Скальный грунт: что это такое
Скальный грунт состоит из огромных камней имеющих разные фракции и глыб пород. Его используют для строительства различного рода площадок, для изготовления фундамента, строительные работы дорог и магистралей. За счет своих уникальных свойств он является самым популярным, так как он высокопрочный, его используют для начального слоя, где потом выкладывается наиболее плотный материал и строятся разные здания.
В нашей статье Вы сможете узнать все о скальном грунте, а именно — что это такое, его характеристики, его коэффициент уплотнения и много еще интересного.
Скальный грунт: что это такое
Скальный грунт — это пластины, которые возникли за счет осадочных, магматических и метаморфических твердых горных пород. Скальный грунт имеет минералы, которые расположены между друг другом в прочных структурных связях, тем самым мы получаем гарантию высокой устойчивости данных пород. Поэтому во время добычи скальной породы приходится применять взрывные устройства.
Когда появляются пустые пространства и раскрытие между скал грунтовых пород, они начинают подталкивать их к морозным расширениям поэтому приходится прибегать к вопросу: как определить коэффициент выветрелости, чтобы горная порода приняла нужный коэффициент. Скальный грунт имеет свои особенные свойства, как засоленность, размягчение и растворяемость. Скальный грунт имеет свои отличительные особенности и очень сильно поддается деформации, нежели промышленные вещества. Поэтому его используют во время строительства для основы той или иной постройки. Так же он применяется в строительстве образовавшейся насыпи, при строении мостов, плотин, тоннелей и другого инженерного ограждения. Чтобы сделать декорирование с помощью данного грунта, у Вас ничего не получится, но зато строения прослужат очень внушительный срок.
Как происходит уплотнение скального грунта
Чтобы Вы понимали, как происходит уплотнение скального грунта,
мы расскажем про два способа уплотнения, где технология шнекового бурения будет играть немаловажную роль.
Они таковы:- Уплотнение за счет статики. При статическом уплотнительном оборудовании используется давление весом на материал с уплотнением. Если необходимо преобразовать воздействие сил на грунтовую породу, нужно менять массу или площадь контакта. Данное оборудование не дает гарантий по уплотнению породы на конкретную глубину, потому что нет распорного взаимодействия меж частиц наружной пластины, поэтому нижележащие частицы не получают нужного уплотнения. Для такого вида работ, используют два вида катков: статический с гладкими вальцами и с пневматическими шинами.
- Уплотнение за счет вибрационных волн. Использование статики и динамики воздействий. Вибрационные волны получаем из-за вращений эксцентрикованных грузов. Вибрация происходит за счет передачи между частиц материала, тем самым происходит уменьшение трений между ними и взаимных движений. Тем самым получаем, что частички отлично прилипают друг к другу и приобретают плотность. Вибрационные волны проникают значительно глубже в сам материал.
Физико-механические свойства скального грунта
Грунт — это горная порода, которые лежат в тех зонах Земли, где имеется отличное выветривание, а также являются объектами для инженерно-строительных работ.
Физико-механические свойства скального грунта подразделяются на:
- монолитные;
- пластичные;
- сыпучие;
- плывунные.
Характерные свойства скального грунта по физико-механическому принципу таковы:
- плотность;
- объемность;
- пористые;
- влагосодержащие;
- сжимаемые;
- фильтрующие;
- прочные;
- твердые;
- упругие;
- пластичные;
- хрупкие;
- вязкие;
- разрыхляемые.
Что значит мёрзлые скальные грунта
Сейчас мы разберемся, что значит мёрзлые скальные грунта. Они относятся к определенному классу (III класс) и имеют свою отличительную черту от других пород, это то, что есть криогенная связь (лед).
- Грунт имеет криогенную, кристаллизационную и цементационную структуру связей — это скальные мерзлые грунты.
- Грунт имеет криогенную, физическую и физико-химическую структуру связей — это дисперсные мерзлые грунты.
- Грунт имеет криогенную структуру связей — это ледяные грунты.
Генезис и вещественный состав мерзлого грунта включает: тип, подтип, вид и подвид, а разновидность природного мерзлого грунта включает: количественные показатели с вещественным составом, строение, состояние и свойства.
