fizika_gp

22

1.3.2 Микроскоп МПБ-2 Микроскоп отсчётный типа МПБ-2 с 24-кратным увеличе-

нием (табл. 1.1) предназначен для определения размеров минеральных зёрен, слагающих исследуемую породу.

Устройство микроскопа приведено на рис. 1.3. Микроскоп состоит из колонки – 7, установочного кольца – 6 и тубуса – 4, в котором закреплены объектив – 8 и окуляр – 2 с сеткой шкалы измерения – 3.

Таблица 1.1 – Технические характеристики микроскопа МПБ-2

Принцип работы микроскопа основан на сравнении изображения минеральных зёрен со шкалой измерения 3.

Для измерения необходимо взять микроскоп за колонку 7 и установить основанием на исследуемый образец 9 таким образом, чтобы отверстие в основании было по возможности концентрично с измеряемым объектом, а окно в колонке микроскопа находилось против внешнего источника света – 10.

Для получения резкого изображения шкалы сетки следует настроить окуляр 2 (см. рис. 1.3) по диоптриям глаза, вращая его за окулярное кольцо 1 до тех пор, пока изображение шкалы не станет совершенно отчётливым.

Если после этого изображение измеряемого объекта не будет резко видимым в поле зрения окуляра, то следует навести резкость изображения, перемещая тубус 4 микроскопа вверх–

23

вниз по высоте и вращением установочного кольца с накаткой 6 и добиться получения резкого изображения объекта.

При вращении кольца 6, винт 5, входящий в винтовой паз, имеющийся в трубе тубуса 4, заставит тубус перемещаться по высоте.

1 – окулярное кольцо, 2 – окуляр, 3 – сетка шкалы измерения, 4 – тубус, 5 – винт, 6 – установочное кольцо, 7 – колонка,

8 – объектив, 9 – образец горной породы, 10 – источник света

Рис. 1.3 – Схема микроскопа типа МПБ-2 При работе следует соблюдать основные правила:

1)Оберегать микроскоп от ударов и резких сотрясений.

2)Пыль с наружных оптических деталей можно осторожно удалить чистой фланелевой салфеткой или кисточкой.

25

зогенные, метаморфические) и горные породы (магматические, метаморфические, осадочные).

1.5.4Оценить тип структуры горной породы по п. 1.2.2:

 по степени кристалличности;  по абсолютным размерам составных частей (зёрен);

 по относительным размерам частей (зёрен);

 по типу цемента.

1.5.5Оценить тип текстуры горной породы по п. 1.2.3:

 по взаимному расположению составных частей;  по способу заполнения пространства.

1.5.6Определить параметры строения горной породы в образце по п. 1.2.4:

 размер минеральных зёрен, из средний диаметр;  коэффициент формы зёрен по формуле (1.1);

 коэффициент неоднородности формы зёрен по фор-

муле (1.2);

 коэффициент неоднородности породы по размерам зёрен по формуле (1.3);

 коэффициент слоистости породы (при её наличии) по формуле (1.4);

 углы наклона слоёв (при их наличии) относительно оси образца.

1.5.7Сделать зарисовки (или фотографии) каждого образца

–общий вид и поперечное сечение. На общем виде схемы (фотографии) образца показать основные его размеры, элементы текстуры (слоистость, трещиноватость), дефекты и другие особенности строения породы.

1.6 Обработка результатов эксперимента, составление отчёта

Результаты исследования образцов горных пород и определения основных параметров их строения студент помещает в отчёт о лабораторной работе в виде текстового описания, численных значений всех измерений геометрических показателей и выполненных на их основе расчётов, с иллюстрированием самостоятельно выполненными схемами и фотографиями.

В конце отчёта студент делает краткие выводы по работе.

26

1.7 Вопросы для самопроверки

1Что понимают под минералом?

2На какие группы делят минералы по из генезису?

3На какие группы делят минералы по физическому состоя-

нию?

4На какие типы (сингонии) и по какому признаку разделяют кристаллические решётки минералов?

5Что называют полезными ископаемыми?

6Что называют горной породой, в чем заключается основное различие между минералом и горной породой?

7Назовите основные типы горных пород по происхождению.

8Почему физические свойства магматических горных пород в подавляющем большинстве весьма существенно отличаются от физических свойств осадочных горных пород?

9Что понимают под структурой горной породы, какие выделяют основные параметры структуры породы?

10На какие типы структур делят горные породы по степени кристалличности?

11К какому типу горных пород по происхождению (магматических или осадочных) относят полнокристаллические, неполнокристаллические и стекловатые структуры пород?

12Классификация Д. С. Штейнберга типов структур горных пород по абсолютным размером составных частей.

13На какие виды структур разделяют горные породы по относительным размерам составных частей?

14Какие типы цементов, соединяющих зёрна горных пород, существуют, каковы их основные свойства?

15Что понимают под текстурой горной породы?

16Основные типы текстур, выделяемые по взаиморасположению составных частей горных пород.

17Основные типы текстур, выделяемые по способу заполнения пространства в горных породах.

18Назовите и дайте краткую характеристику основных типов слоистости горных пород и массивов.

19Какими основными показателями оценивают структурную

итекстурную неоднородность горных пород?

20Какими количественными параметрами характеризуют строение горных пород?

27

Лабораторная работа № 2

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД

ИСТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.8Цель работы

Изучить существующие методы испытания горных пород и строительных материалов, рассмотреть приборы и инструменты для этих методов испытаний.

1.9 Теоретические основы работы

Минеральный состав и строение, а также многофазность горных пород предопределяют различное их поведение при воздействии нагрузок, тепла, электрического поля, т.е. различные их физические свойства.

Физическое свойство породы – ее особое поведение (ответная реакция) при воздействии на нее определенных физических полей или сред.

