منبع تحقیق با موضوع چکش اشمیت، تغییر رنگ، هیدرولیک

دانلود پایان نامه

عمده‌ای می‌گذارد[27]. صفحات ضعف در سنگ‌ها به واسطه گسیختگی ناشی از کشش یا اتساع‌، برش یا اشکال گسیخته پیچیده‌تر که شامل ترکیبی از این دو هستند‌، تشکیل می‌شوند. سطوح گسیختگی تشکیل شده در اثر برش معمولا همواره با کمی مواد پر‌کننده می‌باشند در حالی که سطوح گسیختگی ایجاد شده در اثر اتساع زبر و معمولا تمیز هستند.
وجود یک یا چند دسته ناپیوستگی در یک توده سنگ در پاسخ به بارگذاری و بار برداری ایجاد آنیزوتروپی می‌کند. همچنین در مقایسه با سنگ بکر‌، سنگ درزه دار نفوذ‌پذیری بالاتر‌، مقاومت برشی کمتر و در طول صفحات ناپیوستگی‌، تغییر شکل پذیری بیشتر و مقاومت کششی ناچیزی در جهت عمود بر صفحه‌اش دارد. از طرفی ناپیوستگی‌ها ایجاد اثرات مقیاس می‌کنند و در نهایت در اثر تقاطع آن‌ها بلوک‌ها تشکیل می‌شوند که می‌توانند منجر به ایجاد مسائل ناپایداری گردند. بنابراین در مطالعات مهندسی مرتبط با توده سنگ بایستی هر دوی خصوصیات مهندسی سنگ بکر و نایپوستگی‌ها مورد توجه باشند.

2-7- اندازه‌گیری خصوصیات توده سنگ
وجود روش‌های توصیف صحرایی قابل اطمینان و تفسیر اطلاعات‌، نیاز اولیه تحقیق در رابطه با همه اشکال مهندسی سنگ می‌باشد. انجام اندازه‌گیری‌های دقیق خصوصیات مهندسی توده سنگ کیفیت توصیف‌ها‌، اندازه‌گیری‌ها و مدل سازی بعدی را کنترل می‌کند.
به طور کلی روش‌های متداول ارزیابی خصوصیات مهندسی سنگ را می‌توان به سه دسته زیر تقسیم کرد‌:
اندازه‌گیری و مشاهدات در سطح رخنمون‌های سنگی
اندازه‌گیری و لاگ کردن مغزه‌های حفاری
ارزیابی به روش‌های ژئوفیزیکی
از میان روش‌های فوق روش اندازه‌گیری و مشاهدات در سطوح سنگی بهترین و متداول ترین روش می‌باشد. این روش نیاز به حفاری و تجهیزات گران قیمت ندارد.
اندازه‌گیری خصوصیات زمین شناسی مهندسی توده سنگ در صحرا تحت عنوان نقشه برداری زمین شناسی مهندسی (Engineering geological mapping ) مطرح می‌شود که این مهم در یک رخنمون سنگی به دو روش قابل انجام است.
روش نقشه‌برداری (Line mapping )
روش نقشه برداری پنجره‌ای (Window mapping )
در روش اول خصوصیات مهندسی مد‌نظر در طول یک خط پیمایش بر روی رخنمون سنگی برداشت می‌گردند. در برداشت خطی معمولا طول خط پیمایش از 10 تا 100 متر متغیر است. پریست و هادسون پیشنهاد کرده‌اند که طول خط پیمایش حداقل بایستی 50 برابر فاصله‌داری متوسط ناپیوستگی‌ها باشد[28]. در حالی‌که طبق توصیه انجمن بین المللی مکانیک سنگ طول خط پیمایش معمولا 50 تا 100 متر است[27،29]. در این روش بسته به تغییرات عمده خصوصیات توده سنگ از قبیل سنگ‌شناسی‌، ساختاری‌، و یا حتی وجود یک گسل یا پهنه گسلی و یا تغییرات زیاد در میزان هوازدگی توده سنگ می‌توان طول خطوط پیمایش را انتخاب کرد و با مشاهده این تغییرات جهت برداشت خصوصیات توده سنگ می‌توان از خط پیمایش جدیدی بهره گرفت.
در روش نقشه برداری پنجره‌ای‌، خصوصیات مهندسی توده سنگ در بخش‌های پنجره‌ای با ابعاد مشخص برداشت می‌شود. معمولا ابعاد هر پنجره 10*10 متر انتخاب می‌شود[27،29].
در این پژوهش با توجه به شرایط ساختگاه به دلیل ارتفاع و شیب زیاد پله‌ها و عدم دسترسی به آن‌ها که نیاز به وسایل بالابر داشته و نیز وضعیت خطر‌ناک دیواره‌ها امکان استفاده از روش پنجره‌ای وجود ندارد. بنابراین در این مطالعه برای برداشت خصوصیات توده سنگ از روش خطی خواهد شد ودر طول هر خط پیمایش خصوصیات مد‌نظر برداشت خواهد شد.

