9 Indexeigenschappen van Rocks
Dit artikel werpt licht op de negen index-eigenschappen van gesteenten. De eigenschappen zijn: - 1. Soortelijke zwaartekracht 2. Vochtgehalte 3. Verzadigingsvochtgehalte (MC) zat 4. Porositeit 5. Permeabiliteit 6. Hydraulische geleidbaarheid 7. Zwellende coëfficiënt 8. Rebound nummer 9. Uniaxiale (of onbegrensde) druksterkte.
Index Eigenschap # 1. Specifieke zwaartekracht:
(i) Droog schijnbare specifieke zwaartekracht ( SB ):
Dit kan op twee manieren worden bepaald, afhankelijk van de porositeit van het gesteentemonster.
(a) Voor stenen met een hogere porositeit (> 10%):
Deze test wordt gebruikt voor vele afzettingsgesteenten en sterk verweerde stollingsgesteente en metamorf gesteente.
Het gesteentemonster wordt in de oven gedroogd bij 105 ° C gedurende 12 uur en gewogen (W 1 ). Vervolgens wordt het gesteentemonster onmiddellijk bekleed met paraffinewas of een ander materiaal waarvan de dichtheid (yp) bekend is. De waslaag wordt gekoeld en het monster wordt gewogen (W2)
Gewicht paraffinewas = W p = W 2 - W 1
Vervolgens wordt het volume water (V) dat door het monster wordt verplaatst, gemeten.
(b) Voor rotsen met een lagere porositeit (<10%):
Deze test is gemaakt voor goed samengeperste of gecementeerde afzettingsgesteenten, allemaal verse stollingsgesteente en metamorf gesteente. Een walker-balans wordt gebruikt. Het monster wordt in de lucht gesuspendeerd en gewogen (VV, ). Het wordt ondergedompeld in water en opnieuw gewogen (W 2 ). Dan Sb = W 1 / W 1 - W 2
(ii) Verzadigde schijnbare specifieke zwaartekracht (S b (sat) ):
Als het verzadigingsvochtgehalte (MC) zat en het droge schijnbare soortelijke gewicht (S b ) bekend is, dan
(iii) Minerale korrelgradiëntzwarte dichtheid (S 's ):
1. Droog de dichtheid fles en stop bij 105 ° C en weeg (W 1 ).
2. De rots wordt vergruisd tot een maaswijdte die ongeveer gelijk is aan de korrelgrootte van de rots. Een monster moet worden gedroogd (bij 105 ° C gedurende 4 uur) en in de fles met dichtheid (ongeveer een derde deel volledig) worden gedaan en worden gewogen (W 2 ).
3. Gedistilleerd water wordt toegevoegd aan de fles met dichtheid totdat het monster van steenpoeder is bedekt. De fles met dichtheid wordt vervolgens in een exsiccator geplaatst die langzaam lucht wordt afgevoerd.
4. Laat het vacuüm ontsnappen en schud de fles voorzichtig. Herhaal stap 3 en 4 totdat er geen lucht meer uit het monster komt.
5. Vul de dichtheid fles met gedistilleerd water, stop in en houd in een bad met constante temperatuur gedurende 1 uur, het toevoegen van water aan de fles als ons volume afneemt.
6. Veeg de fles met de dichtingsdichtheid droog en weeg (W 3 ). Maak de fles met dichtheid leeg, schoon en vul hem bij met gedestilleerd water en houd hem 1 uur op een constante temperatuur. Veeg vervolgens schoon en weeg opnieuw (W 4 ).
Voor elk monster moeten twee bepalingen worden uitgevoerd en de resultaten worden gemiddeld.
