9 Proprietà dell'indice di Rocks
Questo articolo getta luce sulle nove proprietà dell'indice delle rocce. Le proprietà sono: - 1. Gravità specifica 2. Contenuto di umidità 3. Contenuto di umidità di saturazione (MC) sat 4. Porosità 5. Permeabilità 6. Conducibilità idraulica 7. Coefficiente di rigonfiamento 8. Numero di rimbalzo 9. Resistenza alla compressione uniassiale (o non limitata).
Proprietà indice 1. Gravità specifica:
(i) Peso specifico apparente secco (S b ):
Questo può essere determinato con due metodi a seconda della porosità del campione di roccia.
(a) Per rocce a maggiore porosità (> 10%):
Questo test è utilizzato per molte rocce sedimentarie e rocce ignee e metamorfiche altamente alterate.
Il campione di roccia viene essiccato in forno a 105 ° C per 12 ore e pesato (W 1 ). Quindi il campione di roccia viene immediatamente rivestito con cera di paraffina o un altro materiale la cui densità (y p ) è nota. Lo strato di cera viene raffreddato e il campione viene pesato (W 2 )
Peso della paraffina = W p = W 2 - W 1
Successivamente, viene misurato il volume di acqua (V) spostato dal campione.
(b) Per rocce a bassa porosità (<10%):
Questo test è fatto per rocce sedimentarie ben compattate o cementate, tutte le rocce ignee e metamorfiche. Viene utilizzato un equilibrio camminatore. Il campione viene sospeso in aria e pesato (VV, ). È immerso in acqua e pesato di nuovo (W 2 ). Quindi S b = W 1 / W 1 - W 2
(ii) Peso specifico apparente saturo (S b (sat) ):
Se il contenuto di umidità di saturazione (MC) sat e il suo peso specifico apparente secco (S b ) sono noti, allora,
(iii) Peso specifico del grano minerale solido (S):
1. Asciugare la bottiglia di densità e il tappo a 105 ° C e pesare (W 1 ).
2. La roccia viene schiacciata a una dimensione di maglia all'incirca uguale alla dimensione del grano della roccia. Un campione deve essere asciugato (a 105 ° C per 4 ore) e inserito nella bottiglia di densità (circa un terzo pieno) e pesato (W 2 ).
3. L'acqua distillata viene aggiunta alla bottiglia di densità fino a coprire il campione di polvere di roccia. Il flacone di densità viene quindi posto in un essiccatore che viene evacuato lentamente dall'aria.
4. Rilasciare il vuoto e vibrare delicatamente il flacone. Ripeti 3 e 4 fino a quando non ci saranno più problemi di aria dal campione.
5. Riempire la bottiglia di densità con acqua distillata, mettere nel tappo e tenere a bagno a temperatura costante per 1 ora, aggiungendo acqua alla bottiglia se il volume di US diminuisce.
6. Asciugare il flacone di densità tappato e pesare (W 3 ). Svuotare, pulire e riempire la bottiglia di densità con acqua distillata e mantenere a temperatura costante per 1 ora. Quindi pulire e reweigh (W 4 ).
Due determinazioni dovrebbero essere fatte per ciascun campione e la media dei risultati.
Indice di proprietà n. 2. Contenuto di umidità:
Per determinare il contenuto di umidità (MC) il campione di roccia viene pesato immediatamente dopo essere stato rimosso dal suo contenitore ermetico (W 1 ), ad esempio un sacchetto di plastica. Il campione di roccia viene essiccato a un peso costante in un forno a 105 ° C per 12 ore. Raffreddare in un essiccatore e reweigh (W 2 ). Poi,
Proprietà indice # 3. Contenuto dell'umidità di saturazione (MC) sat :
Se il contenuto di umidità del campione è già determinato, conosciamo il peso eccessivo secco del campione (W 2 ). Posizionare il campione nel cestello e immergerlo in acqua per 12 ore. Rimuovere e pesare dopo l'asciugatura della superficie (W 3 ).
Proprietà indice # 4. Porosità:
Porosità (n) è il rapporto del volume di vuoti in un terreno o roccia per il volume totale., Se V v = Volume di vuoti e V = Volume totale
È espresso come frazione decimale o percentuale. Nelle rocce il 10% è nella media, il 5% è basso, il 15% o più è alto. Non tutti i vuoti in una roccia sono interconnessi e accessibili ai liquidi penetranti. Ad esempio la pomice è una roccia molto porosa i cui pori non sono interconnessi. Molte rocce metamorfiche di origine ignea hanno crepe o micro fratture molto piccole che non sono interconnesse.
La porosità effettiva si riferisce al rapporto tra il volume dei vuoti interconnessi e il volume totale della roccia. I vuoti presenti nelle rocce sono generalmente di due tipi, vale a dire vuoti primari (pori) tra i frammenti di rocce clastiche e vuoti secondari prodotti da fratture successive o agenti atmosferici chimici.
Il primo è caratteristico dell'intera massa rocciosa e della sua porosità con una definizione rigorosa. Il secondo dipende dalla storia successiva della roccia ed è altamente variabile all'interno del corpo roccioso. I valori di porosità reale di alcuni tipi di rocce comuni sono riportati nella tabella 2 sottostante.
I vari fattori che controllano la porosità delle rocce e dei terreni sedimentari sono i seguenti:
(a) Il grado di cementazione (cioè in che misura lo spazio dei pori è sostituito dal cemento) e l'estensione della ricristallizzazione nei punti in cui i grani si toccano. Entrambi sono influenzati dall'età e dalla storia della sepoltura della roccia.
