Коэффициент пористости песка: Коэффициент пористости песка! — Инженерная геология — общие вопросы — Форумы

Коэффициент пористости грунта: таблица, формула, определение

Под термином – пористость  понимают отношение объема мелких пустот к полному объему грунтовой породы.
Существует также другое определение: коэффициент пористости грунта – это соотношение объема пустот (пор) в представленном образце, к объему, который занимают твердые частицы (скелет).

Формула коэффициента пористости грунта:

e =   Ps — Pd

Pd

Ps – плотность минеральных частиц породы, г/см3;

Pd – величина плотности твердых частиц (скелета), г/см3, определяется по формуле:

Pd =     Ро

1 + W3

Ро – величина плотности породы, г/см3;

W3 – заданная влажность образца в долях единицы

Для глинистых почв данный метод не всегда подходит. Для вычисления размера пор связных пород используют удельный и объемный вес.

Величина пустот почвы не является постоянной, и во многих случаях зависит от плотности укладки.

В таблице приведен примерный коэффициент пористости грунта:

Наименование %
1 Глина 6,0­–50,0
2 Глинистые сланцы 0,54–1,4
3 Песок 6,0–52,0
4 Песчанник 13–29,0
5 Известняк до 33
6 Доломиты до 39

Область применения расчетов

Данные расчеты в большей степени определяют структуру почвы. Весовое соотношение пустот характеризует влажность образца при полном или частичном заполнении пор водной жидкостью.

Поэтому данная величина не является расчетной, а используется как немаловажная вспомогательная характеристика, например, при построении компрессионной кривой, для вычисления характеристик сжимаемости, а также для определения основного механического и физического свойства почвы.

Различные исследования в комплексе с инженерными и геологическими изысканиями предоставляют исчерпывающую информацию, на основании данных результатов принимаются рациональные и наиболее оптимальные проектные решения для возведения будущих строений.

Посмотрите видео:  Пористая структура почвы, Автополив

Пористость грунтов

Пористость грунтов

Плотность грунта характеризуется весом его единицы объема. Данный показатель используется в различных вычислениях и расчетах.

У грунта существуют несколько параметров, характеризующих его вес. К ним относятся такие показатели, как вес объема влажного грунта, в котором сохраняется его естественная влажность и ненарушенная структура, вес объема грунта, который находится под водой, скелетная масса грунта и масса сухого грунта.

1. Удельная масса

Отношение массы твердых частиц (Gs) к массе воды при температуре 4°С с объемом, равному объему его частиц (Vs), называется его удельным весом.

В численном исчислении удельный вес грунта приравнивается к весу объема его скелета в воздухе при отсутствии каких-либо пор.

Грунтовой удельный вес увеличивается, когда грунт содержит в своем составе тяжелые минералы и зависит только от его минералогического состава. Наиболее распространенные породообразующие минералы имеют небольшое колебание своего удельного веса. Исходя из этого, рыхлые песчано-глинистые грунты имеют также небольшие пределы изменения своего удельного веса. Для приблизительного расчета можно брать удельный вес для песка – 2.65, глин – 2.75 и суглинков – 2.7.

Для расчета пористости грунта используется его удельный вес.

Следует учитывать при расчетах удельного веса следующие моменты:

1. Меньшие значения удельной массы могут получаться из-за возможного растворения простых солей. Для того чтобы избежать этого, необходимо при расчетах удельного веса засоленного грунта произвести замену воды на нейтральную жидкость, например, на толуол, керосин или бензин.

2. Увеличенные значения удельной массы грунта получаются из-за возможности сильного сжатия водяных слоев около коллоидальных частиц глин, образованного за счет сил молекулярного притяжения. В этом случае используются жидкости, которые имеют небольшие показатели поверхностного натяжения, например, такие как ксилол, толуол и им подобные.

3. Заниженные данные для удельного веса также могут получаться в результате неполного удаления частиц воздуха абсорбированного на поверхности. Для того чтобы этого не происходило, удельный вес рекомендуется определять после кипячения грунта или поместив грунт под вакуум.

2. Определение объемной массы увлажненного грунта

Для влажного грунта отношение массы определенного объема грунта (G) к массе воды, находящейся при температуре при 4°С, и имеющей объем, равный объему всего грунта V, называется его объемным весом ?. Принимают, что V – это объем зерен плюс объем пор.

В численном выражении объемная масса для влажного грунта определяется при данной влажности и пористости, как масса единицы его объема.

Зависит объемная масса влажного грунта от его влажности и минералогического состава. Объемная масса грунта прямо пропорциональна его влажности. Когда практически все поры в грунте заполнены водой, его объемная масса становится максимальной.

Обычно используют в качестве непосредственного расчетного показателя объемный вес при следующих расчетах:

  • определение давления земляного слоя на подпорки и подпорные стенки;
  • определение устойчивости откосов или оползневых склонов;
  • определение значения осадки зданий:
  • определение расчетного значения возникающих напряжений под подошвой фундамента;
  • для калькуляции земляных работ по объемам.

Также значение объемной массы грунта используют для определения его классификации, пористости и расчета объемного веса его скелета.

Объемную массу влажного грунта можно определить различными способами.

3. Объемная масса скелета (твердой фазы) для грунта

Отношение массы твердых частиц или сухой породы к массе воды, взятой при температуре 4°С, в объеме, который равен объему этой породы, называется объемным весом скелета и обозначается — ?. Объем всей породы при данной пористости принимается равным объему зерен плюс объем пор.

В численном отношении он принимается равным массе единицы грунтового объема за разницей веса воды, находящейся в порах при условии естественной пористости грунта.

Чем меньше будет пористость грунта и больше его плотность, тем больше объемная масса его скелета (твердой фазы).

Для тех типов грунтов, которые не меняют свой объем в процессе высушивания, объемный вес его скелета определяют путем непосредственного взвешивания образца, находящегося в абсолютно сухом состоянии. Для тех грунтов, которые в процессе высушивания меняют свой объем, объемную массу твердой фазы вычисляют используя определенную формулу.

4. Пористость.

Наличие в грунте мелких пустот определяют, как пористость грунта.

Численно пористость выражается, как отношение общего объема (Vn) всех пустот ко всему объему (V) грунта. Полученная величина называется пористостью и обозначается через n. Пористость грунта характеризуется такой величиной, как коэффициент пористости. Выражается он в виде отношения объема (Vn) пустот к имеющемуся объему (Vs) твердой фазы. Коэффициент пористости еще называют приведенной пористостью и выражают в долях единицы.

Кроме этого, величину пористости можно определить, как отношение (Gw) – веса воды, которая полностью заполнила все поры в грунте, к (Gs) – массе абсолютно высушенного грунта.

Лабораторных методов определения пористости для глинистых грунтов не существует. Для связных грунтов величину пористости определяют по объемному и удельному весу. Для всех остальных типов грунтов величина пористости определяется непосредственным путем, но, как правило, рассчитывается, используя те же формулы, что и для расчета связных грунтов.

Величины пористость и дополнительный коэффициент пористости определяют структуру грунта. Характеристикой влажности грунта является его весовая пористость, то есть когда поры полностью заполнены водой.

Пористость, не будучи расчетной величиной, используется, как важная вспомогательная величина при расчетах. Примером таких расчетов может быть определение характеристик сжимаемости, определение сопротивления грунта или построение компрессионной кривой.

Классификация видов грунтов по своим группам


                                           

Таблица классификации грунтов по группам


От надежности функционирования системы «основание-фундамент-сооружение» зависит и срок эксплуатации здания, и уровень «качества жизни» его жильцов. Причем, надежность указанной системы базируется именно на характеристиках грунта, ведь любая конструкция должна опираться на надежное основание.

Именно поэтому, успех большинства начинаний строительных компаний зависит от грамотного выбора месторасположения строительной площадки. И такой выбор, в свою очередь, невозможен без понимания тех принципов, на которых основывается классификация грунтов.

С точки зрения строительных технологий существуют четыре основных класса, к которым принадлежат:

— скальные грунты, структура которых однородна и основана на жестких связях кристаллического типа;
— дисперсные грунты, состоящие из несвязанных между собой минеральных частиц;
— природные, мерзлые грунты, структура которых образовалась естественным путем, под действием низких температур;
— техногенные грунты, структура которых образовалась искусственным путем, в результате деятельности человека.

Впрочем, подобная классификация грунтов имеет несколько упрощенный характер и показывает только на степень однородности основания. Исходя из этого, любой скальный грунт представляет собой монолитное основание, состоящее из плотных пород. В свою очередь, любой нескальный грунт основан на смеси минеральных и органических частиц с водой и воздухом.

Разумеется, в строительном деле пользы от такой классификации немного. Поэтому, каждый тип основания разделяют на несколько классов, групп, типов и разновидностей. Подобная классификация грунтов по группам и разновидностям позволяет без труда сориентироваться в предполагаемых характеристиках будущего основания и дает возможность использовать эти знания в процессе строительства дома.

Например, принадлежность к той или иной группе в классификации грунтов определяется характером структурных связей, влияющих на прочностные характеристики основания. А конкретный тип грунта указывает на вещественный состав почвы. Причем, каждая классификационная разновидность указывает на конкретное соотношение компонентов вещественного состава.

Таким образом, глубокая классификация грунтов по группам и разновидностям дает вполне персонифицированное представление обо всех преимущества и недостатки будущей строительной площадки.

Например, в наиболее распространенном на территории европейской части России классе дисперсных грунтов имеется всего две группы, разделяющие эту классификацию на связанные и несвязанные почвы. Кроме того, в отдельную подгруппу дисперсного класса выделены особые, илистые грунты.

Такая классификация грунтов означает, что среди дисперсных грунтов имеются группы, как с ярко выраженными связями в структуре, так и с отсутствием таковых связей. К первой группе связанных дисперсных грунтов относятся глинистые, илистые и заторфованные виды почвы. Дальнейшая классификация дисперсных грунтов позволяет выделить группу с несвязной структурой – пески и крупнообломочные грунты.

В практическом плане подобная классификация грунтов по группам позволяет получить представление о физических характеристиках почвы «без оглядки» на конкретный вид грунта. У дисперсных связных грунтов практически совпадают такие характеристики, как естественная влажность (колеблется в пределах 20%), насыпная плотность (около 1,5 тонн на кубометр), коэффициент разрыхления (от 1,2 до 1,3), размер частиц (около 0,005 миллиметра) и даже число пластичности.

Аналогичные совпадения характерны и для дисперсных несвязных грунтов. То есть, имея представление о свойствах одного вида грунта, мы получаем сведения о характеристиках всех видов почвы из конкретной группы, что позволяет внедрять в процесс проектирования усредненные схемы, облегчающие прочностные расчеты.

Кроме того, помимо вышеприведенных схем, существует и особая классификация грунтов по трудности разработки. В основе этой классификации лежит уровень «сопротивляемости» грунта механическому воздействию со стороны землеройной техники.

Причем, классификация грунтов по трудности разработки зависит от конкретного вида техники и разделяет все типы грунтов на 7 основных групп, к которым принадлежат дисперсные, связанные и несвязанные грунты (группы 1-5) и скальные грунты (группы 6-7).

