Технология и техника бурения в 2 частях Часть Горные породы

Классификация глинистых и песчаных горных пород
по гранулометрическому составу
Горная 
порода
Особен-
ности по-
роды
Содержание (размер, мм) частиц, % по массе
глинистых 
(0,002)
пылеватых 
(0,002–0,050)
песчаника
гравийных 
(2–40)
0,05–0,25 0,25–2,00
Глина
Тяжелая
Обычная
60
60–30
Не регламентируется
< 10
Сугли-
нок
Тяжелый
Средний
Легкий
30–20
20–15
15–10
Меньше, чем 
частиц песча-
ных и гравий-
ных вместе
Не регламенти-
руется
< 10
Пылева-
тый су-
глинок
Тяжелый
Средний
Легкий
30–20
20–15
15–10
Больше, чем 
частиц песча-
ных и гравий-
ных вместе
Не регламенти-
руется
< 10
Супесь 
крупная
Тяжелая 
Легкая 
10–5
5–2
< 30
–
–
> 50
< 10
Супесь 
мелкая
Тяжелая 
Легкая
10–5
5–2
–
–
< 50
Пыле-
ватая 
супесь
Тяжелая
Легкая
10–5
< 5
< 30
Не регламенти-
руется
< 10
Песок
Крупный
Средний
Мелкий
< 2
< 10
Частиц крупнее 
0,5 мм > 50
Частиц крупнее 
0,25 мм > 50
То же < 50
< 10

---

1. Общие сведения о горных породах 
51
Окончание табл. 1.6
Горная 
порода
Особен-
ности по-
роды
Содержание (размер, мм) частиц, % по массе
глинистых 
(0,002)
пылеватых 
(0,002–0,050)
песчаника
гравийных 
(2–40)
0,05–0,25 0,25–2,00
Пыле-
ватый 
песок
Пылева-
тый
< 2
10–30
Не регламенти-
руется
< 10
Гравий
Крупный
Мелкий
Не регламентируется
Частиц крупнее 2 мм > 50
Частиц крупнее 4 мм > 35
Силы сцепления в горных породах
Взаимное сцепление отдельных кристаллов (или их обломков) 
в горных породах осуществляется либо непосредственно (квар-
циты, известняки, каменная соль и др.), либо посредством цемен-
тирующих веществ (песчаник, конгломерат и другие обломочные 
породы). Природа сил сцепления в этом случае такая же, как и у 
сил, действующих внутри кристаллов, т.е. электростатические и 
поляризационные силы. В кристаллической решетке породообра-
зующих минералов могут существовать ионные, ковалентные, ме-
таллические, водородные и молекулярные (остаточные) связи, об 
энергии которых можно судить по данным, приведенным в табл. 1.7.
 Таблица 
1.7
Энергия связи в кристаллической решетке
породообразующих минералов
Вид связи
Энергия связи, 
кДж/моль 
Ионная
314–1256
Ковалентная
209–1256
Металлическая
209–837
Водородная
4,2–420
Молекулярная (остаточная)
0,42–12,6
1.4.

---

52 I. 
Основные 
физико-механические свойства горных пород
Силы сцепления внутри кристалла, как правило, больше, чем в 
местах контакта обломков кристаллов, поверхности которых обычно 
шероховаты и частицы здесь прилегают друг к другу не так плотно.
В обломочных горных породах типа песчаников различают сле-
дующие силы сцепления: в зернах С
з
, с цементирующим материа-
лом С
ц
и между обломками и цементом С
с
.
Чаще всего встречаются породы, у которых С
з
> С
ц 
> С
с
, реже — 
С
з
> С
ц 
| С
с 
и совсем редко — С
з
< С
ц 
| С
с
.
В обломочных породах типа глины сцепление между обломка-
ми обусловливается наличием в них коллоидных частиц. Колло-
идные частицы, имеющие размер менее 0,001 мм, адсорбируются 
на поверхности более крупных частиц, в результате чего создаются 
пленки-гели. Адсорбция происходит под влиянием сил межмоле-
кулярного притяжения. 
Аналогичное взаимодействие между пленками-гелями приво-
дит к возникновению каркаса породы. В этом взаимодействии кол-
лоидные частицы участвуют поверхностью, а более крупные части-
цы (глинистые, но не зерна песка) связываются между собой при 
помощи покрывающих их пленок-гелей.
Описанные силы называются первичными. Их величина по-
стоянна и равна 55 кПа. Предположительно их наличие связано с 
присутствием в порах воды, которая всегда имеется в период осад-
конакопления. Причем сцепление внутри частиц (обломков) всег-
да больше, чем между частицами. С течением времени сцепление 
между частицами увеличивается и происходит упрочнение породы, 
что обусловливается цементацией различными соединениями — ге-
лями кремнекислоты, карбоната кальция и т.д. Упрочнение проис-
ходит с убывающей скоростью в продолжение длительного периода 
времени и может привести к значительному увеличению сцепления. 
Упрочнение существенно повышается с ростом уплотнения породы.
На силы взаимодействия и прочность пород значительное вли-
яние оказывает вода, которая всегда в том или ином количестве в 
них присутствует. Различают следующие типы воды в горных по-
родах: в форме пара, связанная (прочносвязанная, слабо- или рых-
лосвязанная), свободная (капиллярная, гравитационная), в твер-
дом состоянии (лед), кристаллизационная и химически связанная. 
Особенно сильное влияние вода оказывает на высокодисперсные 
глинистые породы (табл. 1.8).

---

1. Общие сведения о горных породах 
53
Таблица 1.8