Основные породы механического происхождения

Породы обломочного (механического) происхождения

Породы обломочного (механического) происхождения являются продуктами механического разрушения каких-либо материнских пород и сложены преимущественно обломками устойчивых к выветриванию минералов и пород.

Они разделяются по крупности обломков на грубообломочные, среднеобломочные (песчаные), мелкообломочные (пылеватые) и тонкообломочные (глинистые). Среди них только глинистые породы являются продуктами химического разложения материнских пород, остальные же породы сложены обломками, не подвергшимися существенному выветриванию.

Независимо от размеров частиц обломочные породы могут быть рыхлыми или сцементированными.

К рыхлым грубообломочным породам относятся разновидности с окатанной и угловатой формой, образовавшиеся в результате накопления крупных обломков. Среди них выделяют обломки размером 1000… 100 мм, называемые валунами (окатанные) или глыбами (угловатые); 100 … 10 мм – галькой (окатанные) или щебнем (угловатые), 10… 1 мм –гравием (окатанные) или дресаой (угловатые).

Валуны (валунный камень) состоят из грубоокатанных обломков, обработанных и перенесенных водой или ледником. По генезису валунный камень может быть ледниковым, речным, морским, озерным.

Более мелкие его разновидности размером 120… 300 мм называют булыжным камнем.

Крупный валунный камень, поступающий на строительство, нуждается в предварительной переработке на штучный материал – шашку, бутовый камень и др.

Галька и гравий образуются аналогично первому, при переносе обломков на большие расстояния реками, горными потоками, а также под действием морского прибоя, приобретая при этом различную степень окатанности и сортировки.

Качество гравия обусловливается его генезисом, минеральным составом, содержанием глинистых и органических примесей и пр. Лучшей разновидностью гравия считается ледниковый, который менее окатан.

Глыбы, щебень и дресва представляют собой скопления угловатых обломков скальных пород, разнородных по минеральному составу. Эти отложения особенно характерны для пустынных и полярных районов с интенсивно протекающими процессами физического выветривания. Они достаточно широко распространены в средней и северной полосе европейской части нашей страны.

Песчаные (среднеобломочные) породы представляют собой рыхлую смесь зерен с размерами от 1 до 0,1 мм. Их принято разделять по крупности зерен на крупнозернистые с диаметром частиц от 1 до 0,5 мм; среднезернистые – 0,5 …0,25 мм; мелкозернистые – от 0,25 до 0,1 мм.

Пески состоят преимущественно из кварца, наиболее устойчивого к химическому выветриванию минерала. Чистые кварцевые пески светлой окраски являются мономинеральными породами. Смешанные (полимиктовые) пески состоят из смеси минералов, в которых кроме кварца находятся полевые шпаты, слюды, амфиболы и др.

Среди них наибольшее распространение имеют аркозовые пески красного или серого цвета, преимущественно кислого полевошпатового состава, с небольшой примесью кварца и других минералов.

Наибольшей чистотой и однородностью зерен отличаются морские и эоловые отложения; морские и речные пески имеют окатанную, а ледниковые – угловатую, наиболее благоприятную для строительных целей, форму зерен. Вредной примесью к пескам являются глинистые и пылеватые фракции (0,05… 0,005 мм).

При оценке качества песка как строительного материала учитывают его минеральный и гранулометрический составы, форму зерен, пористость, коэффициент фильтрации и др. Плотность песков составляет 2,64 г/см3, а средняя плотность–1800 кг/м3. Они являются главным сырьем для получения керамики, динаса, стекол, бетонов и растворов, кирпича; используются для дорожных покрытий, в абразивном производстве. Распространены повсеместно. [1]

Пылеватые (мелкообломочные) породы состоят из частиц размером от 0,1 до 0,01 мм и отличаются от песчаных содержанием более мелких частиц.

Представителем этих пород является лёсс–светлоокрашенная пористая (46 …50%) порода, содержащая кварц, полевые шпаты, до 30% кальцита и до 50% глинистых минералов. Плотность лёссов составляет 2,5 …

2,8 г/см3, а средняя плотность – 1200 … 1800 кг/м3.

Они отличаются просадочностью, легко размокают в воде. Используются в цементной промышленности как добавка в бетоны, в производстве кирпича, черепицы и др. Распространены в европейской части нашей страны, на юге Украины, в Средней Азии, южной Сибири.

Глинистые (тонкообломочные) породы состоят более чем наполовину из мельчайших (менее 0,01 … 0,001 мм) чешуеобразных частиц глинистых минералов, среди которых не менее 25% имеют размеры менее 0,001 мм.