Характеристика скальных грунтов
Скальный грунт имеет второе имя — вскрышной — он представляет из себя сыпучую смесь, которая является отличным помощников при выравнивании неровностей на площадках, при засыпании ям, насыпка территории и дорог. Вскрышной грунт- это природный каменный материал, состоящий из породы горного грунта. Состав горных пород может представлять из себя сосредоточенные разные виды минералов, которые в той или иной степени имеют постоянный состав, для этого будет производится горизонтальное бурение для прокладки водопроводных труб по приемлемой цене, чтобы понять, насколько они могут промерзнуть или наоборот обогреть.
По характеристикам скальных грунтов, в них могут содержаться магма горных пород и осадки горных пород. Магматическая горная порода — это остывшая кристаллизация магмы, которая образует расплавленную массу, в ее составе содержится селикат, образовавшийся в земных глубинах земной коры. Осадочная горная порода — это образование, которое получилось за счет разрушительного процесса в горных породах, находившихся под влиянием внешней окружающей среды с небольшим трением плит.
По характерным особенностям и состава горных осадочных пород подразделяют на обломочные (механическое отложение) — песок, гравий и песчанник, а также глинистые и органогенные:
- плотность насыпи — 1.65 грамм на куб. сантиметр;
- по внутренней плотности — от двух до трех грамм на куб. сантиметр;
- преобладание камней, глины и песка.
В составе скального грунта может быть: гранит, диорит, габбро, базальт и песок. У скального грунта может преобладать конкретные виды залежей горных пород, поэтому в не может быть высокое содержание песчаной и глиняной основы, а также преобладание гранитного и различного рода камней.
Коэффициент уплотнения скального грунта
Коэффициент уплотнения скального грунта — это показатель не имеющий точных размеров, который исчисляется плотностью грунта в отношении max плотности. Любой грунт имеет поры — это микроскопическая пустота заполненная влагой либо воздухом, когда они начинают вырабатываться и они размножаются, грунт приобретает рыхлую поверхность (насыпную плотность), которая имеет меньшую плотность в утрамбованном грунте. Когда производится подготовка песчаной подушки для фундамента, основания его, либо засыпание пазух, грунт необходимо уплотнить, так как со временем у фундамента есть особенность проседать и слеживаться от собственного веса, а в дальнейшем от веса корпуса дома.
За счет коэффициента уплотненного грунта имеет хорошую плотность, которая имеет диапазон от нуля до одного, где прокол под канализацию будет иметь невысокую стоимость, чтобы получить необходимый результат. Основа фундамента имеет уплотнение от 0.98 и больше. Max плотностью считается, скелет вскрышки, который можно определить только в лаборатории по методу стандартного уплотнения. Это происходит следующим образом, берется цилиндрическая форма, в нее помещают скальный грунт, затем прессуют и наносят удар с помощью падающего груза.
Каждый грунт имеет свою оптимальную влажность, за счет которой достигается максимальная плотность. Влажность определяют в лаборатории. Грунт с реальной плотностью во время изготовления фундамента будет известна после проведения определенных процедур уплотнения. К самому распространенному и популярному способу относят режущие кольца:
- берется металлическое кольцо конкретного диаметра и забивают его в грунт на необходимую глубину;
- почва зафиксирована внутри кольца;
- после чего его кладут на весы и измеряют реальный вес;
- после того, как вес грунта нам известен, мы получили массу почвы;
- массу разделяем на объем кольца — получили плотность почвы;
- потом плотность почвы разделяем на max плотность — и начинаем высчитывать сам коэффициент грунта.
Определение плотности грунта — GeoCompani
Плотность грунта на площадке, предназначенной под строительство – величина, которая необходима проектировщикам для расчета устойчивости склонов и откосов, усадки строений, распределения напряжения в почве основания, давления на фундамент, пр.
