Петрофизические свойства намывных отложений г. Гомеля

Петрофизические свойства намывных отложений г. Гомеля

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»

Геолого-географический факультет

Кафедра геологии и разведки полезных ископаемых

Курсовая работа

Петрофизические свойства намывных отложений г. Гомеля

Исполнитель

студент группы ГР-31

М.А. Максименко

Научный руководитель

М. Г. Верутин

Гомель 2012

Реферат

Курсовая работа содержит 37 страниц, 8 рисунков, 2 таблицы 9 литературных источников.

Ключевые слова: петрофизические свойства, гранулометрический состав, минералогический состав, намывные отложения, плотность, влажность.

Объект исследования: намывные отложения г. Гомеля

Предмет исследования: намывные отложения.

Цели курсовой работы:

–       проведение экспериментальных исследований по определению петрофизических свойств

–       обработка полученных результатов экспериментальных исследований.

Методы исследования:

–       ситовой метод определения гранулометрического состава

–       визуальный с использованием бинокулярной лупы;

–       сравнительный анализ;

Полученные результаты: в результате исследования было определено, гранулометрический состав намывных отложений и их минеральный состав, плотность и влажность грунтов.

Содержание

Введение

. Петрофизические свойства горных пород

.1 Плотностные свойства горных пород

.2 Электрические свойства горных пород

.3 Тепловые свойства горных пород

.3.1 Теплопроводность

.3.2 Теплоемкость

. Проведение экспериментальных исследований по определению петрофизических свойств

.1 Определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы

.1.1 Подготовка к испытаниям

.1.2 Проведение испытаний

.1.3 Обработка результатов

.2 Определение плотности грунта в рыхлом и плотном сложении

.2.1 Проведение исследований при рыхлом сложении грунтов

.2.2 Проведение исследований при плотном сложении грунтов

.3 Определение гранулометрического состава намывных отложений ситовым методом

.3.1 Необходимое оборудование

.3.2 Подготовка к испытанию

.3.3 Обработка результатов

.4 Минеральный состав

. Охрана труда при проведении работ в грунтовой лаборатории и компьютерном классе

.1 Охрана труда при проведении работ в грунтовой лаборатории

.2 Охрана труда при проведении работ в компьютерном классе

Заключение

Список использованных источников

Введение

Данная работа посвящена изучению петрофизических свойств намывных отложений г. Гомеля.

Цель курсовой работы: научиться самостоятельному проведению методов лабораторного исследования, закрепление знания по грунтоведению.

Для выполнения поставленной цели курсовой работы определены следующие задачи:

–       определение плотности и влажности намывных отложений;

–       определение гранулометрического состава намывных отложений;

–       изучение минералого-петрографического состава намывных отложений;

–       обработка результатов и проведение анализа исследований.

В качестве исходной информации были использованы материалы общей геологической учебной практики.

1. Петрофизические свойства горных пород

Петрофизика - научная дисциплина, изучающая физические свойства горных пород и закономерности их изменений, проявляющиеся при взаимодействии с физическими полями различной природы. Современная геофизика использует все виды физических полей (электрические, электромагнитные, тепловые, ядерных излучений, гравитационное, механических напряжений) и решает как научные проблемы планетарной геофизики, так и проблемы обеспечения человечества минерально-сырьевыми и энергетическими ресурсами; экологические проблемы. Как правило, ни одна проблема или геологическая задача не может быть решена каким-то одним из геофизических методов в отдельности. Отсюда вытекает принципиальная комплексность применения этих методов и интерпретации получаемых результатов.

1.1    Плотностные свойства горных пород

Плотность и пористость осадочных пород

Плотность осадочных пород определяется в первую очередь их пористостью, обусловленной структурой и диагенезом пород, в меньшей степени минеральным составом.

Пористость в широком смысле этого слова это доля объема пор в общем объеме пористого тела.

Пористость неоднородных по гранулометрическому составу пород обычно меньше, чем однородных, хорошо отсортированных, так как в неоднородных породах более мелкие частицы располагаются среди более крупных и общая плотность упаковки повышается. Чем меньше коэффициент неоднородности гранулометрического состава пород, тем выше их пористость.

Существенное влияние на пористость пород оказывает плотность сложения. В зависимости от плотности укладки равновеликих частиц шарообразной формы независимо от их размера коэффициент пористости может изменяться от 26% при тетраэдрической укладке частиц до 48% при кубической.

У пород тонкозернистых (тонкодисперсных) пористость выше, чем у пород грубодисперсных с меньшей удельной поверхностью. В соответствии с этим общая пористость глинистых пород обычно выше, чем пористость песков, гравелитов и других обломочных пород, хотя поры и пустоты у последних крупнее. У некоторых типов глин она может достигать 60%.

В зависимости от причин, порождающих трещиноватость горных пород, а также от структуры, текстуры, минералогического состава в горных породах образуются различные трещины по ширине (раскрытости), длине и ориентировке в пространстве. Отсюда выделяются следующие типы пустотного пространства образованного межгранулярными (межзерновыми, первичными) порами, то есть коллекторами (Зинченко В.С., 2005):

·        коллекторы кавернозного типа, приуроченные, в основном, к карбонатным породам с кавернами и карстом, связанными между собой микротрещинами, по которым осуществляется фильтрация жидкостей и газов;

·        коллекторы трещинного типа, приуроченные к карбонатным породам, плотным песчаникам, хрупким сланцам, пронизанным трещинам, из которых фильтрация происходит только по трещинам с раскрытостью 0,005-0,01 мм;

·        коллекторы смешанные, представляющие собой сочетания и переходы по площади к размеру первого, второго типа и пористого коллектора.

