title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Рассолонение глинистых горных пород

Рассолонение глинистых горных пород

Процессы выщелачивания (растворения и выноса) солей из засоленных глинистых пород принято называть рассолонением. Этот процесс всегда сопровождается значительными изменениями физико-механических свойств, а иногда деформациями, частично или полностью нарушающими первоначальную структуру породы. Характер и степень изменения состояния и свойств горных пород в процессе их рассолонения зависят от химического состава и концентрации солей, а также от состава и строения самой породы.
Рассолонение некарбонатизированных пород, засолоненных солями щелочных металлов (NaCl, Na2SO4 и др.), вызывает распад агрегатов минеральных зерен и соответствующее повышение дисперсности («глинистости») и гидрофильности породы. В карбонатизированных глинистых породах при их рассолонении мелкие частицы (от 0,001 мм и менее) сохраняются в агрегатном состоянии, образуя микроагрегаты различной прочности и размера. Наиболее прочными из них оказываются те, которые скоагулированы двухвалентными катионами (Ca2+ и Mg2+), и наименее прочными — при коагуляции одновалентными катионами (Na+, K+).
В глинистых породах со структурными связями в процессе выщелачивания наблюдается значительное снижение показателей сопротивляемости сдвигу и сжатию. В некоторых из них рассолонение сопровождается длительно протекающими и последовательно нарастающими дополнительными деформациями уплотнения (осадками). Данное явление получило наименование «скрытой» просадочности. По некоторым данным «скрытая» просадочность обнаруживается при содержании в породе гипса в количестве до 14%, а при смешанном типе засоления — при содержании солей в 2,5%. Скрытая просадочность наиболее характерна для макропористых глинистых пород.
Рассолонение иногда приводит к выносу коллоидальных и тонкообломочных минеральных частиц породы (явление коллоидной и механической суффозии). По исследованиям М. Н. Терлецкой, лёссовидные породы в районе одной ирригационной системы Грузии с содержанием гипса свыше 10% и с пористостью выше 40% являются суффозионно неустойчивыми. При меньшем содержании гипса и при более низких значениях пористости они обычно суффозионно стойки.
Коллоидная и механическая суффозия усложняют процесс рассолонения породы, нарушают плавность хода уплотнения (осадки) и изменений физико-механических свойств пород. В некоторых случаях она приводит к полному прекращению фильтрации вследствие закупорки пор и трещин осевшей породой. Рассолонение суффозионно-стойких пород сопровождается более плавными изменениями их состояния и свойств.
В рассмотренных выше случаях выщелачивание засоленных пород происходит в условиях фильтрации подземных вод. Такой процесс принято называть фильтрационным выщелачиванием. Ho процессы выщелачивания происходят также в толщах практически водонепроницаемых пород диффузионным путем. По лабораторным исследованиям В.А. Приклонского и Н.А. Окниной, диффузионное выщелачивание образцов хвалынских глин приводит к почти полному выносу хлоридов и значительной части сульфатов уже в течение 87—126 сут. При этом наблюдается:
а) рассолонение в первую очередь за счет выноса легкорастворимого хлористого натрия;
б) рассолонение с замещением в поглощающем комплексе натрия на кальций;
в) увеличение емкости поглощения на 4,6—41,0%;
г) увеличение дисперсности («глинистости»);
д) изменение пластических свойств;
е) увеличение пористости образцов на 3,3—21,3% в результате набухания;
ж) уменьшение прочности влажных образцов на 65,2—90,7% (испытания конусом Ребиндера);
з) уменьшение прочности при раздавливании воздушно-сухих образцов на 41,0—60,2%.
Диффузионное выщелачивание глинистых пород протекает особенно интенсивно, когда оно сочетается с фильтрационным. Это имеет место в том случае, когда глинистая порода трещиновата или же переслаивается водопроницаемыми песчано-пылеватыми прослоями, по которым происходит заметное перемещение (фильтрация) подземных вод.

title-icon Подобные новости