Существует много разновидностей свойств горных пород. Основные из них: плотностные, механические, тепловые, электрические, магнитные, волновые, радиационные, горно-техноло- гические и другие.

Методы определения свойств (физико-технических параметров) горных пород: лабораторные и натурные.

Лабораторными методами определяют физико-технические параметры пород на образцах.

Натурные методы определения параметров пород применяют непосредственно в природных условиях, как правило, без полного отделения изучаемого объема породы от окружающего массива.

Сравнение лабораторных методов с натурными показывает, что изучение свойств пород в образцах гарантирует большую стабильность измеренных величин, дает более достоверные данные для сравнения и классификации пород, позволяет более четко выявить зависимости свойств от различных факторов. Определение

28

свойств на образцах, как правило, менее трудоемко и позволяет неоднократно производить измерения и уточнять их результаты.

1.10 Методы определения прочностных свойств горных пород

Определение прочностных параметров горных пород осуществляется по госту. Показатели прочности пород определяют на образцах правильной, полуправильной и неправильной форм.

ГОСТ 21153.3-85 ПОРОДЫ ГОРНЫЕ. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении. ГОСТ 21153.2-84 ПОРОДЫ ГОРНЫЕ. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии.

1.10.1 Метод определения цилиндрических и призматических образцов прямым растяжением

Метод предназначен для определения предела прочности породы по слабейшему поперечному сечению образца при одноосном растяжении в направлении его оси – заданном относительно сложения (слоистости) породы.

Сущность метода заключается в проведении испытаний цилиндрических или призматических образцов. Испытание каждого образца заключается в измерении разрушающей силы при продольном растяжении образца через стальные обоймы загрузочного устройства.

1.10.1.1 Метод отбора проб 1.1.1 Отбор проб – по ГОСТ 21153.0-75 со следующими

дополнениями:

размеры и объем породной пробы должны обеспечивать изготовление образцов необходимого количества, размеров

иориентировки относительно слоистости, указанных в п.п. 1.3.1, 1.3.3 и 1.3.6; допускается производить консервацию проб полиэтиленовой пленкой или другими водонепроницаемыми материалами, не вступающими во взаимодействие с породой;

при отборе проб гигроскопических пород (каменные соли, аргиллиты и т.п.) дополнительно отбирают несколько кус-

29

ков размером не менее 30 30 10 мм и общей массой не менее 200 г для определения исходной влажности пробы и сразу же помещают в бюксы, которые для надежной герметизации обматывают клейкой лентой. Определение влажности – по ГОСТ 5180- 75. Исходную влажность фиксируют в паспорте пробы.

1.10.1.2 Оборудование, инструменты и материалы 1.2.1 Для проведения испытания применяют оборудование,

инструменты и материалы по ГОСТ 21153.0-75 и дополнительно:

станок обдирочно-шлифовальный любой конструкции

сплоским чугунным диском, вращающимся вокруг вертикальной оси, или станок плоскошлифовальный типа 31710, станок токарный по ГОСТ 440-81 – для изготовления образцов;

машины испытательные или прессы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 8905-82 и ГОСТ 9753-81, максимальное усилие которых не менее чем на 20–30 % превышает предельную нагрузку на образец;

устройство нагрузочное, обеспечивающее центральное и соосное приложение растягивающего усилия к образцу (отклонение от соосности не более 0,5 мм) и исключающее передачу от захватов испытательной машины к образцу усилий, вызывающих его изгиб и кручение;

скрепляющий материал (эпоксидный клей, сплав Вуда или другие склеивающие или скрепляющие вещества) – для скрепления образца с обоймами нагрузочного устройства.

1.10.1.3 Подготовка к испытанию

1.3.1Образцы изготовляют из штуфов или кернов, составляющих пробу, выбуриванием на буровом станке или вырезанием на камнерезной машине с ориентировкой длины образца относительно слоистости породы в соответствии с целью проведения испытания.

1.3.2Образцы из негигроскопических пород изготовляют с применением промывочной жидкости.

Образцы из гигроскопических пород изготовляют без применения промывочной жидкости и до начала испытания хранят в эксикаторе.

1.3.3Размеры образцов выбирают по таблице 2.1.

30

Таблица 2.1 – Предпочтительные и допустимые размеры образцов

Примечание: m – отношение длины рабочей части образца (между обоймами нагрузочного устройства) к его диаметру (d) или стороне квадрата (а).

Измерения производят штангенциркулем с погрешностью не более 0,1 мм. Диаметр (сторону квадрата) измеряют в трех местах по длине образца (в середине и у торцов) в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Допускается разность диаметров (сторон квадрата) по всем измерениям не более 0,5 мм. За расчетный диаметр принимают среднее арифметическое результатов всех измерений.

1.3.4Образующие боковой поверхности образца должны быть прямолинейными по всей длине. Допуск прямолинейности рабочей части образца 0,5 мм. Допускаемая шероховатость – не более 0,2 мм.

1.3.5Подготовленные для испытания образцы должны иметь одинаковые размеры. Допускаются отклонения расчетных значений диаметра (стороны квадрата) каждого образца от его среднего арифметического значения по всем образцам выборки не более 2 мм.

1.3.6Количество образцов должно быть не менее 6 и обеспечивать относительную погрешность результатов испытания не более 20 % при надежности не ниже 0,8.

1.10.1.4 Проведение испытания

1.4.1Концевые части боковой поверхности образца соединяют скрепляющим материалом с обоймами нагрузочного устройства, обеспечивая совместно сборкой центрирование образца в обоймах и их соосность (см. прил. А).

1.4.2После затвердения скрепляющего материала образец, смонтированный в нагрузочном устройстве, помещают в испыта-