Определение плотности горных пород с естественной влажностью

Теории и методики измерения плотности горных пород способом гидростатического взвешивании. Метрологический контроль измерительного прибора. Плотность пород в естественном залегании. Определение плотности песчаника, гипса, аргиллита, гранита, алевролита.

Рубрика Физика и энергетика
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 28.02.2016
Размер файла 401,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Южный федеральный университет»

Лабораторная работа №1

На тему: «Определение плотности горных пород с естественной влажностью»

Выполнила

студентка 3 курса 2 группы

Буслаева М.Г.

Проверил

профессор Фоменко Н.Е.

Ростов-на-Дону 2016 год

Цель работы

Изучить теории и методики измерения плотности горных пород способом гидростатического взвешивании. Выполнить метрологический контроль измерительного прибора. Определить плотность на образцах горных пород с естественной влажностью.

Материалы и принадлежности

Прибор для определения плотности и влажности горных пород (ПВГП); разновесы; емкость для погружения образцов; вода; эталоны плотности; образцы горных пород; микрокалькулятор.

Порядок проведения работы

1. Сущность показателя плотности. Изучение устройства и принципа действия прибора

2. Проверить техническое состояние и метрологический контроль прибора.

3. Измерения плотности образцов горных пород

4. Сформулировать вывод.

1. Сущность показателя плотности. Изучение устройства и принципа действия прибора

Плотность (?п) - физическое свойство тел, количественно оцениваемое величиной отношения их массы (m) к занимаемому ими объему(V). Плотность горных пород зависит от плотностей их твердой (?т), жидкой (?ж), и газовой (?г) фаз, а также от соотношения их в единице объема породы. Единицей измерения плотности в системе единиц СИ служит 1кг/м3, а в системе единиц СГС- 1г/см3.

Плотность пород в естественном залегании (?п) измеряют на образцах горных пород. Наиболее распространенным является метод гидростатического взвешивания. Его сущность заключается в том, что вначале определяют массу образца в воздухе (m1), а затем в воде (m0). Объём образца при этом оценивается произведением плотности воды на разницу в весе образца в воздухе и в воде. Значение ?п определяется путём деления массы образца в воздухе на потерю этой массы при взвешивании образца в воде (Р), с учетом, что плотность воды равна единице:

?п = m1/Vводы =m1/?воды (m1 - m0) = m1/(m1 - m0) = m1/Р

Для определения ?п существует специальный прибор ПВГП (денсинтометр Самсонова). Этим прибором можно измерять ?п образцов любой формы.

Прибор ПВГП представляет собой рычажные весы с циферблатным отсчетным устройством, крепящимся на стойке-кронштейне, которая в свою очередь жёстко устанавливается на плите-подставке (рисунок 1).

плотность горный порода взвешивание

Рисунок 1 Прибор ПВГП (денсинтометр)

Основной частью прибора является коромысло. К правому его плечу при помощи подвеса подвешивается образец, а к левому - чашка с уравновешивающим грузом. На коромысле жестко укреплен указатель-стрелка шкалы плотности прибора. В нерабочем состоянии коромысло фиксируется стопорным винтом. На плите-площадке устанавливается подъемный механизм с сосудом для воды.

2. Проверка технического состояния и метрологический контроль прибора

Проверка технического состояния сводилась к визуальному осмотру прибора и наличию равновесия плеч коромысла.

Метрологический контроль сводится к измерениям плотности эталонных проб (?этал) и определению погрешности прибора ??ср, которая определяется по формуле:

??ср = (???i/?i)/n*100% (1)

где n - количество эталонных образцов, ??i = ?этал. - ?изм - относительная погрешность, определяемая как разность эталонного и измеренного значений.