Закажите изыскания со скидкой до 28 апреля
Цена от: 28000
За 3 скважины по 8 метров
Перезвоните мне Рассчитать стоимость
Метод режущего кольца
Применяется для всех грунтов достаточной влажности, кроме сыпучих и плывунов. Место отбора проб очищается, прикладывается металлическое режущеекольцо и вдавливается в землю. Вырезается кольцо с грунтом, излишки зачищаются над торцами формы, которая после закрывается пластинами.
Взвешивается влажная грунтовая масса вместе с формой и пластинами, затем образец высушивается в сушильном шкафу и определяется масса сухой почвы. Плотность рассчитывается по формуле: ρ=(m2-m0-m1)/V, где V – объем кольца, m0 – вес пустой формы, m1 – масса пластин, m2 – грунта.
Метод парафинирования
Метод для образцов правильной геометрической формы
Задействуется для скальных и мерзлых грунтов. Из монолита выпиливается образец в виде цилиндра, куба или прямоугольника. Проводится взвешивание и замеры пробы, вычисляется объем. Определяется плотность по формуле: ρ0 = m/V0.
Пикнометрический метод
Сухой образец грунта измельчается, отбирается 100-200 г в качестве пробы. Почва просеивается через сито, из всей массы отбирается часть грунтового порошка из расчета 15 г на каждые 100 мл емкости пикнометра и высушивается. Пикнометр на 1/3 заполняется дистиллированной водой и взвешивается. В емкость всыпаются частицы грунта, прибор снова взвешивается, взбалтывается и выставляется для кипячения на песчаную баню на 30-60 минут. После этого прибор охлаждается, доливается вода до мерной риски, корпус вытирается и пикнометр взвешивается. Затем выливается его содержимое, вливается вода, выдерживается в водяной ванне и снова взвешивается.
Плотность грунтовых частиц вычисляется по формуле: p = pн*m0/(m0+m2-m1), где m0 – масса сухого порошка грунта, m1 — масса пикнометра с водой и грунтом по завершению кипячения, m2 — масса пикнометра с водой, рн — плотность воды.
Метод лунки
Применяется в полевых условиях при работе с мерзлыми дисперсными и крупнообломочными породами в открытых горных выработках.
На дне шурфа проделывается лунка, выбранный из нее грунт взвешивается. Лунка застилается пленкой, наполняется водой или сухим песком, после чего изменяется объем наполнителя, который соответствует объему выбранного грунта. По формуле: p = m/V вычисляется плотность грунта.
Наша организация в сжатые сроки и по выгодным ценам выполнит геологические изыскания в Москве и Московской области. Получить консультацию и оформить заявку можно по телефону +7-495-777-65-35.
Плотность горных пород и грунтов
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 49946
- Эд Витц, Джон В. Мур, Джастин Шорб, Ксавьер Прат-Ресина, Тим Вендорф и Адам Хан
- Цифровая библиотека химического образования (ChemEd DL)
Термины тяжелый и легкий обычно используются двумя разными способами.
Мы имеем в виду вес, когда говорим, что взрослый тяжелее ребенка. С другой стороны, когда мы говорим, что скала тяжелее почвы, имеется в виду нечто иное. Небольшой камень, очевидно, будет весить меньше, чем комната с землей, но камень тяжелее в том смысле, что камень данного размера весит больше, чем образец почвы того же размера. То, что мы на самом деле сравниваем, это массы на единицу объема , то есть плотность . Чтобы определить эти плотности, мы могли бы взвесить кубический сантиметр каждого образца. Если бы образец породы весил 2,71 г, а грунт 1,20 г, мы могли бы описать плотность камня как 2,71 г см -3 , а плотность почвы как 1,20 г см -3 . Несмотря на то, что песок состоит из обломков горных пород, его плотность меньше, потому что пористость песка снижает его объемную плотность (как показано ниже). (Обратите внимание, что отрицательный показатель степени в кубических сантиметрах указывает на обратную величину. Таким образом, 1 см –3 = 1/см 3 , а единицы измерения плотности можно записать как г/см 3 или г см –3 .