Песок, суглинок и глинистые грунты (принадлежат к 1-4 группе) разрабатывают обычными экскаваторами и бульдозерами. А вот остальные участники классификации требуют более решительного подхода, основанного на механическом рыхлении или взрывных работах. В итоге, можно сказать, что классификация грунтов по трудности разработки зависит от таких характеристик, как сцепление, разрыхляемость и плотность грунта.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ВОЗРАСТА
Типы грунтовОбозначение
Аллювиальные (речные отложения)a
Озерныеl
Озерно-аллювиальные
Делювиальные (отложения дождевых и талых вод на склонах и у подножия возвышенностей) d
Аллювиально-делювиальныеad
Эоловые (осаждения из воздуха): эоловые пески, лессовые грунтыL
Гляциальные (ледниковые отложения)g
Флювиогляциальные (отложении ледниковых потоков)f
Озерно-ледниковыеlg
Элювиальные (продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте образования)е
Элювиально-делювиальноеed
Пролювиальные (отложения бурных дождевых потоков в горных областях)p
Аллювиально-пролювиальныеap
Морскиеm
РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ
Характеристики Формула
Плотность сухого грунта, г/см3 (т/м3) ρd = ρ/(1 + w)
Пористость % = (1 − ρd /ρs)·100
Коэффициент пористости e = n/(100 − n) или e = (ρ− ρd)/ ρd
Полная влагоемкость ω0 = eρw /ρs
Степень влажности
Число пластичности Ip = ω− ωp
Показатель текучести IL = (ω − ωp)/(ω− ωp)
ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ
ρs ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
Грунт ρs, г/см3
диапазон средняя
Песок 2,65–2,67 2,66
Супесь 2,68–2,72 2,70
Суглинок 2,69–2,73 2,71
Глина 2,71–2,76 2,74
КЛАССИФИКАЦИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ
Грунт Показатель
По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа
Очень прочный Rc > 120
Прочный 120 ≥ Rc > 50
Средней прочности 50 ≥ Rc > 15
Малопрочный 15 ≥ Rc > 5
Пониженной прочности 5 ≥ Rc > 3
Низкой прочности 3 ≥ Rc ≥ 1
Весьма низкой прочности Rc < 1
По коэффициенту размягчаемости в воде
Неразмягчаемый Ksaf ≥ 0,75
Размягчаемый Ksaf < 0,75
По степени растворимости в воде (осадочные сцементированные), г/л
Нерастворимый Растворимость менее 0,01
Труднорастворимый Растворимость 0,01—1
Среднерастворимый − || − 1—10
Легкорастворимый − || − более 10
КЛАССИФИКАЦИЯ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ
Грунт Размер частиц, мм Масса частиц, % от массы
воздушно-сухого грунта
Крупнообломочный:
   валунный (глыбовый)
   галечниковый (щебенистый)
   гравийный (дресвяный)

>200
>10
>2
>50
Песок:
   гравелистый
   крупный
   средней крупности
   мелкий
   пылеватый

>2
>0,5
>0,25
>0,1
>0,1

>25
>50
>50
≥75
<75
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ
Sr
Грунт Степень влажности
Маловлажный 0 < Sr ≤ 0,5
Влажный 0,5 < Sr ≤ 0,8
Насыщенный водой 0,8 < Sr ≤ 1
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ПЛОТНОСТИ СЛОЖЕНИЯ
Песок Подразделение по плотности сложения
плотный средней плотности рыхлый
По коэффициенту пористости
Гравелистый, крупный и средней крупности e < 0,55 0,55 ≤ e ≤ 0,7 e > 0,7
Мелкий e < 0,6 0,6 ≤ e ≤ 0,75 e > 0,75
Пылеватый e < 0,6 0,6 ≤ e ≤ 0,8 e > 0,8
По удельному сопротивлению грунта, МПа, под наконечником (конусом) зонда при статическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности qc > 15 15 ≥ qc ≥ 5 qc < 5
Мелкий независимо от влажности qc > 12 12 ≥ qc ≥ 4 qc < 4
Пылеватый:
   маловлажный и влажный
   водонасыщенный

qc > 10
qc > 7

10 ≥ qc ≥ 3
7 ≥ qc ≥ 2

qc < 3
qc < 2
По условному динамическому сопротивлению грунта МПа, погружению зонда при динамическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности qd > 12,5 12,5 ≥ qd ≥ 3,5 qd < 3,5
Мелкий:
   маловлажный и влажный
   водонасыщенный

qd > 11
qd > 8,5

11 ≥ qd ≥ 3
8,5 ≥ qd ≥ 2

qd < 3
qd < 2
Пылеватый маловлажный и влажный qd > 8,8 8,5 ≥ qd ≥ 2 qd < 2
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ЧИСЛУ ПЛАСТИЧНОСТИ
Грунт Число пластичности, %
Супесь 1 < Ip ≤ 7
Суглинок 7 < Ip ≤ 17
Глина Ip > 17
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ
Грунт Показатель текучести
Супесь: IL < 0
   пластичная 0 ≤ IL ≤ 1
   текучая IL > 1
Суглинок и глина:  
   твердые IL < 0
   полутвердые 0 ≤ IL ≤ 0,25
   тугопластичные 0,25 ≤ IL ≤ 0,5
   мягкопластичные 0,5 ≤ IL ≤ 0,75
   текучепластичные 0,75 ≤ IL ≤ 1
   текучие IL > 1
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ
Ил Коэффициент пористости
Супесчаный е ≥ 0,9
Суглинистый е ≥ 1
Глинистый е ≥ 1,5
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ САПРОПЕЛЕЙ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА
Сапропель Относительное содержание вещества
Минеральный 0,1 < Iот ≤ 0,3
Среднеминеральный 0,3 < Iот ≤ 0,5
Слабоминеральный Iот > 0,5
НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ
Е ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
Возраст и происхождение грунтов Грунт Показатель текучести Значения Е, МПа, при коэффициенте пористости е
0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05 1,2 1,4 1,6
Четвертичные отложения: иллювиальные, делювиальные, озерно-аллювиальные Супесь 0 ≤ IL ≤ 0,75 32 24 16 10 7
Суглинок 0 ≤ IL ≤ 0,25 34 27 22 17 14 11
0,25 < I≤ 0,5 32 25 19 14 11 8
0,5 < IL ≤ 0,75 17 12 8 6 5
Глина 0 ≤ I≤ 0,25 28 24 21 18 15 12
0,25 < IL ≤ 0,5 21 18 15 12 9
0,5 < IL ≤ 0,75 15 12 9 7
флювиогляциальные Супесь 0 ≤ IL ≤ 0,75 33 24 17 11 7
Суглинок 0 ≤ IL ≤ 0,25 40 33 27 21
0,25<IL≤0,5 35 28 22 17 14
0,5 < IL ≤ 0,75 17 13 10 7
моренные Супесь и суглинок IL ≤ 0,5 75 55 45
Юрские отложения оксфордского яруса Глина − 0,25 ≤ IL ≤ 0 27 25 22
0 < IL ≤ 0,25 24 22 19 15
0,25 < IL ≤ 0,5 16 12 10
Определение модуля деформации в полевых условиях

Модуль деформации определяют испытанием грунта статической нагрузкой, передаваемой на штамп. Испытания проводят в шурфах жестким круглым штампом площадью 5000 см2, а ниже уровня грунтовых вод и на больших глубинах — в скважинах штампом площадью 600 см2.

Зависимость осадки штампа
s от давления р

Схема испытания грунта прессиометром

1 — резиновая камера; 2 — скважина; 3 — шланг; 4 — баллон сжатого воздуха: 5 — измерительное устройство

Зависимость деформаций стенок скважины Δ
r от давления р

Для определения модуля деформации используют график зависимости осадки от давления, на котором выделяют линейный участок, проводят через него осредняющую прямую и вычисляют модуль деформации Е в соответствии с теорией линейно-деформируемой среды по формуле

E = (1 − ν2)ωdΔp / Δs

где v — коэффициент Пуассона (коэффициент поперечной деформации), равный 0,27 для крупнообломочных грунтов, 0,30 для песков и супесей, 0,35 для суглинков и 0,42 для глин; ω — безразмерный коэффициент, равный 0,79; dр — приращение давления на штамп; Δs — приращение осадки штампа, соответствующее Δр.

При испытании грунтов необходимо, чтобы толщина слоя однородного грунта под штампом была не менее двух диаметров штампа.

Модули деформации изотропных грунтов можно определять в скважинах с помощью прессиометра. В результате испытаний получают график зависимости приращения радиуса скважины от давления на ее стенки. Модуль деформации определяют на участке линейной зависимости деформации от давления между точкой р1, соответствующей обжатию неровностей стенок скважины, и точкой р2E = kr0Δp / Δr

где k — коэффициент; r0 — начальный радиус скважины; Δр — приращение давления; Δr — приращение радиуса, соответствующее Δр.

Коэффициент k определяется, как правило, путем сопоставления данных прессиометрии с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампом. Для сооружений II и III класса допускается принимать в зависимости от глубины испытания h следующие значения коэффициентов k в формуле: при h < 5 м k = 3; при 5 м ≤ h ≤ 10 м kh ≤ 20 м k = 1,5.

Для песчаных и пылевато-глинистых грунтов допускается определять модуль деформации на основе результатов статического и динамического зондирования грунтов. В качестве показателей зондирования принимают: при статическом зондировании — сопротивление грунта погружению конуса зонда qc, а при динамическом зондирований — условное динамическое сопротивление грунта погружению конуса qd. Для суглинков и глин E = 7qc и E = 6qd; для песчаных грунтов E = 3qc, а значения Е по данным динамического зондирования приведены в таблице. Для сооружений I и II класса является обязательным сопоставление данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов штампами.

ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ДАННЫМ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
Песок Значения Е, МПа, при qd, МПа
2 3,5 7 11 14 17,5
Крупный и средней крупности 20–16 26–21 39–34 49–44 53–50 60–55
Мелкий 13 19 29 35 40 45
Пылеватый (кроме водонасыщенных) 8 13 22 28 32 35

Для сооружений III класса допускается определять Е только по результатам зондирования.


