اصلاح جعبه برش مستقیم بزرگ مقیاس جهت آزمایش برش درزه های ناممتد ناهمسطح

بحث شروع، گسترش و یکپارچگی ترک در درزه های ناممتد از فاکتورهای مهم در کنترل رفتار مکانیکی ساختارهای سنگی نظیر شیبها، پی سنگی و تونلها می باشد. بنابراین مطالعه رفتار شکست برشی درزهای ناممتد پلکانی می تواند درک خوبی را از ناپایداریهای موضعی و کلی در ساختارهای سنگی فراهم آورد و منجر به بهبود طراحی در پروژهای مهندسی سنگ گردد. آزمایش برش مستقیم یکی از آزمایشهای استاندارد می باشد که در دهه های اخیر جهت مطالعه رفتار برشی درزه های ناممتد بکار گرفته شده است. از آنجایی که در جعبه برش معمول فقط یک سطح شکست افقی قابل شکل گیری است، بنابراین انجام آزمایش روی درزه های ناممتد پلکانی امکان پذیر نمی باشد. در این مقاله، به معرفی جعبه برش اصلاح شده پرداخته می شود بگونه ای که با استفاده از ان بتوان آزمایشهای برش بر درزه های ناممتد پلکانی همپوشان و غیر همپوشان انجام داد .

واژه های کلیدی:

آزمایش برش مستقیم، جعبه برش، درزه های ناممتد پلکانی، پل سنگ.


نویسندگان :

عبدالهادی قزوینیان 

وهاب سرفرازی 

حمیدرضا نجاتی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

اثرات کاهش محتوی آب بر استحکام مکانیکی سنگهای رسی

سرعت امواج الاستیک ( فشاری P و برشی 4 ( S نمونه مغزه سنگ رس اندازه گیری شد. این نمونه ها از 4 حفاری در عمق حدودی 400 متری با هدف بررسی خواص هیدرومکانیکی سنگ های رسی بدست آمدند. نمونه های تقریبا اشباع، در معرض هوای آزمایشگاه قرار داده شدند ( خشک کردن) تا رطوبت آنها کاهش یابد. خشک کردن ( کاهش محتوی آب) نمونه ها در دو فاز متفاوت انجام شد. ابتدا نمونه ها در دمای محیط ( رطوبت نسبی 37 %) قرار داده شدند تا به تعادل رسیدند. سپس نمونه ها در پنج دمای مختلف بین 65 تا 105 درجه سانتیگراد در آون قرار داده شدند. در طول مدت دو فاز مختلف خشک کردن، امواج الاستیک اندازه گیری شدند. نتایج نشان می دهند که با کاهش درجه اشباع نمونه ها، سرعت امواج طولی و برشی تا 10 % افزایش می یابند که به دلیل افزایش ضریب برشی دینامیک می باشد. افزایش در ضریب برشی دینامیک با سخت شدگی مشاهده شده در خاکهای رسی در اثر از دست دادن محتوی آب قابل مقایسه می باشد. در دیگر سنگها، این سخت شدگی در طول دوره از دست دادن محتوی آب مشاهده نمی شود. به عبارت دیگر مدلهای معمول مورد استفاده مانند بیوت- گاسمن قادر به توجیه اثر تغییر در محتوی آب سنگهای رسی نیستند.

واژه های کلیدی:

سرعت امواج الاستیک فشاری و برشی، سنگهای رسی، خشک کردن و انیزوتروپی

نویسندگان :

احمد قربانی 

عبدالحمید انصاری

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

مونیتورینگ مقاومت ویژه الکتریکی سنگ حین آزمایش مقاومت فشاری تک محوری در آزمایشگاه

ارتباط خواص مکانیکی سنگ ها با خواص فیزیکی ( روشهای ژئوفیزیکی)، موضوعی است که اخیرامورد توجه محققان قرار گرفته است. در این میان روشهای الکتریکی و لرزه نگاری بیشترین کاربردرا دارند. در این مقاله، عبور جریان الکتریکی در حین اعمال تنش فشاری در آزمایشگاه بررسی شدهاست.پس از نصب الکترودهای مخصوص برروی 7 نمونه مغزه تقریبا اشباع، آزمایش تنش فشاری تکمحوری و عبور جریان الکتریکی از نمونه ها بطور همزمان صورت پذیرفت و تغییرات مقاومتویژه الکتریکی در حین بارگذاری اندازه گیری شد. ماسه سنگ ها افزایش مقاومت ویژه و نمونههای آهک فسیل دار کاهش مقاومت ویژه در تمام محدوده افزایش کرنش نشان دادند. تراورتن ها و آهک رفتار بینابین نشان دادند ( با افزایش کرنش در ابتدا افزایش مقاومت ویژه و سپس کاهشمقاومت ویژه نشان می دهند). رفتار مقاومت ویژه حین بارگذاری به بسته شدن منافذ ( کاهش تخلخل) درکرنش های کم و ایجاد درزه های القائی ( افزایش تخلخل) در کرنش های بیشتر ارتباط داده شد. نتایج حاکی از آن است که ساختار سنگ نیز اثر مهمی در رفتار مقاومت ویژه در حین اعمال تنش دارد.

