بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش براي محاسبه زاویه اصطحکاك داخلی از تحلیل دینامیکی سطوح برش استفاده شد. با استفاده از سطوح لغزش برداشت شده از واحدهاي آهکی آسماري - الیگومیوسن - و کنگلومراي کشکان - پالئوسن - در جنوب شرق بروجرد - زاگرس مرتفع - تانسور تنش تعیین و سپس زاویه اصطحکاك داخلی با استفاده از روش-هاي R%، هیستوگرام زاویه عدم انطباق و تحلیل صفحه گسل محاسبه گردید. با استفاده از این روشها زاویه اصطحکاك داخلی براي آهک و کنگلومرا مربوط به سازندهاي آسماري و کشکان به ترتیب 50 و 40 درجه به دست آمد. میزان زاویه اصطحکاك سنگهاي آهکی و کنگلومرا با استفاده از آزمونهاي تجربی مکانیک سنگ حدود 34 تا 40 درجه تعیین شده است. مقایسه نتایج دو روش تحلیل سطوح برش و آزمونهاي تجربی تطابق قابل قبولی را نشان میدهند.
کلیدواژهها: تنسور تنش، زاویه اصطحکاك داخلی، روش R%، هیستوگرام عدم انطباق، تحلیل صفحه گسل .
مقدمه
زاویه اصطحکاك داخلی سنگ یکی از پارامترهاي مهم در تعیین موقعیت گسلها میباشد. لغزش روي هر سطح گسل از قانون کولمب پیروي میکند. ارتباط بین تنش برشی و زاویه اصطحکاك داخلی در سنگ بکر با رابطه و در شکستگیهاي قدیمی با رابطه نشان داده میشود. در این معادله تنش برشی، c چسبندگی، σn تنش نرمال و زاویه اصطحکاك داخلی سنگ میباشد. در مکانیک سنگ با استفاده از آزمونهاي آزمایشگاهی و رسم دوایر مور شکست و منحنی پوش، زاویه اصطحکاك داخلی محاسبه میشود. در این شرایط شیب منحنی پوش زاویه اصطحکاك داخلی را نشان میدهد زاویه اصطحکاك محاسبه شده از این روش براي نمونهاي از سنگ بکر با صرف هزینه زیاد انجام میشود.
نمایش منحنی پوش در دایره موهر سه محوره
دانشگاه تربیت مدرس پارامترهاي مقاومتی سنگ شامل زاویه اصطحکاك داخلی و چسبندگی میباشد؛ که چسبندگی تنها در سنگ بکر وجود دارد و در توده سنگ این پارامتر حذف خواهد شد. ناپیوستگیهاي زمین شناسی از جمله شکستگیها و درزهها نقش تعیین کنندهاي در خصوصیات مکانیکی توده سنگ ایفا میکند. در واقع شکستگی در امتداد سطوحی که داراي ماکزیمم تنش برشی هستند اتفاق میافتد. با استفاده از تحلیل سطوح لغزشی میانگینی از زاویه اصطحکاك داخلی مربوط به توده سنگ با سرعت بیشتر و صرف هزینه کمترتعیین میشود.
در این روش موقعیت سطوح برش داراي خشلغز با تغییر زاویه اصطحکاك داخلی تغییر میکند؛ با آزمون و خطا آنقدر زاویه مزبور را تغییر میدهیم تا بهترین حالت بدست آید. روشهاي مورد استفاده شامل روش R%، هیستوگرام زاویه عدم انطباق و تحلیل صفحه گسل میباشد. منطقه مورد مطالعه در جنوب باختر شهر بروجرد واقع میباشد. عمدهترین واحدهاي سنگی شامل رخنمونهایی از آهکهاي کرتاسه، کنگلومراي کشکان - پالئوسن - و آهک آسماري - الیگومیوسن - میباشد. گسل درود با طول 120 کیلومتر و گسل قلعه حاتم با طول حدود 20 کیلومتر از گسلهاي مرزي منطقه میباشد.
این گسلها بخشی از گسل اصلی و جوان زاگرس می-باشد که نقش مهمی در شکلگیري ساختارهاي منطقه ایفا نموده است. در ابتدا با استفاده از سطوح لغزش برداشت شده از واحدهاي آسماري و کشکان در منطقه مورد مطالعه تنسور تنش کاهش یافته مشخص شد سپس زاویه اصطحکاك داخلی مربوط به هر بخش به روشهاي متداول تعیین شد.
نتایج وارونگی تنش با جهتگیري 3 محور اصلی با دایره، با مثلث و با مربع - و جهتگیري مربوط و که به ترتیب نشان دهنده جهت محور σ1 وσ3 همراه با نوع رژیم تنش استبه صورت فلشهاي بزرگ و سفید براي در بیرون از محیط دایره دیده میشود. هیستوگرام سمت راست پایین توزیع آماري از زاویه ناهمجوري و نمودار سمت راست بالا موقعیت صفحات را در دایره موهر بدون مقیاس نشان میدهد. آهکهاي آسماري ب کنگلومراي کشکان در این روش توزیع دادهها در فضا با اعدادي بین صفر و صد در صد توصیف میشوند.
دادههایی که توزیع تصادفی دارند درصد نزدیک به صفر و دادههاي که توزیع خوشهاي داشته باشند درصد نزدیک به صد را نشان میدهند. در این روش هر خط به عنوان بردار واحد تلقی شده و در دستگاه مختصات دکارتی x,y,z کسینوسهاي خطوط هادي xi,yi,zi به ترتیب با l,m,n نمایش داده میشوند.
تعداد دادهها
در یک دستگاه مختصات دکارتی روي محور طولها زاویه اصطحکاك داخلی از صفر تا هشتاد و روي محور عرضها R% مدرج میگردد. برحسب زاویه اصطحکاك داخلی مختلف، R% مربوط به محور P و T رسم میگردد. نقطه حداکثر نمودار مربوط به محورهاي P و T میزان زاویه اصطحکاك داخلی را نشان میدهد . نکته قابل توجه اینکه در تیپ دگرریختی انتقال تراکمی نقطه P حداکثر محورهاي و در تیپ دگرریختی انتقال کششی T نشان دهنده زاویه اصطحکاك داخلی میباشد .
روش هیستوگرام زاویه عدم تقارن
در این روش جهت تعیین زاویه اصطحکاك داخلی سنگ هیستوگرامهاي ترسیم میشود که بر روي محور طولی آنها سینوس زاویه عدم تقارن و محور عرضها فرکانس ردههاي سطوح برش به صورت درصد قرار دارد. در هر مرحله زوایاي اصطحکاك مختلف به دادهها اعمال میشود و هیستوگرامها ترسیم میشود. در نهایت هیستوگرامها باهم مقایسه میشوند، حالتی که داراي بیشترین فرکانس باشد و از منحنی گوسی تبعیت کند به عنوان مناسبترین زاویه اصطحکاك داخلی براي مجموعه دادهها در نظر گرفته میشود.
روش مقایسهي تحلیل گسل
در این روش با اعمال زاویه اصطحکاك داخلی 10تا 80 درجه با فاصله 5 درجه موقعیت گسل را آنقدر تغییر میدهیم تا با دادهها برداشت شده منطبق شود. این روش زمانی به کار میرود که موقعیت گسلش عمده در محدوده مشخص باشد و تشخیص زاویه اصطحکاك داخلی سنگ ممکن نباشد.