Большинство глин являются полиминеральными, однако среди них имеются наиболее ценные мономинеральные: каолинитовые и монтмориллонитовые разновидности. Главным фактором при применении глин в строительстве и производстве строительных материалов является их минеральный состав.

Полиминеральные глины являются сырьем для производства кирпично-черепичных изделий, грубой керамики, глинозема, огнеупоров и т. д.

Каолинитовые глины сложены в основном каолинитом и сравнительно свободны от примесей оксидов железа. Они представляют собой белые тонкозернистые, жирные на ощупь малопластичные породы, являющиеся продуктами разложения (гидролиза) алюмосиликатов диссоциированной водой, содержащей свободные ионы водорода и растворенную СО2.

Каолинитовые глины являются континентальными отложениями и образуются в условиях кислой среды. Они используются в производстве фарфоро-фаянсовых изделий, цемента, шамота. Месторождения каолинитовых глин находятся на Украине, Урале, в Сибири и др.[6]

Монтмориллонитовые глины появляются при разложении вулканических пеплов в щелочной среде. Среди них выделяются сильно набухающие в воде натровые глины с преобладанием катиона Na над катионами Са, Mg и К и неразбухающие кальциевые – с преобладанием Са над катионами Na и Mg.

К первым относятся бентониты и флоридины, породы белой, серовато-белой, розоватой и другой окраски, характерной особенностью которых является сильное набухание при увлажнении с увеличением объема примерно в 16 раз и более и высокая адсорбционная способность.

Большинство этих глин обладает резко выраженной пластичностью при затворении водой, сохраняя при высыхании приданную им форму, а после обжига образуют камневидные массы. С увеличением в глинах механических примесей пластичность их быстро снижается.

Монтмориллонитовые глины применяются как замечательные адсорбенты, так как обладают высокой поглотительной способностью. Их месторождения имеются в Грузии, Крыму, Приднепровье, Закарпатье, Средней Азии.

Сцементированные обломочные породы образовались путем цементации рыхлых пород разнообразными химическими веществами. Наиболее прочным является кремнеземистый цемент (вторичный кварц, опал, халцедон), менее прочны железистый (лимонит), карбонатный (кальцит) и малой цементирующей способностью отличается глинистый цемент. Ниже приводится описание главных представителей этой группы.

Брекчии представляют собой компактные породы, состоящие из угловатых обломков дресвы или щебня, сцементированных каким-либо цементом. Петрографический состав этих обломков отличается однородностью.

Брекчии имеют ограниченное распространение.

Конгломераты – сцементированные природным цементом скопления гальки, гравия, мелких валунов и др., отличающиеся от брекчий пестротой петрографического состава, широким диапазоном прочности от 5 до 160 МПа и изменением средней плотности в интервале 1500 … 2900 кг/м3.

По сравнению с брекчиями конгломераты отличаются меньшей прочностью, так как окатанный обломочный материал довольно слабо связывается с цементом. Практическое значение этих пород невелико, однако их характерная структура (вяжущее рыхлый материал) является прототипом самой распространенной структуры ИСК.

Слабо сцементированные их разновидности используются для получения балласта, а красивые – как отделочные декоративные камни. Мощные отложения конгломератов известны в Крыму и Средней Азии. [4]

Песчаники образуются путем цементации зерен песка при просачивании через них разнообразных минеральных растворов. В зависимости от разновидности цементов различают кремнистые, известковые, железистые, гипсовые, глинистые, битуминозные и другие виды песчаников.

Их прочность определяется видом природного цемента, характером его сцепления с зернами песка, плотностью породы. Она колеблется в широких пределах от 1 до 150 МПа и выше, а средняя плотность – от 1900 до 2800 кг/м3. Наиболее прочными (100… 150 МПа и более) являются кремнистые песчаники со средней плотностью до 2800 кг/м3.

Малой прочностью отличаются глинистые песчаники, легко разрушающиеся при насыщении водой или циклическом замораживании и оттаивании; известковые песчаники неводостойки. В битуминозных песчаниках битум, пропитывающий толщи пород, составляет до 20% их массы.

Окраска песчаников зависит от цемента: кремнистые и известковые имеют белые и светлые тона, железистые – желтые и красноватые и т. д. Они широко распространены в Карелии, на Украине, в Поволжье и др. и используются для получения стенового камня, бута, щебня, а также декоративного отделочного материала.

Их разновидности, содержащие не менее 97% кремнезема, идут на изготовление кислотоупорных материалов и сырья, для получения огнеупоров, абразивов и др.

Определить осадочные породы нельзя и так, как определяются метаморфические породы. Последними называются вторичные образования, возникшие из осадочных и магматических при их метаморфизации при высоких температурах и давлении.