В каждом случае единицы читаются как граммы на кубический сантиметр, на , обозначающие деление.) Мы часто сокращаем «см 3 » как «см», и 1 см 3 точно = 1 мл, по определению.
| Тип почвы | Плотность/г/см 3 |
|---|---|
| песок | 1,52 |
| супесь | 1,44 |
| суглинок | 1,36 |
| илистый суглинок | 1,28 |
| глинистый суглинок | 1,28 |
| глина | 1,20 |
| амфиболит | 2,79–3,14 |
| доломит | 2,72–2,84 |
| гнейс | 2,59–2,84 |
| известняк | 1,55–2,75 |
| мрамор | 2,67–2,75 |
| сланец | 2,73–3,19 |
| сланец | 2,06–2,67 |
| сланец | 2,72–2,84 |
| пирит | 5,0 |
| золото | 19,3 |
Плотность многих других материалов легко найти. |
Таблицы плотности почвы и горных пород показывают, что плотность классических осадочных пород варьируется, поскольку она увеличивается (под давлением вскрышных пород) по мере постепенного погребения пород. Процесс, называемый цементацией, при котором растворенные минералы заполняют пустоты, также уменьшает пористость и увеличивает плотность.
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Частицы показаны черным цветом, пустоты — синим [1] Объемная плотность дана для осадочных пород, а также для почв, поскольку осадочные породы обычно имеют переменную пористость. Объемная плотность включает как зерна, так и междоузлия. Плотность зерен — это фактическая плотность частиц, которые могут быть минералами. Насыпная плотность меньше, чем плотность зерен составляющего минерала (или минеральной ассоциации), в зависимости от пористости. Например, песчаник (характерно кварцевый) имеет типичную насыпную плотность в сухом состоянии 2,0–2,6 г/см 9 .
0040 3 , с пористостью, которая может варьироваться от низкой до более чем 30 процентов. Плотность самого кварца составляет 2,65 г/см 3 . Если бы пористость была равна нулю, объемная плотность равнялась бы плотности зерна.
Насыпная плотность образца почвы определяется путем взвешивания известного объема почвы, которая обычно высушивается путем нагревания. Среднюю плотность зерен почвы можно определить, насыпав взвешенный образец почвы в мерный цилиндр, содержащий достаточное количество воды, чтобы покрыть почву, и отметив увеличение объема воды. Это объем зерна [2] . Легко рассчитать пористость по объемной плотности и плотности зерен [3] .
Обычно нет необходимости точно взвешивать 1 см 3 материала, чтобы определить его плотность. Насыпная плотность – это мера массы почвы на единицу объема (г/куб.см), [4] , обычно дается в сухом виде (110°C) (рис. 1). Мы просто измеряем массу и объем и делим объем на массу:
\[\text{Плотность} = \dfrac{\text{масса}} {\text{объем}}\]
или
\[\rho = \dfrac{\text{m}} {\text{V}}\]
где ρ = плотность m = масса V = объем
Пример \(\PageIndex{1}\): Расчет плотности
Рассчитайте плотность (а) куска породы массой 37,42 г, который при погружении увеличивает уровень воды в градуированном цилиндре на 13,9 мл; (b) образец керна породы, представляющий собой цилиндр массой 25,07 г, радиусом 0,750 м и высотой 5,25 см.
Раствор
а) 93}\]
Обратите внимание, что в отличие от массы или объема плотность вещества не зависит от размера образца. Таким образом, плотность — это свойство, по которому одно вещество можно отличить от другого. Образец породы в примере может быть обрезан до любого желаемого объема или отрегулирован до любой массы, которую мы выберем, но его плотность всегда будет 2,70 г/см 3 при 20°C.
Таблицы и графики предназначены для предоставления максимума информации при минимальном объеме. Когда речь идет о физической величине (число × единицы), расточительно повторять одни и те же единицы. Поэтому принято использовать чистые числа в таблице или вдоль осей графика. Чистое число можно получить из количества, если разделить на соответствующие единицы. Например, при делении на единицы грамм на кубический сантиметр плотность алюминия становится чистым числом 2,70:9.{-3}} = 2,70\]
Поэтому столбец в таблице или ось графика удобно обозначать в следующем виде:
\[\dfrac{\text{Количество}}{\text{единиц}}\]
Указывает единицы, которые необходимо разделить на количество, чтобы получить чистое число в таблице или на оси.