В нефтепромысловой геологии при гидродинамических расчетах используют понятие эффективной и динамической пористости.

Коэффициент эффективной пористости k_пэф характеризует полезную емкость породы по отношению к нефти или газу и представляет собой объем открытых пор за исключением объема заполненного физически связанной и капиллярно-удерживаемой водой:

где k_п.св - коэффициент водонасыщения, определяющий содержание связанной воды в единице объема пор; V_в.св- объем связанной воды.

Динамическая пористость k_п.д. представляет собой отношение объема фильтрующейся жидкости в породе к объему породы при заданной градиенте давления:

,

где V_д - объем фильтрующейся жидкости; V - объем образца в породе. Объем V_д определяет количество извлекаемой нефти и газа.

Минеральная плотность большинства осадочных пород изменяется в пределах 2,56-2,88 г/см³, т.е. относительное изменение составляет примерно 15%. Влияние минеральной плотности проявляется лишь в породах с низкой пористостью. Для осадочных пород характерна высокая пористость, достигающая 30-40% [4,5].

Таким образом, плотность осадочных пород в значительной мере определяется их пористостью. В общем случае диапазон изменения плотности осадочных пород составляет 1,2-3 г/см³. Наиболее характерные значения находятся в пределах 1,5-2,8 г/см³.

На плотность песчано-глинистых пород существенное влияние оказывает степень их диагенеза*. К причинам, обуславливающим диагенез пород, относится гравитационное уплотнение, вызванное нагрузкой вышележащих толщ, давлением при складчатых деформациях, тектонической деятельностью. Закономерность изменения пористости и плотности одновозрастных водонасыщенных пород одинакового состава может быть описана с помощью эмпирических соотношений (М.Л.Озерская):

,

где  - предельное значение пористости при H=0; H - глубина залегания пород;  - минеральная плотность.

Наибольшей способностью к уплотнению обладают глины. В свежеотложенных глинистых осадках пористость составляет 80%, а плотность уменьшается на 35-40%. При значительных нагрузках и мощности толщи перекрывающих пород около 3 км плотность аргиллитов может составлять 2,4-2,5 г/см³. Дальнейшее уплотнение возможно лишь при перекристаллизации частиц, наблюдаемой в глинистых сланцах.

Пески и песчанки, в отличие от глин, более резко реагируют на гравитационное уплотнение. Хорошо отсортированный песок на дне водоема может иметь пористость около 40%. На глубинах 1-1,5 км пористость песка под действием нагрузки вышележащих толщ уменьшаться до 6-10% за счет перегруппировки и дробления зерен. Резкое уплотнение песчаников происходит преимущественно при небольших нагрузках. На глубинах 1-2 км их плотность достигает значений 2,4-2,6 г/см³.

Определенные закономерности в распределении плотности прослеживаются и в карбонатно-глинистых толщах. При их образовании карбонатный материал размещается в повышенных, а глинистый - в пониженных участках палеорельефа дна. Это приводит к увеличению плотности на участках развития карбонатных пород.

1.2 Электрические свойства горных пород

Электропроводность

По величине и природе проводимости и диэлектрической проницаемости выделяют три группы минералов.

. Самородные металлы и их природные образования, графит - вещества с электронной проводимостью; их удельное сопротивление ρ составляет 10^-8÷10^-5 Ом • м, значение диэлектрической проницаемости ε стремится к бесконечности.

. Большая часть оксидов, сульфидов, арсенидов, селенидов - минералы с электронной и дырочной проводимостью, в основном полупроводники; ρ этой группы 10^-6÷10^-8 Ом • м, ε нередко больше 80, например у арсенопирита, галенита, молибденита, рутила, пирротина. Высокие значения ε обусловлены наличием в этих минералах высокополярных ионов атомов кислорода, серы, меди, железа, свинца и др. Однако в этой группе присутствуют также минералы с небольшими значениями ε и высоким ρ (сфалерит, киноварь, антимонит).

. Большая часть минералов третьей группы - типичные диэлектрики с удельным сопротивлением от 5*10⁷ до 3*10¹⁶ Ом • м (чаще всего ρ>10¹¹ Ом • м) и диэлектрической проницаемостью ε = 4÷12, причем для большинства минералов характерны ε = 4÷8. Проводимость минералов третьей группы -ионная, для них характерны различные виды поляризации смещения. К этой группе относится большинство породообразующих минералов осадочных пород - кварц, полевые шпаты, кальцит, доломит, гипс, ангидрит, галит, сильвин. Отдельные минералы этой группы отличаются повышенными значениями ε: алмаз - 16, серицит (гидрослюда) - 19-25.

