Изучение изменения деформации морозного пучения в зависимости от концентрации порового раствора соли CаCI2

Анализ закономерностей изменения деформации морозного пучения в зависимости от влажности, плотности и концентрации соли СaCl2 в поровом растворе. Усть-Игумское месторождение каолинитовой (белой) глины. Определение минералогического состава глин.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 20.05.2017
Размер файла 325,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изучение изменения деформации морозного пучения в зависимости от концентрации порового раствора соли CаCI2

Каченов Валерий Иванович

Алванян Антон Карапетович

Алванян Карине Антоновна

Грекова Алена Викторовна

Аннотации

Проанализированы закономерности изменения деформации морозного пучения в зависимости от влажности, плотности и концентрации соли СaCl2 в поровом растворе

We have analyzed patterns of change in deformations at frost penetration depending on the humidity, density and concentration of the salt solution pore of CaCI2

Ключевые слова: каолинитовая и монтмориллонитовая глина, деформация морозного пучения, концентрация порового раствора, дифрактограмма, рентгенофазовый и рентгенофлуоресцентный анализ, пермский край

Keywords: kaolinite and montmorillonite clay, deformations at frost penetration, concentration of salt solution pore, diffraction pattern, x-ray phase analysis, x-ray fluorescence analysis, perm region

Месторождения глин широко распространены на территории Пермского края. Их размещение контролируются положением континентальной терригенной формации и коры выветривания кайнозоя. Месторождения распространены преимущественно в Камской и Предуральской минерагенических областях [1].

Усть-Игумское месторождение каолинитовой (белой) глины расположено в Александровском районе Пермского края в 8км юго-восточнее с. Усть-Игум.

В геологическом строении Усть-Игумского месторождения принимают участие породы кайнозоя. Подстилающие породы представлены нижнепермскими глинисто-мергелистыми отложениями соликамской свиты [2]. глина минералогический каолинитовый

Глины месторождения имеют высокую среднюю пластичность- 25,44, объемную массу-1,9 т/м 3 [3].

Анализ химического состава белой глины проводился на волнодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре, качественный анализ - на основе снятой дифрактограммы (рентгенофазовый анализ).

Определение минералогического состава глин методом рентгеноструктурного анализа выполнено на кафедре минералогии и петрографии ПГНИУ в Секторе наноминералогии м.н.с. Г.А. Исаевой.

Результаты исследования приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Минеральный состав каолиновой глины

Минерал

Формула

Межплоскостное расстояние основных отражений (d, анг.)

Содержание, %

Кварц

SiO2

3,34; 4,25

19,0

Каолинит

Al4[Si4O10](OH)8

7,15; 3,57

73,9

Иллит (гидрослюда)

(K0.75(H3O)0.25)Al2(Si3Al)O10 ((H2O)0.75(OH)0.25)2

10,0

7,1

Сумма

100

Рентгенофлуоресцентный анализ

Анализ химического состава образа проводился на волнодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре последовательного типа действия S8 Tiger ("BRUKER", ФРГ) [4-8]. Прибор предназначен для качественного и количественного определения элементного состава различных пород в твёрдом состоянии, диапазон анализируемых элементов от Be до U, чувствительность определения элементов - до 0,0001%.

Приёмка проб и пробоподготовка осуществлялись по отраслевому стандарту ОСТ 41-08-249-85, а также методикам количественного химического анализа НСАМ № 455-РС и НСАМ № 465-РС [5-7]. Определение ППП (потери при прокаливании) осуществлялось по методике количественного химического анализа GEO-QUANT M ("Bruker AXS", Karlsrhue, FRG, 2011).

Химический состав (таблица 2) отражает преобладание силикатов и алюмосиликатов и повышенное содержание TiO2.

В пробе "белой" глины "Усть-Игумского" месторождения содержания ванадия равны либо несколько выше кларковых (среднее содержание ванадия в земной коре составляет 1,6·10-2 %).