Трудности охватить единым определением осадочные породы некоторым литологам и петрографам казались настолько непреодолимыми, что, отчаявшись дать положительное определение, они давали отрицательные, т.е.

не по присущим седиментолитам признакам, а по отсутствию других, им противоположных. Так, английский петрограф Филиппи указывает, что у осадочных пород есть только одна общая черта — это их противоположность массивно-кристаллическим.

Определяют их и как не магматические и не метаморфические, а все оставшиеся другие.

Главное подразделение горных пород, таким образом, производится не по их основному петрографическому признаку — минеральному составу, а по генетической стороне, именно по условиям формирования, в основе которых лежат термодинамические параметры. Это, естественно, создает неопределенность в их разграничении и все еще препятствует созданию единой минеральной классификации горных пород.

Page 3

Перейти к загрузке файла

1. Казанский Ю.П. и др. Осадочные породы (классификация, характеристика, генезис). Новосибирск, Наука, 1987. 2. Крашенинников Г.Ф., Волкова А.Н., Иванова Н.В. Учение о фациях с основами литологии. Руководство к лабораторным занятиям. М., МГУ, 1988. 3. Логвиненко Н.В. Петрография осадочных пород (с основами методики исследования). М., Высшая школа, 1984. 4. Логвиненко Н.В. Образование и изменение осадочных пород на континенте и в океане. Л., Недра, 1987 5. Маракушев А.А. Петрография. М., МГУ, 1993 6. Япаскурт О.В. Стадиальный анализ литогенеза. М., МГУ, 1995

  Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter

Источник: https://studwood.ru/1060967/geografiya/porody_oblomochnogo_mehanicheskogo_proishozhdeniya

Классификация горных пород

Этот сайт использует куки. Узнать больше

При облицовке фасадов и интерьеров, внешних и внутренних покрытий, необходимо учитывать происхождение, химико-минералогический состав и технические характеристики натурального камня. Корректный выбор камня с необходимыми техническими характеристиками повлияет на срок службы изделий из него, снизит затраты на обслуживание и сохранит эстетические свойства в течение длительного времени

Состав и строение горных пород зависят от формирующих их геологических процессов. В соответствии с главными геологическими процессами, различают три генетических типа горных пород: 1. Магматические. Эта группа делится на два вида: эффузивные и интрузивные. Эффузивные породы (излившиеся, изверженные) образуются при изливании магмы на поверхность земли и дна океана.

К этой группе относятся базальты, диабазы, порфиты и др. Интрузивные или глубинные породы образуются при медленном остывании магмы и под большим давлением в глубинах земной коры и мантии. К этой группе относятся граниты, лабрадориты, габбро. 2. Осадочные.

Образуются в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно. К этой группе относятся известняки, песчаники, доломиты и др. 3. Метаморфические.

Образованы путем преобразования магматических, осадочных и самих метаморфических горных пород под воздействием высокой температуры, давления и различных химических процессов. К этой группе относятся мраморы, кварциты, сланцы и др.

Каждая группа горных пород имеет свой химико-минералогический состав, что определяет устойчивость породы к различным внешним воздействиям. Горные породы по химико-минералогическому составу подразделяются на сульфатные, силикатные и карбонатные породы

1. Силикатные породы, где основой является диоксид кремния, – это в своем большинстве изверженного или магматического способа образования породы, такие как гранит, габбро, базальт и другие. Среди осадочных пород – силикатными являются песчаники, а среди метаморфических – кварциты, сланцы и гнейсы. 2.

К сульфатным породам относятся породы метаморфического происхождения, например мраморы. 3. Карбонатные породы – это в основном осадочные породы, например известняки и травертины. Химико-минералогический состав породы необходимо учитывать при использовании камня на внешних работах, например при облицовке фасадов зданий.

Цокольную часть, стилобаты и любые другие элементы, имеющие непосредственный контакт с дождевой водой, снегом, льдом и химией следует выполнять из силикатных пород, например из гранита. Поля стены, декоративные элементы фасада выше цоколя можно выполнить из любой из вышеперечисленных пород, например из известняка или того же гранита.

Камень дольше сохранит свои технические и эстетические свойства, при использовании системы креплений на относе с воздушной прослойкой (вентилируемый фасад). Помимо химико-минералогического состава, на устойчивость горной породы воздействию окружающей среды влияют физико-механические свойства камня.

Таким образом, гранит, относящийся к устойчивым силикатным породам, может иметь низкие физико-механические свойства и возможности его использования будут ограниченными.