Это было сделано во второй колонке Таблиц плотности почвы и горных пород.
В нашем исследовании плотности обратите внимание, что химики могут выражать плотности по-разному в зависимости от предмета. Плотность чистых веществ может быть выражена в кг/м 3 в некоторых журналах, настаивающих на строгом соблюдении единиц СИ; плотность почвы может быть выражена в фунтах/футах 3 в некоторых сельскохозяйственных или геологических таблицах; плотность клетки может быть выражена в мг/мкл; и другие единицы являются общеупотребительными. Плотность легко преобразовать из одного набора единиц в другой, умножив исходное количество на один или несколько единичных коэффициентов :
Пример \(\PageIndex{2}\): Преобразование плотности
Преобразование плотности воды, 1 г/см 93}\)
Примечание
Важно отметить, что мы использовали коэффициенты преобразования для преобразования из одной единицы в другую единицу одного и того же параметра.
Из ChemPRIME: 1.8: Плотность
Ссылки
- ↑ http://en.Wikipedia.org/wiki/Porosity
- ↑ web.ead.anl.gov/resrad/datacoll/soildens.htm
- ↑ www.geology.iupui.edu/research…ocedures/bulk/
- ↑ www.geology.iupui.edu/research…bulk/Index.htm
Авторы и ссылки
Эд Витц (Университет Кутцтауна), Джон У. Мур (UW-Мэдисон), Джастин Шорб (Колледж Хоуп), Ксавье Прат-Ресина (Университет Миннесоты в Рочестере), Тим Вендорф и Адам Хан .
Эта страница под названием «Плотность горных пород и почв» используется в соответствии с лицензией CC BY-NC-SA 4.0, ее авторами, ремиксами и/или кураторами являются Эд Витц, Джон В. Мур, Джастин Шорб, Ксавьер Прат-Ресина, Тим Вендорф и Адам Хан.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Автор
- ХимПРАЙМ
- Лицензия
- CC BY-NC-SA
- Версия лицензии
- 4,0
- Теги
- Образец
Wisconsin Geological & Natural History Survey » Понимание пористости и плотности
Что такое пористость?
Пористость — это процент пустот в породе.
Пористость — это процент пустот в породе. Он определяется как отношение объема пустот или порового пространства к общему объему. Он записывается либо в виде десятичной дроби от 0 до 1, либо в виде процента. Для большинства пород пористость колеблется от менее 1% до 40%.
Пористость породы зависит от многих факторов, включая тип породы и расположение зерен породы. Например, кристаллическая порода, такая как гранит, имеет очень низкую пористость (<1%), поскольку единственными порами являются крошечные, длинные и тонкие трещины между отдельными минеральными зернами. Песчаники, как правило, имеют гораздо более высокую пористость (10–35%), потому что отдельные зерна песка или минералов не плотно прилегают друг к другу, что приводит к увеличению пористого пространства.
Визуализация порового пространства (поры показаны синим цветом)
ПЕСЧАНИК
КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ ПОРОДА
Измерение пористости пород штата Висконсин
9 0069 пористость измеренных пород колеблется от 2% до более чем 30%.
Большая часть этих вариаций связана с литологией (типом породы). В таблице данных указана пористость протестированных образцов, а на рисунке ниже показан диапазон и распределение пористости по литологии. Доломиты имеют самую низкую пористость (2–6%), сланцы имеют самый широкий диапазон пористости (8–29%, хотя у большинства меньше 15%), а песчаники обладают наибольшей пористостью (11–32%).
Рис. 1. Распределение пористости доломита, сланца и песчаника.
Измерения плотности горных пород Висконсина
Плотность пород зависит от плотности
• отдельных зерен,
• пористости и
• жидкости, заполняющей поры.
Плотность определяется как масса на единицу объема. В горных породах это функция плотности отдельных зерен, пористости и жидкости, заполняющей поры. Горные породы бывают трех типов плотности: сухая плотность, влажная плотность, и плотность зерна .
В таблице данных указана плотность образцов в сухом и влажном состоянии, а также плотность зерна.