شکل (2-9) شمایی از روش برداشت خطی در طول یک خط پیمایش
به طور کلی از خصوصیات ناپیوستگی‌ها که بر رفتار مهندسی سنگ تأثیر می‌گذارند می‌توان به خصوصیاتی از قبیل فراوانی‌، تداوم‌، فاصله داری‌، جهت‌داری‌، میزان زبری‌، نوع ماده پرکننده‌ درجه هوازدگی‌، خصوصیات مکانیکی و خصوصیات هیدرولیکی آن‌ها اشاره کرد. در این پژوهش بر پایه مطالعات منابع موجود‌، سعی گردید تا کلیه پارامتر‌های مؤثر بر قابلیت آتشباری اندازه‌گیری و برداشت شوند. در ادامه با تکیه به جداول طراحی شده برای برداشت خصوصیات توده سنگ‌، به طور خلاصه کلیه پارامتر‌ها معرفی شده و روش برداشت آن‌ها توضیح داده می‌شود.
پس از بررسی مشخص شدن محدوده بلوک آتشکاری قبل از انجام عملیات آتشکاری با انجام پیمایش در طول بلوک به بررسی اجمالی توده سنگ تشکیل دهنده می‌پردازیم. کل بلوک را بر اساس ویژگی‌های سنگ شناسی‌، زمین شناسی ساختاری به چند پهنه تقسیم بندی می‌کنیم. سپس خصوصیات توده سنگ را در طول چند خط پیمایش که تعداد آن همان تعداد پهنه‌های ساختاری خواهد بود‌، برداشت می‌کنیم.
در واقع خط پیمایش یک نوار اندازه‌گیری است که بر روی سطح رخنمون سنگی ثابت می‌شود. برای ثابت کردن خط پیمایش می‌توان از میخ‌هایی که در فواصل معینی در سنگ برای صاف نگه داشتن نوار فرو می‌روند‌، استفاده کرد. پس از پیاده کردن خط پیمایش برداشت خصوصیات توده سنگ شروع می‌شود. قبل از برداشت خصوصیات توده سنگ لازم است یک سری اطلاعات که بعد‌ها به ما در تهیه بانک داده‌، تعیین موقعیت توده سنگ در معدن و اصلاحات هندسی مورد نیاز کمک می‌کنند‌، جمع آوری شوند. این اطلاعات که در قسمت بالای هر شیت در نظر گرفته شده‌اند شامل موقعیت بلوک‌، نام بلوک‌، شماره خط پیمایش‌، جهت‌داری خط پیمایش‌، جهت داری دامنه‌، ارتفاع بلوک و مختصات نقطه شروع و پایان خط پیما
یش می‌باشد.

شکل (2-10) خصوصیات ناپیوستگی‌های سنگ
2-7-1- نوع سنگ
این پارامتر در واقع بر فرآیند تشکیل توده سنگ دلالت دارد. همچنین نوع سنگ می‌تواند شاخصی از خصوصیات توده سنگ باشد. به عنوان مثال گرانیت میل به استحکام بالا‌، توده‌ای بودن و مقاومت بالا در برابر هوازدگی در مقایسه با شیل دارد. انواع سنگ موجود در معادن این مطالعه شناخته شده و مطالعات زیادی بر روی آن‌ها صورت پذیرفته است. بنابراین پس از تعیین نوع سنگ در مشاهدات صحرایی می‌توان با رجوع به گزارش‌ها و نقشه های موجود اطلاعات بیشتر راجع به آن‌ها کسب کرد.

