زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

معرفی روابط تجربی بهمنظور تخمین مقاومت فشاری تکمحوری سنگ‌های آهک با استفاده از نتایج آزمایشگاهی، مطالعۀ موردی؛ شمال ساوه

نویسندگان
دانشجوی دانشگاه قم
چکیده
در بسیاری از پروژه‌های مهندسی، تعیین دقیق ویژگی‌های مقاومتی و رفتاری سنگ‌ها اهمیت زیادی دارد. مقاومت فشاری تک‌محوری از جمله ویژگی‌های مهم در توصیف رفتار مقاومتی سنگ‌ها است که به‌عنوان یک پارامتر مهم در طراحی سازه‌ها به‌ویژه سازه‌های زیرزمینی استفاده می‌شود. تعیین این پارامتر با استفاده از روش‌های مستقیم از جمله آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری پرهزینه و وقت‌گیر است و در برخی از موارد تهیه و آماده‌سازی نمونه استاندارد به‌دلیل وجود سطوح ضعیف در بسیاری از سنگ‌ها مشکل است. در چنین مواردی انجام برخی آزمون‌های ساده و غیرمخرب و استفاده از روابط تجربی می‌تواند منجر به افزایش سرعت ارزیابی و کاهش هزینه‌ها شود. وجود این روابط حتی به‌صورت منطقه‌ای و یا محلی (مثلاً در محدوده‌ یک سازند زمین‌شناسی و یا یک لیتولوژی واحد) می‌تواند کمک مؤثری در تخمین این پارامتر به‌منظور استفاده در پروژه‌های ژئوتکنیکی باشد. در این تحقیق از سنگ‌های آهک موجود در محدودۀ شمال ساوه نمونه‌هایی تهیه شده و آزمایش‌های مقاومت تراکم تک‌محوری، بارنقطه‌ای، چکش اشمیت و سرعت موج برشی روی آن‌ها انجام شده است. سپس با ارزیابی‌های آماری انجام شده روی نتایج به‌دست آمده، روابط تجربی بین مقاومت فشاری تک‌محوری و نتایج سه آزمایش دیگر به‌دست آمده است. مقایسه بین مقادیر مقاومت فشاری تک‌محوری پیش‌بینی شده و مقادیر مشاهده شده نشان‌دهندۀ اعتبار روابط تجربی به‌دست آمده است. این روابط برای تخمین مقاومت فشاری سنگ‌های آهک در محدودۀ بررسی شده و سنگ‌های با شرایط مشابه زمین‌شناسی نتایج قابل قبولی را به‌دست دهد.
کلیدواژه‌ها