Таблица 2 - Химический состав каолиновой глины по результатам рентгенофлуоресцентного анализа, мас. %

№ п/п

SiO2

TiO2

Al2O3

Fe2O3

MnO

CaO

MgO

Na2O

K2O

P2O5

63,43

2,83

20,45

2,22

0,02

0,60

0,34

0,36

0,49

0,04

S

Ba

Cr

Cu

Zn

Pb

Ni

Sr

V

Rb

Zr

Ga

La

Nb

ППП

0,02

0,01

0,01

0,01

0,00

0,00

0,00

0,01

0,02

0,00

0,04

0,01

0,01

0,00

10,4

Рентгенофазовый анализ.

Аппаратура. Рентгеноструктурный анализ образа выполнен с применением рентгеновского порошкового дифрактометра D2 Phaser (фирма "Bruker", ФРГ). Пробоподготовка и съемка дифрактограмм. Операции осуществлялись в соответствии со следующими методиками: НСОММИ № 68 "Методические рекомендации" и НСОММИ "Методические рекомендации" № 139 [9-11].

Качественный анализ глин выполнялся на основе снятой дифрактограммы и уточнялся при помощи трех дополнительных кривых ориентированных препаратов (для воздушно-сухого, насыщенного глицерином и прокаленного).

По результатам проведенных исследований предоставленный образец "белой" глины является полиминеральным: в породе преобладает кварц, из алюмосиликатов диагностированы полевые шпаты (ортоклаз и плагиоклазы). Глинистые минералы представлены каолинитом и примесью иллита (гидрослюды).

Определение деформации морозного пучения

Степень пучинистости грунта следует определять по значению относительной деформации морозного пучения , полученному по результатам испытаний образцов грунта в специальных установках, обеспечивающих промораживание образца исследуемого грунта в заданном температурном и влажностном режимах, и измерение перемещений его поверхности.

Необходимое оборудование: холодильная камера, датчик линейного перемещения "Novotechnik TR-25" и 3Ѕ -разрядный программируемый универсальный прибор "Omlink OM-352" для регистрации показаний.

Подготовка к испытаниям

1. Взвешиваем в фарфоровой ступке определенное количество грунта.

2. Добавляем раствор с концентрацией соли CaCl2 0,5%, 1,0%, 1,5%.

3.Растираем полученную массу пестиком с резиновым наконечником до равномерной консистенции.

4. Ставим в эксикатор полученную массу и выдерживаем ее при комнатной температуре сутки.

5. В обойму, цилиндрической формы, предварительно смазанную внутри тонким слоем технического вазелина и закрепленную на металлической пластине методом послойного уплотнения помещаем грунт, сверху кладем фильтровальную бумагу и металлическую пластину.

6. Уплотняем образцы с помощью прибора для предварительного уплотнения при нагрузке 1 кг/см 3 в течение суток.

Проведение испытаний

1. Образцы грунта в обойме помещаем в установку для измерения вертикальных деформаций, записываем начальные показания приборов.

2. Далее установку помещаем в холодильную камеру, включаем систему для задания температурного режима промораживания образца.

3. Промораживаем образцы грунта при температуре минус 18°С в течении 24 часов.

4. Перед отключением морозильной камеры записываем конечные показания приборов.

Обработка результатов

Относительную деформацию морозного пучения образца грунта вычисляем по формуле:

где - вертикальная деформация образца грунта в конце испытания, мм;

h- начальная высота образца, мм. [13].

А. Закономерность изменения деформации морозного пучения в зависимости от влажности при различной концентрации порового раствора соли CaCl2

По полученным данным представлены графики зависимости между влажностью и деформацией (рис. 1-3).

Рис. 1. График зависимости между влажностью и деформацией при концентрации порового раствора соли CaCl2 - 0,5%

Рис. 2. График зависимости между влажностью и деформацией при концентрации порового раствора соли CaCl2 - 1,0%

Рис. 3. График зависимости между влажностью и деформацией при концентрации порового раствора соли CaCl2 - 1,5%

Б. Закономерность изменения деформации морозного пучения в зависимости от плотности при различной концентрации порового раствора соли CaCl2

По полученным данным представлены графики зависимости между плотностью и деформацией (рис. 4-6).