Определение модуля деформации в лабораторных условиях

В лабораторных условиях применяют компрессионные приборы (одометры), в которых образец грунта сжимается без возможности бокового расширения. Модуль деформации вычисляют на выбранном интервале давлений Δр = p2 − p1 графика испытаний (рис. 1.4) по формуле

Eoed = (1 + e0)β / a
где e0 — начальный коэффициент пористости грунта; β — коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в приборе и назначаемый в зависимости от коэффициента Пуассона v; а — коэффициент уплотнения;
a = (e1 − e2)/(p2 − p1)
СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА
vβ
Грунт ν β = 1 − 2ν2 / (1 − ν)
Песок и супесь 0,30 0,74
Суглинок 0,35 0,62
Глина 0,42 0,40
КОЭФФИЦИЕНТЫ
m ДЛЯ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ, ДЕЛЮВИАЛЬНЫХ, ОЗЕРНЫХ И ОЗЕРНО-АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ГРУНТОВ ПРИ ПОКАЗАТЕЛЕ ТЕКУЧЕСТИ IL ≤ 0,75
Грунт Значения m при коэффициенте пористости e
0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05
Супесь 4,0 4,0 3,5 3,0 2,0
Суглинок 5,0 5,0 4,5 4,0 3,0 2,5 2,0
Глина 6,0 6,0 5,5 5,0 4,5
НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СЦЕПЛЕНИИ
c, кПа, И УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ, град, ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ  
Песок Характеристика Значения с и φ при коэффициенте пористости e
0,45 0,55 0,65 0,75
Гравелистый и крупный с
φ
2
43
1
40
0
38

Средней крупности с
φ
3
40
2
38
1
35

Мелкий с
φ
6
38
4
36
2
32
0
28
Пылеватый с
φ
8
36
6
34
4
30
2
26
НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СЦЕПЛЕНИЯ
c, кПа, И УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ, град, ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
Грунт Показатель текучести Характеристика Значения с и φ при коэффициенте пористости е
0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05
Супесь 0<IL≤0,25 с
φ
21
30
17
29
15
27
13
24



0,25<IL≤0,75 с
φ
19
28
15
26
13
24
11
21
9
18


Суглинок 0<IL≤0,25 с
φ
47
26
37
25
31
24
25
23
22
22
19
20

0,25<IL≤0,5 с
φ
39
24
34
23
28
22
23
21
18
19
15
17

0,5<IL≤0,75 с
φ


25
19
20
18
16
16
14
14
12
12
Глина 0<IL≤0,25 с
φ

81
21
68
20
54
19
47
18
41
16
36
14
0,25<IL≤0,5 с
φ


57
18
50
17
43
16
37
14
32
11
0,5<IL≤0,75 с
φ


45
15
41
14
36
12
33
10
29
7
ЗНАЧЕНИЯ УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ
φ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ДАННЫМ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
Песок Значения φ, град, МПа при qd, МПа
2 3,5 7 11 14 17,5
Крупный и средней крупности 30 33 33 38 40 41
Мелкий 28 30 33 35 37 38
Пылеватый 28 28 30 32 34 35
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВ
Грунт k, м/сут
Галечниковый (чистый) >200
Гравийный (чистый) 100–200
Крупнообломочный с песчаным заполнителем 100–150
Песок:
   гравелистый
   крупный
   средней крупности
   мелкий
   пылеватый

50–100
25–75
10–25
2–10
0,1–2
Супесь 0,1–0,7
Суглинок 0,005–0,4
Глина <0,005
Торф:
   слаборазложившийся
   среднеразложившийся
   сильноразложившийся

1–4
0,15–1
0,01–0,15
ЗНАЧЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО КРИТЕРИЯ
Число
определений
v   Число
определений
v   Число
определений
v
6 2,07 13 2,56 20 2,78
7 2,18 14 2,60 25 2,88
8 2,27 15 2,64 30 2,96
9 2,35 16 2,67 35 3,02
10 2,41 17 2,70 40 3,07
11 2,47 18 2,73 45 3,12
12 2,52 19 2,75 50 3,16
ТАБЛИЦА 1.
22. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА tα ПРИ ОДНОСТОРОННЕЙ ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ α
Число
определений
n−1 или n−2
tα при α   Число
определений
n−1 или n−2
tα при α
0,85 0,95 0,85 0,95
2 1,34 2,92 13 1,08 1,77
3 1,26 2,35 14 1,08 1,76
4 1,19 2,13 15 1,07 1,75
5 1,16 2,01 16 1,07 1,76
6 1,13 1,94 17 1,07 1,74
7 1,12 1,90 18 1,07 1,73
8 1,11 1,86 19 1,07 1,73
9 1,10 1,83 20 1,06 1,72
10 1,10 1,81 30 1,05 1,70
11 1,09 1,80 40 1,06 1,68
12 1,08 1,78 60 1,05 1,67

Строительство: три главных коэффициента песка

Песок как природный материал может иметь разный состав и свойства. Это важно учитывать при проектировании и строительстве. Свойства песка отражают их показатели – коэффициенты уплотнения, фильтрации и разрыхления.

Коэффициент уплотнения

Благодаря порам между частицами, песок может иметь разную плотность. Разработка и погрузка уменьшает её, транспортировка, укатка, трамбовка – увеличивают. Заранее рассчитать эти изменения и помогает коэффициент уплотнения (Купл). Как его вычисляют? Высушив пробу песка, делят её массу на объём и узнают изначальную плотность. А в справочных таблицах есть полученные в лабораториях показатели максимальной плотности. Отношение первой величины ко второй и есть коэффициент уплотнения. Эта отвлечённое число (от 0 до 1), не имеющее единицы измерения.

 Для чего важно знать Купл? В проектной документации сооружения обязательно указывается, каким он должен быть в каждом конкретном случае. И исполнителю работ  необходимо уплотнить слой песка до заданной величины.  

 На практике часто используется коэффициент относительного уплотнения. Это отношение плотности сухого, уплотнённого до нужной величины песка, к его исходной плотности (например, при погрузке в карьере). Зная этот коэффициент, можно рассчитать реальное количество закупаемого материала, а значит, и транспортные расходы, продолжительность работ и др.

Коэффициент фильтрации

Благодаря пористости песка, влага проникает через его слой довольно свободно. Недаром даже сложилась поговорка: «как вода в песок». Вода движется сквозь разные типы песка с разной скоростью. Эту скорость и отражает коэффициент фильтрации (Кф). Он показывает, сколько метров в сутки проходит влага в данном песке. Стандартные величины Кф приведены в справочниках.

Учесть Кф особенно важно, если слой песка используют для дренирования и защиты от промерзания (основание проезжей части и обочины дорог, садово-парковые дорожки), для очистки сточных вод. Для этих целей, кстати, нужен песок с высоким Кф.

Водопроницаемость песка зависит от размера его частиц, количества и характера примесей. Мелкие частицы глины, пыли, заполняя поры, тормозят продвижение влаги. У крупнозернистого, хорошо промытого прибрежного речного песка Кф=5–20 м/сутки, тогда как у песка из карьера показатель намного ниже (Кф=0,5–7 м/сутки).

Зная Кф, можно оценить и пригодность песка для строительных смесей. Низкий Кф означает большое количество примесей, снижающих качество песка. Песок с высоким Кф дороже, имеет смысл выбирать его для изготовления бетона, тротуарной плитки, кладки кирпича, устройства стяжек. Если Кф невысок, песок вполне пригоден для пластичных штукатурных смесей, поднятия уровня земельного участка, засыпки ям и траншей. К тому же, такой песок дешевле.

Коэффициент разрыхления

В ходе работ с песком его масса не только уплотняется, но и разрыхляется. Во время выемки из карьера, рытье котлована и т. п. объём песка увеличивается. Учесть это при проектировании и выполнении работ помогает коэффициент разрыхления (Кр). Вычисляется он в процентах как отношение объёма рыхлого грунта к его первоначальному объёму. Величина Кр зависит от состава песка, его изначальной плотности и влажности (у влажного песка она выше).

Как правило, для расчётов берут из справочников готовый, уже вычисленный специалистами коэффициент. Чтобы рассчитать объём рыхлого песка, нужно знать его объём в уплотнённом состоянии.

Пример. Необходимо рассчитать транспортные расходы на перевозку песка, изъятого при разработке прямоугольного котлована с вертикальными стенками. Размеры котлована: 15 х 30 м, глубина 3 м, грунт – влажный песок. Задача решается так:

  • определяем объём котлована: V=15 х 30 х 4 =180 (м?). Это объём изымаемого грунта в естественном состоянии;
  • находим в справочнике Кр для влажного песка = 1,1–1,25%. Принимаем его, допустим, за 1,2%.
  • рассчитываем объём разработанного разрыхлённого песка: V1 = 180 х 1,2 = 216 (м?). Это и есть реальный объём песка, который предстоит вывезти.

Нередко Кр называют коэффициентом начального разрыхления и используют ещё и коэффициент остаточного разрыхления (Ко). Он показывает, насколько больше по сравнению с природным состоянием будет объём слежавшегося и уплотнённого песка. Ко применяют, когда песок собираются складировать, засыпать им траншеи и др.   

 

Характеристики грунтов. Песок, щебень, керамзит с доставкой и самовывозом 24 часа в сутки

Пластичность грунта

Пластичность грунта — его способность деформироваться под действием внешнего давления без разрыва сплошности массы и сохранять приданную форму после прекращения деформирующего усилия.

Для установления способности грунта принимать пластичное состояние определяют влажность, характеризующую границы пластичного состояния грунта текучести и раскатывания.

Граница текучести WL характеризует влажность, при которой грунт из пластичного состояния переходит в полужидкое — текучее. При этой влажности связь между частицами нарушается благодаря наличию свободной воды, вследствие чего частицы грунта легко смещаются и разъединяются. В результате этого сцепление между частицами становится незначительным и грунт теряет свою устойчивость.

Граница раскатывания WP соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода из твердого состояния в пластичное. При дальнейшем увеличении влажности (W > WP) грунт становится пластичным и начинает терять свою устойчивость под нагрузкой. Границу текучести и границу раскатывания называют также верхним и нижним пределами пластичности.

Определив влажность на границе текучести и границе раскатывания, вычисляют число пластичности грунта IP. Число пластичности представляет собой интервал влажности, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии, и определяется как разность между границей текучести и границей раскатывания грунта:

I
P = WL — WP

Чем больше число пластичности, тем более пластичен грунт. Минеральный и зерновой составы грунта, форма частиц и содержание глинистых минералов существенно влияют на границы пластичности и число пластичности.

Пористость грунтов — Специальные виды работ в строительстве

Объем, занимаемый сухим грунтом, делится на две части: одну часть занимают твердые частицы, а другую — поры. Для единичного объема будет справедливо равенство:

(7)

где:   m — доля объема, занимаемая твердым грунтом;
n — доля объема, занимаемая порами.

Пористостью называют отношение объема пор ко всему объему грунта, выраженное в долях объема или в процентах.
Определить пористость в процентах можно по формуле:

(8)

Пористость грунта не постоянная величина и зависит от плотности его укладки. Примерное значение пористости в процентах для некоторых грунтов приведено ниже:

Пористость не дает исчерпывающей характеристики состояния грунта, поэтому при расчетах пользуются показателем плотности  грунта — коэффициентом  пористости . Этот коэффициент представляет отношение объема пор к объему твердых частиц грунта. Для единичного объема:

(9)

Наряду с формулой (9) значение можно выразить через пористость п
или через объем частиц грунта m:

(10)
(11)


Используя уравнения (10) и (11), составляющие единичного объема грунта могут быть выражены через коэффициент пористости:

(12)
(13)


По величине коэффициента пористости судят о плотности грунта. С уменьшением плотность повышается и следовательно, объемный вес увеличивается.
Коэффициенты пористости для песчаных грунтов в зависимости от плотности их сложения могут быть охарактеризованы данными, приведенными в таблице 8.

Таблица   8 Плотность песчаных грунтов в зависимости от


Показателем относительной плотности грунтов служит коэффициент D определяемый по формуле:


где:   и — значения   коэффициентов   пористости для самого рыхлого и самого плотного состояния исследуемого грунта, определяемые опытным путем;
— коэффициент пористости   грунта,   для которого определяется значение D. Величина D изменяется от нуля, когда грунт находится в самом рыхлом состоянии, и до единицы, когда он   находится   в   самом   плотном   состоянии.   Принято считать, что при  D от 0 до  0,33  грунты  рыхлые,   от 0,33  до  0,66 — средней   плотности   и  от 0,66  до   1 — плотные.