Физико-механические характеристики различных горных пород могут иметь широкий диапазон, например магматические породы, имеют плотность от 2500 до 3200 кг/м3, осадочные от 2000 до 2900 кг/м3 и метаморфические от 2500 до 3000 кг/м3. При этом твердость и прочность камня не всегда находятся в прямой зависимости. По плотности камня не следует судить о его прочности.

Иногда, очень твердые породы, такие как габбро и сиенит, довольно хрупки, что не позволяет делать из них сложные элементы сооружений. Прочность горных пород зависит от их структуры и силы межзерновых связей. По прочности горные породы можно разделить на высокопрочные с пределом прочности при сжатии более 40 Мпа, средней прочности (10-40Мпа) и низкой прочности с (0,4-10Мпа).

При контакте камня с водой происходит его насыщение, при температурах ниже нуля вода замерзает в порах, увеличиваясь в объемах примерно на 9%. Лед, образующийся в порах материала, постепенно разрушает структуру камня, а количество выдерживаемых камнем подобных циклов зависит от прочности его межзерновых связей.

Резюмируя, можно заключить, что при выборе камня для отдельно взятого проекта необходимо учитывать химико-минералогический состав камня для различных элементов здания, физико-механические характеристики, которые прописаны в строительных нормах региона строительства, в том числе учитывая тип изделий, уровень загрязнения и другие аспекты. В соответствии с действующими СНиП II-22-81 «Проектирование и применение панельных и кирпичных стен с различными видами облицовок» рекомендуется применять следующие породы для облицовки отдельных частей зданий: • Цоколя, порталов: гранит, габбро, лабрадорит, базальт, диабаз;• Поля стены: мрамор, известняк, туф, доломит, песчаник, травертин.• Отдельно стоящих конструкций (ограждения балконов, парапетов и др.) – гранит.

Технические характеристики облицовочных плит из природного камня должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9479, ГОСТ 9480, ГОСТ 23342.

Перейти к следующей статье: Визуальный аспект. Оценка декоративности породы. Селекция по цвету. Виды обработки.

Узнать о следующем семинаре для архитекторов и дизайнеров на тему облицовочного камня можно по e-mail: aleksandr.alimov@solancis.com или отправив сообщение здесь.

Камни, которые могут вас заинтересовать:

Проекты, которые могут вас заинтересовать:

Источник: http://www.solancis.com/ru/news/stone-classification

Физико-механические свойства горных пород. Виды и классификация горных пород

Физико-механические свойства в совокупности описывают реакцию конкретной горной породы на различные типы нагрузки, что имеет большое значение при разработке скважин, строительстве, добыче полезных ископаемых и других работах, связанных с разрушением породных массивов. Благодаря этим сведениям можно рассчитать параметры режима бурения, правильно подобрать инструмент и определить конструкцию скважины.

Физико-механические свойства горных пород во многом зависят от входящих в их состав породообразующих минералов, а также от характера процесса формирования. Реакция породы на различные механические воздействия определяется особенностью ее структуры и химического состава.

Что такое горная порода

Горная порода — это образованная минеральными агрегатами или их обломками геологическая масса, обладающая определенными текстурой, структурой и физико-механическими свойствами.

Под текстурой понимают характер взаимного расположения минеральных частиц, а структура описывает все особенности строения, к которым относятся:

• характеристика минеральных зерен (форма, размер, описание поверхности);
• особенности соединения минеральных частиц;
• состав и структура скрепляющего цемента.

Текстура и структура в совокупности составляют внутреннее строение горной породы. Эти параметры в значительной степени определяются природой породообразующих материалов и характером геологических процессов формирования, которые могут протекать как в глубине, так и на поверхности.

В упрощенном понимании горная порода представляет собой слагающее земную кору вещество, характеризующееся определенным минеральным составом и дискретным набором физико-механических свойств.

Горные породы могут быть образованы минералами разного агрегатного состояния, наиболее часто — твердого. Значительно реже встречаются породы из жидких минералов (вода, нефть, ртуть) и газообразных (природный газ). Твердые агрегаты чаще всего имеют форму кристаллов определенной геометрической формы.

Из 3000 известных в настоящее время минералов лишь несколько десятков являются породообразующими. Среди последних выделяют шесть разновидностей:

• глинистые;
• карбонатные;
• хлоридные;
• окисные;
• сульфатные;
• силикатные.

Среди минералов, составляющих определенный вид горной породы, 95 % приходится на породообразующие и около 5 % — на акцессорные (иначе вспомогательные), которые представляют собой характерную примесь.

Горные породы могут залегать в земной коре сплошными слоями либо образовывать отдельные тела — камни и валуны. Последние представляют собой твердые куски любого состава, за исключением металлов и песка. В отличие от камня, валун имеет гладкую поверхность и округлую форму, которые сформировались в результате обкатывания водой.