Влияние температуры Т на параметры р и ε различных минералов неодинаково. Удельное сопротивление проводников (минералы первой группы) с ростом Т растет благодаря возрастанию интенсивности колебаний ионов кристаллической решетки, препятствующих перемещению электронов; р полупроводников и диэлектриков напротив уменьшается с ростом Т благодаря: возрастанию концентрации свободных электронов вблизи дырок и росту числа дырок (полупроводники); увеличению числа подвижных ионов в решетке (диэлектрики) [2,3].

Величина ε минералов вначале с ростом Т не меняется или растет незначительно, а затем, начиная с некоторого значения Т, характерного для данного минерала, возрастает интенсивно до определенного значения ε.

Удельное электрическое сопротивление элементов и минералов

Атомы химических элементов характеризуются определенной величиной электрического заряда. В свободном состоянии атомы являются электрически нейтральными, поскольку отрицательные заряды электронов скомпенсированы равными по величине положительными зарядами протонов ядра.

Электрический ток возникает под действием внешнего электрического поля или других факторов вследствие движения электронов, внешней электронной оболочки, что обуславливает периодичность величины сопротивления и характера проводимости.

Элементы каждого периода, имеющие незаполненные внешние орбиты, характеризуются высокой проводимостью, а в конце периода - высоким сопротивлением. По природе электропроводности выделяются проводники, полупроводники и диэлектрики. Природа полупроводников и диэлектриков, обусловлена малой подвижностью электронов заполненных орбит.

Наилучшими проводниками являются элементы начала вторых полупериодов 3,4,5 и 6 больших периодов алюминий медь, серебро, золото (1,6÷2,3 10^-8 Ом. м). Серебро имеет наивысшую среди металлов электрическую проводимость.

Наиболее высокими полупроводниковыми параметрами характеризуются германий, селен, теллур и некоторые редкие элементы.

Минералы по удельному сопротивлению можно разбить на три группы:

А) Плохие проводники ρ> 10⁸ Ом. м

Б) Средние проводники ρ =10²-10⁷Ом.м

В) Хорошие проводники ρ<10 Ом. м

Удельное электрическое сопротивление минералов зависит от их внутрикристаллических связей. Для минералов-диэлектриков (кварц, слюды, полевые шпаты и др.) с преимущественно ковалентными связями характерны очень высокие сопротивления (10¹² - 10¹⁵ Ом·м). Минералы-полупроводники (карбонаты, сульфаты, галоиды и др.) имеют ионные связи и отличаются высокими сопротивлениями (10⁴ - 10⁸ Ом. м). Глинистые минералы (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.) обладают ионно-ковалентными связями и выделяются достаточно низкими сопротивлениями (ρ<10⁴ Ом. м). Рудные минералы (самородные, некоторые окислы) отличаются электронной проводимостью и очень хорошо проводят ток (ρ<1 Ом. м) [2,3].

Первые две группы минералов составляют "жесткий" скелет большинства горных пород. Глинистые минералы создают "пластичный" скелет, способный адсорбировать связанную воду, а породы с "жесткими" минералами могут насыщаться лишь растворами и свободной водой, т.е. той, которая может быть выкачана из породы.

Удельное электрическое сопротивление свободных подземных вод (гравитационных и капиллярных) меняется от долей Ом·м при высокой общей минерализации (M>10 г / л) до 1000 Ом·м при низкой минерализации (M<0.01 г/л) и может быть оценено по формуле (Зинченко В.С, 2005):

Химический состав растворенных в воде солей не играет существенной роли, поэтому по данным электроразведки можно судить лишь об общей минерализации подземных вод. Удельное электрическое сопротивление связанных вод, адсорбированных твердыми частицами породы, низкое и мало меняется (от 1 до 100 Ом. м). Это объясняется достаточно постоянной их минерализацией (3-1 г/л). Средняя минерализация вод мирового океана равна 36 г/л.

Основные факторы, оказывающие влияние на удельное сопротивление минералов и горных пород.

Удельное электрическое сопротивление горных пород и минералов изменяется в очень широких пределах от 10^-8 до 10¹² Ом·м. Численные значения удельного электрического сопротивления горных пород определяются объемными соотношениями различных фаз, составляющих породу и обладающих различной электропроводностью.

Наиболее часто приходится сталкиваться с влиянием на величину удельного электрического сопротивления следующих факторов:

·        водонасыщенность породы (влажность);

·        минерализация поровой влаги (степень засоленности);

·        пористость, структура порового пространства;

·        водопроницаемость;

·        литологический состав пород, глинистость;

·        температура и давление.

1.3 Тепловые свойства горных пород

Изучение теплофизических характеристик горных пород лежит в основе применения методов термометрии при поисках, разведке, эксплуатации и контроле разработки нефтяных и газовых месторождений. Знание теплофизических характеристик необходимо для решения следующих задач: 1) изучение естественных тепловых полей в недрах с целью выявления глубинных структур; корреляция разрезов и литологическое расчленение; выделение газоносных горизонтов в разрезах разведочных скважин; 2) изучение искусственных тепловых полей, например, распространения фронта тепловой волны при термическом воздействии на пласт; изучение тепловой конвекции жидкости, смеси жидкости и газа в скважине и пласте; теоретическое и экспериментальное исследование процесса теплообмена при движении теплоносителя в пористой среде, при использовании глубинного тепла Земли.

Важнейшие теплофизические характеристики горных пород- теплопроводность λ, температуропроводность а и теплоемкость с.