Пористость грунта — Энциклопедия по машиностроению XXL

Пористый грунт может дольше сохранять влагу или способствовать более интенсивной аэрации, а оба эти обстоятельства приводят к увеличению начальной скорости коррозии. Существует, однако, и другая связь защитные свойства продуктов коррозии, образующихся в хорошо аэрированных грунтах, могут быть лучше, чем у пленок, образующихся в неаэрированных почвах. В большинстве грунтов, особенно если нет хорошей аэрации, коррозия идет с образованием глубоких язв. Очевидно, что точечная коррозия опаснее для трубопроводов, чем равномерная, протекающая с большей скоростью. Следует упомянуть также, что в плохо аэрированных почвах, содержащих сульфаты, могут существовать сульфатвосстанавливающие бактерии, которые часто ускоряют коррозию.  [c.182]
Порозность и пористость грунтов определяются экспериментальным путем Ч  [c.296]

Обозначим через п объемную пористость грунта и через п коэффициент поверхностной пористости грунта  [c.297]

С этой целью обозначим коэффициент объемной пористости грунта через п и коэффициент поверхностной пористости грунта через Пд  [c.539]

В числе первых исследований следует указать на изучение движения воды в пористом грунте, проведенное Дарси [Л. 57] в 1856 г. Был выведен закон о пропорциональности перепада давления первой степени скорости фильтрации, послуживший основой для дальнейшего изучения проницаемости грунтов.  [c.241]

РЕШЕНИЕ ПЛОСКИХ ЗАДАЧ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ТЯЖЕЛОЙ ЖИДКОСТИ В НЕНАСЫЩЕННЫЙ ПОРИСТЫЙ ГРУНТ в РАМКАХ МОДЕЛИ МГНОВЕННОГО НАСЫЩЕНИЯ )  [c. 300]

Решаются плоские задачи нестационарной фильтрации тяжелой жидкости в однородный ненасыщенный пористый грунт из одиночной выемки и из бесконечной периодической системы идентичных выемок. Уровень жидкости в выемке — известная функция времени что имитирует распространение жидкости по борозде, нормальной плоскости задачи. Фильтрация в грунт, занимающий пространство вне (в основном — ниже) выемки, осуществляется под действием силы тяжести и начинается в момент = О после ее мгновенного заполнения жидкостью. При О [c.300]

Нестационарная фильтрация в ненасыщенный пористый грунт 301  [c.301]

Высота подъема капиллярной влаги зависит от эффективного радиуса пор грунта. Уровень грунтовых вод и пористость грунта определяют влажность, которая влияет на скорость коррозии.  [c.153]

В последнее время этот метод был перенесен и на случай параболических уравнений с сильным вырождением, которые используются, например, для описания нелинейной фильтрации газа в пористом грунте.[c.20]

Рассмотрим для простоты случай, когда в (41) давление газа, закачиваемого в грунт. Уравнение (41) приобретает вид  [c.233]

Построены в виде рядов два типа решений нелинейного уравнения плоской нестационарной фильтрации газа в пористом грунте. Доказана локальная сходимость рядов. Получены и исследованы два класса точных решений нелинейного уравнения фильтрации, описываемые обыкновенными дифференциальными уравнениями. Приведены результаты численных расчетов.  [c.269]


Дан обзор цикла выполненных в последнее время в Свердловске исследований специальных степенных конструкций рядов, используемых для представления решений нелинейного уравне кия Лейбензона, описывающего нестационарную фильтрацию газа в пористом грунте. Кроме этого приведены новые результаты, относящиеся к исследованию скорости сходимости приме няемых рядов, изучению неодномерной фильтрации, а также некоторые результаты численных расчетов.[c.281]

Здесь е — коэффициент пористости грунта  [c.355]

Фильтрационные свойства грунта зависят от его пористости. Пористость грунта характеризуется отношением объема пор ко всему объему грунта, п==Уп1У. Различные грунты имеют различную пористость. Так, пористость песка л 0,4 глины л 0,5 и т. д. Грунт называется однородным, если фильтрационные свойства его одинаковы по всему объему.  [c.133]

В механике грунтов величину п, согласно (17-8), иногда называю1 просто пористостью грунта коэффициентом же пористости называют другую величину.  [c.539]

Через h x, t) обозначен уровень грунтовых вод, т — пористость грунта. Примем O xdoo. В сечении а = О находится стенка канала, на которой поддерживается постоянный уровень h (О, t) = onst. В некотором сечении х = х производится замер  [c.213]

Нанлгепо- вание грунта Коэффициент пористости грунта е Состояние грунта в основании  [c. 1010]

Пространство вне выемки (или борозды) занято однородным пористым грунтом, в число физических характеристик которого наряду с уже упоминавшимся коэффициентом п входит коэффициент пористости ш пространственной задаче вдоль оси 2 много меньше, чем по х и у. Это позволяет в уравнениях, описывающих фильтрацию жидкости в пористом грунте, пренебречь производными по Z п свести определение и п где и п v — х п -компоненты U, к решению плоской задачи.  [c.302]

Согласно (1.б)-(1.10), если H(t) = onst = 1 и как следствие этого отсутствует задний фронт, то на эволюцию формы зоны полного насыщения во времени г не влияют безразмерные параметры ш, п и X, характеризующие фильтрационные свойства пористого грунта. В этом случае наряду с ер = ер(х, у, т) не зависят от ш, п и х и поля масштабированной скорости U° = jж — Vp.  [c.304]

При получении этого уравнения не учитывалась двумерность течения в пористом грунте, т.е. перетекание жидкости в направлении, касательном к Г, что, строго говоря, верно лишь при = 0. Поэтому оно используется лишь на достаточно малом начальном интервале о [c.304]

ОбожяСенные изд пия после остывания покрываются эмалевым шликером. Перед нанесением шликера необходимо смочить грунтовый слой водой или протереть сильно разбавленным эмалевым шликером. Только после такой обработки грунтового слоя можно нанести эмалевый шликер посредством пульверизации или облива. Покрытые изделия сушат при 60—80°, а затем подвергают обжигу в муфельной печи при 825—850°. В изделиях сантехники эмалью покрываются большие поверхности, вследствие чего не удается при помощи однократного покрытия получить ровный и плоттйый слой эмали, как это имеет место в посуде. Поэтому изделия приходится покрывать эмалью два раза.. Для второго покрытия пользуются более легкоплавкой и сильно заглушенной эмалью, обладающей хорошим блеском. Ее наносят более тонким слоем, чем в первый раз. Надо обратить особо серьезное внимание на полную просуцпсу второго слоя эмалевого шликера перед обжигом, так как в первом слое эмали могут быть поры, через которые из шликера второй эмали в грунт проходит вода. Вследствие пористости грунта эта вода распространяется под слоем эмали и просвечивается в виде, серых пятен. Если во время сушки не удалить эту воду, то при обжиге второго слоя эмали она превращается в пар и вспучивает размягченную эмаль, образуя в ней вздутия — пузыри.  [c.287]


Пористость — обзор | ScienceDirect Topics

1.2.3 Идентификация зон и интервалов пористости

Зона пористости представляет собой латеральную зону пористости, разделенную нижним пределом эффективных коллекторских свойств, максимальным изменением нормальной пористости и максимальной огибающей пористости. Интервал пористости находится на графике пористость-глубина, а интервал глубины разделен по вертикали группами пористости.

Зону пористости можно дополнительно разделить на зоны с низким значением, высоким значением и аномально высоким значением.Зона с низким значением пористости относится к зоне, где пористость ниже нижнего предела эффективного коллектора на графике глубина-пористость (рис. 5.7B, зона A). Зона высокого значения находится там, где пористость на графике глубина-пористость находится между нижним пределом и максимальной нормальной пористостью (рис. 5.7B, зона B). Зона аномально высоких значений находится там, где пористость на графике выше, чем пористость на кривой эволюции максимальной нормальной пористости (рис. 5.7B, зона C).

Когда пористость находится в зоне низкого значения, соответствующий коллектор неэффективен и разведочный потенциал отсутствует.Когда пористость находится в зоне высоких значений, это означает наличие эффективных коллекторов. Когда он находится в зоне аномально высокого значения, он представляет собой хорошие резервуары. Как эффективные, так и хорошие резервуары являются объектами разведки в пластах средней глубины.

Интервалы развития пористости обычно можно разделить на стратиграфические участки с плохими коллекторами, средними коллекторами и хорошими коллекторами. Интервал слабой разработки коллектора — это интервал глубин, в котором на графике пористость-глубина развивается низкая пористость (рис. 5.7Б, Интервал III). Умеренный интервал относится к интервалу глубины, где на графике присутствуют пористость как с низким, так и с высоким значением (рис. 5.7B, интервал II). Хорошим интервалом является интервал глубины, где на графике встречаются низкая, высокая и аномально высокая пористость (рис. 5.7Б, интервал I).

В соответствии с методами и принципами, упомянутыми ранее, классификация зон пористости и интервалов в различных структурных зонах нефтеносных прогибов впадины Цзичжун объясняется в следующих разделах.

Как вода течет под землей: питание, проницаемость и пористость

Понимание того, как вода перемещается под землей, является важным аспектом гидрогеологии. Поверхностные воды, просачивающиеся в землю, называются подпиткой . Вода способна проходить через поры почвы и поры в горных породах — и некоторые из них с большой легкостью — благодаря проницаемости материала. В этом разделе будет рассмотрено, что такое проницаемость, и влияние на проницаемость различных свойств горных пород и грунта, таких как пористость .

Подземные материалы

Под поверхностью есть несколько типов материалов. Их можно обобщить как камень или почву. Камень относится к твердой породе под рыхлой почвой. Почва включает весь рыхлый или рыхлый материал над твердыми породами, такой как гравий, песок, ил, глина и верхний слой почвы.

Подзарядка

Пополнение – это поверхностные воды, восполняющие подземные воды.Есть два основных источника пополнения. Пополнение может происходить либо за счет осадков, которые выпадают на землю и просачиваются (просачиваются) в водоносные горизонты. Подпитка может также поступать из поверхностных вод (рек, озер, ручьев или водно-болотных угодий), которые просачиваются в землю.

Проницаемость

Проницаемость — это мера того, насколько легко вода может проходить через материал. Вода быстро течет через материал с высокой проницаемостью и очень медленно течет через материал с низкой проницаемостью. Если представить, что вы наливаете воду в ведро с гравием, вода довольно быстро обтекает камни.Однако, если вы выльете воду на ведро с песком, вода будет двигаться медленнее, поскольку она будет проходить через промежутки между песчинками. Ведро гравия имеет более высокую водопроницаемость, чем ведро песка, а это означает, что вода легче проходит через материал. Почти все материалы водопроницаемы. Например, вода может проходить через плотные материалы, такие как глина. Однако для этого может потребоваться много времени.

Пористость

Пористость — это объем воздушного пространства внутри зерен, из которых состоят почвы и горные породы (см. рис. 1).Порода с высокой пористостью имеет много воздушного пространства. Если порода имеет низкую пористость, в ней мало воздушного пространства. Пористость может быть фактором проницаемости.

 

Рисунок 1: Пористость: Пемза является примером породы с высокой пористостью, что означает, что она очень пористая. Пемза — это тип вулканической породы. В крошечных пузырьках внутри камня так много воздуха, что он может плавать на воде [1].