Классификация

В основе классификации горных пород лежит в первую очередь происхождение, на основании которого они подразделяются на 3 большие группы:

• магматические (иначе называются изверженными) — формируются в результате подъема из глубин мантийного вещества, которое в результате изменения давления и температуры затвердевает и кристаллизуется;
• осадочные — образуются в результате накопления продуктов механического или биологического разрушения других пород (выветривания, дробления, переноса частиц, химического разложения);
• метаморфические — являются результатом преобразования (например, перекристаллизации) магматических или осадочных пород.

Происхождение отражает характер геологического процесса, в результате которого образовалась порода, поэтому каждому типу формирования соответствует определенный набор свойств. В свою очередь, классификация внутри групп учитывает также особенности минерального состава, текстуры и структуры.

Характер строения магматических пород определяется скоростью остывания мантийного вещества, которая обратно пропорциональна глубине. Чем дальше от поверхности, тем магма застывает медленней, формируя плотную массу с крупными минеральными кристаллами. Типичным представителем глубинной магматической породы является гранит.

Быстрый прорыв магмы на поверхность возможен через трещины и разломы земной коры. В таком случае мантийное вещество быстро затвердевает, образуя тяжелую плотную массу с мелкими кристаллами, часто неразличимыми на глаз. Наиболее распространенной породой такого типа является базальт, имеющий вулканическое происхождение.

Магматические породы подразделяются на интрузивные, которые сформировались в глубине, и эффузивные (иначе излившиеся), которые застыли на поверхности. Первые характеризуются более плотной структурой. Основными минералами магматических пород являются кварц и полевые шпаты.

Осадочные породы

По происхождению и составу выделяют 4 группы осадочных пород:

• обломочные (терригенные) — осадок накапливается из продуктов механического раздробления более древних пород;
• хемогенные — образуются в результате процессов химического осаждения;
• биогенные — формируются из остатков живой органической материи;
• вулканогенно-осадочные — формируются в результате вулканической деятельности (туфы, кластолавы и др).

Именно из осадочных пород добываются общераспространенные полезные ископаемые органического происхождения, обладающие горючими свойствами (нефть, асфальт, газы, каменный и бурый уголь, озокерит, антрацит и др.). Такие образования называют каустобилитами.

Метаморфические породы

Метаморфические породы формируются в результате преобразования более древних геологических масс различного генеза. Такие изменения являются следствием тектонических процессов, приводящих к погружению пород на глубину, в условия с более высокими значениями давления и температуры.

Перемещения земной коры также сопровождаются миграцией глубинных растворов и газов, которые взаимодействуют с минералами, вызывая образование новых химических соединений. Все эти процессы приводят к изменению состава, структуры, текстуры и физико-механических свойств пород. В качестве примера такого метаморфизма можно привести превращение песчаника в кварцит.

Общая характеристика физико-механических свойств и их практическое значение

К основным физико-механическим свойствам горных пород относят:

• параметры, описывающие деформацию под действием различных нагрузок (пластичность, плывучесть, упругость);
• реакции на вмешательство твердого тела (абразивность, твердость);
• физические параметры породной массы (плотность, водопроницаемость, пористость и др);
• реакции на механическое воздействие (хрупкость, прочность).

Все эти характеристики позволяют определить скорость разрушения горной породы, риск обвалов и экономическую стоимость бурения.

Данные по физико-химическим свойствам играют огромную роль в проведении работ по добыче общераспространенных полезных ископаемых. Особое значение имеет характер взаимодействия горной породы с буровым инструментом, влияющий на эффективность работы и износ оборудования. Этот параметр характеризуется абразивностью.

В отличие от других твердых тел, у горных пород физико-механические свойства характеризуются неравномерностью, то есть варьируют в зависимости от направления нагрузки. Такая особенность называется анизотропностью и определяется соответствующим коэффициентом (Кан).

Плотностные характеристики

К этой категории свойств относят 4 параметра:

• плотность — масса единицы объема только твердой составляющей породы;
• объемную массу — рассчитывается как плотность, но с учетом имеющихся пустот, к которым относят поры и трещины;
• пористость — характеризует количество пустот в структуре породы;
• трещиноватость — показывает количество трещин.

Так как масса воздушных полостей по сравнению с твердым веществом ничтожна, у пористых горных пород плотность всегда больше объемной массы. Если кроме пор в породе имеются трещины, эта разница увеличивается.

У пористых горных пород значение объемной массы всегда превышает плотность. Эта разница увеличивается при наличии трещин.