.3.1 Теплопроводность

Теплопроводность - это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Численная характеристика теплопроводности материала равна количеству теплоты, проходящей через материал толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за единицу времени (секунду) при разности температур на двух противоположных поверхностях в 1 К.

Пониженная теплопроводность заполняющей среды - главная причина значительных колебаний теплофизических характеристик осадочных отложений, резко различающихся пористостью, влагонасыщенностью в зависимости от условий образования, степени литификации, диагенеза и других особенностей.

Среди осадочных отложений по значению теплофизических характеристик можно выделить три группы пород:

.        терригенно-глинистые отложения с резко меняющейся теплопроводностью, варьирующей в зависимости от степени литификации осадков;

.        плотные (кристаллические) карбонатные, соленосные и кварцитовые породы с постоянно повышенной теплопроводностью;

.        каустобиолиты (торф, бурые и каменные угли, углеродистые горючие сланцы) с чрезвычайно низкой теплопроводностью и высокой теплоемкостью.

В силу большой распространенности терригенно-глинистых отложений их теплофизические свойства имеют решающее значение в формировании теплового режима земной коры.

Анализ данных, относящихся к пределам изменения главнейших типов осадочных пород, показал, что теплопроводность возрастает в ряду глины → аргиллиты → пески → алевролиты → известняки → доломиты → каменная соль. В этот ряд не входят песчаники. Самая низкая теплопроводность [0,38 Вт/(м•К)] наблюдается у сухих и высокопористых песчаников, а самая высокая - у низкопористых окварцованных или оруденелых их разностей с очень высокой концентрацией относительно высокотеплопроводных кварца или рудных минералов (пирит, магнетит и др.). Для глин и аргиллитов обычны сравнительно узкие пределы изменения λ и низкие ее значения для сухих и высокопористых разностей. Для алевролитов и песков пределы изменения λ несколько шире в связи с большим диапазоном изменения их к_п и меньшим содержанием глинистых минералов. Пределы изменения λ известняков, каменной соли еще шире (за исключением песчаников) и сдвинуты в сторону более высоких значений λ за счет снижения их к_п и возрастания λ породообразующих минералов (кальцита, доломита, галита).

1.3.2 Теплоемкость

Теплоёмкость тела (обычно обозначается латинской буквой C) - физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты δQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δT. Единица измерения теплоёмкости в системе СИ - Дж/К.

Для пород С_рт варьирует от 0,42 (известняк) до 4,65 (каменная соль) кДж/(кг•К). Для отдельных же групп пород она изменяется следующим образом: от 0,42 до 4,65 (осадочные), от 0,45 до 2,13 (магматические), от 0,3 до 1,72 (метаморфические). Наибольший диапазон с_рт среди осадочных пород имеют каменная соль, песчаники, мел, известняки и глины, а наиболее узкий - ангидриты, гипсы и аргиллиты.

Широкие пределы изменения С_рт каменной соли пока удовлетворительно не объяснены, а для большинства других осадочных пород их связывают с большой вариацией их коэффициентов пористости и влажности. Чем выше значения последних, тем больше С_рт.

2. Проведение экспериментальных исследований по определению петрофизических свойств

Для определения петрофизических свойств намывных отложений были отобраны образцы грунтов в районе « Мельников луг». Намывные техногенные грунты целенаправленно создаются в результате инженерно-строительной деятельности человека в понижениях рельефа при подготовке территории к строительству, как намывные сооружения из грунтовых материалов, как запасы строительного материала для устройства насыпей при последующем освоении территорий. Для возведения намывных сооружений особенно широко используются пески, что обусловлено их легкой разрабатываемостью средствами гидромеханизации, широким распространением, хорошей водоотдачей.

Физико-механические свойства намытых песчаных грунтов формируются в результате их уплотнения и упрочнения во времени и определяются составом и строением намывного материала. Гранулометрический состав намывных грунтов отличается от такового для исходного карьерного материала и изменяется как по простиранию, так и по высоте намытой толщи из-за фракционирования грунта при гидронамыве. Степень фракционирования, а следовательно, структура и текстура намывных грунтов зависит от технологии работ и гидравлических свойств потока пульпы, размера сооружения и состава исходного материала. Определенное значение имеет форма и характер поверхности частиц - с улучшением окатанности растет плотность намытого песка. Однако следует учитывать, что окатанность несколько увеличивается в процессе самого намыва. При формировании намывных грунтов, кроме того, складываются благоприятные условия для выноса из них органических остатков, присутствующих в иловатых и заторфованных разностях аллювия, что положительно влияет на свойства техногенного грунта.

Основным критерием качества намытого массива служит плотность скелета уложенного в него грунта, также зависящая от состава карьерного материала и технологии намыва. Результаты исследований И.В.Дудлера и других авторов показали, что уплотнение намытых песчаных грунтов завершается в течение 1-2, реже 3-4 месяцев. Однако в результате возникновения в них со временем новых структурных связей из-за цементации частиц аморфными кремнистыми и железистыми пленками рост прочности продолжается в течение 10-12 лет. В аридных условиях при высыхании в намытых песках кроме того формируются цементационные связи за счет выпадающих в осадок на поверхности частиц гидрокарбонатов, сульфатов и хлоридов (Латалина, 1985).