Различные типы горных пород имеют разную степень пористости, что означает, что каждый из них будет иметь разную проницаемость.Например, если все частицы гравия имеют одинаковый размер (см. рис. 2), они будут аккуратно укладываться друг на друга с некоторыми промежутками. Если использовать аналогию с ведром, складывание кусков гравия, показанных на рис. 3, будет похоже на наполнение ведра бейсбольными мячами. Поскольку бейсбольные мячи складываются аккуратно, между ними есть промежутки, позволяющие воде довольно легко проходить через них.

 
Рис. 2. Гравий. На этом крупном плане видно, что все песчинки почти одинакового размера.Это обеспечивает воздушное пространство в зазорах. Эта порода должна иметь высокую пористость [2].

Если все кусочки гравия разного размера (см. рис. 3), то более мелкие зерна будут заполнять промежутки между более крупными зернами, тем самым уменьшая общее количество воздушного пространства в смеси. Используя подобную аналогию, это было бы похоже на наполнение одного и того же ведра и бейсбольными мячами, и мячами для гольфа. В ведро по-прежнему можно было бы добавить воды, но добавление мячей для гольфа означало бы, что в ведре осталось меньше места для воды.

 
Рисунок 3: Конгломерат: Конгломерат — это тип горной породы, состоящий из зерен разного размера. На этом фото крупная галька окружена мелкими песчинками. Песок заполняет воздушное пространство между галькой, поэтому эта порода имеет низкую пористость, что означает, что она не очень пористая [3].

Если зерна в породе сами по себе пористые (см. рис. 4), что создает впечатление, что порода заполнена пузырьками или везикулами, в породе будет много воздушного пространства.Чтобы пористость влияла на проницаемость, эти пузырьки должны быть связаны между собой, как показано на рисунке 4. В противном случае вода никогда не сможет достичь воздушного пространства, и порода не будет очень проницаемой.

Вифленый шарик, показанный на рис. 5, имеет отверстия снаружи и полый в середине. Если бы ведро было заполнено шариками для вифл вместо бейсбольных мячей, а затем наполнено водой, ведро вмещало бы больше воды, чем ведро с бейсбольными мячами, потому что вода проходила бы через шарики для вифл.Пемза — это порода, обладающая этими свойствами (т. е. очень пористая).

 
Рисунок 4: Пористая порода. Пемза представляет собой пористую породу. Когда поры соединены, вода может протекать через эту породу [4].
 
Рис. 5: Пример пористого камня: ведро с пластиковыми бейсбольными мячами с отверстиями, также известными как мячики для бейсбола. Это ведро вместит больше воды, чем если бы оно было наполнено твердыми бейсбольными мячами [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Пористость и проницаемость: в чем разница?

 Пористость относится к тому, сколько воздушного пространства находится в почве или породе. Проницаемость относится к легкости, с которой вода может проходить через материал. Во многих случаях породы или грунт с высокой пористостью также будут иметь высокую проницаемость.Вода будет быстро проходить через воздушные пространства в камне или почве. Чтобы вода могла проходить через воздушные пространства, эти воздушные пространства должны быть соединены.

Если горная порода или почва с высокой пористостью имеют несвязанные воздушные пространства, то порода или почва имеют низкую проницаемость, даже несмотря на высокую пористость. Ведро, наполненное шариками для пинг-понга, которое затем наполняется водой, не вмещает много воды. Несмотря на то, что внутри шариков для пинг-понга есть воздушные полости, вода не может пройти через шарик для пинг-понга. Теперь представьте, что вы льете воду на кусок швейцарского сыра. В швейцарском сыре много отверстий, но эти отверстия не проходят через весь сырный блок. Несмотря на то, что сыр имеет высокую пористость, он не обладает высокой проницаемостью, потому что вода не проходит через него.

 

 

Источники:

[1] «11-01-2001» Эдвина Андертона находится под лицензией CC BY 2.0.

[2] «Пляжный песок (Линдамар)» Яна Брауна находится под лицензией CC BY 2.0. 

[3] «Конгломерат» Спенсера Гарнесса находится под лицензией CC BY 2.0.

[4] «Пемза» от brittgow находится под лицензией CC BY 2.0.

[5] «Dirtly Balls» от Poppy распространяется под лицензией CC BY 2.0.

Пористость: определение, уравнение, расчет и измерение — видео и расшифровка урока

Факторы сортировки

Пористость породы зависит от многих факторов, наиболее важным из которых является то, насколько хорошо отсортированы частицы породы. Если горная порода состоит только из частиц одного размера, ее называют хорошо отсортированной . Однако, если в камне есть группа частиц разного размера, это плохо отсортированный . Плохо отсортированная порода имеет более низкую пористость, чем хорошо отсортированная порода. Это потому, что более мелкие частицы будут падать в пустые пространства, заполняя их.

Например, подумайте о банке, полной гигантских челюстей. Челюсти одинакового размера и окружены большим пространством, что делает банку хорошо сортируемой.Теперь давайте добавим в банку немного M&M’s с арахисом и заполним пространство между челюстями. В банке меньше пустого места, поэтому сортировка средняя. Когда мы насыпаем в банку несколько мини-M&Ms, они заполняют большую часть пустого пространства, но не все. Теперь банка плохо отсортирована.

Расчет пористости

Пористость — это количество (или объем) пустот в породе по сравнению с общим объемом породы. Мы выражаем это математическим соотношением: объем пустот, деленный на общий объем (пустота/общий). Обычно это отношение умножается на 100%, чтобы мы могли говорить и сравнивать в процентах, а не в десятичных дробях, как показано в следующем уравнении:

Пористость = (объем пустот / общий объем) x 100% тяжелая, твердая на вид порода, и мы хотим рассчитать ее пористость. Мы знаем, что общий объем составляет 125 кубических дюймов. Мы также знаем, что объем пустоты равен 4 кубическим дюймам. Используя уравнение для пористости, мы имеем:

Пористость = (4/125) x 100% = 0.032 x 100% = 3,2%

Пористость породы составляет 3,2%.

Теперь, когда мы знаем, как использовать основное уравнение для пористости, давайте расширим его. Как вы понимаете, трудно определить, сколько пустого пространства находится внутри камня. Однако, если мы знаем общий объем и объем твердого тела, мы можем вычислить объем пустоты. Когда мы вычтем твердый объем из общего объема, у нас останется объем пустого пространства, то есть объем пустот. (полное твердое = пустое).Новое уравнение для пористости:

Пористость = ((Общий объем — Объем твердого тела) / Общий объем) x 100%

Давайте попробуем использовать новое уравнение с той же породой. Общий объем породы составляет 125 кубических дюймов, а объем твердого тела — 121 кубический дюйм. Таким образом, формула будет следующей:

Пористость = ((125 — 121) / 125) x 100% = (4/125) x 100% = 0,032 x 100% = 3,2%

Используя оба уравнения, мы пришли к одному и тому же ответ: 3,2%, хотя мы использовали объем твердого тела, а не объем пустоты.

Резюме урока

Пористость , обычно выражаемая в процентах, представляет собой количество пустого пространства внутри породы. Ее можно классифицировать как общую, первичную, вторичную или эффективную пористость. Сортировка является основным фактором пористости. Чем лучше отсортирована порода, тем выше ее пористость.

Для расчета пористости используются два основных уравнения. В первом уравнении используется общий объем и объем пустоты. Пористость = (объем пустот / общий объем) x 100% .Второе уравнение использует общий объем и объем твердого тела. Пористость = ((Общий объем — объем твердого тела) / Общий объем) x 100% . Больший процент означает, что камень способен удерживать больше воды.

Определение и классификация пористости

Классификация пористости
  • Пористость : количество пустого пространства внутри породы
  • Первичная пористость : пустое пространство, образовавшееся в результате образования породы
  • Вторичная пористость : пространство, образовавшееся после образования породы (трещины)
  • Эффективная пористость : общее количество пространства, которое позволяет жидкости проходить через пространство
  • Хорошо отсортированный : полностью состоит из частиц одного размера — более пористая
  • Плохая сортировка : все частицы разного размера — меньшая пористость

Результаты обучения

По завершении этого урока учащиеся должны уметь:

  • Давать определение пористости
  • Знать классификации пористости
  • Проиллюстрируйте уравнения для измерения пористости

Пористость — AAPG Wiki

Справочное руководство по геологии разработки
Серия Методы исследования
Часть Лабораторные методы
Глава Пористость
Автор М. Питер Коун, Дэвид Дж. Керси
Ссылка Веб-страница
Магазин Магазин AAPG

Пористость определяет вместимость коллектора. Он определяется как отношение пустотного пространства, обычно называемого объемом пор, к общему объему и выражается либо в долях, либо в процентах. Почти все коллекторы углеводородов сложены осадочными породами, в которых значения пористости обычно колеблются от 10 до 40 % в песчаниках и от 5 до 25 % в карбонатах. [1] [2] (Также см. Качество коллектора.)

Определение терминов пористости

Рисунок 1  Схема системы пор, связанная с минералогией, содержанием воды и оценкой пористости. (Примечания: *lf образец полностью дезагрегирован во время измерения. «Изменяется в зависимости от высоты над уровнем свободной воды».) ссылка нужна
] )

Часто существуют расхождения между значениями пористости, определенными в лаборатории, и значениями пористости, полученными из скважинных каротажей. Некоторые из этих несоответствий являются результатом различий, присущих сравнению прямых измерений физических свойств, сделанных на небольших образцах, с косвенными оценками усредненных свойств. Однако многие из этих несоответствий можно объяснить различиями в определении и оценке пористости (рис. 1).

Общая пористость

Общая пористость включает все пустое пространство, независимо от того, являются ли поры взаимосвязанными или изолированными. В лаборатории нет практического способа регулярно измерять объем изолированных пор в горных породах.Однако его можно определить путем дезагрегации образцов. Если дезагрегированные породы содержат смектит, метод, используемый для сушки образцов, может повлиять на значения пористости, и общая пористость после сушки в печи будет больше, чем общая пористость после сушки во влажном состоянии (см. Эффективная пористость ниже). Общая пористость из каротажа плотности будет равна дезагрегированной общей пористости кернов, высушенных в печи. Однако нейтронный журнал расширит определение, включив в него химию структурных гидроксилов.

Эффективная пористость

Анализ пористости керна, высушенного в печи включает пустотное пространство всех взаимосвязанных пор плюс объем воды, связанной со смектитом.Напротив, пористость анализа высушенного влагой керна включает пустотное пространство всех взаимосвязанных пор плюс объем всей связанной воды сверх объема пленки воды толщиной в две молекулы, удерживаемой смектитом. Keelan [2] сообщил, что удаление этой пленки может увеличить пористость на 3,3 балла в породах, содержащих 10% смектита.

Типы пор

Рисунок 2  Идеализированная система пористости песчаника, показывающая четыре основных типа пор: межзерновые, микропористые, поры растворения и трещины.(По Питтману. [4] )

Основные типы обломочных и карбонатных пор могут быть идентифицированы путем интеграции данных описания керна, петрографии тонких шлифов, сканирующей электронной микроскопии и испытаний капиллярным давлением. Эти анализы показывают, что существуют значительные различия между обломочными и карбонатными типами пор.