От количества пустот зависят другие физико-химические свойства горных пород. Пористость уменьшает прочность, что делает породу более восприимчивой к разрушению. Тем не менее такая масса более шершавая и сильнее повреждает буровой инструмент. Пористость также влияет на водопоглощение, проницаемость и влагоемкость.

Самые пористые горные породы имеют осадочное происхождение. В метаморфических и магматических породах общий объем трещин и пустот очень небольшой (не более 2 %). Исключение составляют несколько пород, отнесенных к категории излившихся. Они имеют пористость до 60 %. Примером таких пород являются трахиты, туфовые лавы и др.

Проницаемость

Проницаемость характеризует взаимодействие бурового раствора с горными породами в процессе бурения скважин. Эта категория свойств включает 4 характеристики:

• фильтрацию;
• диффузию;
• теплообмен;
• капиллярную пропитку.

Первое свойство данной группы является определяющим, так как влияет на степень поглощения бурового раствора и разрушение пород в зоне перфорации. Фильтрация вызывает набухание и потерю устойчивости пластов глинистых горных пород после первичного вскрытия. На этом параметре основаны расчеты по добыче нефти и газа.

Прочность

Прочность характеризует способность горной породы противостоять разрушению под воздействием механической нагрузки. Математически это свойство выражается в критической величине напряжения, при которой порода разрушается. Это значение называют пределом прочности. Фактически он устанавливает порог воздействия, до достижения которого порода устойчива к определенному типу нагрузки.

Существуют 4 вида пределов прочности: на изгиб, сдвиг, растяжение и сжатие, которые характеризуют сопротивляемость соответствующим механическим нагрузкам. При этом воздействие может быть одноостным (односторонним) или многоостным (происходит со всех сторон).

Прочность является комплексной величиной, в которую включены все пределы сопротивляемости. На основе этих значений в системе координат строят специальный паспорт, представляющий собой огибающую кругов напряжений.

На основании полученных экспериментальных данных чертят круги Мора, а затем — касательную к ним. Точки внутри кругов на таком графике соответствуют значениям напряжения, при которых порода разрушается.

Полный паспорт прочности включает все виды пределов.

Упругость

Упругость характеризует способность породы восстанавливать первоначальную форму после снятия деформирующей нагрузки. Это свойство характеризуется четырьмя параметрами:

• модулем продольной упругости (иначе Юнга) — представляет собой численное выражение пропорциональности между значениями напряжения и вызываемой им продольной деформацией;
• модулем сдвига — мера пропорциональности между касательным напряжением и относительной деформацией сдвига;
• модулем объемной упругости — рассчитывается как отношение напряжения к относительной упругой деформации по объему (сжатие происходит равномерно со всех сторон);
• коэффициентом Пуассона — мера пропорциональности между величинами относительных деформаций, происходящих в разных направлениях (продольном и поперечном).

Модуль Юнга характеризует жесткость породы и ее способность к упругому сопротивлению нагрузке.

Реологические свойства

Эти свойства иначе называют вязкостными. Они отражают снижение прочности и напряжений в результате длительного действия нагрузки и выражаются в двух основных параметрах:

• ползучести — характеризует постепенное увеличение деформации при постоянном напряжении;
• релаксации — определяет время уменьшения напряжений, возникающих в породе при непрерывной деформации.

Явление ползучести проявляется тогда, когда значение механического воздействия на породу меньше, чем предел упругости. При этом нагрузка должна быть достаточно длительной.

Методы определения физико-механических свойств горных пород

В основе определения этой группы свойств лежит опытное вычисление реакции на нагрузки.

Например, для установления пределов прочности образец породы сжимают под прессом или растягивают, выясняя уровень воздействия, который приводит к разрушению.

Параметры упругости определяются по соответствующим формулам. Все эти методы называют нагружением физическими инденторами в условиях лаборатории.

Некоторые физико-механические свойства могут определяться и в натурных условиях с использованием метода обрушения призм. Несмотря на сложность и высокую стоимость, такой способ более реалистично определяет ответ природного геологического массива на нагрузку.

Источник: https://FB.ru/article/414192/fiziko-mehanicheskie-svoystva-gornyih-porod-vidyi-i-klassifikatsiya-gornyih-porod

Основные породы механического происхождения

Подразделяются на   обломочные   (брекчии, конгломераты, пески,   алевриты и   др.) и глинистые породы.

   Обломочные породы – грубые   продукты разрушения материнских пород,   наследующих наиболее устойчивым минеральные   ассоциации   последних.

   Характерной особенность обломочных пород является  неоднородность их   состава. Они  могут   быть   рыхлыми (зернистыми)   и сцементированными.   Наиболее   прочным цементом   является   кремнистый, слабым  глинистый.