Рис. 4. График зависимости между плотностью и деформацией при концентрации порового раствора соли CaCl2 - 0,5 %

Рис. 5. График зависимости между плот-ностью и деформацией при концентрации порового раствора соли CaCl2 - 1,0 %

Рис. 6. График зависимости между плотностью и деформацией при концентрации порового раствора соли CaCl2 - 1,5 %

В. Закономерность изменения деформации морозного пучения в зависимости от различной концентрации порового раствора соли CaCl2

· При увеличении концентрации порового раствора соли CaCl2 величина деформации морозного пучения возрастает (рис. 7).

· При увеличении концентрации порового раствора соли CaCl2 величина деформации морозного пучения уменьшается (рис. 8).

Рис. 7. График зависимости между влажностью и деформацией при различной концентрации порового раствора соли CaCl2

Рис. 8. График зависимости между плотностью и деформацией при различной концентрации порового раствора соли CaCl2

Результаты лабораторных работ приведены в таблице 3.

Таблица 3

№ образца

W, % (до/после проморозки)

Увеличение образца Дh = h1 - h0, мм

Относительная деформация, ?h/h0

Пористость, n, г/см 3

Плотность, p, г/см 3

Каолинит + 0,5% CaCl2 (Уплотнение 3 кгс/см 2)

1

0,301

0,300

0,095

0,002

0,53

1,68

2

0,312

0,304

0,136

0,002

0,52

1,73

3

0,301

0,301

0,122

0,002

0,51

1,73

4

0,397

0,395

0,542

0,009

0,53

1,76

5

0,365

0,365

0,637

0,011

0,55

1,68

6

0,362

0,360

0,881

0,015

0,54

1,73

7

0,425

0,418

0,936

0,015

0,59

1,60

8

0,454

0,443

1,044

0,017

0,60

1,60

9

0,441

0,432

1,058

0,017

0,59

1,61

10

0,53

0,503

1,031

0,017

0,64

1,51

Каолинит + 1% CaCl2 (Уплотнение 3 кгс/см 2)

1

0,296

0,294

0,258

0,004

0,51

1,71

2

0,308

0,305

0,325

0,005

0,52

1,71

3

0,301

0,301

0,339

0,006

0,52

1,70

4

0,376

0,376

0,583

0,013

0,57

1,64

5

0,349

0,347

0,692

0,011

0,55

1,67

6

0,340

0,340

0,705

0,012

0,55

1,65

7

0,405

0,397

0,922

0,015

0,58

1,62

8

0,391

0,390

1,017

0,017

0,57

1,64

9

0,380

0,375

1,003

0,017

0,58

1,60

10

0,517

0,505

1,044

0,017

0,63

1,52

Каолинит + 1,5% CaCl2 (Уплотнение 3 кгс/см 2)

1

0,302

0,301

0,081

0,001

0,51

1,76

2

0,298

0,294

0,190

0,003

0,54

1,64

3

0,300

0,294

0,122

0,002

0,51

1,74

4

0,399

0,389

0,895

0,015

0,57

1,64

5

0,368

0,362

0,814

0,013

0,55

1,69

6

0,362

0,356

0,800

0,013

0,56

1,64

7

0,469

0,445

0,841

0,014

0,61

1,55

8

0,431

0,431

1,058

0,017

0,59

1,59

9

0,422

0,415

1,031

0,017

0,60

1,56

10

0,537

0,516

0,881

0,015

0,63

1,55

Заключение

1. При увеличении влажности величина деформации морозного пучения возрастает. Это обусловлено тем, что в более увлажненных грунтах содержится больше содержание гравитационной воды, поэтому деформации в таких грунтах выше.

