بخشی از مقاله
چکیده
شکنندگی یکی از مهمترین ویژگیهاي مکانیکی سنگ است. در حال حاضر روش استاندارد براي اندازهگیري مستقیم شکنندگی سنگ در دسترس نیست. بنابراین روشهاي غیر مستقیم براي بدست آوردن شکنندگی ، تابعی از مقاومت سنگ است. در این پژوهش از اطلاعات اولیه به دست آمده از آزمایشات مرمر استفاده شده و ارتباط بین شاخص بار نقطهاي و مفاهیم شکنندگی براي این سنگ بررسی شده است.
سه مفهوم براي شکنندگی استفاده شده که شامل B1 - نسبت مقاومت تراکم تک محوري به مقاومت کششی - ، B2 - نسبت تفاضل مقاومت تراکمی تک محوري و مقاومت کششی به جمع مقاومت تراکمی تک محوري و مقاومت کششی - و - B 3 نسبت حاصل ضرب مقاومت تراکمی تک محوري و مقاومت کششی تقسیم بر دو - . ارتباط سه مفهوم شکنندگی توسط شاخص بار نقطهاي براي سه حالت خشک، مرطوب و اشباع با استفاده از تحلیل ضریب همبستگی مورد بررسی قرار گرفت. بین شاخص بار نقطهاي و B3 یک ارتباط نزدیک وجود دارد و بین شاخص بار نقطهاي و مفاهیم B1 و
B2 ارتباط قابل توجهاي به دست نیامد.
کلمات کلیدي: شاخص شکنندگی، مقاومت تراکمی تک محوري، مقاومت کششی، شاخص بار نقطهاي، مرمر
مقدمه
شکنندگی یکی از مهمترین خصوصیات ذاتی سنگ است و بر روي رفتار سنگ در هنگام عملیات مختلف تاثیر زیادي دارد. از دهه 1970 تاکنون مفهوم شکنندگی سنگ توسط بسیاري از محققین توصیف شده است شکنندگی را به عنوان شکلپذیري نبودن تعریف کرد. براي توصیف شکنندگی پیشنهاد کرند سنگهایی که مقادیر کشیدگی کم ، شکست، زاویه اصطکاك داخلی بالا، تشکیل ترك در بلورها و نسبتهاي مقاومت تراکمی تک محوري به مقاومت کششی بالایی دارند شکنندگی بالاتري را نشان میدهد.
اظهار داشت که سنگ شکننده باید انرژي ویژه کمتري از سنگی که شکنندگی پایینتري دارد، داشته باشد. پیشنهاد کرد شاخص شکنندگی به عنوان تابعی از مقاومت تراکمی تک محوري و مقاومت کشش برزیلی سنگ به دست میآید. در کارهاي مهندسی شکنندگی اغلب توسط مقاومت کشش برزیلی و مقاومت تراکمی تک محوري سنگ محاسبه میشود. به علت اینکه مفهوم شکنندگی استاندارد نشده تعیین شکنندگی سنگ ساده نیست. تعیین شکنندگی بطور گسترده تجربی میباشد.
بر این اساس هیچ راه مطمئنی براي اندازهگیري شکنندگی سنگ وجود ندارد. اما در روش هاي مختلفی از نسبتهاي مقاومت سنگ براي اندازهگیري غیر مستقیم آن استفاده شده است. مقاومت تراکمی تک محوري و مقاومت کششی به عنوان ویژگیهاي کلیدي در خصوصیات توده سنگ در کارهاي مهندسی مورد توجه قرار میگیرد. این دو آزمایش به صورت مستقیم و غیر مستقیم بر اساس استانداردهاي تعیین میشوند. در حالی که آزمایش تراکمی تک محوري نسبتا ساده است اما به علت صرف زمان و هزینه زیاد و همچنین آماده کردن مغزه هاي سالم امروزه از آزمایشهاي غیر مستقیم از قبیل آزمایش بار نقطهاي، عدد واجهشی اشمیت و سرعت عبور امواج التراسونیک براي پیشبینی UCS مورد استفاده قرار میگیرد.
مقاومت کششی ممکن است مستقیما اندازهگیري شود اما در عمل انجام این آزمایش بسیار مشکل است. این آزمایش ممکن است بطور غیر مستقیم توسط آزمایش برزیلی انجام شود. از میان روشهاي غیر مستقیم براي تعیین مقاومت کششی، آزمایش برزیلی مطمئنترین و نزدیکترین عدد را با مقاومت کششی مستقیم دارد. شیوه آزمایش برزیلی توسط استاندارد شده است. شیوه آزمایش بار نقطهاي توسط استاندارد شده است. در این آزمایش از نمونه هاي استوانهاي، بلوکی، و کلوخهاي استفاده میشود.
قابل ذکر است که مقدار شاخص شکنندگی سنگ بطور غیر مستقیم با استفاده از مقادیر BTS و UCS قابل اندازهگیري است. به دست آوردن مقادیر BTS و UCS مستلزم صرف هزینه و زمان زیادي است. این مقادیر میتواند به سادگی توسط آزمایش بار نقطهاي محاسبه شود. یک ارتباط منطقی بین ارتباط مقادیر و است. بنابراین میتوان انتظار داشت که بین و شاخص شکنندگی ارتباط وجود داشته باشد. بنابراین در این مقاله تلاش میشود که ارتباط بین شاخص شکنندگی مرمرها با مقادیر بررسی شود.
نمونهبرداري
براي انجام این مطالعه از معادن مرمر براي بررسی ارتباط خصوصیات شکنندگی آنها با شاخص بار نقطهاي نمونه برداري شده است. در انتخاب و جمع آوري بلوكهاي سنگی دقت کافی انجام شده که بلوك سنگی به اندازهاي بزرگ باشد که همه نمونههاي آزمایشی را بتوان آماده کرد. مغزههاي گرفته شده از بلوكها با قطر 54 سانتیمتر میباشد. در آخر نمونهها برش داده شد و براي انجام آزمایشات تک محوري، کشش برزیلی و بار نقطهاي آماده شد.
مقاومت تراکمی تک محوري
آزمایش مقاومت تراکمی تک محوري بر اساس استاندارد انجام شد. نسبت طول به قطر نمونه ها 2/5 و با قطر مغزهها 54 سانتیمتر و طول 13/5 سانتی متر است. آزمایش در سه حالت خشک، مرطوب و اشباع انجام شد. جهت اعمال بار عمود بر محور نمونه و با نرخ 0.5 MPa/s بوده است.
