і тріщин.

Порядок проведення експерименту

1. Відібрати зразки, які не мають сторонніх включень, каверн і тріщин.

2. Зважити зразки на лабораторних терезах, визначивши цим вагу зразка – Р₁.

3. Щільно закріпити (обв’язати) зразок одним кінцем дроту.

4. Розплавити парафін до температури 70⁰С. Об’ємна вага парафіну _пар = 0,93 кг/м³.

5. Занурити зразок, підвішений на дроті, на 1-2 секунди у розплавлений парафін. Витягнутий з парафіну зразок, повинен охолонути (20-30 с.) до утворювання на його поверхні парафінової плівки. Якість плівки перевіряється візуально.

Рис. 1.1.

6. Зважити зразок, вкритий парафіном, визначивши цим вагу парафінованого зразка Р₂.

7. Провести гідростатичне зважування парафінованого зразка, визначивши вагу – Р₃ (див. рис. 1.1).

Для виконання гідростатичного зважування зразок гірської породи на дроті підвішується до дужки коромисла так, щоб при зважуванні він не торкався вінців і дна судини і не виступав на поверхню води.

8. Результати вимірювань (зважувань) і обчислень занести до таблиці 1.1.

Таблиця 1.1

Номер зразка	Результати вимірювань			Результати обчислень
	Р1, Н	Р2, Н	Р3, Н	Vп.о,м3	Vп, м3	Vо, м3	Gсж, кг/м3
1.
2.
3.
4.
5.

За результатами гідростатичного зважування обчислити об’єми зразків: V₁, V₂, V₃, V₄, V₅.

Об’єм парафіну, м³:

. (1.2)

2. Об’єм парафінованого зразка, м³:

, (1.3)

де _в – об’ємна вага дистильованої води (_в = 1 кг/м³).

3. Об’єм непарафінованого зразка, м³:

V_о = V_п.о – V_п. (1.4)

4. Об’ємну вагу зразка гірської породи, кг/м³:

. (1.5)

5. Згідно з рівнянням _сж = f() побудувати графік залежності міцності гірської породи від зміни її об’ємної ваги.

Рис. 1.2.