ما الخواص الهندسية للصخور؟

1 إجابات
profile/براءة-العلي-1
براءة العلي
هندسة اتصالات
.
٠١ سبتمبر ٢٠٢١
قبل ٤ سنوات
بالاعتماد على معلوماتي في هذا المجال وبالنسبة لسؤالك حول أبرز الخواص الهندسية للصخور، فإنها تمتلك العديد من الخصائص التي تختلف باختلاف أنواعها ويمكن تقسيم الخواص الهندسية للصخور إلى خواص هندسية فيزيائية وخواص هندسية ميكانيكية.


تعريف الخصائص الهندسية:

وهي مجموعة من الصفات والمقاييس التي تختلف بها المواد عن بعضها بعضًا، مما يسمح بمعرفتها واستخدامها بصورة أفضل، والتعامل معها بالطرق المناسبة.


الخواص الفيزيائية للصخور


الوزن النوعي للمادة الصلبة

وهو النسبة بين وزن النموذج إلى وزن نفس الحجم من الماء، ويحسب بالمعادلة الآتية:

SG= 𝑊1/𝑉𝑠.𝛶𝑤 

إذ إن:

  1. SG: الوزن النوعي. 
  2. W1: الوزن الجاف.  
  3. Vs: حجم النموذج.  
  4. 𝛶: كثافة الماء.  


المحتوى المائي أو محتوى الرطوبة

وهي النسبة بين وزن الماء الموجود داخل فجوات العينة الصخرية إلى وزن المادة الصلبة الجافة في العينة، وتحدد قيمتها كما يأتي:

100*(w1-w2/w1)

إذ إنّ:

  1. W1: وزن العينة جافة تماماً. 
  2. W2: وزن العينة بعد غمرها بالماء ومشبعة تمامًا. 


درجة التشبع بالماء 

وهي قابلية الصخرة على جذب الماء والموائع الأخرى بين مساماتها وحول سطح الحبيبات، وتمثل النسبة بين حجم الماء في فجوات العينة الصخرية والحجم الكلي للفجوات في تلك العينة، وتحدد كالآتي: 

M= Vw/Vv.

إذ إن:

  1. Vw: حجم الماء في الفراغات 
  2. Vv: الحجم الكلي للفراغات. 


مسامية الصخور

تُعرف مسامية الصخور بأنها النسبة بين حجم الفجوات أو الفراغات إلى الحجم الكلي لنموذج الصخرة، وتمثل كالآتي:

 p= (Vv/Vt) *100%.

إذ إن: 

  1. Vv: الحجم الكلي للفراغات.  
  2. Vt: حجم العينة الكلي. 
  3.  تعتمد المسامية على أصل الصخور، فالصخور البركانية التي بردت بصورة بطيئة تكون مساميتها قليلة جدًا، والعكس صحيح. 
  4.  تعد الصخور الرسوبية الميكانيكية أكثر أنواع الصخور مسامية حيث تتكون من العناصر الثلاثة الآتية: 

  1.  الحبيبات الصلبة. 
  2.  المسامات أو الفجوات. 
  3.  المادة الرابطة. 


نفاذية الصخور

  1.  وهي قابلية الصخرة لتمرير الموائع المختلفة وتحسب بالكمية والسرعة والوقت. 
  2.  كل عينة منفذة تكون مسامية فقط وليس العكس. 
  3.  من الخواص التي لها أهمية كبرى في أي دراسة هندسية للصخور، وخاصة في الحقول الهندسية المدنية وهندسة الري، وهندسة النفط إضافة إلى جيولوجيا المياه السطحية والجوفية وغيرها. 
  4.  تقاس النفاذية استنادًا إلى قانون جريان الموائع، إذ يحسب معامل أو ثابت النفاذية، كالآتي: 
 K=𝑄*ℎ/𝐴*𝐿

إذ إن:

  1. Q: حجم السائل المار خلال وحدة زمنية سم3/ ثانية. 
  2. h: الفرق الرأسي في عمود الماء (سم). 
  3. A: مساحة النموذج (سم2). 
  4. L: طول النموذج (سم). 
 


الخواص الميكانيكية للصخور

وهي الخواص التي تتأثر بالعوامل الخارجية المحيطة.


تحمل الإجهادات Strength

 وتتمثل بـ:

  1.  إجهادات الشد للعينات الصخرية. 
  2.  مقاومة إجهاد الضغط للعينات الصخرية. 
  3.  مقاومة إجهاد القص للعينات الصخرية. 

تحدد قيمة القص للعينات الصخرية بخاصيتين:

  1.  قيمة التماسك الداخلي. 
  2.  زاوية الاحتكاك الداخلي. 

تحسب مقاومة القص بطريقتين:

  1.  طريقة القص المباشر باستخدام صندوق القص. 
  2.  طريقة القص غير المباشر أو الضغط ثلاثي المحاور. 


التشوه Deformation

جميع التشوهات للعينات الصخرية تحدث نتيجة الضغط، وأهم العوامل المتحكمة بها:

  1.  معامل المرونة. 
  2.  نسبة بوسون. 


ويوجد بعض الخصائص المسامية بالخصائص الفيزيوكيميائية من أهمها التركيب المعدني، إذ يؤثر التركيب المعدني للصخر في التجوية عن طريق التنوع المعدني، وتباين طبيعية المعادن وخصائصها الكيميائية؛ مما يحدد قابليتها لعملية التجوية وكذلك نتاجها، وبشكل عام، فإن الصخور تتكون من مجموعة من المعادن الرئيسية التي تتحلل إلى معادن ثانوية كالمعادن الطينية، كذلك مجموعة أخرى من المعادن الثانوية التي تتحلل إلى معادن أخرى.


 من أهم المعادن الرئيسية:

  1. الكوارتز.
  2. الفلدسبار.
  3. المايكا.