Дополнительные значения плотности во влажном состоянии для горных пород Висконсина можно найти в «Плотности и магнитной восприимчивости горных пород Висконсина» С.И. Датча, Р.К. Бойл, С.К. Джонс-Хоффбек и С.М. Ванденбуш ( Geoscience Wisconsin , Vol. 15, p. 53–70).
Просмотр данных
Измерения и распределения плотности
Плотность в сухом состоянии
Рис. 2. Распределение плотности в сухом состоянии для доломита, сланца и песчаника.
Плотность в сухом состоянии измеряется на породах без воды или жидкости в порах.
См. Рисунок 2 для распределения плотности в сухом состоянии доломита, сланца и песчаника.
Плотность во влажном состоянии
Рис. 3. Распределение плотности во влажном состоянии для доломита, сланца и песчаника.
Плотность во влажном состоянии измеряется на полностью насыщенных сердцевинах.
На рисунке 3 показано распределение плотности во влажном состоянии для доломита, сланца и песчаника.
Плотность зерен
Рис. 4. Распределение плотности зерен для доломита, сланца и песчаника.
Плотность зерен описывает плотность твердых или минеральных зерен породы.
Плотность зерна может дать представление о минералогическом составе породы:
- Доломит, ρ = 2,8–3,1 г/см 3
- Сланцы, ρ = 2,65–2,8 г/см 3
Сланцы состоят из нескольких минералов, которые имеют разную плотность в разных относительных количествах. Минералы могут включать такие глины, как иллит (ρ = 2,6–2,9 г/см 3 ) и каолинит (ρ = 2,6 г/см 3 ), смешанные, например, с доломитом (ρ = 2,8–3,1 г/см 3 ) и кальцит (ρ = 2,71 г/см 3 ). - Песчаники, ρ = 2,65–2,80 г/см 3
Почти половина песчаников имеет плотность зерен, близкую к 2,65 г/см 3 , плотность кварца, что позволяет предположить, что эти песчаники состоят из зерен кварца и цемента. Остальные песчаники имеют несколько большую плотность зерен, скорее всего, за счет смешения кварца с более плотными минералами, такими как кальцит (ρ = 2,71 г/см 3 ) или доломит (ρ = 2,8–3,1 г/см 3 ).
Остальные песчаники имеют несколько большую плотность зерен, скорее всего, за счет смешения кварца с более плотными минералами, такими как кальцит (ρ = 2,71 г/см 3 ) или доломит (ρ = 2,8–3,1 г/см 3 ).
На рис. 4 показано распределение плотности зерен доломита, сланца и песчаника.
Методы измерения
Измерение пористости
Пористость определяли путем измерения общего объема и объема порового пространства образцов. Мы подготовили правильные цилиндрические керны, используя пресс для колонкового бурения, скальную пилу и плоскошлифовальную машину.
Измерение объема образца: Рассчитывается путем измерения длины и диаметра цилиндров с помощью штангенциркуля. Большинство образцов имели номинальный диаметр 2 дюйма и длину от 1 до 3 дюймов.
Сушка образцов: Образцы были высушены в печи при 70°C (158°F) в течение не менее 24 часов перед испытанием.
Измерение объема порового пространства: Объем порового пространства определяли с помощью гелиевого пикнометра.
Гелиевый пикнометр использует закон Бойля (P 1 V 1 = P 2 V 2 ) и газообразный гелий, который быстро проникает в небольшие поры и не вступает в реакцию, для определения твердой части образца. Ядро помещают в камеру для образцов известного объема. Эталонная камера, также известного объема, находится под давлением. Затем две камеры соединяются, позволяя газообразному гелию течь из эталонной камеры в камеру для образца. Соотношение начального и конечного давлений используется для определения объема твердого вещества образца. Объем пор представляет собой разницу между общим объемом и твердым объемом, определенным с помощью гелиевого пикнометра. Этот метод можно использовать только для измерения пор, которые связаны между собой. Гелий и вода не проникают в изолированные поры, поэтому эти поры не учитываются при измерении пористости.
Измерение плотности
Плотность в сухом состоянии определяли путем взвешивания образцов после сушки и деления массы на общий объем образца.