Определение показателей состояния горной породы
К основным показателям состояния горных пород в инженерной геологии относятся:
Плотность– масса единицы объема горной породы естественного сложения и влажности, численно равная отношению массы породы к ее объему: 
. т/м3, г/см3.
Плотность сухой породы – масса единицы объема твердой части породы естественного сложения, численно равная отношению массы минерального скелета к ее объему: 
. т/м3, г/см3.
Плотность минеральных частиц – масса минерального скелета породы в единице его объема, численно равная отношению массы минеральных частиц к их объему: 
. т/м3, г/см3.
Пористость – это отношение объема пор ко всему объему горной породы.
Доля (объем) минеральных частиц в объеме V породы равна отношению объема минерального скелета Vc ко всему объему породы Vo
; доли ед.
n=1-m, где n – объем пор; m – объем твердого тела.
m=1-n
Умножим Vc на qc и Vo на qc, тогда 
, доли ед.
С учетом 
, величину n (объем пор) можно выразить через плотности породы:
.
Коэффициент пористости – это отношение объема пор в горной породы к объему ее твердой части 
, доли единиц. Может быть более 100% (1,0 дол.ед.).
Пористость и коэффициент пористости связаны между собой соотношениями: 
; 
.
Отсюда: 
.
Также можно выразить коэффициент пористости:
.
Все показатели взаимосвязаны, и могут быть выражены (найдены) через другие показатели свойств.
При инженерно-геологической оценке горных пород используются следующие показатели влажности:
а) весовая влажность W - отношение массы воды qв, заполняющей поры породы, к массе сухой породы qс: 
или, разделив числитель и знаменатель на Vo, имеем: 
, %, доли единиц, может быть более 100%
б) объемная влажность Wo - отношение объема воды Vв в порах к объему Vo этой породы: 
; учитывая, что 
; имеем: 
; или через весовую влажность: 
(т.к. 
);
в) коэффициент водонасыщения G - отношение воды Vв в горной породе к объему пор Vп : 
, 
;
по величине G = 0 ¸ 1,0 выделяют породы: маловлажные (0 ¸ 0,5); влажные (0,5 ¸ 0,8); водонасыщенные (> 0,8).
Задание:
Образец породы V0 и массой q0 после высушивания при температуре 105°С занимает объем Vс и весит qс. Определить плотность, плотность сухой породы, плотность минеральных частиц, пористость, коэффициент пористости, весовую влажность, объемную влажность и коэффициент водонасыщения.
Таблица 15
Варианты заданий
| Вариант | Объем V0, м3 | Масса q0, г | Объем Vс, м3 | Масса q0, г |
| 87,52 | 30,48 | 81,09 | ||
| 86,14 | 26,22 | 75,62 | ||
| 88,34 | 26,48 | 81,09 | ||
| 94,46 | 25,67 | 70,34 | ||
| 99,67 | 28,85 | 78,48 | ||
| 88,7 | ||||
| 107,1 | 92,8 | |||
| 119,3 | 105,1 | |||
| 123,4 | 109,1 | |||
| 110,2 | 95,9 | |||
| 126,5 | 112,2 | |||
| 113,52 | 30,8 | 98,9 | ||
| 127,5 | 113,2 | |||
| 129,5 | 115,26 | |||
| 121,4 | 107,1 | |||
| 87,52 | 28,22 | 75,62 | ||
| 86,14 | 26,48 | 75,62 | ||
| 88,34 | 28,22 | 75,62 | ||
| 94,46 | 28,22 | 75,62 | ||
| 99,67 | 28,22 | 75,62 | ||
| 87,52 | 25,68 | 81,09 | ||
| 86,14 | 30,48 | 81,09 | ||
| 88,34 | 30,48 | 81,09 | ||
| 94,46 | 30,48 | 81,09 | ||
| 99,67 | 30,48 | 81,09 | ||
| 94,46 | 25,67 | 70,34 | ||
| 99,67 | 28,85 | 78,48 | ||
| 88,7 | ||||
| 107,1 | 92,8 | |||
| 119,3 | 105,1 | |||
| 87,52 | 30,48 | 81,09 | ||
| 86,14 | 26,22 | 75,62 | ||
| 88,34 | 26,48 | 81,09 |
Пример выполнения расчетов:
Образец породы V0 = 56 см3 и массой q0 = 99,67 г после высушивания при температуре 105°С занимает объем Vс = 28,85 см3 и весит qс =78,48 г .
1. Плотность– масса единицы объема горной породы естественного сложения и влажности, численно равная отношению массы породы к ее объему: 
г/см3.
2. Плотность сухой породы – масса единицы объема твердой части породы естественного сложения, численно равная отношению массы минерального скелета к ее объему: 
г/см3.
3. Плотность минеральных частиц – масса минерального скелета породы в единице его объема, численно равная отношению массы минеральных частиц к их объему: 
г/см3.
4. Пористость – это отношение объема пор ко всему объему горной породы .
или 
(48,5%)
5. Коэффициент пористости – это отношение объема пор в горной породы к объему ее твердой части.
или
, доли единиц.
6. Весовая влажность W - отношение массы воды qв, заполняющей поры породы, к массе сухой породы qс: 
доли единиц или 27,0%, может быть более 100%
7. Объемная влажность Wo - отношение объема воды Vв в порах к объему Vo этой породы: 
или 
дол.ед. или 37,8%.
8. Коэффициент водонасыщения G – отношение объема воды Vв в горной породе к объему пор Vп :
;
По величине G = 0 ¸ 1,0 выделяют породы: маловлажные (0 ¸ 0,5); влажные (0,5 ¸ 0,8); водонасыщенные (> 0,8), следовательно рассматриваемая порода является влажной.