Известковый   и   гипсовый   цементы занимают   промежуточное положение.

По крупности слагающих частиц   обломочные   породы   подразделяются   на   следующие группы: грубообломочные псефиты), среднеобломочные   (псаммиты),   мелкообломочные (алевриты)   и тонкообломочные   (пелиты).

Грубообломочные породы

Т а б л и ц а   7

Неокатанные	Окатанные	Размеры частиц, мм
Рыхлые
Глыбы Щебень Дресва	Валуны Галька Гравий	200 40-200 2-40
Сцементированные
Брекчия	Конгломерат

Грубообломочные порода  могут состоять   из обломков маг­матических,   метаморфических и   осадочных   пород.   Залегают   в виде косых слоев и   линз.   Применяются при изготовлении   бетона, в   дорожном   деле, при устройстве   фильтров   и т.п.

Среднеобломочные   породы

Т а б л и ц а   8

Рыхлые	Сцементированные	Фракции	Размер час­тиц,     мм
Пески	Песчаники	Грубозернистые

Крупнозернистые Среднезернистые Мелкозернистые Тонкозернистые

2-1

1-0,5

0,5-0,25

0,25-0,1

0,1-0,05

По   составу различают пески мономинеральные (кварцевые) и   полиминеральные   (аркозовые и граувакки). В песках   обычно присутствуют минералы, наиболее   устойчивые   при   выветривании: кварц, полевые   платы, слюда,   магнетит   и др. Средний   удель­ный вес   2,65, объемная   масса до   1800   кг/м3.

Песчаные грунты характеризуются преобладанием мономине­ральных частиц размером 0,05-2мм. Количество глинистых час­тиц в них не превышает 3%.

Пески   широко   используются   в строительном деле (дорож­ное строительство,   изготовление   растворов,   бетона, силикат­ного   кирпича), как   формовочный материал,   для производства стекла,   фарфора, фаянса   и др.

Песчаники   различаются по минеральному  составу (квар­цевые,   кремнистые, слюдистые,   туффитовые, аркозовые,   грауванковые), размерам   минеральных зерен   и   цементу.   Используются в качестве   бутового   камня и щебня для бетонных   работ, как   с стеновой   декоративный   и облицовочный  материал, в абразивной промышленности.

По генезису песчаные   породы  подразделяются   на:

элювиальные, образованные на месте разрушения горных пород.   Обладают достаточно высокой уплотняемостью;

делювиальные – возникают при некотором переносе разру­шаемого материала вниз rto склону. Обладают близкими к элювиальным пескам инженерно-геологическими свойствами. Вверх по разрезу делювиальных песков наблюдается постепенное увеличе­ние их дисперсности;

пролювиальные – формируются в горных   и предгорных районах под влиянием   бурных   дождевых   потоков, имеют слабую   окатанность     зерен;

флювиогляциальные   (водно-ледниковые). Обычно   содержат грубообломочный материал, обладают   рыхлым   сложением и   часто дают самопроизвольную осадку. Коэффициент плотности изменяется от   0,10 до 0,85, коэффициент фильтрации не превышает I0 м/сутки. Угол   естественного откоса в сухом   состоянии 30-40°, под водой – 24-33°;

ледниковые(мореные) – обладают   плохой   сортировкой,   непостоянством физико-механических свойств, часто содер­жат напорные   воды;

морские – преобладают кварцевые пески с глауконитом, хорошую окатанность зерен и высокую однородность, водопроницае­мость Iм/сутки, глубоководные пески при динамических  нагруз­ках дают   быструю   усадку;

эоловые – широко распространены в пустынных и полупустын­ных областях в   процессе    перевевания обломочного материала ветром; пористость   47% (у   рыхлых) и 37% (у плотных)?   хорошо уплотняются;   водопроницаемость – 10-15 м/сутки.)

Природа прочности и деформации   песчаных грунтов

Зависит от   минералогического состава (наличие слюды   и гли­нистых   частиц значительно   увеличивает     сжимаемость песков   и ‘ продолжительность обратимой деформации);   структурно-текстурных особенностей   (крупные   фракции деформируются в большей степени,1 чем мелкие);   степени влажности;   величины   давления; условий деформации (статическая или.    динамическая   нагрузка);

Мелкообломочные породы (элевриты)

Занимают   промежуточное положение между песками и глинами и состоят из   минеральных зерен размером   0,05-0,005 мм. Сцементрированные   алевриты   называются   алевролитами.  Примером   алевритовых пород является    лёсс.

Это серовато-желтая легкая порода эолового   происхождения,    обладающая высокой пористостью   (до   55%); при растирании пальцами превращается   в порошок.