2. В ходе лабораторных исследований была установлена закономерность: при увеличении плотности величина деформации морозного пучения снижается. Это обусловлено тем, что в более плотных образцах выше пористость и меньше содержание гравитационной воды.

3. При анализе полученных данных можно сделать вывод, что при увеличении концентрации порового раствора соли CaCl2 увеличивается деформация морозного пучения. Это обусловлено тем, что концентрация порового раствора небольшая и за счет осмотической составляющей влаги деформация возрастает [12].

Список литературы

1. Ибламинов Р.Г., Алванян А.К. Региональная минерагения общераспространенных полезных ископаемых зоны сочленения Восточно-Европейской платформы и Уральской складчатой области (на пр. Пермского края) // Вопросы современной науки и практики/ Ун-т им. В.И. Вернадского. 2009. Вып. 9. с. 152 - 161.

2. Стратиграфический кодекс РФ. Изд. 3-е. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2006. 96с.

3. Отчёт по поискам и оценке глинистого сырья для использования в качестве пластифицирующей добавки для производства керамических изделий в Александровском районе. ООО "Генезис". Пермь, 2006. 125с.

4. Бахтияров А.В. Рентгеноспектральный флюресцентный анализ в геологии и геохимии. М.: Недра, 1985. 144с.

5. Методика количественного химического анализа. Определение мышьяка, селена, рубидия, стронция, циркония, ниобия, молибдена, иттрия, тория и урана в горных породах, рудах и продуктах их переработки рентгенофлуоресцентным методом. НСАМ Рентгеноспектральные методы № 455-РС. Отраслевая методика III категории точности М.: ВИМС, 2010

6. Определение кобальта, меди, никеля, свинца и цинка в горных породах, рудах и продуктах их переработки рентгенофлуоресцентным методом. НСАМ Рентгеноспектральные методы. Инструкция № 465-РС. Отраслевая методика III категории точности М.: ВИМС, 2010.

7. Подготовка проб и организация выполнения количественного анализа в лабораториях. ОСТ 41-08-249-85, УКАР Общие требования. Мингео СССР, М.: 1985.

8. Ревенко А.Г. Рентгеноспектральный флюоресцентный анализ природных материалов. Новосибирск: ВО Наука. Сиб. Издательская фирма, 1994 г.

9. Рентгенографический количественный фазовый анализ (РКФА) глинистых минералов (каолинита, гидрослюды, монтморилонита). Методические рекомендации № 139. НСОММИ ВИМС, 1999.

10. Рентгенография основных типов породообразующих минералов, под ред. В.А. Франк - Каменецкого. Л., "Недра", 1983.

11. Экспрессный рентгенографический полуколичественный фазовый анализ глинистых минералов. Методические рекомендации № 68. НСОММИ ВИМС, 1991.

12. Ершов Э.Д. Деформации и напряжения в промерзающих и оттаивающих породах, Издательство Московского университета, 1985, 163с.

13. ГОСТ 28622-90. Грунты. Метод лабораторного определения морозной пучинистости.

References

1. Iblaminov R.G., Alvanjan A.K. Regional'naja mineragenija obshherasprostranennyh poleznyh iskopaemyh zony sochlenenija Vostochno-Evropejskoj platformy i Ural'skoj skladchatoj oblasti (na pr. Permskogo kraja) // Voprosy sovremennoj nauki i praktiki/ Un-t im. V.I. Vernadskogo. 2009. Vyp. 9. s. 152 - 161.

2. Stratigraficheskij kodeks RF. Izd. 3-e. SPb.: Izd-vo VSEGEI, 2006. 96s.

3. Otchjot po poiskam i ocenke glinistogo syr'ja dlja ispol'zovanija v kachestve plastificirujushhej dobavki dlja proizvodstva keramicheskih izdelij v Aleksandrovskom rajone. OOO "Genezis". Perm', 2006. 125s.

