9 Propriedades do Índice de Rochas
Este artigo lança luz sobre as nove propriedades de índice das rochas. As propriedades são: - 1. Gravidade Específica 2. Teor de Umidade 3. Saturação Teor de Umidade (MC) sat 4. Porosidade 5. Permeabilidade 6. Condutividade Hidráulica 7. Coeficiente de Inchaço 8. Número de Rebound 9. Força Compressiva Uniaxial (ou Não-Confinada).
Propriedade do Índice # 1. Gravidade Específica:
i) Gravidade específica aparente seca (S b ):
Isto pode ser determinado por dois métodos, dependendo da porosidade da amostra de rocha.
(a) Para rochas de maior porosidade (> 10%):
Este teste é usado para muitas rochas sedimentares e rochas ígneas e metamórficas altamente intemperizadas.
A amostra de rocha é seca em estufa a 105 ° C durante 12 horas e pesada (W1). A amostra de rocha é imediatamente revestida com cera de parafina ou algum outro material cuja densidade (yp) é conhecida. A camada de cera é resfriada e a amostra é pesada (W 2 )
Peso da cera de parafina = W p = W 2 - W 1
Em seguida, o volume de água (V) deslocado pela amostra é medido.
b) Para rochas de baixa porosidade (<10%):
Este teste é feito para rochas sedimentares bem compactadas ou cimentadas, todas as rochas ígneas e metamórficas frescas. Uma balança de andador é usada. A amostra é suspensa no ar e pesada (VV). Ele é imerso em água e pesado novamente (W 2 ). Então S b = W 1 / W 1 - W 2
ii) Gravidade aparente saturada (S b (sat) ):
Se o teor de humidade de saturação (MC) sentado e a gravidade específica aparente seca (S b ) forem conhecidos, então
iii) Gravidade específica dos grãos minerais sólidos (S s ):
1. Seque a garrafa de densidade e a tampa a 105 ° C e pese (W 1 ).
2. A rocha é esmagada até uma malha igual ao tamanho do grão da rocha. Uma amostra deve ser seca (a 105 ° C por 4 horas) e colocada na garrafa de densidade (cerca de um terço cheio) e pesada (W 2 ).
3. A água destilada é adicionada à garrafa de densidade até que a amostra de pó de rocha seja coberta. A garrafa de densidade é então colocada num exsicador que é evacuado lentamente de ar.
4. Libere o vácuo e vibre o frasco com cuidado. Repita 3 e 4 até não sair mais ar da amostra.
5. Encha o frasco de densidade com água destilada, coloque no tampão e mantenha em banho de temperatura constante por 1 hora, adicionando água ao frasco se o volume de Uses diminuir.
6. Seque o frasco de densidade com tampa e pese (W 3 ). Esvazie, limpe e reabasteça o frasco de densidade com água destilada e mantenha a temperatura constante por 1 hora. Em seguida, limpe e volte a pesar (W 4 ).
Duas determinações devem ser feitas para cada amostra e a média dos resultados.
Propriedade do Índice # 2. Conteúdo de Umidade:
Para determinar o teor de umidade (MC), a amostra de rocha é pesada imediatamente ao ser removida de seu recipiente hermético (W 1 ), digamos um saco plástico. A amostra de rocha é seca até um peso constante num forno a 105 ° C durante 12 horas. Deixe esfriar em um dessecador e volte a pesar (W 2 ). Então,
Propriedade do Índice # 3. Conteúdo de Umidade de Saturação (MC) sat :
Se o teor de umidade da amostra já estiver determinado, nós sabemos o peso seco da amostra (W2). Coloque a amostra no cesto de arame e mergulhe-a em água por 12 horas. Remover e pesar após a secagem da superfície (W 3 ).
Propriedade do Índice # 4. Porosidade:
Porosidade (n) é a razão do volume de vazios em um solo ou rocha para o volume total., Se V v = Volume de vazios e V = Volume total
É expresso como uma fração decimal ou como uma porcentagem. Nas rochas 10% é média, 5% é baixa, 15% ou mais é alta. Nem todos os vazios em uma rocha estão interligados e acessíveis a fluidos penetrantes. Por exemplo, a pedra-pomes é uma rocha muito porosa cujos poros não estão interligados. Muitas rochas metamórficas ígneas e de alto grau têm rachaduras ou micro fraturas muito pequenas que não são interconectadas.
A porosidade efetiva refere-se à razão entre o volume de vazios interconectados e o volume total da rocha. Os vazios presentes nas rochas são geralmente de dois tipos, ou seja, vazios primários (poros) entre os fragmentos de rochas clásticas e vazios secundários produzidos por fratura posterior ou intemperismo químico.
O primeiro é característico de toda a massa rochosa e sua porosidade por definição estrita. O segundo depende da história subsequente do rock e é altamente variável dentro do corpo da rocha. Valores de porosidade verdadeira de alguns tipos de rochas comuns são dados na tabela-2 abaixo.
Os vários fatores que controlam a porosidade de rochas sedimentares e solos são os seguintes:
(a) O grau de cimentação (ou seja, até que ponto o espaço dos poros é substituído por cimento) e a extensão da recristalização nos pontos em que os grãos se tocam. Ambos são influenciados pela idade e história do enterro da rocha.
