Инженерная геология

Прочность массива  при сжатии R с.м , кгс/см 2 , определяют по формуле

 

 

где Р — разрушающее усилие, кгс;

a b — площадь поперечного сечения призмы, см 2 .

Нагружение призмы ведут ступенями примерно по 10% ожидаемой  разрушающей нагрузки. После каждой ступени нагружения снимаются показания  индикаторов.

Продольные и  поперечные деформации e рассчитывают по фомуле 

  

Рис. 8. Схема  натурных испытаний пород на одноосное сжатие в массиве

1 — шпуры; 2 — реперы; 3 — индикатор  

где D l — изменение  расстояния между реперами, мм;

l— расстояние  между реперами, мм.

Модуль деформации определяют по формуле

(28)  

На основании  натурных испытаний прочностных  свойств пород устанавливают  коэффициент структурного ослабления пород

Определение газопроницаемости  пород.

   

Принципиальная  схема установки для определения  газопроницаемости

  1 - источник давления; 2 - редуктор высокого давления; 3 - редуктор низкого давления; 4 - осушитель газа; 5 - фильтр; 6 - трехходовой кран; 7 - манометр; 8 - кернодержатель; 9 - расходомер; 10 - пьезометр; 11 - вакуумный насос

  при стационарной фильтрации источником давления служит баллон с газообразным азотом или воздухом или компрессор сжатого  воздуха. Газ очищают от паров воды и загрязняющей пыли с помощью фильтра и хлористого кальция;

  измерителями  давления служат технические или  образцовые пружинные манометры, мановакуумметры  двухтрубные с ртутным или  водяным заполнением с длиной шкалы 800 мм, микроманометры;

  в качестве измерителей расхода газа используют газомеры любых конструкций;

  при нестационарной фильтрации источником разрежения служит вакуум-насос, источником давления (для пневмообжима) - баллон с газообразным азотом или воздухом или компрессор сжатого воздуха;

  в качестве измерителя объема и изменения  перепада давления используют однотрубный  или двухтрубный пьезометр с  известными характеристиками, расчет которых в виде таблицы коэффициентов  представлен в обязательном приложении 3;

  в кернодержателе для линейной фильтрации боковая поверхность образца  зачехляется в тонкостенную резиновую  манжету, прижимаемую к боковой  поверхности образца под действием  давления газа или жидкости, допускается использовать толстостенные резиновые конические муфты с внутренним цилиндрическим или квадратным отверстием для образца;

  в кернодержателе для радиальной фильтрации уплотнению подлежат торцевые поверхности  цилиндрического образца с осевым отверстием и плоскопараллельными торцами. Уплотняющими прокладками служат диски из мягкой листовой резины; в одной из прокладок предусмотрено отверстие для сообщения осевой полости образца с источником давления или разрежения.

 Подготовка к анализу

  Образцы изготавливают из куска керна  в лабораторных условиях путем его  выбуривания, обрезания, обточки и  шлифовки кернов.

  Образцы высушивают в сушильном шкафу  при температуре (105±2) °С. Для сильноглинистых  пород сушку проводят в термовакуумных шкафах при температуре (70±2)°С.

  Определяют  размеры образцов штангенциркулем  как среднее из 3-5 определений  в каждом направлении с погрешностью до 0,1 мм. Расхождение между определениями  не должно превышать 0,5 мм.

Проведение  анализа

    Определение газопроницаемости при стационарной фильтрации проводят при линейном или радиальном направлении потока газа.

      При линейном потоке образец  цилиндрической или кубической  формы помещают в резиновую  манжету кернодержателя таким  образом, чтобы зазор между  боковой поверхностью образца и стенками манжеты был минимальным, допускающим перемещение образца в манжете. Создают давление бокового обжима, обеспечивающее отсутствие проскальзывания газа между образцом и манжетой, не выше 2,5 МПа, с помощью предусмотренной в аппарате гидро- или пневмосистемы. Давление обжима указывают в таблице результатов. С помощью редуктора устанавливают рабочий перепад давления, контролируя его по дифманометру или с помощью манометров до и после образца. Выполняют измерения при давлении после образца, равном атмосферному, контролируемому с помощью нульиндикатора. Выполняют 3-кратное измерение расхода газа через образец при различных перепадах давления в пределах 1∙10^-3 - 1∙10^-3 МПа.

    При радиальном потоке образец  помещают в кернодержатель радиальной фильтрации и уплотняют торцевые поверхности с помощью струбцинного зажима, устанавливая осевое давление, обеспечивающее отсутствие проскальзывания газа между образцом и торцевыми уплотнениями, не выше 2,5 МПа. Давление уплотнения указывают в таблице результатов.

    Определение газопроницаемости  при нестационарной фильтрации  проводят при линейном или  радиальном направлении потока  газа.

    При линейном потоке образец  устанавливают в кернодержатель  в соответствии с п. 4.1.1. Подключают к кернодержателю пьезометр и краном соединяют вход с малой трубкой. Выключают источник разрежения и, осторожно открывая вентиль, поднимают уровень воды в пьезометре на 15-20 мм выше верхнего репера. Проводят 3-кратное измерение времени изменения положения уровня жидкости в пьезометре от верхнего репера до выбранного промежуточного репера. Время изменения положения уровня жидкости устанавливают не менее 50 с.

 Обработка результатов

    При стационарной фильтрации  результаты обмера образца, перепады  давлений, расход газа, а также  вязкость газа при температуре  проведения опыта и барометрическое давление записывают в рабочий журнал или специальную перфокарту в соответствии с рекомендуемым .

    Коэффициент проницаемости для  стационарной фильтрации при  линейном потоке газа вычисляют  по формуле

,

где К_г - коэффициент газопроницаемости, измеренный при заданном среднем давлении в образце, 10^-3 мкм² (миллидарси);

 - расход газа, замеренный на выходе из образца (при атмосферных условиях), см³/с;

  V - объем газа, прошедший через образец, см³;

  t - время фильтрации, с;

μ - вязкость газа при условиях фильтрации (P_ср, t°C), МПа·с (миллипаскаль-секунда),

  ΔP - перепад давления на образце между входом и выходом, 0,1 МПа;

  P_бар - барометрическое давление, 0,1 МПа;

  L - длина образца, см;

  F - площадь поперечного сечения образца, см².

    
 
 

Список  литературы

1. Ананьев В.  П., Передельский Л. В. Инженерная  геология и гидрогеология. - М.: Высшая школа, 1980. - 271 с.

2. Ананьев В.  П., Потапов А. Д. Инженерная  геология. - М.: Высшая школа, 2000. - 511 с.

3. Гальперин  А. М., Зайцев В. С., Норватов  Ю. А. Гидрогеология и инженерная  геология. - М.: Недра, 1989.

4. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.

5. СНиП 1.02.07-87 Инженерные  изыскания для строительства.

6. Соседков Э.С., Игашева С.П. Учебное пособие  к теме «Минералы и их свойства»  для студентов строительных специальностей. - Тюмень: ТюмГАСА, 2003.

7. Соседков Э.С., Игашева С.П. Учебное пособие к лабораторным и практическим работам по теме «Горные породы, как грунты, и их свойства». - Тюмень: ТюмГАСА, 2003 г.

8. Соседков Э.С., Игашева С.П. Учебное пособие  к практическим работам «Решение  гидрогеологических задач»; Тюмень: ТюмГАСА, 2005 г.