Физические и водные свойства горных пород

Содержание

                                                                                                                    стр.

Введение……………………………………………………………….……3

1. Горные породы………………………………………………………….4
1. Классификация горных пород…………………………………..4
2. Свойства горных пород………………………………………….9
2. Физические и водные свойства горных пород………………………12
1. Физические свойства горных пород (пористость, трещиноватость)……………………………………………......12 Водные свойства горных пород……………………………….16

           Заключение………………………………………………………………..19

           Список литературы……………………………………………………….20  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

   Горные породы — природная совокупность минералов более или менее постоянного минерального состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Земля состоит из горных пород.

  Считается, что термин «горная порода» в современном смысле впервые употребил в 1798 русский минералог и химик В. М. Севергин.

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (эффузивные и интрузивные), осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90 % объёма земной коры, однако, на современной поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. Остальные 10 % приходятся на долю осадочных пород, занимающие 75 % площади земной поверхности.

Показатели  физических и водных свойств скальных и нескальных грунтов между собой довольно значительно разнятся, особенно физические. Характеристики физических свойств выражают физическое состояние грунтов (плотность, влажность и др.) и позволяют их классифицировать по типу, виду и разновидностям. Под водными свойствами горных пород подразумевается свойства горных пород по отношению к воде: влагоемкость, водопроницаемость, влажность, водоотдача. 

     Целью работы является физические и водные свойства горных пород: пористость, трещиноватость, влагоемкость, водоотдача, проницаемость.

      Задачи: 1. изучит горные породы

              2. изучить физические и водные свойства горных пород

       Основные водно-физические свойства горных пород:

     · Твердость характеризует способность  горной породы сопротивляться внедрению  в нее резца, пуансона или другого  индентора (твердого тела). Твердость  породы в целом (агрегатная твердость) отличается от твердости слагающих  ее минералов.

     · Трещиноватость горных пород - совокупность в породе трещин различного происхождения и разных размеров. Наличие трещиноватости уменьшает прочность породы, но увеличивает ее абразивность.

     · Влагоёмкость горных пород - способность  породы удерживать то или иное количество влаги.

     · Водопроницаемость горных пород - способность  породы пропускать воду при наличии  перепада давлений.

     · Водопоглощение горных пород - способность  сухой породы впитывать воду при  выдерживании ее в воде при атмосферном  давлении и комнатной температуре; определяется как отношение разности в массах свободнонасыщенного и сухого образца породы к массе сухого образца.

     Влажность горных пород - степень насыщенности водой (пленочной, капиллярной, гравитационной) пор, трещин и других пустот в естественных условиях. Такая влажность называется естественной влажностью. Она выражается в процентах по весу к абсолютно сухой породе и определяется формулой:

     Пористость  горной породы - отношение объема всех пустот в горной породе к общему объему породы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Горные  породы

 

   Горные породы - это природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. Термин «горные породы» впервые в современном смысле употребил (1798) русский минералог и химик В. М. Севергин. 

   Горные породы представляют собой механические сочетания разных по составу минералов, в том числе и жидких. Процентное содержание минералов в горных породах определяет её минеральный состав. Форма, размеры, взаимное расположение и ориентация минеральных зёрен или частиц, горные породы обусловливают её структуру и текстуру. 

1. Классификация горных пород

 

По происхождению горные породы делятся на три группы:    I.  Изверженные (магматические) —первичные:

     А. Глубинные (интрузивные) —граниты, сиениты, диориты, габбро и др.

     Б. Излившиеся (эффузивные)—диабазы, порфиры, базальты, туфовые лавы и др.

     II. Осадочные — вторичные:

     А. Механические, обломочные отложения: 1)рыхлые — валуны, щебень, гравий, песок; 2) сцементированные — песчаники, конгломераты, брекчии.

     Б. Органогенные и химические образования  —различные известняки, доломиты, магнезиты, гипс, ангидрит.

     III.  Метаморфические   (видоизмененные)—гнейс,   мраморы, кварциты. (Схема 1. Классификация горных пород) 

     

     Схема 1.Классификация горных пород

      По  химическим исследованиям состава  горных пород верхних слоев земной коры выявлено преобладание в них  кремнезема SiO₂— 59,12% и глинозема Аl₂О₃— 15,34%, дальше следует окись кальция СаО — 5,08%, окись натрия N2O — 3,84, окись железа FeO —3,80; окись магния Mg —3,49; К₂О — 3,13; Fe₂O₃ —3,08% и немного других окислов и химических элементов. Как видно, породообразующие минералы изверженных пород по своему химическому составу разнообразны. Примерно из 2500 различных минералов породообразующими являются около 50.

     Главные породообразующие минералы распределены в горных породах, применяемых в  строительстве, примерно в следующих  пропорциях: полевые шпаты (ортоклазы  и плагиоклазы) — 57,9—59,5%; роговая  обманка, авгит; оливин, змеевик— 16,8%; кварц— 12— 12,6; слюда 3,6—3,8; кальцит (известковый шпат) — 1,5; каолинит и другие аналогичные минералы— 1,1 % и т. д.

     Горные  породы представляют собой более  или менее однородные минеральные  агрегаты, слагающие земную кору, состоящие из одного или нескольких минералов, Горные породы, состоящие из одного минерала, называют простыми или мономинеральными (кварцит, гипс), а из нескольких минералов (гранит, базальт, гнейс) — сложными или полиминеральными.

     А) Изверженные горные породы.

     Изверженные горные породы образовались из расплавленной магмы, которая застыла, поднявшись к поверхности земли. Поднимаясь по трещинам в земной коре, магма претерпевала разнообразные воздействия (давление, понижение температуры), что приводило к образованию пород различного минералогического состава и строения, а следовательно, и технических свойств.

     Химический  состав изверженных горных пород  также разнообразен и состоит  в основном из кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия и натрия. По содержанию кремнезема эти породы разделяют на. кислые (85—65%), нейтральные (65—52%), и основные (52—35%). Кислые горные породы богаты соединениями кремния, калия, натрия и отличаются светлой окраской; основные породы содержат много кальция, магния, железа и окрашены чаще в темный цвет.

     Из  магмы, не вышедшей на поверхность земли  и застывшей на глубине, под ее верхними слоями образовались глубинные  горные породы. Излившиеся горные породы образовались из магмы, застывшей ближе  к поверхности или на самой  поверхности земли. Вследствие медленного охлаждения и отвердевания в глубинных породах процессы кристаллизации проходили более полно, образуя крупно- и среднезернистые структуры. В условиях быстрого охлаждения излившихся пород образовались мелкокристаллические, мелкозернистые, аморфные, стекловатые структуры. Однообразная мелкокристаллическая и мелкозернистая структура является признаком более высокой прочности и стойкости против выветривания, хорошей колкости по сравнению с крупнозернистыми разновидностями горных пород. Стекловатая структура определяет хрупкость породы.

     Глубинные горные породы.

     Граниты — распространенная горная порода Они представляют собой равномерно кристаллические породы состоящие в основном из кварца (20—40%), полевого шпата — ортоклаза (40—70%), слюды, иногда роговой обманки (5—20%). Цвет гранитов зависит в основном от ортоклаза и чаще бывает серым и красным.

     Чем больше в гранитах зерен кварца, непосредственно связанных между  собой, тем прочнее гранит. При  изломе гранита разрушение происходит по зернам, а не по плоскостям соединения зерен минералов. Граниты могут быть мелко-, крупно- и среднезернистыми. Чем мельче зернистость, тем граниты прочнее и более морозостойки, а следовательно, и устойчивее против выветривания.

     Граниты характеризуются средней плотностью 2,7—2,8 г/см³; объемной массой 2,60—2,65 г/см³, малой водонасыщаемостью, значительной устойчивостью против выветривания и высокой прочностью при сжатии 1400—2500 кгс/см².

     Сиениты отличаются от гранитов тем, что не имеют в своем составе кварца. Цвет сиенитов серый, серо-красный, темно-зеленый; По плотности и прочности сиениты близки к гранитам, но менее, стойки   против   выветривания.   Плотность сиенитов 2,7—2,9 г/см³, объемная  масса  2,6—2,8 г/см³.  Предел прочности  при сжатии  в среднем 1200—1800 кг/см².

     Диориты состоят в основном из плагиоклаза (около 75%) и рогозой обманки, иногда авгита и биотита. Цвет диоритов серый или темно-зелепый, структура равномерно кристаллическая. Диориты обладают более высокой вязкостью и стойки против выветривания. Плотность диоритов 2,85—3,2 г/см3, объемная масса 2,8—3,0 г/см³, предел прочности при сжатии 1500—2800 кг/см². Обладая большой вязкостью, диориты характеризуются хорошим сопротивлением ударной нагрузке.

     Излившиеся  горные породы.

     Диабазы по минералогическому составу соответствуют габбро, преимущественно мелкозернисты, состоят из основного полевого шпата и пироксена, реже входят оливин и роговая обманка. Диабазы бывают серо-зелеными и темно-зелеными. Их плотность в среднем 2,7—3,0 г/см³, прочность при сжатии около 2000 кгс/см² и доходит до 4000 кгс/см2. Обладая большой вязкостью, диабазы хорошо сопротивляются истиранию.

     Базальты — породы темного цвета, плотные, скрытокрпсталлической структуры, состоящие из плагиоклаза и авгита. Вследствие неполной кристаллизации минералов породы содержат значительное количество стекловатой массы.

     Технические свойства базальтов крайне различны и мало отличаются от свойств диабаза, хотя прочность базальтов при  сжатии часто бывает выше и доходит  иногда до 5000 кгс/см³. Относительная хрупкость базальтов несколько снижает его свойства.

     Вулканические туфы — пористые породы, образовавшиеся при уплотнении вулканического пепла или из застывшей вулканической лавы с попавшими туда пеплом и песком.

     Технические свойства туфов крайне разнообразны и зависят от их состава и степени цементации. Объемная масса туфов в среднем равна 0,75—1,4 г/см³, предел прочности при сжатии 70—700 кг/см². Они воздухопроницаемы, плохо проводят тепло и достаточно устойчивы против выветривания, легко поддаются обработке.

     Б) Осадочные, скальные горные породы.

     Осадочные горные породы образовались в результате осаждения и цементации минеральных  продуктов выветривания изверженных  пород или осаждения продуктов  жизнедеятельности и отмирания  живых организмов, населяющих моря и океаны. Эти продукты осаждались и уплотнялись послойно, покрывая изверженные горные породы прерывистыми многослойными пластами. По физическим и механическим свойствам осадочные породы представляют большое разнообразие. Это объясняется разнообразием условии их образования.