2-7-2- هوازدگی
توده سنگ‌ها در نزدیکی سطح زمین هوا زده می‌شوند. گاهی نیز به وسیله فرآیند‌های هیدروترمال دگرسان می‌شوند. هوازدگی در رخنمون‌های سنگی بیشتر در سطح ناپیوستگی‌ها دیده می‌شود. در نتیجه عمل هوازدگی مقاومت سنگ در سطح هوازده‌، کمتر از مقاومت سنگ تازه‌تر درون بلوک‌های سنگی است. بنابراین توصیف هوازدگی بخش اساسی توصیف توده سنگ است.
برای توصیف هوازدگی ما از طبقه بندی موجود در جدول (2-6) استفاده خواهیم کرد[30].بر طبق این طبقه‌بندی‌، سنگ‌ بسته به میزان تغییرات ناشی از هوازدگی به شش دسته سنگ غیر هوازده تا خاک بر‌جا تقسیم بندی می‌شوند
جدول(2-6) طبقه بندی توده سنگ بر اساس درجه هوا‌زدگی
توصیف
درجه هوازدگی
علامتی از هوازدگی ماده سنگ دیده نمی‎شود. ممکن است تغییر رنگ کمی روی سطوح ناپیوستگی‎های اصلی دیده شود.
تازه(غیرهوازده)
تغییر رنگ نشان دهنده هوازدگی ماده سنگ و سطوح ناپیوستگی‎ها است. تغییر رنگ ناشی از هوازدگی ممکن است در کل ماده سنگ دیده شود و در ظاهر سنگ ضعیف‎تر از سنگ تازه باشد.
کمی هوازده
کمتر از نیمی از ماده سنگ تجزیه شده یا بصورت خاک متلاشی شده است. سنگ تازه یا سنگ تغییر رنک یافته به صورت شبکه‎ای پیوسته می‎باشد.
هوازدگی متوسط
بیش از نیمی از ماده سنگ تجزیه شده یا بصورت خاک متلاشی شده است. سنگ تازه یا سنگ تغییر رنک یافته به صورت شبکه‎ای پیوسته می‎باشد.
بسیار هوازده
کل ماده سنگ تبدیل به خاک شده است. لیکن ساختمان توده‎ای اولیه سنگ هنوز به مقدار زیادی بکر است.
هوازدگی کامل
کل ماده سنگ تبدیل به خاک شده است. ساختمان و فابریک سنگ تخریب شده است. تغییرات زیادی در حجم دیده می‎شود اما خاک مقدار قابل توجهی جابجا نشده است.
خاک برجا

2-7-3- ساخت سنگ و اندازه بلوک‌ها
ساخت سنگ با توجه به شکل‌ بلوک‌ها به پنج رده بلوکی‌، نا منظم‌، تخته‌ای‌، ستونی و خرد شده تقسیم بندی می‌شوند. اندازه بلوک فاکتوری مهم بر رفتار توده سنگ است. ابعاد بلوک به وسیله فاصله داری ناپیوستگی‌ها‌، تعداد و تداوم آن‌ها تعیین می‌شود. خصوصیات ترکیبی اندازه بلوک و مقاومت برشی میان بلوک‌ها‌، رفتار توده سنگ را تحت شرایط استرس تعیین می‌کنند[30].

شکل (2-11) شمایی از انواع بلوک در توده سنگ. (aبلوکی (bنامنظم (cتخته‌ای (dستونی

جدول (2-7) رده بندی اندازه بلوک‌های توده سنگ[30]
حجم بلوک
توصیف
cm3200-10
خیلی کوچک
dm310-2/0
کوچک
dm3200-10
متوسط
m310-2/0
بزرگ
m310
خیلی بزرگ