(b) A variação do tamanho do grão Como os pequenos grãos podem preencher os vazios entre os grãos maiores, um sedimento com grande variação no tamanho do grão (um sedimento bem graduado) tem uma porosidade mais baixa do que um sedimento mal graduado.
(c) O empacotamento dos grãos Se os grãos forem esféricos, o empacotamento pode fornecer uma faixa de porosidades de 26% a 47%. O empacotamento mais solto é um arranjo menos estável de grãos e uma mudança deste para um arranjo mais estável reduzirá a porosidade e poderá levar à expulsão da água do sedimento.
(d) A forma dos grãos Como as ripas angulares, como nos minerais argilosos, muitas vezes formam pontes entre outros grãos que as separam e, assim, aumentam a porosidade.
No calcário cristalino, o espaço vazio é principalmente secundário e é governado pela presença de fósseis e planos de estratificação por lixiviação de carbonato e redeposição por água subterrânea ácida e por fraturamento em escala grande e pequena. Por causa da lixiviação progressiva, o espaço vazio geralmente aumenta com o tempo e as cavernas podem se desenvolver.
Propriedade do Índice # 5. Permeabilidade:
Permeabilidade, k (dimensão L 2 ) é uma medida da facilidade de fluxo através de uma rocha ou solo, independente das propriedades do fluido. Está relacionado com a condutividade hidráulica K pela equação
Onde,
ρ = densidade
µ = viscosidade dinâmica
eg = aceleração devido à gravidade
A unidade de permeabilidade é o darcy, que é de aproximadamente 10 -8 cm2.
As permeabilidades de muitas rochas comuns são uma ou duas ordens de grandezas inferiores a um darcy e são usualmente expressas em milidarquias.
O principal fator que controla a permeabilidade é o tamanho dos vazios, uma vez que se os vazios forem menores, maior será a área superficial de contato da água com o mineral sólido e maiores serão as forças capilares restringindo o fluxo.
Em solos soltos, a permeabilidade aumenta com (diâmetro) 2 dos grãos. O fluxo também ocorre através de vazios secundários, tais como articulações e, rochas deste caráter são referidas como permeáveis, em vez de permeáveis.
Propriedade do Índice # 6. Condutividade Hidráulica:
A condutividade hidráulica K é uma medida da facilidade de fluxo de água através de um solo ou rocha sob um determinado gradiente hidráulico. A condutividade hidráulica (dimensões LT -1 ) está ligada à permeabilidade da propriedade do índice de rochas k e também à viscosidade e densidade do fluido (água). Não é uma propriedade de índice de rochas. Tem a dimensão de velocidade e é frequentemente expressa em metros por dia.
Valores típicos para os solos são:
Argilas: 0 a 1 m por dia
Areia: 10 a 260 m por dia
Cascalho: até 300 m por dia
Propriedade do Índice # 7. Coeficiente de Inchaço:
O coeficiente de inchaço é uma medida da alteração no comprimento de uma amostra que foi inicialmente seca em estufa e depois embebida em água até ficar totalmente saturada. É expresso como a razão entre os comprimentos original (seco) e final (saturado). Esse comportamento de inchamento está relacionado com a quantidade de minerais argilosos expansivos contidos em uma rocha.
Propriedade do Índice # 8. Número de Rebound:
O número de rebote (R) é medido usando um martelo de teste de concreto Schmidt e é usado para avaliar a resistência in situ das rochas. A altura de rebote do martelo é expressa como uma porcentagem da distância de percurso para frente da massa do martelo.
Propriedade do Índice # 9. Força Compressiva Uniaxial (ou Não-Confinada):
Antes de determinar a força de um espécime de rocha, é necessário que o espécime de rocha esteja devidamente preparado.
O seguinte procedimento pode ser adotado:
a) Tamanho e forma do espécime:
As amostras de teste cilíndricas são removidas de uma massa rochosa no campo usando brocas de núcleo oco EX (22 mm dia), AX (28 mm) ou BX (41 mm) ou de uma amostra manual em laboratório usando 25, 38 ou 63 mm bocados de núcleo oco dia. A relação de aspecto do núcleo (comprimento: diâmetro) é importante e deve ser maior que 2. As superfícies superior e inferior do núcleo devem ser lisas, paralelas entre si e perpendicularmente ao comprimento do núcleo.
b) Método de ensaio:
O núcleo preparado é colocado com suas extremidades planas entre duas placas. A taxa de compressão pode ser de 0, 7 N / mm 2 por segundo. (stress controlado) e 1 mm por min. (deformação controlada). A resistência à compressão uniaxial ou não confinada é medida em N / mm 2 .
Um certo número de amostras deve ser testado em cada unidade de rocha.
Já que as variações na resistência dentro de uma única unidade de rochas podem ocorrer devido às seguintes condições:
(i) As propriedades dos minerais constituintes, especialmente seus arreios, a presença de clivagens e os graus de sua alteração.
(ii) A presença e a forma de qualquer vazios dentro das rochas e se esses vazios estão cheios de água.
(iii) A natureza da ligação entre grãos minerais.