Измерения ?этал выполнялись на расчётных пробах, где используется формула:

?этал = mэтал./Р (2)

где mэтал - масса эталона,

Р- потеря массы эталона, вычисленная для условий его опускания в воду и

Процесс измерений ?этал заключается в следующем:

а) на подвес правой части коромысла помещаются разновесы, масса которых вместе с подвесом должна составлять mэтал;

б) на чашку-противовес с левой стороны коромысла помещаются грузы до приведения стрелки коромысла на отметку «И» - индекс;

в) в диапазоне шкалы циферблата от 1 до 5 последовательно выбираются цифровые значения ?этал и по формуле (2) вычисляются значения P;

г) на подвесе правой части коромысла масса m1 уменьшается на вес P, в результате чего стрелка должна установиться на шкале деления против отметки ?измер.= ?этал ± ??измер.

Результаты измерений эталонных проб приведены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты метрологического контроля

m1, г

?этал, г/см3

P1= m1- m0, г

?i, г/см3

??i, г/см3

??i/?i

1

120

1,0

0

1,0

0

0

2

120

1,5

40

1,5

0

0

3

120

2,0

60

2,01

0,01

0,005

4

120

2,5

72

2,52

0,02

0,008

5

120

3,0

80

3,0

0,02

0,006

6

120

3,5

85,8

3,5

0

0

7

120

4,0

90

4,03

0,01

0,002

8

120

5,0

96

5,0

0

0

где Р1 = (m1 - m0) - вес эталона в воде и, соответственно, m0= P, а m1 - масса эталона

По результатам измерений была вычислена погрешность прибора по формуле 1:

??ср = (0,0+0,0+0,005+0,008+0,006+0+0,002+0)/8*100% =0,26.

Этот показатель соответствует нормативным требованием, что дает основание для проведения массовых измерений.

3. Измерения плотности образцов горных пород

Массовые измерения плотности образцов горных пород включали следующие действия:

· наливаем в сосуд подъемного механизма вода на уровень 15-20 мм ниже верхней кромки сосуда;

· закрепляем исследуемый образец в петле нити на подвесной скобе;

· приводим стрелку коромысла на отметку «И» с помощью гирь, или других грузов;

· образец погружаем в воду с помощью подъемного механизма (при этом образец не должен касаться дна и стенок стакана);

· после успокоения коромысла снимаем отсчет значения плотности по соответствующей шкале.

Были замерены образцы горных пород неправильной формы размером 5*6 см, представленные песчаником, гипсом, аргиллитом, гранитом, алевролитом, гранодиоритом, кальцитом, кварцитом, конгломератом и пемзой. Результаты измерений занесены в таблицу 2.

Таблица 2. Результаты измерений плотности на образцах горных пород

Наименование породы

Наименование жидкости

?i, г/см3

??i/?i

Примечание

1

Песчаник

Вода

2,59

0,008

Наибольшая метрологическая погрешность по результатам эталонировки составляет ??i = ± 0,02

2

Гипс

Вода

2,23

0,008

3

Аргиллит

Вода

2,62

0,008

4

Гранит

Вода

2,56

0,008

5

Алевролит

Вода

1,91

0,01

6

Гранодиорит

Вода

2,68

0,007

7

Кальцит

Вода

2,31

0,009

8

Кварцит

Вода

2,54

0,008

9

Конгломерат

Вода

2,38

0,008

10

Пемза

Вода

2,37

0,008

4. Формулирование выводов

В ходе проделанной работы я изучила теорию и методику измерения плотности горных пород способом гидростатического взвешивании. Научилась выполнять метрологический контроль измерительного прибора и определять плотность на образцах горных пород.

Сопоставление результатов полученных в ходе эксперимента с эталонной плотностью этих пород я выполнила в форме гистограммы. В приведенной гистограмме (рисунок 2) измеренное значения плотности на образцах горных пород сопоставлены со средними значениями плотности приведенными в литературных источниках: 1) Л.М. Горбунова, В.П Захаров, В.С. Музулев, Н.М. Онин. «Геофизические методы поисков и разведки. Под. ред. В.П Захарова. -Л.:Недра,1982.-304 с. 2) «В.Н. КОБРАНОВА Физические свойства горных пород». М.:ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1962 -482 с.

На основе литературных данных я составила таблицу эталонных значений плотности минералов.