Рисунок 3  Идеализированная система карбонатной пористости, показывающая три основные группы пористости: селективная к ткани, не селективная к ткани и селективная к ткани или нет.(После Choquette and Pray. [5] )

Системы пор песчаника

В песчаниках можно выделить четыре основных типа пористости: [4] (1) межзерновая (первичная), (2) микропористость, (3) растворение (вторичная) и (4) трещиноватость (рис. 2). Межзерновая пористость существует в виде пространства между зернами обломочного материала. Микропористость существует в виде мелких пор (менее 2 мкм), обычно связанных с обломочными и аутигенными глинистыми минералами. Пористость растворения представляет собой поровое пространство, образованное от частичного до полного растворения зерен каркаса и/или цемента.Трещинная пористость – это пустотное пространство, связанное с естественными трещинами.

Карбонатные поровые системы

По сравнению с системами обломочных пор типы пор в карбонатных породах более разнообразны (см. Модели карбонатных коллекторов: фации, диагенез и характеристика течения). Можно выделить три основные группы пор: [5] селективные к ткани, не селективные к ткани и селективные к ткани или нет (таблица 1 и рисунок 3). Семь типов пористости (межчастичная, внутричастичная, межкристаллитная, литейная, фенестральная, трещинная и кавернозная) являются общими и важными с точки зрения объема.

Таблица 1 Типы карбонатных пор
Тип пор Описание
Выбор ткани
Интерчастица Пористость между частицами
Внутричастичный Пористость внутри отдельных частиц или зерен
Интеркристалл Пористость между кристаллами
Молдик Пористость, образованная путем селективного удаления отдельного компонента породы
Фенестрал Поры больше, чем пустоты, поддерживаемые зернами (межчастичные)
Приют Пористость, создаваемая защитным эффектом крупных осадочных частиц
Каркас роста Пористость, созданная за счет роста каркаса карбонатной породы на месте
Неселективный по ткани
Перелом Пористость, образованная гидроразрывом
Канал Заметно удлиненные поры
Вуг Поры более 1/16 мм в диаметре и несколько изометричной формы
Пещера Очень большой канал или каверна
Выбор ткани или нет
Брекчия Межчастичная пористость в брекчии
Сверление Пористость, созданная сверлящим организмом
Нора Пористость, образующаяся в результате закапывания организмом
Усадка Пористость, вызванная усадкой отложений

Хотя трещинная пористость очень распространена в карбонатных породах, она обычно составляет менее 1% от общего объема как в обломочных, так и в карбонатных коллекторах.

Влияние текстурных параметров на пористость

Рисунок 4  Схема упаковки сфер. Значения пористости рассчитаны для кубической (47,6%), орторомбической (39,5%), ромбоэдрической (26%) и тетрагональной (30,2%) упаковки. (По Бергу; [6] ; изменено по Гратону и Фрейзеру. [7] )

Первичная пористость в обломочных и некоторых карбонатных породах (таких как оолиты) зависит от размера зерен, упаковки, формы, сортировки и количества межкристаллитной матрицы и цемента. [8] Теоретически пористость не зависит от размера зерна. Однако изменения размера зерна влияют на его форму и сортировку. Поскольку эти переменные напрямую влияют на пористость, изменения размера зерна косвенно влияют на пористость.

Теоретическое влияние размера зерна и упаковки на пористость было исследовано Гратоном и Фрейзером [7] , которые рассчитали пористость различных вариантов упаковки однородных сфер. Теоретическая максимальная пористость кубической уплотненной породы, независимо от значения, присвоенного радиусу зерен, составляет 47. 6%. Можно рассчитать значения пористости для других насадок (рис. 4).

Влияние формы зерна на первичную пористость исследовали Fraser [9] и Beard and Weyl. [10] Как правило, пористость уменьшается по мере увеличения сферичности из-за более плотной упаковки, характерной для сферических зерен. Многочисленные исследования [9] [11] [10] [12] показывают, что пористость обычно увеличивается при сортировке. Gaither [13] показал, что при смешивании двух размеров зерна пористость снижается до тех пор, пока оба размера зерна не будут присутствовать примерно в равных количествах.

Лабораторное определение пористости

Подготовка проб

Большинство методов анализа пористости требуют удаления растворимых углеводородов перед анализом пробы. Факторы, влияющие на очистку пробы, включают типы присутствующих углеводородов, присутствие солей, осажденных из поровых вод, минералогию породы, степень цементации и временные ограничения. Для удаления углеводородов из горных пород можно использовать различные растворители и методы очистки. Толуол обычно является эффективным растворителем для большинства жидких углеводородов.Если углеводороды невозможно удалить толуолом, можно использовать толуол/метанол (азеотроп), хлороформ/метанол (азеотроп), метиленхлорид или сероуглерод. Метанол используется для удаления солей, образующихся при испарении соленых поровых вод. Породы, содержащие гипс и смектит, требуют специальной низкотемпературной очистки, чтобы свести к минимуму удаление структурной и связанной воды. [14]

Для лабораторного определения пористости обычно требуются сухие образцы. Большинство образцов, не содержащих глину, можно сушить в печи (115°C388.15 K
239 °F
698,67 °R). Если присутствуют глинистые минералы, особенно смектит, требуется влажная сушка (относительная влажность 45%, 63°C336,15 K
145,4 °F
605,07 °R), чтобы предотвратить удаление связанной глиной воды.

Лабораторный анализ

Для определения пористости доступны различные лабораторные методики. Тип образца, типы пор, временные ограничения и требования к точности обычно используются для определения наилучшего аналитического метода (таблица 2).

Таблица 2  Сравнение методов определения пористости
Метод Преимущества
Пористость повторного насыщения Точный
Насыщенные образцы доступны для дальнейшего тестирования
Время насыщения зависит от проницаемости
Пористость по закону Бойля: определение объема зерна Очень точный
Не чувствителен к минералогическому составу породы
Образцы могут быть использованы для дальнейшего тестирования
Легко определяемая плотность зерна
Легко измеряемые образцы неправильной формы, трещины и/или каверны
Быстрая техника (после очистки и сушки)
Пористость по закону Бойля: определение объема пор Очень точный
Не чувствителен к минералогическому составу породы
Пористость можно определить при пластовом напряжении
Измерение проницаемости можно проводить на том же приборе, чтобы избежать гистерезиса напряжений
Быстрая техника (после очистки и сушки)
Суммарная пористость флюидов Точно для большинства типов пород
Пористость и насыщенность определяются на расщепленных образцах
Не требует очистки или сушки
Быстрая техника
Количество точек пористости шлифа Пористость можно определить на образцах неправильной формы, трещинах и/или кавернах
Типы пор могут быть идентифицированы
Можно установить взаимосвязь между зернами, цементом, матрицей и порами
стр. Я. пористость Пористость можно определить на неправильных формах
Типы пор могут быть идентифицированы
Точное определение видимой пористости

Пористость можно определить путем измерения двух из трех переменных: объема пор ( V p ), объемного объема ( V b ) или объема зерна ( V г 9 Уравнения 1, 2 или 3 затем используются для расчета пористости:

Пористость также можно определить путем сложения (с использованием суммирования флюидов) отдельных отношений объема газа к общему объему ( G b ), объема нефти к общему объему ( O b ) и объема воды к общему объему ( W b ) (уравнение 4).Таким образом,

Измерение объема пор

Рисунок 5  Схема гелиевого порометра по закону Бойля для измерения объема пор.

Объем пор может быть измерен непосредственно путем повторного насыщения чистой сухой породы флюидом. Насыщение производится либо газом (метод закона Бойля), либо жидкостью (гравитационный метод).

В методе по закону Бойля гелий используется для насыщения образца, поскольку он инертен, плохо адсорбируется на поверхности минералов и (из-за малого размера молекулы) быстро проникает в систему микропор.В лаборатории керн часто помещают в аппарат, состоящий из гибкого резинового чехла внутри кернодержателя (рис. 5). Затем к внешней стороне резинового чехла прикладывают давление, чтобы прижать его к образцу. Затем гелий из эталонной ячейки при известном давлении расширяется в объем пор. Следят за новым равновесным давлением в системе и рассчитывают объем пор по закону Бойля:

где

  • P 1 = начальное давление в эталонной ячейке
  • P 2 = конечное давление в системе
  • V r = объем эталонной ячейки
  • В Д = объем соединительной трубки (объем линии)
  • V p = объем пор образца

Очень точные измерения объема пор могут быть достигнуты с помощью порозиметра по закону Бойля, если ботинок соответствует образцу. Следовательно, этот метод не подходит для кавернозных или трещиноватых пород или для образцов, которые нельзя обрезать в цилиндры.

В гравитационном методе очищенный и высушенный образец сначала взвешивают, а затем погружают в сосуд для насыщения. Сосуд заполняется насыщающей жидкостью и находится под давлением до 2000 фунтов на квадратный дюйм в течение как минимум 24 часов. После стабилизации давления полностью насыщенный образец вынимают из сатуратора, сразу же раскатывают на абсорбирующем материале для удаления поверхностной пленки насыщающей жидкости и взвешивают.Объем пор рассчитывается по следующему уравнению:

где

  • V p = объем пор
  • W S = масса образца (100 % насыщения)
  • W d = масса образца (сухого)
  • ρ s = плотность насыщающей жидкости

Этот метод не подходит для кавернозных, трещиноватых образцов или образцов с очень низкой проницаемостью.

Измерение объема зерна

Рисунок 6  Схема гелиевого порозиметра по закону Бойля для измерения объема зерна.

Объем зерна можно также измерить методом закона Бойля. Оборудование, используемое для измерения объема зерна и объема пор, аналогично, за исключением камеры для образцов. Порозиметр объема зерна не ограничивает образец с помощью резинового чехла (рис. 6). Для измерения объема зерна образец помещают в камеру известного объема.Затем гелий из эталонной ячейки при известном давлении расширяется в камеру для образца. Равновесное давление в системе контролируется, и для расчета объема зерна используется закон Бойля. Следовательно,

где

  • P 1 = начальное давление в эталонной ячейке
  • P 2 = конечное давление в системе
  • V r = объем эталонной ячейки
  • V c = объем камеры для проб
  • В Д = объем соединительной трубки (объем линии)
  • V г = объем зерна образца (неизвестно)

Это отличный метод для определения объема зерна независимо от формы образца или характеристик поверхности.

Измерение объемного объема

Общий объем можно определить прямым измерением, вытеснением жидкости или гравиметрически. Штангенциркули можно использовать для непосредственного измерения однородных образцов, а общий объем рассчитывается на основе измеренных размеров. Этот метод не подходит для нецилиндрических образцов.

Объемный объем также можно определить путем погружения небольшого образца в несмачивающую жидкость. Ртуть обычно используется в качестве несмачивающей жидкости, и общий объем равен объему ртути, вытесненной образцом.Гравиметрическое определение общего объема аналогично процедуре насыщения, используемой для определения объема пор. Полностью насыщенный образец сначала взвешивают на воздухе и повторно взвешивают, погружая его в смачивающую жидкость. Общий объем рассчитывается по закону Архимеда. Таким образом,

где

  • V b = общий объем
  • W s = масса образца в воздухе (100 % насыщения)
  • W i = масса образца, погруженного в насыщающую жидкость
  • ρ s = плотность насыщающей жидкости

Метод суммирования флюидов (ретортная пористость)

Метод суммирования флюидов представляет собой быстрый аналитический метод определения пористости с использованием предположения, что общий объем нефти, воды и газа в материале составляет объем пор этого материала. Первые два значения определяются ретортированием образцов при повышенной температуре, а второе – прямым введением ртути. (Подробнее о суммировании флюидов см. в разделе «Обзор рутинного анализа керна».)