   Характеризуется полимениральностью   (иногда   содержит   свыше 50  минералов), но   преобладают угловатые зерна кварца, полевого   шпата,   глинистые и карбонатные части­цы и   железистое вещество.

Удельный вес лесса 2,5-2,8; объемная масса 1200-1800кг/м3.
Вскипает под действием соляной кислоты. Характеризуется просадочностъю (самоуплотнение при увлажнении).                                                                    .

Лёсс широко используется   как добавка бетону, для получения низкотемпературного цемента,   для изготовления   кирпича   и черепицы.

Глинистые породы

К числу глинистых  грунтов относятся породы, содержащие глинистые частицы более 3%, размер которых  менее 0,005мм.

Глинистые породы являются тонкодисперсными   и полиминеральными   образованиями и по   составу подразделяются   на   глины, суглинки   и супеси.

Глины     –   это   породы, у которых содержание   глинистых частиц   превышает 30%.   У высокодисперсных   глин содержание пос­ледних достигает     60% и более.

Различают глины тощие (содержат большое количество опала, халцедона и песка) и жирные (незначительная примесь песчаного материала).

Суглинки – породы, содержащие глинистые частицы в количестве   10-30%.

Супесь   –   содержат глинистые   частицы в количестве
3-10%. Являются промежуточными   породами   между глинами и песками.

Уплотненные глинистые породы представлены аргиллитами, мер­гелем (глины, содержащие   примесь карбонатов   от 20 до 80%) и глинистыми   сланцами   (метаморфизованные   рассланцованные глины)

По происхождению   глинистые породы, кал песчаные   грунты, разделяются на   элювиальные,   делювиальные, пролювиальные,   ал­лювиальные, мореные,   флювиогляциальные,    озерные,   морские, эоловые.

Окраска глинистых пород самая разнообразная,   зависит от состава глинистых материалов      и наличия красящих веществ. Объемная   масса 1800-2000 кг/м3. Обладают гидрофильностью, спо­собностью уплотняться, недоуплотняться   и переуплотняться, на­бухать   при увлажнении   и давать усадку при высыхании.

Глинистые породы используются в, кирпично-черепичных и  гончарных изделиях, в фарфорово-фаянсовом производстве, в ка­честве   красящих   веществ и адсорбента.

Природа прочности глинистых пород

Прочностные   свойства   глинистых пород и   их сопротивляемость сдвигу определяется силами внутреннего   трения, величиной связности и структурного   сцепления.

   Связные глинистые грунты отличаются   от сыпучих (несвязных) пород     тем,   что   их частицы   и агрегаты  частиц находятся  между собой в пластинчатых (водно-коллоидных)   и жестких (цементационно – кристаллизационных) связях, при этом   сопротивление их   сдвигу   и   деформации в высокой степени   будет зависеть от   сил сцепления.

Деформационные и прочностные свойства   глинистых   пород предопределяются   также   их гранулометрическим   и минералоги­ческим   составом, ориентировкой частиц, плотностью   (пористостью), степенью   водонасыщения,   составом   обменных   катионов, концен­трацией электролитов порового раствора, температурой,   характе­ром действующих нагрузок и др.

Гранулометрический состав осадочных пород механического происхождения

Осадочные   горные   породы   состоят из   частиц   одной   или нескольких   фракций,   количественное   соотношение   которых характеризуется   гранулометрическим составом, т.е.  какого размера   частицы и   в   каком количестве   содержатся   в той   или иной   породе.

Конечной целью изучения   гранулометрического состава грунта   является его   классификация.   Наибольшей   известностью пользуется гранулометрическая классификация В.В.0хотина,   по­строенная на   основе изучения физических   и механических свойств различных   гранулометрических смесей   (табл. 9).

3. Сульфатные и галоидные соли

Это       соли,    образующиеся   в мелководных морских и соляных озерах. Осаждение минеральных соединений   из растворов происходит   в следующей последовательности: гипс и ангидрит, гадит, сильвин, магниевые соли.

Эти породы состоят из соответствующих минералов,    описанных в первой   части пособия -“Породообразующие минералы”.

Кроме выше      описанных                осадочных   пород, в природе широко   распространены   туфогенно-осадочные отложения (туфы    и туффиты,    вулканические пеплы,    вулканические туфы), фосфориты, бобовые железистые   руды, марганцевые     конкреции,    каустобиолиты (торф, бурые и   каменные угли, горючие сланцы, нефть,   ас­фальт).

1. Главные типы магматических пород

Источник: http://kursak.net/osnovnye-porody-mexanicheskogo-proisxozhdeniya/