واژه های کلیدی :

رسانائی الکتریکی، آزمایش مقاومت فشاری تک محوری، مقاومت ویژه الکتریکی، ژئوفیزیک و مکانیک سنگ.

نویسندگان :

احمد قربانی 

حسینعلی قاری

افشین نمیرانیان

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

بررسی ارتباط بین خواص پتروفیزیکی ( مقاومت ویژه الکتریکی و سرعت موج کشسان طولی) و مقاومت تک محوری نمونه های سنگ درآزمایشگاه

عموما روش های مستقیم تعیین خواص مکانیکی سنگ ها هزینه بر می باشند، از طرفی این روش ها پارامترهای مکانیکی را به طور موضعی تعیین می کنند. مطالعات اخیر نشان می دهند روش های ژئوفیزیکی به ویژه ژئوالکتریک و لرزه نگاری قادرند پارامترهای مکانیکی را تخمین زده و  تغییرات مکانی آنها شامل انیزوتروپی را تشخیص دهند.مقاله حاضر با استفاده ازبررسی های آزمایشگاهی برروی نمونه سنگ های رسوبی ( بدون رس و تقریبا اشباع)، روابط میان سرعت موج کشسان طولی، مقاومت تراکمی تک محوری، ضری الاستیسیته و چگالی را با مقاومت ویژه الکتریکی بررسی می نماید. با نصب الکترود برروی نمون ها، مقاومت ویژه الکتریکی همزمان با آزمایش تک محوری اندازه گیری شد.این بررسی ها نشان داد که در تنش های بالا نزدیک به مقاومت تراکمی نهائی سنگ، حداکثر چگالیدرزه های القائی ایجاد می شود و هر چه مقاومت نهائی سنگ بالاتر باشد این چگالی درزه نیزبیشتر می شود. همچنین در اینجا ضریب همبستگی نسبتا پائین ( 62 /0 ) بین ضریب الاستیسیته و سرعت موج طولی بدست آمد که ممکن است بدلیل اشباع جزئی نمونه ها باشد. نمونه ها بیش از 24ساعت در آب قرار گرفته اند اما به هر حال اشباع در فشار اتمسفر انجام شده که برای اشباع کاملنمونه های دانه ریز کافی نمی باشد.

واژه های کلیدی:

چهارمین، کنفرانس، مکانیک سنگ، ایران.

نویسندگان :

حسینعلی قاری 

احمد قربانی 

افشین نمیرانیان

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

مقایسه معیارهای مختلف شکست سنگ با استفاده از نتایج آزمایشات سه محوری بر روی نمونه های بکر تهیه شده از مواد مصنوعی

در این تحقیق معیارهای شکست مورل، اصلاح شده مورل توسط بینیاوسکی، هوک، اصلاح شده هوک توسط بینیاوسکی و هوک- براون مورد بررسی قرار گرفته اند. تطابق نتایج آزمایشی این تحقیق با معیارهای شکست مختلف نسبتا قابل قبول بود لیکن ثابتهایی که در فرمولهای ارائه شده توسط محققین مذکور برای معیار شکستشان به دست آمده با نتایج حاصل از این تحقیق اندکی متفاوت نشان می دهد. نهایتا نشان داده می شود اگر چه هر کدام از معیارهای بررسی شده در این تحقیق ممکن است درجاتی از تطابق را با نتایج آزمایشات انجام شده نشان دهد، اما هیچکدام از آنها به جامعیت معیار شکست هوک- براون نیستند.

واژه های کلیدی :

آزمایش سه محوری، معیارهای شکست سنگ، نمونه های مصنوعی بکر.