Index Eigenschap # 2. Vochtgehalte:
Om het vochtgehalte (MC) te bepalen, wordt het gesteentemonster onmiddellijk gewogen na te zijn verwijderd uit zijn luchtdichte houder (W 1 ), zeg een plastic zak. Het gesteentemonster wordt in een oven bij 105 ° C gedurende 12 uur tot een constant gewicht gedroogd. Koel af in een exsiccator en weeg opnieuw (W 2 ). Dan,
Index Eigenschap # 3. Saturation Moisture Content (MC) sat :
Als het vochtgehalte van het monster al is bepaald, weten we het te droge gewicht van het monster (W 2 ). Plaats het monster in een draadmand en dompel het gedurende 12 uur onder in water. Verwijderen en wegen na drogen aan het oppervlak (W 3 ).
Index Eigenschap # 4. Porositeit:
Porositeit (n) is de verhouding van het volume van holtes in een bodem of rots tot het totale volume., Als V v = volume van holtes en V = totaalvolume
Het wordt uitgedrukt in een decimale breuk of als een percentage. In gesteenten is 10% gemiddeld, 5% is laag, 15% of meer is hoog. Niet alle holtes in een rots zijn met elkaar verbonden en toegankelijk voor doordringende vloeistoffen. Puimsteen is bijvoorbeeld een zeer poreus gesteente waarvan de poriën niet met elkaar zijn verbonden. Veel stollings- en hoogwaardige metamorfe gesteenten hebben hele kleine scheurtjes of microbreuken die niet met elkaar verbonden zijn.
De effectieve porositeit verwijst naar de verhouding van het volume van onderling verbonden holten tot het totale volume van de rots. Vides die in de rotsen aanwezig zijn, zijn over het algemeen van twee soorten, namelijk primaire holten (poriën) tussen de fragmenten van klastische gesteenten en secundaire holten die worden geproduceerd door later breken of chemische verwering.
De eerste is kenmerkend voor de hele rotsmassa en de porositeit ervan door strikte definitie. De tweede hangt af van de daaropvolgende geschiedenis van de rots en is zeer variabel binnen het gesteente. Echte porositeitswaarden van enkele veel voorkomende gesteentes worden gegeven in de onderstaande tabel-2.
De verschillende factoren die de porositeit van afzettingsgesteenten en bodems bepalen, zijn de volgende:
(a) De mate van cementering (dwz in welke mate poriënruimte wordt vervangen door cement) en de mate van rekristallisatie op punten waar korrels elkaar raken. Beiden worden beïnvloed door de leeftijd en geschiedenis van de begrafenis van de rots.
(b) De korrelgroottevariatie Omdat kleine holtes de holtes tussen grotere korrels kunnen vullen, heeft een sediment met grote variatie in korrelgrootte (een goed gegradeerd sediment) een lagere porositeit dan een slecht gegradeerd sediment.
(c) Het verpakken van de korrels Als de korrels bolvormig zijn, kan de pakking een bereik van porositeiten geven van 26% tot 47%. De lossere pakking is een minder stabiele opstelling van korrels en een verandering van deze naar een meer stabiele opstelling zal de porositeit verminderen en kan leiden tot uitdrijving van water uit het sediment.
(d) De vorm van de korrels Omdat hoeklatten, zoals in kleimineralen, vaak bruggen vormen tussen andere korrels die ze apart houden en daardoor de porositeit vergroten.
In kristallijne kalksteen is de lege ruimte hoofdzakelijk secundair en wordt deze beheerst door de aanwezigheid van fossielen en beddingvlakken door uitloging van carbonaat en herafzetting door zuur grondwater, en door breken op zowel grote als kleine schaal. Vanwege progressieve uitloging neemt de lege ruimte gewoonlijk toe met de tijd en kunnen zich grotten ontwikkelen.
Index Eigenschap # 5. Permeabiliteit:
Permeabiliteit, k (dimensie L 2 ) is een maat voor het gemak van stroming door een rots of grond, onafhankelijk van de eigenschappen van de vloeistof. Het is gerelateerd aan de hydraulische geleidbaarheid K door de vergelijking
waar,
ρ = dichtheid
μ = dynamische viscositeit
en g = versnelling als gevolg van de zwaartekracht
De eenheid van permeabiliteit is de darcy die ongeveer 10-8 cm2 is.
De permeabiliteit van veel gewone stenen is één of twee ordes van grootte minder dan een darcy en worden meestal uitgedrukt in millidarcies.
De belangrijkste factor voor het regelen van de permeabiliteit is de grootte van de holtes, want als de holten kleiner zijn, is het contactoppervlak van water met vast mineraal groter en zijn de capillaire krachten groter dan de stroming.
In losse grond neemt de permeabiliteit toe met (diameter) 2 van de korrels. De stroming vindt ook plaats door secundaire holten zoals gewrichten en, stenen van dit karakter worden doorlaatbaar genoemd, eerder als doorlaatbaar.
Index Eigenschap # 6. Hydraulische geleidbaarheid:
De hydraulische geleidbaarheid K is een maat voor het gemak van stroming van water door een bodem of rots onder een bepaalde hydraulische helling. Hydraulische geleidbaarheid (afmetingen LT -1 ) is gekoppeld aan de steenindexeigenschap-permeabiliteit k en ook aan de viscositeit en dichtheid van vloeistof (water). Het is geen eigendom van de rockindex. Het heeft de dimensie van snelheid en wordt vaak uitgedrukt als meter per dag.
Typische waarden voor bodems zijn:
Kleien: 0 tot 1 m per dag
Zand: 10 tot 260 m per dag
Grind: tot 300 m per dag
Index Eigenschap # 7. Zwellende coëfficiënt:
Zwellingcoëfficiënt is een maat voor de lengteverandering van een monster dat in eerste instantie in de oven was gedroogd en vervolgens gedrenkt in water totdat het volledig verzadigd was. Het wordt uitgedrukt als de verhouding van de originele (droge) en uiteindelijke (verzadigde) lengten. Dit zwellingsgedrag is gerelateerd aan de hoeveelheid expansieve kleimineralen die zich in een rots bevinden.
Index Eigenschap # 8. Rebound-nummer:
Rebound-getal (R) wordt gemeten met een Schmidt-betonnen testhamer en wordt gebruikt om de in situ-sterkte van gesteenten te beoordelen. De rebound-hoogte van de hamer wordt uitgedrukt als een percentage van de voorwaartse verplaatsingsafstand van de hamermassa.
Index Eigenschap # 9. Uniaxiale (of onbegrensde) compressiesterkte:
Voordat de sterkte van een rotsmonster wordt bepaald, is het noodzakelijk dat het rotsmonster op de juiste manier wordt voorbereid.
De volgende procedure kan worden gevolgd:
(a) Grootte en vorm van het specimen:
Cilindrische testspecimens zijn ofwel van een rotsmassa in het veld met EX (22 mm diameter), AX (28 mm) of BX (41 mm) holle kernbits of van een handmonster in een laboratorium met 25, 38 of 63 mm dia holle kernbits. De beeldverhouding van de kern (lengte: diameter) is belangrijk en moet groter zijn dan 2. De bovenste en onderste oppervlakken van de kern moeten vlak, evenwijdig aan elkaar en loodrecht op de kernlengte zijn.
(b) Testmethode:
De voorbereide kern wordt geplaatst met zijn vlakke einden tussen twee platens. De compressiesnelheid kan 0, 7 N / mm2 per seconde zijn. (spanningsgestuurd) en 1 mm per minuut. (gecontroleerde vervorming). Uniaxiale of onbegrensde druksterkte wordt gemeten in N / mm2.
Een aantal monsters moet uit elke rotseenheid worden getest.
Aangezien variaties in sterkte binnen een enkele steeneenheid waarschijnlijk optreden als gevolg van de volgende omstandigheden:
(i) De eigenschappen van de samenstellende mineralen, met name hun harnassen, de aanwezigheid van spleten en de mate van hun verandering.
(ii) De aanwezigheid en vorm van eventuele holtes in de rotsen en of deze holten met water zijn gevuld.
(iii) De aard van de binding tussen minerale korrels.