4. Bahtijarov A.V. Rentgenospektral'nyj fljurescentnyj analiz v geologii i geohimii. M.: Nedra, 1985. 144s.

5. Metodika kolichestvennogo himicheskogo analiza. Opredelenie mysh'jaka, selena, rubidija, stroncija, cirkonija, niobija, molibdena, ittrija, torija i urana v gornyh porodah, rudah i produktah ih pererabotki rentgenofluorescentnym metodom. NSAM Rentgenospektral'nye metody № 455-RS. Otraslevaja metodika III kategorii tochnosti M.: VIMS, 2010

6. Opredelenie kobal'ta, medi, nikelja, svinca i cinka v gornyh porodah, rudah i produktah ih pererabotki rentgenofluorescentnym metodom. NSAM Rentgenospektral'nye metody. Instrukcija № 465-RS. Otraslevaja metodika III kategorii tochnosti M.: VIMS, 2010.

7. Podgotovka prob i organizacija vypolnenija kolichestvennogo analiza v laboratorijah. OST 41-08-249-85, UKAR Obshhie trebovanija. Mingeo SSSR, M.: 1985.

8. Revenko A.G. Rentgenospektral'nyj fljuorescentnyj analiz prirodnyh materialov. Novosibirsk: VO Nauka. Sib. Izdatel'skaja firma, 1994 g.

9. Rentgenograficheskij kolichestvennyj fazovyj analiz (RKFA) glinistyh mineralov (kaolinita, gidrosljudy, montmorilonita). Metodicheskie rekomendacii № 139. NSOMMI VIMS, 1999.

10. Rentgenografija osnovnyh tipov porodoobrazujushhih mineralov, pod red. V.A. Frank - Kameneckogo. L., "Nedra", 1983.

11. Jekspressnyj rentgenograficheskij polukolichestvennyj fazovyj analiz glinistyh mineralov. Metodicheskie rekomendacii № 68. NSOMMI VIMS, 1991.

12. Ershov Je. D. Deformacii i naprjazhenija v promerzajushhih i ottaivajushhih porodah, Izdatel'stvo Moskovskogo universiteta, 1985, 163s.

13. GOST 28622-90. Grunty. Metod laboratornogo opredelenija moroznoj puchinistosti.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Определение глубины промерзания и возможности развития морозного пучения. Расчёт притока воды к траншее. Оценка возможности развития суффозионного процесса. Проведение инженерно-геологических изысканий с использованием лабораторных и полевых методов.

    контрольная работа [357,7 K], добавлен 14.02.2016

  • Морозное пучение грунтов. Влияние морозного пучения на объекты недвижимости, оценка подтопляемости территории. Характеристика методики обследования крыш и кровель с указанием необходимых нормативных документов, приборов. Расчёт устойчивости откосов.

    курсовая работа [123,1 K], добавлен 19.04.2019

  • Исследование источников и области применения каменной (натриевой) соли – минерала класса хлоридов и осадочной горной породы, слагающейся преимущественно из этого минерала. Характеристика мировых запасов соли, солевых ресурсов и месторождений Украины.

    реферат [22,9 K], добавлен 31.05.2010

  • Предельные абсолютные и относительные деформации пучения фундамента. Физико-механические характеристики мерзлых грунтов. Классификация мёрзлых грунтов по гранулометрическому составу, льдистости и засоленности. Свойства просадочных грунтов лёссовых пород.

    курсовая работа [558,0 K], добавлен 07.06.2009

  • Разведка золотых месторождений. Максимальные изменения температуры и давлений. Флуктуации давлений и гидравлическое дробление, кипение и изменения гидрогеологических условий системы. Концентрации металлов в осадках из геотермальных скважин и источников.

    реферат [1,6 M], добавлен 04.08.2009

  • Величина углов внутреннего трения песчаного грунта в зависимости от его гранулометрического состава и плотности. Непостоянство коэффициента трения для одной породы в зависимости от ее состояния, кривые изменения в связи с изменением состояния грунта.

    курсовая работа [1002,1 K], добавлен 24.06.2011

  • Характеристика мировых запасов и области применения каменной соли - осадочной горной породы химического происхождения. Виды месторождений галита - источника поваренной каменной соли, которая получается путем очистки на солеперерабатывающих комбинатах.