نویسندگان :

مرتضی قارونی نیک

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

ارائه مدلی جدید جهت تعیین مقدار چقرمگی شکست سنگ( KIC) با استفاده از روش ترک مستقیم

در این مقاله، چقرمگی مود I شکست ( KIC ) برای ترک مستقیم با استفاده از مدل جدیدی که بر اساس آزمایش خمش سه نقطه ای ( 3PB ) می باشد، تعیین شده است. برای این منظور آزمایشات خمش سه نقطه ای بر روی 7 نمونه از سنگ آهک نایبند که دارای ترک مستقیم استاندارد بودند انجام گرفت. بر اساس رابطه ی جدیدی که در این مقاله ارائه شده است چقرمگی مود I این نمونه ها تعیین گردید و همچنین از مدل های اشترلونی و تحلیلی ایروین برای تعیین چقرمگی استفاده شد و نتایج به دست آمده برای هر سه مدل فوق با هم مقایسه گردید. از مقایسه روش های فوق نتیجه گرفتیم که ضریب همبستگی بین چقرمگی به دست آمده با روش ارائه شده و روش تحلیلی 992 / 0 می باشد.

واژه های کلیدی:

چقرمگی شکست، مکانیک شکست، خمش سه نقطه ای، ترک چورونی.

نویسندگان :

محمد فاتحی مرجی 

مهدی پور قاسمی ساغند

حمید رضا بهاالدینی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تعیین مشخصات مکانیکی تود هسنگ با استفاده از پارامترهای حفاری دستگاه TBM سپری

با توجه به توسعه روش های حفاری مکانیزه در تونلزنی، آگاهی از شرایط زمین شناسی تونل همزمان با حفاری به سختی امکان پذیر بوده و این امر در ماشین های TBM سپری نیازمند مشاهده مستقیم سینه کار است. پیش بینی شرایط زمین شناسی برای درک صحیح از مشخصات مکانیکی توده سنگ در تعیین مشخصات اصطکاکی زمین و کنترل رول در دستگاه، خطر ریزش و گیر افتادن دستگاه های TBM سپری، از اهمیت بسزایی برخوردار است. حفاری هر مقطع از تونل با اعمال پارامترهای خاص خود در دستگاه TBM قابل اجرا بوده و بدین ترتیب م یتوان برای هر محدوده از تونل، شاخص مقاومتی زمین( GSI ) و پارامترهای حفاری از قبیل نیروی تراست و نرخ نفوذ را مقایسه کرد. با توجه به بررس ی سینه کار در مقاطعی از تونل انتقال آب کرج- تهران( قطعه دوم) به منظور ثبت مشخصات زمین شناسی آنها و نیز با اندازهگیری مقاومت فشارشی ت کمحوره سنگ بکر در آزمایشگاه، شاخص مقاومت زمین شناسی یا GSI به سهولت قابل تعیین است. از مقایسه شاخص GSI با میزان نیروی تراست اعمال شده و نرخ نفوذ در حین حفاری، م یتوان تا حد زیادی به مشخصات مکانیکی توده سنگ در سینه کار تونل دست یافت. به طوری که با افزایش شاخص GSI نیروی تراست افزایش و نرخ نفوذ کاهش م ییابد. بدین ترتیب می توان بدون انجام بررسی های زمین شناسی از سینه کار تونل، تا حدود زیادی از میزان شاخص GSI در هر کورس ازحفاری آگاهی پیدا کرده و حتی از جه تگیری درزه ها در سینه کار اطلاع نسبی یافت. از سوی دیگر پارامترهای مکانیکی توده سنگ با شاخص GSI و معیار گسیختگی هوک- براون به سادگی قابل محاسبه هستند.

واژه های کلیدی:

شاخص مقاومت زمین شناسی( GSI )، دستگاه حفاری مکانیزه( TBM )، نیروی تراست، نرخ نفوذ

نویسندگان :

محسن غلامی

حمیدرضا رسوخی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تخمین مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ با استفاده ازسیستم عصبی- ژنتیک ( مطالعه موردی سنگ آهک زاگرس)

مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ ( Em ) به عنوان یکی از مهم ترین خصوصیات برای طراحی پروژه های مهندسی سنگ مطرح است و بهترین نماینده برای رفتار مکانیکی پیش از شکست توده سنگ است. به دلیل هزینه بالا و زمان بر بودن و مشکلات اجرایی در انجام دقیق آزمایش های برجا، روش های غیر مستقیم مانند روابط تجربی و شبکه های پس انتشار عصبی ( BPN ) جایگاه  بهتری پیدا می کنند. از این میان BPN دارای کاربردی گسترده در تخمین خصوصیات توده سنگ از جمله Em است. محققین متعددی از روش سعی و خطا برای ایجاد یک BPN کارا بهره گرفته اند که نیاز به صرف زمان و مهارت کاربر داشت. اما در این مطالعه، از الگوریتم ژنتیک برای بهینه کردن پارامتری موثر BPN برای تخمین Em در رشته کوه زاگرس ایران استفاده شد. برای این منظور، یک بانک اطلاعاتی از پروژه های مختلف رشته کوه زاگرس جمع آوری و Em سنگ آهک زاگرس تخمین زده و در نهایت نتایج بدست آمده از روش عصبی – ژنتیک با روش عصبی سعی و خطا مقایسه گردید. که بر اساس نتایج بدست آمده روش عصبی- ژنتیک دارای دقت و سرعت بالاتر در تخمینEm است.

واژه های کلیدی:

مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ، رشته کوه زاگرس، شبکه پس انتشار عصبی،الگوریتم ژنتیک.

نویسندگان :

زینب علی آبادیان 

مصطفی شریف زاده

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

مطالعه ی آزمایشگاهی رفتار برشی درزه های سنگی مصنوعی تحت شرایط مزری سختی عمودی ثابت

رفتار برشی درزه های سنگی، وابسته به شرایط مرزی موثر بر آنها می باشد بطوری که یک درزه مشخص تحت شرایط مرزی مختلف بار عمودی ثابت ( Constant Normal Load )، جابجایی عمودی ثابت ( Constant Normal Displacement ) و سختی عمودی ثابت (Constant Normal Stiffness)  دارای پارامترهای مقاومتی و ویژگی های اتساعی متفاوتی می باشد. در زمینه ی رفتار برشی درزه ها تحت شرایط سختی عمودی ثابت و مدل های رفتاری آن مطالعات اندکی در دسترس می باشد. از طرفی فرآیند برش درزه های سنگی در اعماق زمین و نیز درزه های موجود در سطح زمین که مسلح شده اند، تحت شرایط CNS انجام می گیرد. از این رو، مطالعه ی رفتار برشی درزه ها تحت این شرایط مرزی اهمیت فراوانی دارد. در این مقاله با استفاده آزمایش هایی که تحت شرایط سختی عمودی ثابت بر روی درزه های مصنوعی انجام گرفته است، به بررسی رفتار برشی تحت این شرایط مرزی پرداخته شده است. آزمایش های برش بکمک دستگاه برش مستقیم طراحی شده در آزمایشگاه مکانیک سنگ دانشگاه تهران انجام گرفته اند. این دستگاه قادر به انجام آزمایش برش تحت هر دو شرایط CNL و CNS می باشد. نتایج نشان می دهد که تحت شرایط مزری سختی عمودی ثابت، مقاومت برشی درزه ها به مقدار قابل توجهی بالاتر از شرایط بار عمودی ثابت می باشد. از طرفی تحت این شرایط میزان اتساع درزه کاهش م ییابد.

واژه های کلیدی:

درزه های سنگی، سختی عمودی ثابت CNS

نویسندگان :

هادی عطاپور 

مهدی موسوی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تخمین مقاومت کششی سنگ ها بکمک نتایج آزمایش مقاومت فشاری تک محوره

هر چند مقاومت کششی سنگ ها به کمک آزمایش کشش تک محوره ی مستقیم قابل اندازه گیری می باشد، اما این آزمایش اساسا از نظر تکنیکی مشکل بوده و هزینه بر می باشد. از این رو برای تعیین مقاومت کششی سنگ ها از آزمایش های غیرمستقیم از جمله آزمایش برزیلی استفاده می شود. بطور کلی روش های غیرمستقیم بر این اصل استوار می باشند که نیروی فشاری در یک جهت خاص، سبب القای نیروی کششی در جهت عمود بر آن می شود. با عنایت به اینکه از نظر روابط الاستیکی، سختی مواد در حالت کشش و فشارش یکسان می باشد، تلاش شد تا بکمک نتایج حاصل از آزمایش مقاومت فشاری تک محوره ی سنگ ها، تخمین مناسبی از مقاومت کششی آنها ارائه شود. بررسی رابطه ی ارائه شده نشان داد که از نتایج آزمایش مقاومت فشاری تک محوره که در آن کرنش محوری و جانبی نمونه تعیین شد هاند، می توان مقاومت کششی نمونه را به شکل مناسبی تخمین زد. در این مقاله به شرح رابطه ی ارائه شده و همچنین ارزیابی آن بکمک داده های آزمایش های مختلف پرداخته شده است.

واژه های کلیدی:

مقاومت کششی، مقاومت فشاری تک محوره، ارائ هی روش جدید.

نویسندگان :

هادی عطاپور

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)