В горнотехнической практике намывные грунты формируются из природных при складировании разрабатываемых гидравлическим способом вскрышных пород - гидроотвалы. Строение и состояние намывных грунтов определяются способом гидровскрышных работ (гидромониторно-землесосными установками или плавучими земснарядами), выемкой разных пород (валовая или селективная), способом возведения ограждающих дамб и выпуска пульпы во внутренние зоны сооружения, а также интенсивностью намыва (Гальперин, Фёрстер, Шеф, 1997). По мере разработки толщи из нескольких литологических разностей в намытом массиве чередуются слои, отличающиеся по составу и свойствам.

При выпуске пульпы происходит фракционирование намывных фунтов в плане: вблизи места выпуска концентрируются грубые частицы (приоткосная зона гидроотвала), преимущественно тонкопесчаные и пылеватые частицы слагают промежуточную зону, а самые тонкие пылеватые и глинистые выносятся в прудковую зону. В этом же направлении снижаются сдвиговые и фильтрационные характеристики образующегося грунта. Для создания массива с определенным строением варьируют высотой расположения пульпопровода над землей (на опорах или эстакадах), применяют сосредоточенный или рассредоточенный (одновременно из многих отверстий) выпуск пульпы, а также разные варианты перемещения фронта намыва (параллельное, веерное и др.) (Гальперин, Фёрстер, Шеф, 1997). Темпы намыва гидроотвалов обычно изменяются от 1 до 10 м в год. Высокие скорости намыва при отсутствии специальных мероприятий по интенсификации консолидации тонкодисперсных материалов обычно приводят к низким значениям начальной степени уплотнения, сопротивления сдвигу и несущей способности формирующихся техногенных грунтов.

Иллюстрацией общих тенденций формирования свойств таких отложений могут служить грунты гидроотвалов разного возраста на территории Западного КАТЭКа (Огородникова, Спиридонов, 1987). Эти тела мощностью 55 м были сформированы намывом преимущественно глинистых и песчано-глинистых пород верхнего вскрышного уступа Назаровского угольного разреза в отгороженные дамбами понижения рельефа. Грунты фации сброса пульпы представлены галечниками с глинистым заполнителем (часть гальки - окатыши глинистых пород), сменяющимися вниз по разрезу песками и суглинками. Здесь грунты имеют наибольшую плотность скелета (1,54 г/см³) и прочность (с = 0,049 МПа, ф = 29°) при наименьшей влажности (24%). В промежуточной зоне залегают чередующиеся микрослоистые суглинки и супеси с большей влажностью (33%), меньшей плотностью скелета (1,40 г/см³) и прочностью (с =0,014 МПа, ф =21°). Грунты ядерной зоны представлены глинами с прослоями суглинков, которые также недоуплотнены (плотность скелета 1,46 г/см³ при влажности 32%) и обладают низкими прочностными показателями (с =0,034 МПа, ф =15°). Плотность и физико-механические характеристики грунтов во всех зонах гидроотвалов закономерно повышаются, а влажность снижается со временем с момента их намыва, однако этот процесс не завершен даже для наиболее старых гидроотвалов, возраст которых 30-40 лет.

2.1 Определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы

Влажность грунта следует определять как отношение массы воды, удаленной из грунта высушиванием до постоянной массы, к массе высушенного грунта.

.1.1 Подготовка к испытаниям

Пробу грунта для определения влажности отбирают массой 15-50 г, помещают в заранее высушенный, взвешенный и пронумерованный стаканчик и плотно закрывают крышкой.

Пробы грунта для определения гигроскопической влажности грунта массой 10-20 г отбирают способом квартования из грунта в воздушно-сухом состоянии растертого, просеянного сквозь сито с сеткой №1 и выдержанного открытым не менее 2 ч при данной температуре и влажности воздуха.

2.1.2 Проведение испытаний

Влажность грунта характеризуют степенью насыщения грунта водой и определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта. В зависимости от влажности, грунты подразделяют на:

маловлажные (до 5%),

влажные (до 30%),

насыщенные водой (> 30%).

Воду, находящуюся в порах влажных и насыщенных водой грунтов, называют грунтовой.

Пробу грунта в закрытом стаканчике взвешивают. Стаканчик открывают и вместе с крышкой помещают в нагретый сушильный шкаф. Грунт высушивают до постоянной массы при температуре (105 ± 2)°С. Загипсованные грунты высушивают при температуре (80 ± 2)°С.

Песчаные грунты высушивают в течение 3 ч, а остальные - в течение 5 ч. Последующие высушивания песчаных грунтов производят в течение 1 ч, остальных - в течение 2 ч.

Загипсованные грунты высушивают в течение 8 ч. Последующие высушивания производят в течение 2 ч.

После каждого высушивания грунт в стаканчике охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием до температуры помещения и взвешивают.

Высушивание производят до получения разности масс грунта со стаканчиком при двух последующих взвешиваниях не более 0,02 г.

Если при повторном взвешивании грунта, содержащего органические вещества, наблюдается увеличение массы, то за результат взвешивания принимают наименьшую массу.

2.1.3 Обработка результатов

Допускается выражать влажность грунта в долях единицы.