(b) La variazione della granulometria Poiché i piccoli grani possono riempire i vuoti tra grani più grandi, un sedimento con una grande variazione nella dimensione dei grani (un sedimento ben graduato) ha una porosità inferiore rispetto a un sedimento scarsamente graduato.
(c) Imballaggio dei grani Se i grani sono sferici, l'imballaggio può fornire una gamma di porosità dal 26% al 47%. L'imballaggio più sciolto è una disposizione meno stabile dei grani e un cambiamento da questo ad una disposizione più stabile ridurrà la porosità e potrebbe portare all'espulsione di acqua dal sedimento.
(d) La forma dei grani Poiché le assicelle angolari, come i minerali argillosi, spesso formano ponti tra altri grani tenendoli separati e aumentando così la porosità.
Nel calcare cristallino lo spazio vuoto è principalmente secondario ed è governato dalla presenza di fossili e piani di letti mediante lisciviazione di carbonato e ridistribuzione da acque sotterranee acide e dalla fratturazione su grande e piccola scala. A causa della lisciviazione progressiva, lo spazio vuoto aumenta di solito con il tempo e possono svilupparsi caverne.
Proprietà indice n. 5. Permeabilità:
La permeabilità, k (dimensione L 2 ) è una misura della facilità di flusso attraverso una roccia o terreno, indipendentemente dalle proprietà del fluido. È correlato alla conduttività idraulica K dall'equazione
dove,
ρ = densità
μ = viscosità dinamica
e g = accelerazione dovuta alla gravità
L'unità di permeabilità è l'ardore che è di circa 10 -8 cm 2 .
La permeabilità di molte rocce comuni è di uno o due ordini di grandezza inferiore a un'arma e di solito si esprime in millesimi.
Il fattore principale che controlla la permeabilità è la dimensione dei vuoti, poiché se i vuoti sono più piccoli, maggiore sarà la superficie di contatto dell'acqua con il minerale solido e maggiori sono le forze capillari che limitano il flusso.
In terreni sciolti la permeabilità aumenta con (diametro) 2 dei grani. Il flusso avviene anche attraverso vuoti secondari come le giunture e, le rocce di questo personaggio sono indicate come permeabili piuttosto che permeabili.
Indice Proprietà # 6. Conducibilità idraulica:
La conducibilità idraulica K è una misura della facilità di flusso dell'acqua attraverso un terreno o una roccia sotto un dato gradiente idraulico. La conducibilità idraulica (dimensioni LT -1 ) è legata alla permeabilità della proprietà dell'indice di roccia k e anche alla viscosità e alla densità del fluido (acqua). Non è una proprietà di indice rock. Ha la dimensione della velocità ed è spesso espressa in metri al giorno.
I valori tipici dei terreni sono:
Argille: da 0 a 1 m al giorno
Sabbia: da 10 a 260 m al giorno
Ghiaia: fino a 300 m al giorno
Proprietà indice 7. Coefficiente di rigonfiamento:
Il coefficiente di rigonfiamento è una misura della variazione di lunghezza di un campione che è stato inizialmente essiccato al forno, quindi immerso in acqua fino a quando non è diventato completamente saturo. È espresso come il rapporto tra la lunghezza originale (secca) e finale (saturi). Questo comportamento di gonfiore è correlato alla quantità di minerali di argilla espansiva contenuti in una roccia.
Indice indice numero 8. Numero rimbalzo:
Il numero di rimbalzo (R) viene misurato utilizzando un martello di prova in calcestruzzo Schmidt e viene utilizzato per valutare la resistenza in situ delle rocce. L'altezza di estensione del martello è espressa come percentuale della distanza di avanzamento della massa del martello.
Proprietà indice # 9. Resistenza alla compressione uniassiale (o non limitata):
Prima di determinare la forza di un campione di roccia è necessario che il campione di roccia sia preparato correttamente.
La seguente procedura può essere adottata:
(a) Dimensioni e forma del campione:
I provini cilindrici sono ricavati da una massa rocciosa sul campo usando punte esagonali cava EX (22 mm), AX (28 mm) o BX (41 mm) o da un campione manuale in laboratorio con 25, 38 o 63 mm dia punte cave. Il rapporto di aspetto del nucleo (lunghezza: diametro) è importante e deve essere maggiore di 2. Le superfici superiore e inferiore del nucleo devono essere lisce, parallele tra loro e ad angolo retto rispetto alla lunghezza del nucleo.
(b) Metodo di prova:
Il nucleo preparato viene posizionato con le sue estremità piatte tra due piastre. Il tasso di compressione può essere 0, 7 N / mm 2 al secondo. (controllato dallo stress) e 1 mm al minuto. (deformazione controllata). La forza di compressione monoassiale o non confinata è misurata in N / mm 2 .
Un numero di campioni dovrebbe essere testato da ciascuna unità di roccia.
Poiché è probabile che si verifichino variazioni di forza all'interno di una singola unità di roccia a causa delle seguenti condizioni:
(i) Le proprietà dei minerali costituenti, in particolare i loro finimenti, la presenza di scissioni e i gradi della loro alterazione.
(ii) La presenza e la forma di eventuali vuoti all'interno delle rocce e se questi vuoti sono pieni di acqua.
(iii) La natura del legame tra i grani minerali.