Таблица 3

Наименование пород

?i, г/см3

?этал, г/см3

?ср этал, г/см3

1

Песчаник

2,59

2,00-2,90

2,45

2

Гипс

2,23

2,10-2,50

2,30

3

Аргиллит

2,62

1,70-2,90

2,30

4

Гранит

2,56

2,55-2,67

2,61

5

Алевролит

1,91

1,80-2,80

2,30

6

Гранодиорит

2,68

2,62-2,78

2,70

7

Кальцит

2,31

2,60-2,80

2,70

8

Кварцит

2,54

2,62-2,65

2,64

9

Конгломерат

2,38

2,10-3,00

2,55

10

Пемза

2,37

2,00-2,50

2,25

Рис. 2. Сравнение эталонных и измеренных значений плотности

По результатам проделанной работы видно, что измеренная плотность пород совпадает с эталонной, но имеются некоторые отклонения. Они вызваны погрешностью при измерениях.

Размещено на Allbest.ur


Подобные документы

  • Исходные данные и расчетные формулы для определения плотности твердых тел правильной формы. Средства измерений, их характеристики. Оценка границы относительной, абсолютной погрешностей результата измерения плотности по причине неровности поверхности тела.

    лабораторная работа [26,9 K], добавлен 30.12.2010

  • Способы измерения плотности вещества. Единицы ее измерения, обозначение и формула. Плотность как физическая величина, которая равна отношению массы тела к его объему. Классифицирующий признак плотности. Ее измерение с помощью ареометра и плотметра.

    презентация [307,3 K], добавлен 21.11.2011

  • Зависимость оптической плотности от концентрации вещества в растворе и толщины поглощающего слоя. Ознакомление с устройством и принципом работы спектрального прибора, его назначение; определение плотности и концентрации вещества на спектрофотометре.

    лабораторная работа [34,1 K], добавлен 05.05.2011

  • Свойства объектов и методы измерения электронной плотности по упругому рассеянию. Экспериментальные методы исследования комптоновского рассеяния. Атомно-рассеивающий фактор, распределение радиальной электронной плотности в литии по комптоновским профилям.

    дипломная работа [1,3 M], добавлен 06.06.2011

  • Решение экспериментальных задач по определению плотности твердых веществ и растворов, с различной массовой долей растворенного вещества. Измерение плотности веществ, оценка границ погрешностей. Установление зависимости плотности растворов от концентрации.

    курсовая работа [922,0 K], добавлен 17.01.2014

  • Определение коэффициента теплопроводности из уравнения Фурье. Механизмы теплопередачи: кондуктивный, конвективный перенос, радиационный теплообмен. Теплофизические явления в горных породах. Зависимости тепловых свойств минералов от температуры и давления.

    презентация [440,5 K], добавлен 15.10.2013

  • Описание международной системы единиц, ее основных, производных, дополнительных и внесистемных единиц физических величин. Области применения бесшкальных инструментов: лекальных, линеек, шаблонов, щупов, эталонов шероховатости. Определение плотности тела.

    контрольная работа [42,6 K], добавлен 16.03.2015

  • Гамма-каротаж интегральный и гамма-каротаж спектрометрический. Радиоактивность осадочных горных пород. Плотность потока излучения кусочно-однородного пространства. Показания скважинного прибора в однородной среде. Суммарная концентрация радионуклидов.

    презентация [737,0 K], добавлен 28.10.2013

  • Особенности определения плотности материала пластинки, анализ расчета погрешности прямых и косвенных измерений. Основные виды погрешностей: систематические, случайные, погрешности округления и промахи. Погрешности при прямых и косвенных измерениях.

    контрольная работа [119,5 K], добавлен 14.04.2014

  • Определение длины волны, на которую приходится максимум испускательной способности, определение спектральной плотности энергетической светимости. Вычисление по теории Бора периода вращения электрона в атоме водорода, находящегося в возбужденном состоянии.

    контрольная работа [296,4 K], добавлен 24.06.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.