По результатам проведённого опыта можно сделать вывод о том, что грунты используемые в опыте являются маловлажными.

2.2 Определение плотности грунта в рыхлом и плотном сложении

.2.1 Проведение исследований при рыхлом сложении грунтов

1.      Взвесить сухой стеклянный стаканчик объемом около 50 см3, диаметром 2-3 см.

.        Заполнить стаканчик предварительно просушенным песком. Для этого взять воронку с длинным носиком, вставить носик в стаканчик, наполнить воронку песком. Затем, придерживая стаканчик левой рукой, правой медленно поднимать воронку, чтобы песок пересыпался из нее в стаканчик. Избыток песка удалить линейкой, чтобы поверхность песка была на одном уровне с краями стаканчика.

.        Стаканчик с грунтом взвесить.

.        Опыт повторить не менее трех раз.

.        Данные определения занести в журнал.

2.2.2 Проведение исследований при плотном сложении грунтов

1. Взвесить сухой металлический стакан емкостью не менее 200 см³, диаметром не менее 5 см.

. Заполнить стакан предварительно просушенным песком. Песок загружается небольшими порциями при постоянном уплотнении путем постукивания о боковые стенки стакана и трамбования деревянной трамбовкой. После заполнения стакана, поверхность песка должна быть на одном уровне с краями стакана.

. Стакан с грунтом взвесить.

. Данные определения занести в журнал.

. Опыт повторить не менее трех раз

. Заполнить бюретку до нулевой отметки водой и измерить объем пустого стакана.

В некоторых лабораториях принято уплотнять песок другими способами: на вибрационной установке, ударами на специальном копре, при помощи фильтрующихся сверху вниз воды, штыкованием и др.

По результатам проведённых опытов:

2.3 Определение гранулометрического состава намывных отложений ситовым методом

горный порода грунт намывной отложение

Разработано много способов определения гранулометрического состава грунтов. Из выше сказанного, их можно объединить в шесть групп (глазомерный, полевой, ситовой, гидравлические способы, непрерывные способы анализа, в том числе и аэрометрический, центрифугирования). Согласно ГОСТ 12536-79 для определения гранулометрического состава песчаных грунтов рекомендуется ситовой методы.

В настоящее время в Беларуси действует классификация грунтов, закрепленная в СТБ 943-2007.

В геологической практике широкое распространение получила также гранулометрическая классификация глинистых грунтов, предложенная В.В. Охотиным.

.3.1 Необходимое оборудование

Рисунок 1 - Необходимое оборудование:

) набор сит с поддоном и крышкой: сита с размерами отверстий 10; 5;2; 1,0; 0,5; 0,25; 0,1 мм; 2) весы лабораторные технические; 3) кисточка; 4) ступка фарфоровая, пестик с резиновым наконечником; 5) чашка фарфоровая; 6) разновесы.

.3.2 Подготовка к испытанию

Следует отобрать методом квартования среднюю пробу грунта массой около отверстий около 200 г в воздушно-сухом состоянии (навеска m₁) и просеять сквозь набор сит с размером отверстий 10; 5; 2; 1 мм. Результаты необходимо записать в журнал (таблица 4).

Затем необходимо отгорать методом квартования среднюю пробу грунта, прошедшего сквозь сито с размером отверстий 1 мм в заранее взвешенную фарфоровую чашку и взвесить ее.

Масса средней пробы должна быть для глин около 20 г, для суглинков - около 30 г, для супесей - около 40 г (навеска m₁).

Частицы грунта, задержавшиеся на сите, добавляются к частицам, которые остались на дне фарфоровой чашки, перенести их в заранее взвешенный фарфоровый тигель или стеклянный стаканчик, выпарить на песчаной бане, высушить в сушильном шкафу до постоянной массы.

Высушенные до постоянной массы частицы грунта следует просеять сквозь сита с размером отверстий 0,5; 0,25 и 0,1 мм.

Фракции грунта, которые задержались на сите, необходимо взвесить. Результаты записывают в журнал.

Проводится опыт и заносятся результаты в таблицу 4.

.3.3 Обработка результатов

Таблица 1. Фракции грунта

Для придания большей наглядности данным анализа применяют графические способы изображения гранулометрического состава. Самым наглядным графиком, на котором содержание каждой фракции изображается отдельно, является кривая (рисунок 2). По оси абсцисс графика откладывают величины частиц в миллиметрах, а по оси ординат прямоугольной системы координат - их содержание в процентах. Наиболее мелкие фракции откладываются от начала оси - слева, а самые крупные на правом конце. Для достижения большей наглядности диаграммы, пренебрегают большой строгостью, и все фракции на оси абсцисс показывают равными отрезками.

Рисунок 2 - Кумулятивная кривая гранулометрического состава

2.4 Минеральный состав

Определение минерального состава является одной из основных задач, необходимых как для определения самой породы, так и для выяснения ее генезиса и возможности практического применения.

Для отложений характерен один и тот же комплекс минералов, в то же время встречаемость их в разных генетических типах и распространение в разрезе определенным образом отличается. К примеру, содержания ильменита, циркона и рутила в озерно-ледниковых отложениях выше, чем в зандровых, а слюд и карбонатов - ниже. А в аллювии больше, чем в других отложениях, граната и ильменита, а лимонита и амфиболов здесь минимальное количество.