2-7-4- مقاومت سنگ
مقاومت سنگ یکی از عوامل مؤثر بر رفتار توده سنگ تحت تنش به خصوص در توده سنگ‌های با درجه درزه‌داری پایین می‌باشد. جهت تعیین مقاومت تراکمی توده سنگ در صحرا از چکش اشمیت استفاده می‌شود.لازم به ذکر است در این مطالعه از بلوک‌های آتشکاری نمونه سنگ‌هایی تهیه خواهد شد.از این نمونه‌ها علاوه بر مقاومت‌، خصوصیات مهندسی دیگری نظیر سرعت موج و… در آزمایشگاه تعیین خواهد شد.
چکش اشمیت ابزاری برای تعیین مقاومت فشاری در صحرا و آزمایشگاه می‌باشد. در این مطالعه چکش اشمیت نوع L استفاده خواهد شد. روش استفاده از آن به این صورت است که پس از کالیبره کردن چکش سر آن را بر روی سطح صاف و عاری از شکستگی سنگ قرار داده و فشار می‌دهیم. عدد مربوط به ارتفاع بازگشت پیستون را که یک اندازه تجربی از سختی است‌، قرائت می‌کنیم. پس از انجام چندین قرائت‌، 50 درصد قرائت‌های حداقل را حذف می‌کنیم. متوسط قرائت‌های باقیمانده را در فاکتور اصلاح چکش ضرب کرده‌، سختی را بدست می‌آوریم.

شکل (2-12) نحوه اندازه‌گیری سختی[31]
لازم به ذکر است که حداقل تا 6 سانتی متر زیر سطح مورد اندازه‌گیری بایستی فاقد شکستگی و ناپیوستگی باشد. با توجه به این که مقدار سختی بدست آمده‌، تابع جهت یابی چکش است لذا چکش باید با زاویه 45 و 90 درجه به سمت بالا یا پایین استفاده شده‌، عدد بدست آمده مطابق نمودار زیر اصلاح شود.

شکل (2-13) تخمین مقاومت فشاری از سختی اشمیت[31]
2-7-5- نوع ناپیوستگی
تعیین نوع ناپیوستگی‌ها در توصیف توده سنگ مفید است. زیرا هر نوع دارای خصوصیاتی هستند که بر رفتار سنگ تأثیر می‌گذارد. برای مثال گسل‌ها می‌توانند طولی تا چندین کیلومتر داشته باشند و حاوی پرکننده‌های کم مقاومت باشند. در حالی که طول درزه‌ها کمتر از حد چند متر تجاوز می‌کند. از مهم‌ترین انواع ناپیوستگی‌ها می‌توان به انواع زیر اشاره کرد[27،32].

جدول (2-8) رتبه بندی انواع ناپیوستگی
انواع ناپیوستگی
رتبه
نوع
1
گسل
2
شکستگی
3
درزه
4
نواحی برخورد
5
سطوح لایه بندی
گسل‌:
ناپیوستگی‌هایی با منشأ تکتونیکی که در طول آن‌ها مقدار قابل مشاهده‌ای جابجایی د
یده می‌شود را گویند. معمولا گسل‌ها به صورت دسته‌هایی موازی یا نیمه موازی از ناپیوستگی‌ها و همراه با حضور مواد خرد شده و یا ثانویه حاصل از تجزیه یا تغییر مواد دیده می‌شوند.
درزه‌:
شکستگی‌ها یا شکاف‌های موجود در توده سنگ که معمولا جابجایی در آن‌ها رخ نداده و به صورت سیستماتیک و منظم شکل می‌گیرند. اکثرا فاصله باز شدگی بین درزه‌ها را مواد پر کننده مختلف که حاصل از فرسایش یا آلتراسیون کانی‌های مختلف می‌باشند‌، اغلب درزه‌ها به صورت دسته‌هایی با ویژگی‌های یکسان دیده می‌شوند.
سطوح لایه بندی‌:
در حقیقت سطوح ضعف طبیعی در توده‌های سنگی محسوب می‌گردند و بستگی به وضعیت لایه‌بندی از قبیل چگونگی تکرار لایه‌ها‌، نوع و جنس لایه‌ها و ضخامت آن‌ها وضعیت رفتاری توده سنگ تحت تأثیر ویژگی‌های مهندسی سطوح لایه‌بندی و یا سطوح ضعف قرار خواهد گرفت.
شکستگی‌:
شکستگی‌های ناشی از تنش فعالیت‌های انسانی مثل عملیات آتشکاری در سنگ را می‌گویند. شکستگی‌ها ممکن است دارای جابجایی باشند.

شکل (2-14) نمایی از جهت داری ناپیوستگی
2-7-6- جهت داری ناپیوستگی
جهت‌یابی ناپیوستگی نسبت به یک ساختار هندسی‌، تأثیر

Author: mitra8--javid

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *