برآورد معيار شعاعي و چرخشي زبري سطح درزه سنگها به روش فتوگرامتري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي معدن

كارشناسي ارشد

ضريب زبري سطح درزه سنگ¬ها شاخصي است كه براساس مشخصه¬هاي هندسي سطح تعريف مي¬شود و با مقاومت برشي مكانيكي توده¬سنگ¬ها ارتباط دارد. براين اساس تعيين دقيق ضريب زبري سطح درزه¬سنگ¬ها براي ارزيابي تأثير آن بر رفتار برشي درزه¬سنگ¬ها ضروري است و از طرف ديگر ساختار و قوانين حاكم بر فرآيند برشي چرخشي درزه سنگ¬ها با ساختار فرآيند خطي متفاوت مي¬باشد كه تاكنون مورد بررسي قرار نگرفته است. از اينرو مطالعه حاضر مسائل پيرامون زبري سطح درزه¬ها را در دو مرحله مورد ارزيابي قرار داده است. در مرحله اول با بهره¬گيري از روش اندازه¬گيري شعاعي و چرخشي، به¬عنوان روش پيشنهادي مطالعه، و با استفاده از روش فتوگرامتري براي سنجش سطح درزه¬ها به برآورد دقيق ضريب زبري سطح درزه سنگ¬ها پرداخته است. آزمايش انجام شده براي برش و شكست سطح درزه سنگ¬ها، آزمايش فرآيند برشي چرخشي مي¬باشد كه با تعيين فرآيند برشي چرخشي و توسعه دستگاه آزمايشگاهي مرتبط با آن طرح و الگوي آزمايش ارائه شد. در مرحله دوم مطالعه تعيين فرآيند مؤثر بر سطح درزه و نحوه¬ي پياده¬سازي آزمايش مذكور صورت گرفته است. در نهايت براي دست¬يابي به هدف مطالعه، بررسي¬هاي متعددي برروي ظرفيت¬هاي آزمايشگاهي صورت گرفت كه منجر به توسعه دستگاه اعمال فرآيند برشي چرخشي براي برآورد زبري چرخشي و مقاومت چرخشي سطح درزه¬ سنگ¬ها شد. آزمايش مذكور در سه سيكل بارگذاري با سه نوع تنش نرمال مختلف برروي هشت جفت سطح درزه با ضريب زبري مختلف انجام شد. همچنين در اين مطالعه با بهره¬گيري از روابط تئوريك و موجود در ساير مباحث مهندسي برپايه فرآيند برشي چرخشي و با تعميم و گسترش روابط به مباحث زبري سطح درزه سنگ¬ها به ارائه يك چارچوب مستحكم و مبتني بر فرآيند چرخش و پيچش پرداخته است؛ تا كليه پارامترهاي مؤثر بر فرآيند چرخشي در محاسبه JRC سطح درزه سنگ¬ها برپايه اصول، مفاهيم درست و بديهي لحاظ گردد. بدين منظور براي سنجش سطوح درزه سنگ¬هاي آهكي از سازند آسماري روش¬¬هاي شانه بارتن و فتوگرامتري با دو نوع اندازه¬گيري خطي و شعاعي و چرخشي مورد استفاده و بررسي قرار گرفتند. روش اندازه¬گيري زبري پيشنهادي با مش¬بندي شعاعي با نرخ شعاع cm0.2 و تعداد 20 مقطع مقادير ضريب زبري را براي هر سطح درزه تخمين زده است. با اين حال، روش اندازه¬گيري خطي زبري سطح درزه كه توسط روش¬هاي شانه-بارتن و فتوگرامتري صورت گرفت، به ترتيب با مش بندي cm0.5 و cm0.25 ارزيابي زبري سطح درزه¬ سنگ¬ها را انجام داده¬اند. آزمايش-هاي متعدد ديگري نيز براي محاسبه پارامترهاي مقاومت فشاري سطح درزه، وزن واحد حجم خشك، زاويه اصطكاك باقي¬مانده و حتي ايجاد سطح درزه طبيعي در سنگ انجام شده است. اندازه¬گيري¬هاي سطح درزه منوط به دو مرحله قبل و بعد از آزمايش فرآيند برشي چرخشي مي¬باشد. نتايج بدست آمده از روش¬ اندازه¬گيري شعاعي و چرخشي به¬خوبي نشان مي¬دهد كه اين روش قابليت بهتر و ارزيابي جامع¬تري را نسبت به ديگر روش¬هاي اندازه¬گيري از سنجش سطح درزه¬ سنگ¬ها ارائه مي¬دهد. نتايج ارائه شده توسط روش پيشنهادي نشان مي¬دهد كه برآوردها به راستاي اندازه¬گيري زبري وابسته نيستند. معيار زبري سطح درزه¬ها به صورت مطلق برآورد شده كه نسبت به ديگر مطالعات از تخصيص نسبي مقدار ضريب زبري سطح درزه¬ها استفاده نشده است. از طرفي ديگر با انجام محاسباتي برگشتي براساس معيار بارتن-بنديس برروي داده¬هاي آزمايشگاهي جهت تخمين مقادير JRC از روش¬هاي غيرمستقيم نشان داده شد كه اين معيار براي مسائل فرآيند برشي چرخشي سطوح درزه سنگ¬ها قابل تعميم نيست و محاسبات در اين زمينه منجر به ارائه نتايج غيرمتعارف مي¬شود. در نتيجه رابطه بارتن در محدوده فرآيند برشي خطي قابل استناد مي¬باشد و براي فرآيند برشي چرخشي و شعاعي بايد از روابط تئوريك مربوطه بهره-گرفت و مطابق چارچوب تعيين شده در اين مطالعه عمل كرد.

214763

مكانيك سنگ

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان

لهراسب فرامرزي

محمود بهنيا ، حميد هاشم الحسيني

عليرضا باغبانان