Другие методы

Другим доступным методом определения пористости в дополнение к упомянутым здесь является точечный подсчет порового пространства, занятого синей эпоксидной смолой в шлифах (см. Анализ шлифов). Кроме того, в последнее время был достигнут значительный прогресс в развитии анализа петрографических изображений (PIA) как метода определения пористости. [15] [16] В этом процессе поровое пространство очерчивается из минералогии с использованием методов фотографического изображения. Получение изображений из нескольких мест на тонком срезе позволяет компенсировать трехмерный параметр из двух измерений.

И рентгеновская компьютерная томография (КТ), и ядерный магнитный резонанс (ЯМР) применяются для определения пористости. Это выходит за рамки данного обсуждения, но всесторонне освещено в литературе (например,, уксус, [17] и Веллингтон и уксус [18] ).

Влияние всестороннего давления на пористость

Пористость уменьшается с увеличением чистого давления вскрыши (литостатическое давление минус поровое давление), а в обломочных породах чувствительность к напряжениям обычно увеличивается с увеличением содержания глины и уменьшением содержания цемента. [19] Поскольку пористость зависит от напряжения, лабораторные измерения следует проводить в условиях напряжения, когда это возможно. Эти измерения выполняются с помощью специально разработанных порометров по закону Бойля (объем пор), подобных показанному на рисунке 5, которые применяют к образцу гидростатическое напряжение.Однако в коллекторе разрешенная составляющая напряжения является одноосной. Одноосное напряжение меньше гидростатического напряжения, и, следовательно, гидростатическое напряжение, измеренное в лаборатории, должно быть преобразовано в эквивалентное пластовое (одноосное) напряжение.

См. также

Ссылки

  1. ↑ Coneybeare, CEB, 1967, Влияние уплотнения на стратиграфический анализ: Canadian Petroleum Geology Bulletin, т. 15, с. 331–345.
  2. 2.0 2.1 Килан, Д.К., 1982 г., Анализ керна для помощи в описании коллектора: Journal of Petroleum Technology, т. 34, с. 2483–2491, DOI: 10.2118/10011-PA.
  3. ↑ Chatzis, I., N.R. Morrow, and H.T. Lim, 1983, Величина и подробная структура остаточной нефтенасыщенности: Журнал Society Petroleum Engineers Journal, т. 23, с. 311–326., 10., 2118/10681-ПА
  4. 4.0 4.1 Питтман, Э. Д., 1979, Пористость, диагенез и продуктивность коллекторов из песчаника, в P.А. Шолле и П. Р. Шлюгер, ред., Аспекты диагенеза: специальная публикация Общества экономических палеонтологов и минералогов 26, с. 159–173.
  5. 5.0 5.1 Choquette, P.W., and L.C. Pray, 1970, Геологическая номенклатура и классификация пористости в осадочных карбонатах: Бюллетень AAPG, т. 54, с. 207–250.
  6. ↑ Берг, Р. Р., 1970, Метод определения проницаемости по свойствам породы-коллектора: Труды Ассоциации геологических обществ побережья Мексиканского залива, т. 20, с. 303–317.
  7. 7.0 7.1 Graton, L.C., and HJ Fraser, 1935, Систематическая упаковка сфер с особым упором на пористость и проницаемость: Journal of Geology, т. 43, с. 785–909, DOI: 10.1086/jg.1935.43.issue-8.
  8. ↑ Петтиджон, Ф.Дж., 1975, Осадочные породы, 3-е изд.: Нью-Йорк, Харпер и Роу, с. 628.
  9. 9,0 9,1 Fraser, HJ, 1935, Экспериментальное исследование пористости и проницаемости обломочных отложений: Journal of Geology, v.43, с. 910–1010, DOI: 10.1086/jg.1935.43.issue-8.
  10. 10.0 10.1 Бирд, Д. К., и П. К. Вейл, 1973, Влияние текстуры на пористость и проницаемость рыхлого песка: Бюллетень AAPG, т. 57, с. 349–369.
  11. ↑ Роджерс, Дж. Дж. и У. Хед, 1961, Взаимосвязь между пористостью, медианным размером и коэффициентами сортировки синтетических песков: Журнал осадочной петрологии, т. 31, с. 467–470.
  12. ↑ Прайор, В. А., 1973, Модели проницаемости и пористости и вариации в некоторых голоценовых песчаных телах: Бюллетень AAPG, v. 57, н. 1, с. 162–189.
  13. ↑ Gaither, A., 1953, Изучение пористости и соотношения зерен в экспериментальных песках: Журнал осадочной петрологии, т. 23, с. 180–195, DOI: 10.1306/D4269602-2B26-11D7-8648000102C1865D.
  14. ↑ Килан, Д.К., 1971, Критический обзор методов анализа керна: 22-е ежегодное техническое собрание Нефтяного общества Канадского института горного дела, Калгари, Банф, Альберта, 2–5 июня, документ № 7612, с. 1–13.
  15. ↑ Эрлих, Р., С.К.Кеннеди, С. Дж. Крэбтри и Р. К. Крэбтри, 1984 г., Анализ петрографических изображений, 1. Анализ комплексов пор коллектора: Журнал осадочной петрологии, т. 54, н. 4, с. 1365–1378 гг.
  16. ↑ Джерард, Р. Э., К. А. Филипсон, Ф. М. Беллентин и Д. Х. Маршалл, 1991, Анализ петрографических изображений, в Полаз, И., Сенгупта, С. К., ред., Автоматический анализ закономерностей при разведке нефти: Нью-Йорк, Springer-Verlag.
  17. ↑ Vinegar, HJ, 1986, Рентгеновское, компьютерное и ЯМР-изображение горных пород: Journal of Petroleum Technology, v. 38, с. 257–259, DOI: 10.2118/15277-PA.
  18. ↑ Wellington, S.L., and H.J. Vinegar, 1987, Рентгеновская компьютерная томография: Journal of Petroleum Technology, т. 39, н. 8, с. 885–898, DOI: 10.2118/16983-PA.
  19. ↑ Амаефуле Дж. О., Д. К. Килан, Д. Г. Керси и Д. М. Маршалл, 1988 г., Описание пласта — практический синергетический инженерно-геологический подход, основанный на анализе данных керна: 63-я Ежегодная техническая конференция и выставка SPE Общества инженеров-нефтяников, Хьюстон. , Техас, 2–5 октября, SPE 18167.

Внешние ссылки

найти литературу по
Пористость

Что имеет самую высокую пористость? – Кухня

Глина является наиболее пористым осадком, но наименее проницаемым. Глина обычно действует как водоупор, препятствуя течению воды. Гравий и песок являются пористыми и проницаемыми, что делает их хорошими материалами для водоносных горизонтов. Гравий имеет самую высокую проницаемость.

Что имеет более высокую пористость, песок или глина?

Песок является самой крупной минеральной частицей и имеет больше пор между частицами, чем ил или глина. Точно так же поровое пространство между частицами ила меньше, чем между частицами песка, но больше, чем между частицами глины. Глина, самая маленькая частица, имеет наименьшее количество пор.

Какие породы имеют наилучшую пористость?

Из консолидированных пород наибольшей потенциальной пористостью обладают хорошо трещиноватые вулканиты и известняки с кавернозными отверстиями, образовавшимися в результате растворения, а наименьшей – интрузивные магматические и метаморфические породы, образовавшиеся под большим давлением.

Почему глина имеет более высокую пористость, чем песок?

Удивительно, но глина также может иметь высокую пористость, потому что глина имеет большую площадь поверхности, чем песок, поэтому в почве может оставаться больше воды. Некоторые поверхностные почвы в этом районе имеют высокое содержание глины (очень мелкие частицы), поэтому они обладают высокой пористостью, но низкой проницаемостью.

Что имеет высокую пористость и высокую проницаемость?

Хорошими примерами водоносных горизонтов являются ледниковые тиллы или песчаные почвы, которые обладают как высокой пористостью, так и высокой проницаемостью.Водоносные горизонты позволяют нам быстро и легко извлекать подземные воды путем откачки.

Что означает более высокая пористость?

Пористость – это процент пустот в породе. Он определяется как отношение объема пустот или порового пространства к общему объему. Песчаники, как правило, имеют гораздо более высокую пористость (10–35%), потому что отдельные зерна песка или минералов не плотно прилегают друг к другу, что приводит к увеличению пористого пространства.

Что такое высокопористый грунт?

Пористость – это зазоры или пустоты в материале.Почвенный или горный материал может иметь высокую пористость, но если пустоты не соединены между собой, жидкость не может перемещаться из одной поры в другую. Большие поры позволяют воде быстро просачиваться через почву, а пористая почва часто содержит меньше питательных веществ, чем другие почвы.

Имеет ли известняк высокую пористость?

Известняк

обладает высокой пористостью и проницаемостью, а это означает, что вам нужно будет регулярно герметизировать его, чтобы он не окрашивался и не повреждался.

Хорошо ли пористые волосы?

Суть.Если у вас волосы с высокой пористостью, вода и масла могут легко впитываться, но вашим волосам будет трудно удерживать эту влагу. Это может привести к тому, что волосы станут сухими, вьющимися, склонными к спутыванию и ломкости.

Имеет ли ил высокую пористость?

«Пористость обратно пропорциональна размеру зерна, при этом отложения, состоящие из более мелких зерен, таких как ил и глина, имеют значительно больший объем открытых пространств, чем отложения, состоящие из крупных зерен, таких как песок и гравий». Глина и ил имеют более мелкие частицы и, следовательно, большую площадь поверхности. Так пористость больше.

Какова пористость воздуха?

Воздушная пористость относится к измерению объема порового пространства в среде выращивания, занятого воздухом после того, как он насыщается и дает возможность стечь. Воздушная пористость рассчитывается в процентах от объема питательной среды и обратно пропорциональна объемной плотности питательной среды.

Имеет ли почва пористость?

Пористость почвы или поровое пространство почвы представляют собой небольшие пустоты между частицами почвы.В вересковой почве эти поры большие и достаточно обильные, чтобы удерживать воду, кислород и питательные вещества, которые растения должны поглощать через свои корни.

Какая самая мелкая частица в почве?

Частицы глины — самые мелкие из всех частиц почвы, их размер составляет менее 0,002 мм.

Что имеет высокую пористость, но низкую проницаемость?

Хорошим примером породы с высокой пористостью и низкой проницаемостью является пузырчатая вулканическая порода, где пузырьки, которые когда-то содержали газ, придают породе высокую пористость, но, поскольку эти отверстия не связаны друг с другом, порода имеет низкую проницаемость.

Обладает ли пемза высокой пористостью?

Пористость может быть фактором проницаемости. Рисунок 1: Пористость: пемза является примером породы с высокой пористостью, что означает, что она очень пористая. Пемза — это тип вулканической породы.

Что из следующего имеет самую низкую пористость?

Изверженные или метаморфические породы имеют наименьшую первичную пористость, потому что они обычно формируются на глубине и имеют взаимосвязанные кристаллы.