1. ASTM D2938-95, "Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Intact Rock Core Specimens", ASTM International, 2002, West Conshohocken, PA, (1995). 2. Deer D., Miller R., "Engineering classification and index properties for intact rocks", Tech Rep no. AFNL-TR. Air force weapons lab. Wright-Patterson Air Force Base, 30 (1996). 3. Katz O., Reches Z., Roegiers J. C., "Evaluation of Mechanical rock properties using a Schmidt hammer", International Journal of rock Mechanics and Mining sciences, 37 (2000) 723-728. 4. Dincer I., Acar A., Cobanglu I., Uras Y., "Correlation between Schmidt hardness", uniaxial compressive strength and Young’s modulus for andesite’s, basalt and tuffs, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 63 (2004) 141-148. 5. Torabi SR., Ataei M., Javanshir M., "Application of Schmidt rebound number for estimating rock strength under specific geological conditions", Engineering and Mining Journal, 1(2) (2012) 1-8. 6. Tondon S., Gupta V., "Estimation of strength from Schmidt hammer rebound", point load index and compressional wave velocity, Bulletin of Engineering Geology and the Environment (2014). 7. Tugrul A., Zarif I. H., "Correlating of mineralogical and textural, characteristics with engineering properties of selected granitic rocks from Turkey, Engineering Geology, 51 (1999) 303-317. 8. Sharma P. K., Singh, T. N., "A correlation between P-wave velocity, impact strength index", slake durability index and uniaxial compressive strength, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 67 (2008) 17-22. 9. Khandelwal M., Singh, "Correlating static properties of coal measures rock with P-wave velocity, International Journal of Coal Geology, 44 (2009) 55-60. 10. Yagiz S., "P-wave velocity test for assessment of geotechnical properties of some rock materials", Bulletin of Materials Science, 34(4) (2011) 947-953. 11. Diamantis K., Bellas S., Migiros G., Gartzos E., "Correlating wave velocities with physical, mechanical properties and petrographic characteristics of peridotites from the central Greece , Geotechnical and Geological Engineering, 29(6) (2011) 1049-1062. 12. Minaeian B., Ahangari K., "Estimation of uniaxial compressive strength based on P-wave and Schmidt hammer rebound using statistical method", Arabian Journal of Geosciences, 6 (2013) 1925-1931. 13. Sabatakakis N., Koukis G., Tsiambaos G., Papanakil S., "Consolidation on strength of intact sedimentary rocks, Engineering Geology, 72 (2009) 261-273. 14. Cobanglu I., Beran, S., "Estimation of uniaxial compressive strength from point load strength Schmidt hardness and P-wave velocity", Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 68 (2007) 491-498. 15. Singh T. N., Kainthola A., Venkatesh A., "Correlation between point load index and uniaxial compressive strength for different rock types", Rock Mechanics and Rock Engineering, 45 (2012) 259-264. 16. Li D., Wong L., "Point load test on meta sedimentary rocks and correlating to UCS and BTSRock", Mechanics and Rock Engineering, 46 (2013) 1925-1931. 17. Shorey P. R., Barat D., Das M. N., Mukherjee K. P., Singh B., "Schmidt hammer rebound data for estimation of large scale in situ coal strength", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 21 (1984) 141-148. 18. Sachpazis, "Correlating Schmidt hardness with compressive strength and Young’s modulus of carbonate rocks", Bulletin of the International Association of Engineering Geology, 42 (1990) 75-83. 19. Yilmaz I., Sendir H., "Correlation of Schmidt hardness with unconfined compressive strength and Young’s modulus in gypsum from Sivas", Engineering Geology, 66 (2002) 211-219. 20. Yasar E., Erdogan, "Correlating sound velocity with the density, compressive strength and Young modulus of carbonate rocks", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 41 (2004) 871-875. 21. Aydin A., Basu A., "The Schmidt hammer in rock material characterization", Engineering Geological, 81 (2005) 1-14. 22. Shalabi F., Cording E. J., Al-Hattamleh O. H., "Estimating of rock engineering properties using hardness tests", International Journal of Engineering Geology, 90 (2007) 138-147. 23. Yagiz S., "Predicting uniaxial compressive strength, modulus of elasticity and index properties of some rock materials", Bulletin of Materials Science, 34(4) (2009) 947-953. 24. Kahraman S., "The effect of rock classes on the relation between uniaxial compressive strength and point load index", Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 68(3) (2001) 345-353. 25. Sousa L. M., Suarez L. M., Callenja L., Ruiz V. G., Rey A. R., "Influence of micro fractures and porosity on the physic-mechanical properties and weathering of ornamental granites", Engineering Geology, (2005). 26. Read JRL., Thornten P. N., Regan W. N., "A rational approach to the point load test", Proc. Third Australia-New Zealand Conferance on Geomechanics (1980). 27. Cargil J., Shakoor A., "Evaluation of empirical method for measuring the uniaxial compressive strength", International Journal of Rock Mechanics and Mining sciences, 27 (1990) 495-503. 28. Heidari M., Khanlari G., Torabi-kaveh M., Kargarian S., "Predicting the uniaxial compressive and tensil strength of gypsum rock by point load testing", Rock Mechanics and Rock Engineering, 45 (2) (2012) 256-273. 29. Geological Survey of Iran (1984) Geological Map of Saveh 1:250000, (in Persian). 30. ASTM D5731-08, "Standard Test Method for Determination of the Point Load Strength Index of Rock and Application to Rock Strength Classifications", ASTM International, West Conshohocken, PA (2008). 31. ASTM D5873-00, "Standard Test Method for Determination of Rock Hardness by Rebound Hammer Method", ASTM International, West Conshohocken, PA (2000). 32. ASTM D2845-08, "Standard Test Method for Laboratory Determination of Pulse Velocities and Ultrasonic Elastic Constants of Rock", ASTM International, West Conshohocken, PA (2008). 33. ISRM, "Suggested methods for determining hardness and abrasiveness of rocks. Brown. E. T. (editor) Rock Characterization Testing and Monitoring: ISRM suggested Methods", Oxford Pergamon Press (1981) 6-95. 34. Bednarik M., Moshammer B., Heinrich M., Holzer R., Laho M., Rabeder J., Uhlir C., Unterwurzacher M., "Engineering geological properties of Leitha Limestone from historical quarries in Burgenland and Styria", Austria. Engineering Geology, 176 (2014) 66-78. 35. Al-Omari A., Beck K., Brunetaud X., Torok A., Al-Mukhtar M., "Critical degree of saturation: a control factor of freeze–thaw damage of porous limestones at Castle of Chambord", France Engineering Geology, 185 (2015) 71-80. 36. Pappalardo G., Mineo S., Monaco C., "Geotechnical characterization of limestone employed for the reconstruction of a UNESCO world heritage baroque monument in southeastern Sicily (Italy)", Engineering Geology, 212 (2016) 86-97.