زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بررسی تأثیر بافت سنگ در خصوصیات مهندسی سنگ‌های کربناته

نویسندگان
دانشگاه اصفهان، گروه زمین‌شناسی
چکیده
امروزه بافت سنگ به‌وسیلۀ بررسی مقاطع نازک میکروسکوپی و سیستم­های اندازه­گیری تصویر، کمی‌سازی می­شود. یکی از اهداف اصلی کمی­سازی بافت سنگ، بررسی ارتباط ویژگی­های بافتی و فابریک سنگ با خصوصیات مهندسی آن است. روش ضریب بافت[1] یکی از روش­های کمی­سازی بافت سنگ است. در این روش با استفاده از توصیف پارامترهای شکل دانه­ها، دایره­ای بودن، کشیدگی، جهت­گیری و چگالی فشردگی دانه­ها، بافت سنگ کمی‌سازی می­شود. در این تحقیق از این روش برای ارزیابی خصوصیات مهندسی سنگ­های کربناته که قسمت­های وسیعی از کشور را در برگرفته، استفاده شده است. بدین‌منظور تعداد 28 نمونه سنگ کربناته از سازندهای مختلف ایران گردآوری و علاوه بر تعیین ضریب بافت بر روی مقاطع نازک از هر نمونه، آزمایش‌های تعیین چگالی، تخلخل، جذب آب، مقاومت تراکمی تک‌محوره، شاخص بار نقطه­ای، دوام و سایش لس­آنجلس انجام شده است. برای بررسی ارتباط بین ضریب بافت با نتایج هر یک از آزمایش‌ها، از تحلیل­های رگرسیون خطی و غیرخطی استفاده و بهترین رابطه دارای بیش‌ترین ضریب هم‌بستگی (R2) انتخاب شده است. طبق تحلیل­های آماری انجام گرفته ضریب بافت با چگالی (r=0.862)، شاخص بار نقطه­ای (r=0.635)، مقاومت تراکمی تک‌محوره (r=0.942) و شاخص دوام (r=0.701) رابطۀ مستقیم و با درصد جذب آب (r=0.845)، تخلخل (r=0.715) و درصد سایش لس­آنجلس (r=0.697) رابطۀ معکوس دارد. به‌طور‌کلی، با افزایش ضریب بافت، خصوصیات مهندسی سنگ­های کربناته بهبود می­یابد. با بررسی نتایج پژوهش‌های قبلی و هم‌چنین بررسی ضرایب هم‌بستگی در نمونه­های متعلق به یک سازند، درمی­یابیم که اگرچه ارتباط کلی بین ضریب بافت و خصوصیات مهندسی سنگ­ها وجود دارد، ولی این ارتباط در سنگ­های متعلق به یک سازند و یا یک منطقه بیش‌تر و محکم­تر است.