Степень размещения минералов неодинакова и значительно различается. Частота их проявлений и нахождения в осадочных толщах обусловлена генетическими условиями формирования и физико-химическими характеристиками последующих седиментационных процессов, аккумуляции и среды существования. В пределах частоты нахождения в виде проявления, концентрации вплоть до месторождений по распространенности и содержанию в породе минералы условно разделяются на породообразующие (более 10 процентов), второстепенные (1-10), акцессорные (0,5-1), редкие (0,01-0,5), весьма редкие (менее 0,01 процентов).

По химическим и физическим свойствам выделяется разновидности: терригенные кластические, тяжелые, легкие, аутигенные, акцессорные и некоторые другие минералы.

Самыми распространенными породообразующими минералами земной коры являются кварц, полевые шпаты, амфиболы, пироксены, слюды, хлориты, карбонаты, сульфаты и др.

Тяжелые минералы представляют собой большую группу минеральных индивидов различного генезиса от гипергенныx до гипогенных (магматогенных и метаморфогенных).

Тяжелые минералы по встречаемости можно разделить на 3 группы. К первой из них, представленной наиболее часто распространенными разновидностями, следует отнести амфиболы, гранаты, ильменит, циркон, эпидотцоизиты. Доля каждого из названных минералов находится обычно в пределах 10-20 процентов от тяжелой фракции. В составе второй группы обычно биотит, лимонит, магнетит, турмалин, апатит, пироксены, фосфаты, рутил, ставролит, иногда пирит. Содержание перечисленных индивидов чаще всего колеблется в интервале 1-10 процентов. Все остальные компоненты встречаются преимущественно в количестве меньше 1 процентов и в виде единичных зерен. В эту группу входят дистен, лейкоксенн, сфен, силлиманит, андалузит, мусковит, брукит, хлорит, топаз, монацит, глауконит.

По степени распространенности (как по площади, так и в разрезе) многие минералы равноценны. С севера на юг Беларуси наблюдается уменьшение процентного содержания в тяжелых фракциях слабоустойчивых и неустойчивых и увеличение устойчивых минералов.[9]

При определении мной минерального состава отложений поймы и первой надпойменной террасы я использовал наиболее характерную для этих отложений фракцию от 0,25 до 0,5 миллиметров. Преобладающим минералом для данной породы является кварц, кроме того встречаются зёрна полевого шпата, пирита, ильменит, роговая обманка и слюд. Во фракциях более крупного размера можно встретить органически остатки.

Кварц - разной степени окатанности. Цвет - встречается как бесцветный, так и кварц жёлтого цвета. Поверхность зёрен встречается, как матовая так и блестящая.

Полевой шпат - разной степени окатанности. Цвет - встречаются преимущественно оттенки красного цвета что может указывать на то что он является калиевым.

Ильменит (титанистый железняк) - разной степени окатанности. Цвет - железо-черный. Ильменит - продукт распада твердых растворов в титансодержащих породах. Существенных отличий между сравниваемыми образцами мной не обнаружено.

Пирит - относится к классу сульфидов. Серого цвета. С металлическим блеском. В рассматриваемом мной грунте является редким минералом.

Слюды - в данном грунте в основном представлен биотитом. Как и пирит является редким минералом.

Роговая обманка - относится к силикатам. Чёрного цвета.

Рисунок 3. Отложения поймы (фракция от 0,25 до 0,5 мм): 1 - кварц, 2 - полевой шпат

Рисунок 4. Отложения поймы (фракция от 0,25 до 0,5 мм): 1- ильменит

Рисунок 5. Отложения первой надпойменной террасы (фракция от 0,25 до 0,5 мм): 1- кварц, 2 - полевой шпат

3. Охрана труда при проведении работ в грунтовой лаборатории и компьютерном классе

3.1 Охрана труда при проведении работ в грунтовой лаборатории

–       Работники лаборатории (студенты) допускаются к работе только после прохождении инструктажа по технике безопасности и охране труда. Повторный инструктаж проводится не реже одного раза в шесть месяцев. Проведение предварительного и повторного инструктажа должно быть зарегистрировано в «Журнале регистрации инструктажа по технике безопасности».

–       Работники лаборатории должны пройти инструктаж о правилах и способах тушения пожара в условиях лаборатории и по оказанию помощи при отравлении ядовитыми веществами.

–       В лаборатории должны быть аптечка с набором медикаментов и перевязочных средств, необходимых для оказания медицинской помощи. Каждый работник должен уметь оказать первую доврачебную помощь.

–       Рабочие помещения химических и геотехнических лабораторий, а также складов химических реактивов должны соответствовать требованиям «Инструкции по устройству, оборудованию и содержанию лабораторных помещений».

–       Лаборатория должна быть оснащена системой проточно-вытяжной вентиляции.

–       Моечное помещение должно быть обеспечено горячей водой.

–       По окончании рабочего дня должно быть проверено выключение всех электронагревательных приборов, воды и газа. Производственные отходы должны быть вынесены из лаборатории.

–       Установленное электрооборудование должно соответствовать проекту, паспорту установки, техническим условиям или ГОСТу.

–       На каждую электроустановку должен быть составлен паспорт, в котором отмечаются все виды ремонта и вносимые изменения.

