Гранулометрический анализ и методы его использования

26 марта

Необходимо иметь представление не только о пористо­сти зернистой породы, но и о крупности ее зерен, так как свобода движения воды зависит от диаметра пор, а послед­ний связан с размерами зерен. Чем поры мельче, тем боль­шее трение испытывает вода в своем движении в породе и,  следовательно, тем медленнее она продвигается в ней. И наоборот, чем поры крупнее, тем трение меньше и тем свободнее может продвигаться вода.

Чтобы иметь ясное представление о том, из какого размера зерен сложен данный песок, производят механи­ческий, или так называемый гранулометрический, анализ песка.

Существуют различные методы механического анализа сыпучих горных пород.

В полевой обстановке, когда требуется установить механический состав грунта, применяют так называемое грохочение, при котором испытуемый материал пропуска­ют через крупноячеистые сита-грохоты. Этот способ приго­ден для больших количеств крупнообломочных грунтов (гальки, гравия, щебня) и дает в общем довольно прибли­женное представление о составе грунта.

В лабораторной обстановке применяют ситовой и вод­ный анализы.

При ситовом анализе порцию песка, иногда с примесью небольшого количества гравия, пропускают через колонку сит различного диаметра отверстий: от 3 (реже от 10) и до 25 мм. Общий вес испытуемого образца грунта обыкновен­но не превышает 500 г. Образец грунта насыпают на верх­нее сито колонки, закрывают колонку крышкой и слегка потряхивают до тех пор, пока весь образец не распределит­ся по ситам в колонке.

На дне колонки соберется порция образца, зерна которой будут менее 0,25 мм (сита диаметром менее 0,25 мм приме­нять не рекомендуется, так как при этом происходит силь­ное распыление образца, а следовательно, и потеря материа­ла). Затем каждую порцию, оставшуюся на ситах, взвеши­вают и перечисляют на проценты к весу всего образца. Разделенные таким образом порции породы носят назва­ние фракций.

Механический анализ не всегда можно ограничивать выделением фракций по величине 0,25 мм. Для глинистых, лессовых пород характерно присутствие частиц менее 0,25 мм и даже менее 0,001 мм. Поэтому механический анализ должен выявить количественно участие в породе фракций от 0,1 мм и ниже. Мелкоземистая порода на фракции разделяется с помощью водного анализа.

Существует очень много методов подобного (водного) анализа, основанных на различных принципах. Чрезвы­чайно разнообразна и аппаратура, применяемая при этих анализах. Чаще всего применяются в лабораториях следую­щие методы анализа.

Метод А. Н. Сабанина основан на отстаивании взмученных частиц в воде. Так как зерна разной величи­ны будут падать на дно сосуда, в котором взмучен исследуе­мый материал, с различной быстротой, то, взмутив воду и дав ей отстояться несколько секунд, мы можем слить часть этой воды со взвешенными в ней зернами. Прибавив затем чистой воды в сосуд до первоначального его объема и повторяя взмучивание и сливание части взвешенных зерен через различные промежутки времени, например, сначала через 100 сек, затем через 30—10 сек, мы разобьем наши пробы на ряд фракций определенного размера зерен (при помощи мерной линейки под микроскопом мы можем проверить размер зерен каждой из выделенных фракций).

Таким образом производится дальнейшее разделение той части взятой пробы, где размер частиц менее 0,25 мм в диа­метре, на фракции: 0,25—0,1 мм, 0,1—0,05 мм, 0,05—0,01 мм, а по разности устанавливается количество частиц размера­ми менее 0,01 мм. Эта последняя фракция, тщательно собранная, разделяется по методу Робинсона (пипеточный метод) на фракции 0,01—0,005 мм и 0,005—001 мм; по разности определяется количество частиц менее 0,001 мм. Из особого цилиндра пробы взмученной взвеси отбираются при помощи пипетки соответственно через 25 мин, затем через 18 ч и, наконец, через трое суток (72 ч); после отбора пробы она высушивается в сушильном шкафу и взвешивается па точных аналитических весах. С приборами Сабанина и Робинсона можно освоиться только на практике. При всех операциях с этими прибора­ми требуется большая аккуратность во избежание потерь фракций при их отборе или при последующем высушивании и взвешивании.

Метод Шене. Другой принцип водного механиче­ского анализа заключается в том, что пробу исследуемой породы помещают в проточную воду, скорость течения которой может быть точно регулируема. Пропуская воду со все возрастающей скоростью, мы постепенно будем вымывать из нее частицы разной крупности. Если мы соберем и взвесим частицы, отмытые потоками различ­ной скорости, измерим их диаметры (как и в первом слу­чае) и перечислим на проценты к общему весу, то получим представление о размерах зерен, входящих в породу.

Продукция