Использование пористости в качестве показателя прочности для оценки добычи песка | Ежегодная техническая конференция и выставка SPE

История добычи, давление жидкости и прочность на одноосное сжатие являются основными данными для оценки риска образования песка.Оценки прочности на сжатие по каротажным диаграммам проиллюстрированы на примере скважины на конструкции Жерминьи-су-Кулона. Затем отношения между прочностью на сжатие и пористостью разрабатываются с использованием теоретического подхода к контактам зерен, анализа опубликованных данных по механике горных пород и механических измерений пробок, взятых из керна скважины. Показано, что фактор уплотнения может дополнять пористость при анализе. Полевой пример иллюстрирует взаимосвязь между критическим перепадом давления и коэффициентом уплотнения или пористостью.

Введение

Основной рамкой данного исследования является добыча нефти и газа из слабоконсолидированных пластов. Хорошо известно, что такому производству может помешать образование песка. Для предотвращения выноса песка можно использовать различное оборудование с гравийной набивкой, но оно является дорогостоящим и, как правило, вредным для производительности скважины. Поэтому решение об использовании такого оборудования имеет значительный экономический эффект и требует четкой оценки риска выноса песка.

В качестве возможных механизмов разрушения песка предлагаются разрыв при растяжении и разрыв при сжатии. Разрыв при растяжении возможен при двух условиях:

  • градиент давления жидкости на очистном забое больше градиента радиального напряжения,

  • тангенциальное эффективное напряжение не превышает уровень разрушения при сжатии (менее ucs ).

Поскольку давление жидкости и касательное эффективное напряжение связаны уравнением равновесия песка, условия (a) и (b) налагают верхний предел p max на перепад давления Pd — Pw через зону, дренируемую перфорацией.p max пропорционально toucs, и могут быть найдены различные значения отношения p max/ucs в зависимости от геометрии дренажа (радиальная, сферическая) и от истории добычи (влияние периодов остановки). Разрушение при сжатии возможно и в том случае, если в симметричных условиях: градиент давления остается меньше градиента радиального напряжения, эффективное касательное напряжение достигает критического уровня. Этим условиям соответствует максимум полного истощения ptd, который линейно зависит от ucs.

Полевые наблюдения, по-видимому, подтверждают общие направления этих теоретических анализов. Например, удовлетворительные условия добычи достигаются, если депрессионное давление Pdd поддерживается ниже 0,5 ucs. Поэтому, используя теоретическое моделирование и полевые наблюдения, две категории данных представляются очень важными: данные о давлении, характеризующие историю добычи и поток жидкости, а также данные, характеризующие прочность породы на одноосное сжатие.

стр.

14.1 Подземные воды и водоносные горизонты – физическая геология

Подземные воды хранятся на открытых пространствах в горных породах и рыхлых отложениях. Камни и отложения у поверхности находятся под меньшим давлением, чем на значительной глубине, и поэтому имеют больше открытого пространства. По этой причине, а также из-за того, что бурение глубоких скважин обходится дорого, большая часть подземных вод, к которым имеют доступ отдельные пользователи, находится в пределах первых 100 м от поверхности. Некоторые муниципальные, сельскохозяйственные и промышленные пользователи подземных вод получают воду с большей глубины, но более глубокие подземные воды, как правило, имеют более низкое качество, чем неглубокие подземные воды, поэтому существует предел того, насколько глубоко мы можем погружаться.

Пористость — это процент открытого пространства в рыхлых отложениях или горных породах. Первичная пористость представлена ​​промежутками между зернами в осадке или осадочной породе. Вторичная пористость – это пористость, возникшая после образования породы. Он может включать трещинную пористость — пространство внутри трещин в любой породе. Некоторые вулканические породы имеют особый тип пористости, связанный с пузырьками, а некоторые известняки имеют дополнительную пористость, связанную с полостями в окаменелостях.

Пористость выражается в процентах, рассчитанных от объема открытого пространства в породе по сравнению с общим объемом породы. Типичные диапазоны пористости ряда различных геологических материалов показаны на рис. 14.2. Неконсолидированные отложения, как правило, имеют более высокую пористость, чем консолидированные, потому что они не содержат цемента, и большинство из них не были сильно спрессованы. Мелкозернистые материалы (например, ил и глина), как правило, имеют большую пористость (в некоторых случаях до 70 %), чем более крупные материалы (например, ил).г., гравий). Первичная пористость, как правило, выше в хорошо отсортированных отложениях по сравнению с плохо отсортированными отложениями, где существует ряд более мелких частиц, заполняющих пространства, образованные более крупными частицами. Ледниковый тилл, который имеет широкий диапазон размеров зерен и обычно образуется при сжатии под ледниковым льдом, имеет относительно низкую пористость.

Консолидация и цементация в процессе литификации рыхлых отложений в осадочные породы снижает первичную пористость.Осадочные породы обычно имеют пористость в диапазоне от 10% до 30%, некоторые из которых могут быть вторичной (трещинной) пористостью. Размер зерен, сортировка, уплотнение и степень цементации пород влияют на первичную пористость. Например, плохо отсортированный и хорошо сцементированный песчаник и хорошо спрессованный аргиллит могут иметь очень низкую пористость. Магматические или метаморфические породы имеют наименьшую первичную пористость, потому что они обычно формируются на глубине и имеют взаимосвязанные кристаллы. Большая часть их пористости проявляется в виде вторичной пористости в трещинах.Из консолидированных пород наибольшей потенциальной пористостью обладают хорошо трещиноватые вулканические породы и известняки с кавернозными отверстиями, образовавшимися в результате растворения, а наименьшей — интрузивные магматические и метаморфические породы, образовавшиеся под большим давлением.

Рисунок 14.2 Изменения пористости рыхлых материалов (красный цвет) и горных пород (синий цвет) [SE]

 

Пористость — это мера того, сколько воды может храниться в геологических материалах. Почти все породы содержат некоторую пористость и, следовательно, содержат подземные воды.Подземные воды находятся под вашими ногами и повсюду на планете. Учитывая, что осадочные породы и рыхлые отложения покрывают около 75 % континентальной коры при средней мощности в несколько сотен метров и что они, вероятно, имеют в среднем около 20 % пористости, легко увидеть, что огромный объем воды можно хранить в земле.

Пористость описывает, сколько места может быть для удержания воды под землей, а проницаемость описывает, как эти поры имеют форму и взаимосвязаны.Это определяет, насколько легко воде течь из одной поры в другую. Большие поры означают меньшее трение между текущей водой и стенками пор. Меньшие поры означают большее трение вдоль стенок пор, но также и больше изгибов и поворотов, через которые должна проходить вода. Проницаемый материал имеет большее количество более крупных, хорошо связанных пор, тогда как непроницаемый материал имеет меньше мелких пор, которые плохо связаны. Проницаемость является наиболее важной переменной в подземных водах.Проницаемость описывает, насколько легко вода может течь через горную породу или рыхлый осадок и насколько легко будет извлечь воду для наших целей. Геофизики и инженеры количественно определяют характеристику проницаемости геологического материала с использованием ряда различных единиц, но наиболее распространенной является гидравлическая проводимость . Для гидравлической проводимости используется символ K . Хотя гидравлическая проводимость может быть выражена в различных единицах, в этой книге мы всегда будем использовать м/с.

Материалы на рис. 14.3 показывают, что существует широкий диапазон проницаемости геологических материалов от 10-12 м/с (0,000000000001 м/с) до примерно 1 м/с. Рыхлые материалы, как правило, более проницаемы, чем соответствующие породы (сравните, например, песок с песчаником), а более крупные материалы гораздо более проницаемы, чем более мелкие. Наименее проницаемыми породами являются нетрещиноватые интрузивные магматические и метаморфические породы, за которыми следуют нетрещиноватые аргиллиты, песчаники и известняки.Проницаемость песчаника может широко варьироваться в зависимости от степени сортировки и количества присутствующего цемента. Трещиноватые магматические и метаморфические породы, и особенно трещиноватые вулканические породы, могут быть высокопроницаемыми, как и известняк, который растворился вдоль трещин и плоскостей напластования, образуя отверстия для растворения.

Рисунок 14.3 Изменения гидравлической проводимости (в метрах в секунду) рыхлых материалов (красный цвет) и горных пород (синий цвет) [SE]

Отложения песка и глины (а также песчаника и аргиллита) довольно пористые (от 30% до 50% для песка и от 40% до 70% для ила и глины), но в то время как песок может быть достаточно проницаемым, глина и аргиллит — нет.

Поверхность большинства зерен силикатных минералов имеет небольшой отрицательный заряд из-за несовершенства минеральной структуры. Вода (h3O) — полярная молекула. Это означает, что хотя она и не имеет общего электрического заряда, одна сторона молекулы имеет небольшой положительный заряд (сторона с двумя атомами водорода) по сравнению с небольшим отрицательным зарядом на другой стороне. Вода сильно притягивается ко всем минеральным зернам, и вода в этом слое связанной воды (несколько микрон вокруг каждого зерна) не может двигаться и течь вместе с остальной частью грунтовых вод.На нижних диаграммах, показанных здесь, связанная вода представлена ​​темно-синими линиями вокруг каждого зерна, а вода, которая может двигаться, — светло-голубой. В песке еще много воды, способной двигаться через осадок, но в глине/иле почти вся вода плотно удерживается в зернах и это снижает водопроницаемость. [СЭ]

Теперь мы увидели, что существует широкий диапазон пористости геологических материалов и еще более широкий диапазон проницаемости. Подземные воды существуют везде, где есть пористость.Однако способность этих грунтовых вод течь в значительных количествах зависит от проницаемости. Водоносный горизонт определяется как массив горных пород или рыхлых отложений, который обладает достаточной проницаемостью, чтобы вода могла проходить через него. Рыхлые материалы, такие как гравий, песок и даже ил, являются относительно хорошими водоносными горизонтами, как и горные породы, такие как песчаник. Другие породы могут быть хорошими водоносными горизонтами, если они хорошо трещиноваты. Водоупор представляет собой тело, которое не пропускает значительное количество воды, такое как глина, тил или слаботрещиноватая изверженная или метаморфическая порода.Это относительные термины, а не абсолютные, и обычно они определяются исходя из чьего-то желания откачивать грунтовые воды; что является водоносным горизонтом для того, кто не нуждается в большом количестве воды, может быть водоносным горизонтом для того, кто нуждается в ней. Водоносный горизонт, выходящий на поверхность земли, называется безнапорным водоносным горизонтом . Водоносный горизонт, в котором между водоносным горизонтом и поверхностью земли находится материал с более низкой проницаемостью, известен как замкнутый водоносный горизонт , а водоносный горизонт, разделяющий поверхность земли и водоносный горизонт, известен как водоупорный слой .

На рис. 14.4 показано поперечное сечение ряда горных пород и рыхлых материалов, некоторые из которых могут служить водоносными горизонтами, а другие — водоупорами или водоупорными слоями. Гранит гораздо менее проницаем, чем другие материалы, и в этом контексте он является водоупором. Желтый слой очень проницаем и мог бы стать идеальным водоносным горизонтом. Вышележащий серый слой является ограничивающим слоем.

Верхний желтовато-коричневый слой ( K = 10-2 м/с) не имеет водоупора и представляет собой безнапорный водоносный горизонт.Желтый слой ( K = 10-1 м/с) «ограничен» водоупорным слоем ( K = 10-4 м/с) и представляет собой напорный водоносный горизонт.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.