–       Запрещается оставлять без надзора в течение длительного времени включённые в сеть электроприборы.

–       Пол, где располагаются электроприборы, должен быть покрыт резиновым ковриком.

–       Обработка проб, подготовка грунтов к анализам, разделение проб грунта без промывки, мытье посуды и приборов должны производиться в специальном помещении.

–       Запрещается дробление грунтов и горных пород ручным способом без предохранения лица от осколков и пыли.

–       Запрещается просеивание грунтов и горных пород в ситах без плотно закрытых крышек [9].

3.2 Охрана труда при проведении работ в компьютерном классе

–       К самостоятельной работе, на персональном компьютере (ПК) допускаются лица не моложе 18 лет, имеющие соответствующее образование и подготовку, обладающие теоретическими знаниями и навыками в соответствии с требованиями нормативных правовых актов, не имеющие противопоказаний к работе по состоянию здоровья, прошедшие медицинский осмотр, обучение безопасным методам и приёмам выполнения работ, вводный инструктаж по охране труда и инструктаж по охране труда на рабочем месте, проверку знания требований охраны труда.

–       Организация рабочего места с ПК должна учитывать требования безопасности, удобство положения, движений и действий работника. При работе с ПК обеспечивается доступ работников к первичным средствам пожаротушения, аптечкам первой медицинской помощи.

–       Невыполнение работниками требований настоящей инструкции рассматривается как нарушение трудовой дисциплины.

–       При выполнении работ работник обязан: соблюдать требования охраны труда, содержать в порядке своё рабочее место, держать открытыми вентиляционные отверстия оборудования, соблюдать оптимальное расстояние от экрана монитора до глаз. Работу за экраном монитора следует периодически прерывать для обеспечения работоспособности и сохранения здоровья. Во время перерывов рекомендуется делать комплекс упражнений. Не следует оставлять оборудование включённым без наблюдения.

–       Запрещается:

а)      при включённом питании прикасаться к панелям с разъёмами оборудования, разъёмам питающих и соединительных кабелей, экрану монитора, загромождать рабочее место посторонними предметами;

б)      допускать попадание влаги на оборудования, вытирать пыль на включённом оборудовании.

–       По окончании работы работающего на ПК оператор обязан выключить питание системного блока, осмотреть и привести в порядок рабочее место.

–       При повреждении оборудования, кабелей, проводов, появлении запаха гари, возникновения шума и других неисправностей отключить электропитание оборудования и сообщить руководителю и лицу, осуществляющему техническое обслуживание оборудования.

–       В случае сбоя в работе оборудования ПК или программного обеспечения вызвать специалиста организации.

–       При возгорании электропроводки, оборудования и тому подобных происшествиях отключить электропитание и принять меры по тушению пожара с помощью имеющихся первичных средств пожаротушения, сообщить о происшедшем руководителю. Применение воды и пенных огнетушителей для тушения электрооборудования недопустимо. Для этих целей используются углекислотные огнетушители.

В случае внезапного ухудшения здоровья прекратить работу, выключить оборудование, сообщить об этом руководителю и обратиться к врачу [9].

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы был проведен анализ петрофизических свойств намывных отложений г. Гомеля.

При выполнении данной работы было изучено геологическое обнажение намывных отложений микрорайона «Мельников луг», выявлены геолого-литологические особенности изучаемой территории, проведены эксперименты по определению различных петрофизических свойств данного типа отложений.

В ходе написания курсовой работы мною были выполнены следующие задачи:

1. Произведен отбор намывных грунтов г.Гомеля;

2.      Изучены некоторые петрофизические свойства намывных грунтов микрорайона «Мельников луг»;

.        Подготовлен грунт к испытанию;

.        Обработаны и проанализированы полученные результаты.

В связи со спецификой моей работы мной был получен опыт работы с бинокуляром и в грунтовой лаборатории. Для написания данной курсовой работы я руководствовался аналитическим, петрографическим, литологическим и прочими методами. Работа выполнялась в соответствии с методическими указаниями и требованиями научного руководителя.

Список использованных источников

1 http://belkamen.com. Природа Беларуси. Дата доступа: 14.04.2012;

2 Отчет по учебно-геологической практике 1 курса геолого-географического факультета ГГУ имени Ф. Скорины, 2011 г;

Трофимов В. Т. Грунтоведение. Учебник для студентов ВУЗов по специальности гидрогеология и инженерная геология - 3-е изд., перераб. и доп.- Изд. Московского университета, 1971 г.;

Сайт об инженерных коммуникациях, www.ing-seti.ru. Дата доступа: 14.04.2012;

ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава.

Фролов В. Т. Руководство к лабораторным занятиям по петрографии осадочных пород. Изд-во МУ, 1965.- 310 с.;

Логвиненко Н. В. Петрография осадочных пород (с основами методики исследования): Учебник для студентов геолог, спец. ВУЗов - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984.- 1 07-114 c.;

8 Матвеев А. В. Рельеф Белоруссии / А. В. Матвеев, Б. Н. Гурский, Р. И. Левицкая. Мн., 1988.- 320 с.;

Охрана труда на производстве и в учебном процессе: учебное пособие/ Петров С.В., Вольхин С.Н., Петрова М.С. - 2006. - 232с.