    реферат [24,4 K], добавлен 02.06.2010

  • Геологическая характеристика кирпично-черепичного глинистого сырья, критерии его качества. Основной промышленно-генетический тип месторождений кирпично-черепичных глин Татарстана, гранулярный состав кирпичных глин по данным геологоразведочных работ.

    реферат [413,5 K], добавлен 09.12.2012

  • Характеристика нефтегазоносных пластов месторождения, свойства нефти, пластовой воды и состав газа. Условия работы оборудования скважины, анализ эффективности эксплуатации. Выбор штанговой насосной установки и режима ее работы с учетом деформации.

    курсовая работа [540,3 K], добавлен 13.01.2011

  • Изучение плотностных, электрических и тепловых свойств горных пород. Определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы, анализ его плотности. Исследование гранулометрического и минерального состава намывных отложений ситовым методом.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 28.01.2013

  • Определение основных параметров упруго-пластичного состояния породного массива вокруг горизонтальной выработки. Испытание образцов горных пород на одноосное сжатие, статистическая обработка результатов. Оценка возможности пучения породы подошвы.

    контрольная работа [555,6 K], добавлен 29.11.2012

  • Характеристика выветривания - процесса разрушения горных пород в приповерхностных условиях под воздействием физико-химических факторов атмосферы, гидросферы и биосферы. Результат морозного выветривания. Зона окисления и восстановления сульфидных руд.

    презентация [7,2 M], добавлен 23.12.2014

  • Пластические и хрупкие остаточные деформации. Скорость пластической деформации. Картирование складчатых дислокаций, разрывных нарушений. Микроструктурное картирование, морфоструктурный анализ рудных полей. Классификация складок по механизму образования.

    презентация [1,4 M], добавлен 30.10.2013

  • Характеристика физических основ и теории явлений электромассопереноса. Исследование температурной зависимости электропроводности минерала серицита из группы слюд, относящихся к слоистым силикатам в зависимости от температуры в интервале 100 – 1000°C.

    курсовая работа [59,0 K], добавлен 15.08.2011

  • Почвенный раствор. Источники почвенного раствора и формы воды, входящие в его состав. Динамика концентрации почвенного раствора. Методы выделения почвенных растворов. Ионометрический анализ почвенных образцов. Подзолистые, болотные и бурые лесные почвы.

    курсовая работа [66,7 K], добавлен 24.03.2015

  • Инженерно-геологические условия участка отбора образцов для исследования гранулометрического состава и уплотняемости дисперсных грунтов. Местоположение и геоморфологические условия участка. Определение оптимальной влажности и максимальной плотности проб.

    курсовая работа [506,2 K], добавлен 02.04.2015

  • Общие представления об уравнениях состояния. Уравнение состояния Кнудсена. Программы и методические указания для расчета плотности воды. Результаты расчета вертикального профиля плотности воды. Анализ изменения плотности воды с глубиной в разных широтах.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 10.12.2012

  • Образование нерудных полезных ископаемых, расположение месторождений и использование в отраслях промышленности: минеральные соли, асбест, известняки, гипсы, яшмы, мел, апатит, фосфор, калий и азот. Вода как самое необходимое полезное ископаемое.

    реферат [20,0 K], добавлен 02.06.2010

  • Совмещённый график изменения давлений пласта и гидроразрыва пород. Расчет диаметров обсадных колонн и долот, плотности бурового раствора, гидравлических потерь. Технологии предупреждения и ликвидации осложнений и аварий при бурении вертикальной скважины.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 14.01.2015

  • Определение влажности грунта. Построение геологического разреза. Определение влажности грунта на пределах раскатывания и текучести, разновидностей глинистого грунта, гранулометрического состава песчаного грунта ситовым методом. Борьба с оползнями.

    отчет по практике [378,4 K], добавлен 12.03.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.