[1]. Texture coefficient
کلیدواژه‌ها

i1. Ajalloeian R., Mansouri H., Baradaran E., "Some carbonate rock texture effects on mechanical behavior, based on Koohrang tunnel data, Iran" Bull Eng Geol Environ, 76 (2017) 295-307. 2. Alber M., Kahraman S., "Predicting the uniaxial compressive strength and elastic modulus of a fault breccia from texture coefficient", Rock Mech. Rock Eng., 42 (2009) 117-127. 3. ASTM, "Annual Book of Standards", American Society of Testing and Materials, West Conshohocken (2013). 4. Azimian A., Ajalloeian R., Fatehi L., "An Empirical Correlation of Uniaxial Compressive Strength with P-wave Velocity and Point Load Strength Index on Marly Rocks Using Statistical Method", Geotech Geol Eng., 32 (2014) 205-214. 5. Azzoni A., Bailo F., Rondena E., Zaninetti A., "Assessment of texture coefficient for different rock types and correlation with uniaxial compressive strength and rock weathering", Rock Mech. Rock Eng., 29 (1996) 39-46. 6. Bell F. G., "Durability of carbonate rock as building stone with comments on its preservation", Environmental Geology, 21 (1993) 187-200. 7. Bell F. G., "Petrographical factors relating to porosity and permeability in the Fell Sandstone", Eng. Geol., 11(1978)113-126. 8. Brace W. F., "Dependence of fracture strength of rocks on grain size", In: Proc. 4th Symp. Rock Mech. Univ. Park, Penn. PA., (1961) 99-103. 9. Broch E., Franklin J. A., "The point load strength test", Int J. Rock mechanic Min. Sci. & Geomech. Abstr., 9, (1972) 669-698. 10. Cobanglu I., Celik S., "Estimation of uniaxial compressive strength from point load strength, Schmidt hardness and P-wave velocity", Bull Eng Geol Environ, 67 (2008) 491-498. 11. Dreyer W., "The Science of Rock Mechanics, Part I. The Strength Properties of Rocks", Series on Rock and Soil Mechanics 2, Trans Tech Publications, Clausal (1973). 12. Dube A. K., Singh B., "Effect of humidity on tensile strength of sandstone". J. Min. Met. Fuel, 20 (1972) 8-10. 13. Dunham R. J., "Classification of carbonate rocks according to depositional textures", In: Ham WE (ed) Classification of carbonate rocks, A symposium, Am Assoc. Petroleum Geologist Mem., (1962) 108-121. 14. Eberhardt E., Stimpson B., Stead D., "Effects of grain size on the initiation and propagation thresholds of stress-induced brittle fractures" Rock Mech. Rock Eng., 32 (1999) 81-99. 15. Ersoy A., Waller M.D., "Textural characterization of rocks", Eng. Geol., 39 (1995) 123-136. 16. Gamble J. C., "Durability plasticity classification of shales and other argillaceous rocks" PhD thesis, University of Illinots (1971). 17. Gholamnejad J., Bahaaddini H. R., Rastegar M., "Prediction of the deformation modulus of rock masses using Artificial Neural Networks and Regression methods", Journal of Mining & Environment, Vol.4 (2013) 35-43. 18. Hoek E., "Rock Fracture Under Static Stress Conditions", CSIR Report, MEG 383, South Africa (1965). 19. Howarth D., Rowlands J., Development of an index to quantify rock texture for qualitative assessment of intact rock properties", Geotech. Test. J., 9 (1986) 169-179. 20. Howarth D., Rowlands J., "Quantitative assessment of rock texture and correlation with drillability and strength properties", Rock mechanics and rock engineering 20 (1987) 57-85. 21. ISRM, "The complete ISRM suggested methods for rock characterization", testing and monitoring: 1974-2006. In: Ulusay, Hudson (eds) Suggested methods prepared by the commission on testing methods. International Society for Rock Mechanics (2007). 22. ISRM, International Society for Rock Mechanics, "Commission on standardization of laboratory and field tests", Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 15 (1978). 23. Khanlari G. R., Heidari M., Noori M., Momeni A., "The Effect of Petrographic Characteristics on Engineering Properties of Conglomerates from Famenin Region, Northeast of Hamedan, Iran", Rock Mech Rock Eng., 49 (2016) 2609-2621. 24. Livingstone R. A., "The application of petrology to the prediction of stone durability", Proc. 6th. Int. Cong. on Deterioration and Conservation of Stone, Torun (1988) 432-445. 25. Öztürk C. A., Nasuf E., "Strength classification of rock material based on textural properties", Tunnelling and Underground Space Technology 37 (2013) 45-54. 26. Öztürk C. A., Nasuf E., Bilgin N., "The assessment of rock cutability, and physical and mechanical rock properties from a texture coefficient", J. South. Afr. Inst. Min. Metall., 104 (2004) 397-402. 27. Ozturk C. A., Nasuf E., Kahraman E., "Estimation of rock strength from quantitative assessment of rock texture", The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy (2014) 471-480. 28. Pappalardo G., Punturo R., Mineo S., Ortolano G., Castelli F., "Engineering geological and petrographic characterization of migmatites belonging to the Calabria-Peloritani Orogen (Southern Italy)", Rock Mech. and Rock Eng., 49 (2016) 1143-1160. 29. Přikryl R., "Some microstructural aspects of strength variation in rocks", Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr. 38 (2001) 671-682. 30. Přikryl R., "Assessment of rock geomechanical quality by quantitative rock fabric coefficients: limitations and possible source of misinterpretations", Eng. Geol., 87 (2006) 149-162. 31. Singh TN, Kainthola A, Venkatesh A, "A Correlation Between Point Load Index and Uniaxial Compressive Strength for Different Rock Types", Rock Mech Rock Eng., 45 (2012) 259-264. 32. Tandon R. S., Gupta V., "The control of mineral constituents and textural characteristics on the petrophysical & mechanical (PM) properties of different rocks of the Himalaya", Eng. Geol. 153 (2013) 125-143. 33. Ulusay R., Tureli K., Ider M. H., "Prediction of engineering properties of a selected litharenite sandstone from its petrographic characteristics using correlation and multivariate statistical techniques", Eng. Geol., 38 (1994) 135-157. 34. Ündül O., "Assessment of mineralogical and petrographic factors affecting petro-physical properties, strength and cracking processes of volcanic rocks", Engineering Geology, 210 (2016) 10-22. 35. Williams H., Turner F. J., Gilbert C. M., Turner F. J., "Petrography: an introduction to the study of rocks in thin sections", San Francisco: WH Freeman, (1982) 626.