Главная | Обратная связь

Визуальное описание породы

Сравнительная оценка влияния внесения жидкого стекла на механические свойства песков.

 

Выполнил:

студенты III курса группы РГИ-08

Келль Д.Л.

Соболевская А.С.

 

Проверил:

Шидловская А.В.

 

Санкт-Петербург

Цель работы

Приготовление образца песчаной породы с примесью жидкого стекла

Вычисление показателей деформационных и прочностных свойств: модуля общей деформации, угла внутреннего трения и сцепления в образце.

 

Общие сведения

Жидкое стекло́ — смесь щелочных растворов силикатов натрия Na₂O(SiO₂)_n и калия K₂O(SiO₂)_n. Жидкое стекло принято характеризовать по виду щелочного катиона (натриевые, калиевые, литиевые, четвертичного аммония) а также по массовому или мольному соотношению в стекле SiO2 и M2О (где М- это K , Na, Li или четвертичный аммоний), причем мольное соотношение SiO2/M2O принято называть силикатным модулем жидкого стекла n; по абсолютному содержанию в жидком стекле SiO2 и M2O в масс.%. Также важной характеристикой жидкого стекла является плотность, которая колеблется в пределах 1,0 – 1,6 г/см³. Натриевые жидкие стекла обычно выпускают в пределах значений силикатного модуля от 2,0 до 3,5 при плотности растворов от 1,3 до 1,6 г/см3 . Калиевые жидкие стекла характеризуются значениями силикатного модуля 2,8-4,0 при плотности 1,25-1,40 г/см3.

В технической мелиорации горных пород жидкое стекло используется как инъекционный раствор для закрепления пород. Инъекционное закрепление пород преследует следующие цели:

1. Упрочнение породы, увеличение её сопротивляемости деформациям и снижение неравномерности развития деформаций
2. Снижение проницаемости горных пород.

Инъецирование жидкого стекла применяется в основном для закреплении твердых

трещиноватых, рыхлых несвязных, а также лессовых и лессовидных пород.

 

Модуль общей деформации — характеристика деформационных свойств породы; он выражает пропорциональность между об­щими деформациями (обратимыми и необратимыми) и вызы­вающими их напряжениями:

.

Модуль общей деформации имеет размерность напряжений.

 

Сопротивление сдвигу характеризует прочность песчаных и глинистых пород, т. е. их способность сопротивляться разрушению. Последнее проявляется в наруше­нии сплошности породы в результате смещения (сдвига) части породы по одной или нескольким поверхностям скольжения или вдоль зоны скольжения (ослабления). Разрушение породы на­ступает тогда, когда касательные напряжения превышают внут­ренние силы сопротивления.

В песчаных и других рыхлых обломочных породах внут­ренними силами сопротивления сдвигу (разрушению) являются силы трения, возникающие при сдвиге части породы при взаим­ном перемещении слагающих ее частиц. Так как трение дей­ствует внутри породы, его принято называть внутренним тре­нием.

Внутреннее трение в породах зависит от ряда переменных факторов, но наиболее четко — от нормального уп­лотняющего (эффективного) давления. В механике горных по­род эта зависимость кратко формулируется так: внутреннее трение в песчаных и глинистых породах есть функция нормаль­ного уплотняющего давления.

Изучение обломочных несвязных пород показывает, что уравнение, характеризующее их сопротивление сдвигу, часто имеет вид

Где tgφ — коэффициент пропорциональ­ности, угловой коэффициент зависимости сопротивления породы сдвигу от нормального давления; σ_н — нормальное уплотняющее давление.

Так как сопротивление песчаных и других рыхлых несвязных пород сдвигу есть сопротивление внутреннему трению, то угол φ называют углом внутреннего трения, а tgφ — коэффициентом внутреннего трения.

В этом уравнении также появляется параметр с, характеризующий начальное сопротивление породы сдвигу при нормальном дав­лении, равном нулю, В Строительных нормах и правилах этот параметр назван расчетным параметром линейности. Физиче­ский смысл его пока не получил должного объяснения. По-ви­димому, начальное сопротивление сдвигу связано не только с трением, но и с явлениями зацепления частиц друг за друга, с затратой сдвигающих усилий на опрокидывание, вращение и перемещение частиц в зоне сдвига.

Визуальное описание породы

Для данной работы был выдан ожелезненный оболовый песок Саблинской свиты (п. Саблино, Лен. обл.)

 

Ход работы

1. Производят визуальное описание выданного песка, взвешивают его и добавляют заданное кол-во жидкого стекла (20 % от массы песка в данном случае). После этого добавляют необходимое кол-во отвердителя, равное 6 % по массе от жидкого стекла и перемешивают песок с жидким стеклом и отвердителем.

2. Получившуюся смесь забивают в металлический цилиндр и через некоторое время выдавливают оттуда начинающую затвердевать породу.

3. Получившийся столбик песчаной породы с примесью жидкого стекла оставляют затвердевать на 2-3 недели.

4. После затвердевания проводят испытания образца на установке Tinius Olsen. В ходе испытаний производится автоматическая регистрация нагрузок на образец и деформаций образца в процентах от его начальной длины, а также прочности на одноосное сжатие R_сж. Кроме того, установка автоматически строит график развития деформаций от изменения нагрузки.

5. После разрушения образца замеряют угол плоскости скольжения к горизонтали α, после чего вычисляют угол внутреннего трения по формуле

 

6. Вычисляют сцепление в образце по формуле

7. По графику определяют модуль общей деформации