Оценка гидрогеологических и инженерно-геологических условий Стойленского месторождения

     

             2,23

      =    27556+ 3300           = 175,1.

                                 2,37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Определение инженерно-геологических  условий месторождения. 

     Определение показателей состояния  горной породы. 

     Образец породы V₀=59 см³ и массой q₀=119,3 г после высушивания при температуре 115^оС занимает объем  V_с=40 см³ и весит  q_с=105,7 г.

     1. Плотность – масса единицы объема горной породы естественного сложения и влажности, численно равная отношения массы породы к ее объему:

              q₀             119,3

      g =           =             = 2,02 г/ см³. 

              V₀                 59 

     2. Плотность сухой породы – масса единицы объема твердой части породы естественного сложения, численно равная отношению массы минерального скелета к ее объему:

              q_с              105,7

      g_с =           =             = 1,79 г/ см³. 

              V₀                 40 

     3. Плотность минеральных  частиц – масса минерального скелета породы в единице его объема, численно равная отношению массы минеральных частиц к их объему: 

             q_с            105,7

         =          =             = 2,64 г/ см³. 

              V_c                40 

     4. Пористость – это отношение объема пор ко всему объему горной породы.

         V₀  -  V_c            59 – 40                                - g_с          2,64 – 1,79

n_o=                  =                = 0,322 или n=             =                      = 0,322(32,2%)

         V₀                        40                                                       1,79 

     5. Коэффициент пористости – это отношение объема пор в горной породе к объему ее твердой части.

         

              V₀  -  V_c             59 – 40                                  n            0,322

      e = = = 0,475 или e =             =                  = 0,475

                 V_c                 40                                     1 – n     1 – 0,322 
 

     6. Весовая влажность  W – это отношение массы воды q_в, заполняющей поры породы, к массе сухой породы q_с :  

               q_в            q₀   - q_c           119,3 – 105,7

      W =         =               =                          = 0,129 доли единиц или 12,5%

               q_c                   q_c                       105,7 

     7. Объемная влажность  W_о – отношение объема воды V_в этой породы: 

               q_в                     q_o   - q_c           119,3 – 105,7

      W_о=        :V_o =               =                          = 0,23 доли единиц или

                    _{в                        в}  V_o                    1   ^. 59

             

              W  ^. g_с       0,129   ^. 1,79

      W_о=           =                     = 0,23 доли единиц или 23%.

                  ^в                     1 

     8. Коэффициент водонасыщения  – отношение объема воды V_в в горной породе к объему пор V_n: 

              q₀   - q_c                                             q₀   - q_c              119,3 – 105,7

      G=               :( V₀  -  V_c)=                         =                      =0,72

                   ^в                                                   _в ( V₀  -  V_c)       (59 – 40) 

               W         0,129 ^. 2,64

      G=           =                       =0,72 

                _в e          1 ^. 0,475

      

     Вывод: по величине G=0 : 10 выделяют породы: маловлажные (0 : 0,5); влажные (0,5 : 0,8); водонасыщенные (>0,8), следовательно рассматриваемая порода является влажной. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Гранулярный состав горных пород.

     Состояние и свойства горных пород находятся в зависимости от степени заполнения объема горных пород минеральным веществом, структура минерального скелета и парового пространства, физической природы связи между минеральными частицами, фазового состояния породы. Это факториальные характеристики. На основании этого все породы, независимо от их происхождения, можно разделить на 3 основные группы: твердые; связные (глинистые); раздельно-зернистые.

     Состояние и свойства связных и раздельно-зернистых  горных пород определяет гранулярный  (зерновой) состав, т. е. весовое содержание в породе частиц различной крупности в процентах от общей массы породы в абсолютно сухом состоянии.

     Размеры частиц – от нескольких метров (крупные  глыбы в крупнообломочных породах) до тысячных и миллионных долей миллиметров (коллоидные и глинистые частицы) в глинистых породах.

     Гранулярный состав определяет такие показатели, как влажность, пористость, пластичность, сопротивление сдвигу, сжимаемость, водопроницаемость, набухание и т. п. Для определения гранулярного состава проводят гранулометрический анализ, который бывает прямой (непосредственное изменение диаметра частиц) и косвенный (через скорость осаждения частиц в воде ли воздухе).

     Разберем  комбинированный метод, основанный на комбинации ситового метода (прямого) и метода пипетки (косвенного).

     Ситовой – определение гранулярного состава раздельно-зернистых и песчано-глинистых пород. Набор из 9 сит с размерами отверстий: 10; 7; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм. Процентное содержание фракции составляет 

        q₁ ^. 100

Ф₁=             , где q₁ – масса фракций, q – масса образца.

        q

     Метод пипетки – оценка гранулярного состава песчано-глинистых пород через скорость осаждения частиц в приготовленной суспензии. Отбор проб суспензии через определенный интервал времени пипеткой с различной глубины с последующим высушиванием и взвешиванием.

     Основной  способ изображения гранулярного состава  песчано-глинистых пород – кривая в полулогарифмическом масштабе.

     Породы  делятся по размерам частиц: валуны (камни) – более 200мм, галька (щебень) – 10-20мм; гравий (дресва) – 2-10мм; пески – 0,05-2мм; пыль – 0,005-0,05мм; глины - <0,005мм.

     Количественный  показатель гранулярной кривой –  коэффициент неоднородности К_н = d₆₀ / d₁₀, где d₆₀ и d₁₀ – контролирующий и эффективный диаметры, определяемые с кривой грансостава. Для однородных пород К_н     1, с равномерным распределением фракций - К_н = 25 – 100 (песок считается однородным при К_н <3. 
 

     Классификация глинистых пород по грансоставу.

       

 

 

 

 

 

     

     

     

       

     

       

       

       
 
 
 
 
 
 
 

        Исходные данные:

     q₁ – масса образца (г); W_г – гигроскопическая влажность; q_в.с. – масса водорастворимых солей; V_c – объем суспензии; V_п– объем пипетки.

              q₁ = 21,24 г; W_г  = 1,58 %; q_в.с. = 0,67 г; В = 12= Ф_1,0-0,5

              V_c =1000 см³; V_п = 25 см³; А_0,5-0,25=0,70г ; А_0,25-0,1=0,54г;

               А _<0,05=0,38г; А _<0,01=0,31г; А _<0,005=0,23г; А _<0,001=0,18г. 

Необходимо:

- рассчитать процентное содержание фракций 0,5-0,25; 0,25-0,1; 0,1-0,05; 0,05-0,01; 0,01-0,005; 0,005-0,001; <0,001 мм;

- построить  суммарную кривую гранулярного состава;

- определить  процентное содержание глинистых,  пылеватых и песчаных частиц;

- установить  наименование породы.

1. Вводим поправку в величину массы воздушно-сухого образца на содержание гигроскопической влажности:

        100 ^. q      100 ^.  21,24  

q₁^г =              =                     = 20,9г.

        100+W     100+1,58

2. Водим поправку в величину массы воздушно-сухого образца на содержание водорастворимых солей:

   q₀ =q₁^г - q_в.с. = 20,9-0,67=20,23г.

3. Определяем в образце содержание фракций, выделенных ситовым методом: