Сделай Сам Свою Работу на 5

Физико-химические свойства, определяющие поведение горных пород в массиве





 

Главные из них, определяющие поведение горных пород в массивах, следующие: рас­творимость, пластичность, консистенция, набухаемость и водопрочность.

Растворимостьюгорных пород называется их способность рас­творяться под действием подземных или поверхностных вод. В про­цессе растворения молекулы воды разрушают решетку минералов, ионы из решетки переходят в воду с образованием водных растворов, в результате чего в породе образуются пустоты различного размера. В конечном итоге растворение части минералов приводит к уменьшению прочности породы и увеличению водопроницаемости.

Растворимость пород определяется химическим составом и струк­турными особенностями минералов (формой, размером зерен и типом связей между ними), растворяющей способностью воды, определяемой ее химическим составом, а также термодинамическими условиями - температурой и давлением.

Горные породы всех типов обладают растворимостью, однако практическое значение на геомеханические процессы и массивах имеет только растворимость пород, содержащих галоидные (галит, сильвин, карнолит), сульфатные (гипс, ангидрит) и карбонатные (кальцит, до­ломит) минералы. Растворимость таких пород возрастает с увеличени­ем температуры, давления и с уменьшением размеров слагающих их



минеральных частиц. Растворимость карбонатных пород резко увели­чивается при наличии в подземных водах углекислого газа.

Пластичность - это способность породы под воздействием внеш­них усилий изменять форму без нарушения или разрыва и сохранять ее после устранения действия внешней силы. Такое свойство наблюдается в породах, содержащих определенное количество глинистых частиц при различных пределах влажности. Эти пределы называются преде­лами пластичности. Верхний предел пластичности WL представляет собой влажность, при которой порода теряет свои пластические свой­ства и переходит в текучее состояние (граница текучести). Нижний предел пластичности WР характеризует минимальную влажность, при которой порода может деформироваться без нарушения сплошности (граница раскатывания). Разность между пределами влажности на гра­ницах текучести и раскатывания называется числом (показателем) пластичности, определяемым по формуле



,

Число пластичности- важный классификационный показатель, с увеличением числа пластичности горние породы хуже уплотняются в основании сооружений и в отвалах, при уменьшении они уплотняются легче, но подвержены разжижению и становятся грязеобразными, на­пример, на автомобильных дорогах в карьере.

Консистенцияглинистых пород определяется степенью подвиж­ности их частиц под влиянием внешнего механического воздействия или собственной силы тяжести. Приняты три основные формы кон­систенции: твердая, пластичная и текучая, а также ряд промежуточных.

Для оценки консистенции связных пород принят показатель кон­систенции IL определяемый по формуле

 

,

При IL <0 породы относятся к твёрдым, при 0 < IL < 1 - к плас­тичным, а при IL > 1 - к текучим.

Набухаемость- свойство глинистых горных пород увеличивать объем при насыщении их водой. Оно связано с присутствием гид­рофильных минералов, имеющих большую удельную поверхность, и обусловлено образованием в горной породе слабосвязанной воды.

Способность горных пород к набуханию характеризуется сле­дующими показателями:

Ø деформацией набухания Ен,определяемой по изменению вы­соты образца без возможности его бокового расширения:

 

,

где , - высота образца соответственно до набухания и после, мм;

Ø влажностью набухания Wн, при которой прекращается процесс поглощения воды:

 

,

где , - масса соответственно сухого образца и после набухания, г;

Ø давлением набухания Рн, МПа, которое развивается при невоз­можности объёмных деформаций в процессе набухания породы.



Набухаемость- важное свойство, которое необходимо учиты­вать при анализе устойчивости откосов в карьерах, сложенных мягки­ми связными горными породами.

Водопрочность - способность горных пород сохранять механи­ческую прочность и устойчивость при взаимодействии с водой. Водопрочность характеризуется размокаемостью, размягчаемостью и размываемостью.

Размокаемость- способность горных пород терять связность и превращаться в рыхлую массу при взаимодействии со спокойной во­дой. Этой способностью обладают мягкие связные, а также слабосцементированные (полускальные) осадочные горные породы с раствори­мым или глинистым цементом. Количественно размокаемость оцени­вается временем размокания, и течение которого образец горной поро­ды, помещенный в воду, теряет связность и распадается на структур­ные элементы. Время размокания значительно уменьшается, если об­разцы находятся под давлением.

Размягчаемость - способность скальных горных пород снижать прочность при насыщении водой. Она характеризуется коэффициентом размягчаемости Кр, представляющим собой отношение временного сопротивления породы одноосному сжатию в водонасыщенном и воздушно-сухом состоянии , т. е.

,

По этому признаку скальные горные породы подразделяются на размягчаемые р< 0,75) и неразмягчаемые р0,75).

Размываемость- способность горных пород отдавать агрегаты или элементарные минеральные частицы движущейся по их поверхно­сти воде. Для характеристики этого свойства используются два показа­теля: размывающая (критическая) скорость водного потока vp и интен­сивность размыва (отношение средней толщины размытого слоя при данной скорости размыва к длительности размыва тр).

Наиболее интенсивно размываются размокаемые связные и раздельнозернистые мелко- и тонкозернистые горные породы.

 

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.