Лабораторная работа № 1 тема: определение плотности горных пород

Цель работы. Изучение существующих методов определения плотности горных пород, проведение по опыт­ным данным необходимых вычислений.

Основные теоретические положения. Плотностью ρ называется вес единицы объема породы, т. е. от­ношение веса породы к общему ее объему, состоящему из твердой, жидкой и газообразной фаз:

,

где Рт, РЖ, Р_Г — вес твердой, жидкой и га­зообразной фаз, кг;

V — объем образца горной породы, м³;

ρ— плотность, кг/м³.

Плотность породы определяют либо при естествен­ной влажности, либо в абсолютно сухом состоянии. Во вто­ром случае образцы пород высушивают до постоянной массы при температуре 105— 110°С и охлаждают в эксикаторе. Массу образцов определяют, взвешивая их на технических весах.

Объем образцов определяют следующими методами: не­посредственным измерением линейных размеров; гидро­статическим взвешиванием; измерением объемомером (волюмометрический метод); пикнометрическим методом.

При определении объема образцов методом гидроста­тического взвешивания, измерения проводят с помощью жидкостного объемомера (волюмометрическим, пикнометрическим и другими подобными методами), образцы пород парафинируют. При этом их опускают на 1—2 с в сосуд с расплавленным и нагретым до температуры 80—90 °С парафином. Более высокая температура не допускается, так как парафин становится настолько жидким, что прони­кает в поры образцов. При более низкой температуре па­рафин загустевает и не прилипает к поверхности образцов. В случае образования на остывающей поверхности образцов пузырьков воздуха их удаляют нагретой иглой, а обра­зовавшиеся отверстия закрывают, проводя иглой плашмя, расплавляющимся в этом месте парафином.

Приборы и принадлежности. Весы с разновесами, об­разцы горных пород, пикнометр, объемомер, парафин, тигель для расплавления парафина, электропечь, стакан, дистиллированная вода, штангенциркуль.

Проведение опыта. А. Метод непосредственного изме­рения линейных размеров (применяется при исследовании пород, из которых можно изготовить образцы правильной геометрической формы).

При определении объема образцов каждый линейный размер вычисляют как среднее арифметическое двух парал­лельных ребер, лежащих в плоскости одной грани, и сред­ней между ребрами линии.

Для определения диаметра образца цилиндрической формы на каждом основании цилиндра измеряют по два взаимно перпендикулярных диаметра, затем вычисляют диаметр образца как среднее арифметическое четырех из­мерений.

Высоту образца вычисляют как среднее арифметическое четырех измерений образующих цилиндра, расположенных на двух взаимно перпендикулярных плоскостях, пересе­кающих цилиндр по его продольной оси.

Измерение образцов с длиной стороны или образу­ющей до 10 см производится с точностью до 0,1 мм, а боль­ших размеров — с точностью до 1 мм. Взвешивание образ­цов массой менее 0,5 кг проводят с точностью до 0,0001 кг, массой 0,5 кг и более — до 0,001 кг.

Порядок проведения опыта.

1. Измерить геометриче­ские размеры образца штангенциркулем.

2. Взвесить образец на весах.

3. Вычислить объем образца по средним его геометри­ческим размерам. .

4. Вычислить объемный вес породы.

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ об-разца

Р е з у л ь т а т ы и з м е р е н и й

Резуль-таты вычислений

d1,ммм

d2, мм

d3, мм

d4, мм

dср, мм

h1, мм

h2, мм

h3, мм

h4, мм

hср, мм

L ср мм

m, г

V, см3

ρ, г/см3

1

2

3

Б. Метод гидростатического взвешивания (применяется для исследования образцов неправильной формы, не име­ющих инородных включений, каверн и трещин).

1. Отобрать образцы неправильной формы массой 0,005—0,008 кг из пород, не имеющих инородных вклю­чений и трещин, не свойственных данной породе.

2. Взвесить образец m_п на технических весах.

3. Плотно обвязав образец навощенной или шелковой нитью, опустить его сосуд с водой.

4. Произвести гидростатическое взвешивание образца m_общ.. Для этого на чаше весов уста­новить сосуд с дистиллированной водой так, чтобы он при взвешивании не касался краев чаши.

5. По результатам взвешивания определить объемы воды и вес вытесненной воды в

образ­цов, их объемный вес.

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу (табл. 2).

Таблица 2

№ образца	Результаты измерений и вычислений
	mп, г	m1, г	mобщ., г	mв, г	Vп, см3	ρ, г/см3
1 (кальцит)
2 (пирит)
3(гранит)

m_в = m_общ – m₁ – m_п

V_п= m_в/ ρ_в

где:

m_{п- вес} породы, грамм (из таблицы 1)

m_{в – вес воды, вытесненной образцом породы, грамм;}

m_{общ – вес сосуда с водой и образцом породы, грамм;}

m_{1 -– вес сосуда с водой, грамм;}

V_{п - объём вытесненной воды,см.}³

_{ρв –плотность воды, г/см}³