زمین شناسی کاربردی پیشرفته

زمین شناسی کاربردی پیشرفته

تاثیر ویژگی‌های بافتی بر خواص مکانیکی و فیزیکی تعدادی از سنگ‌های رسوبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مخاطرات زمین‌شناختی، پژوهشکده سوانح طبیعی، تهران، ایران
2 گروه زمین‌شناسی کاربردی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
3 گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
چکیده
در تمام پروژه‌هایی که بر روی مصالح سنگی اجرا می‌شود، اندازه‌گیری ویژگی‌های مکانیکی در تعیین رفتار توده سنگ ضروری است. ویژگی‌های بافتی سنگ‌ها به‌طور مشخص بر رفتار مکانیکی سنگ‌ها، برش‌پذیری، حفرپذیری و قابلیت حفر با ماشین اثر می‌گذارند. در مسائل مهندسی سنگ، انتخاب تجهیزات حفاری و عملکرد بهینه آن‌ها به کیفیت و کمیت داده‌های بافتی و مکانیکی سنگ‌ها وابسته است. مطالعات پیشین نشان داده‌اند که مقاومت توده سنگ تابع ویژگی‌های سنگ بکر و ناپیوستگی‌های موجود در آن است و ویژگی‌های مقاومتی سنگ بکر نیز تابع ترکیب کانی‌شناسی و بافت سنگ می‌باشد. بررسی برهم‌کنش بین پارامترهای بافتی، پتروفیزیکی و مکانیکی سنگ همچنان از موضوعات مهم در ارزیابی رفتار کوتاه‌مدت و بلندمدت سازه‌های سنگی محسوب می‌شود. در این تحقیق رابطه بین ویژگی‌های فیزیکی، بافتی و مقاومت تراکمی، کششی 18 نمونه سنگی از سنگ‌های رسوبی که از نقاط مختلف کشور برداشت شده‌اند، با انجام آزمایش‌های تعیین ویژگی‌های فیزیکی، مقاومت تراکمی تک محوری و آزمون مقاومت کششی برزیلی بر روی نمونه‌ سنگ‌های جمع آوری شده، در آزمایشگاه تعیین شده است سپس با آنالیز مقاطع نازک نمونه سنگ‌ها ویژگی بافتی آنها مشخص گردید و با استفاده از روش‌های آماری از جمله رگرسیون خطی و چند متغیره رابطه بین ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی با ویژگی‌های بافتی نمونه سنگ‌ها تعیین شده است. نتایج به‌دست‌آمده در این تحقیق بیانگر رفتارهای متفاوتی از بافت سنگ در برابر ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی سنگ‌ها است بطوریکه ویژگی‌های بافتی در نمونه‌ سنگ‌ها بر روی هرکدام از ویژگی‌های فیزیکی و مقاومتی آنها تاثیر متفاوتی خواهند داشت و کنترل کننده رفتار سنگ‌ها می‌باشند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Alber, M., Kahraman, S., 2009. Predicting the uniaxial compressive strength and elastic modulus of a fault breccia from texture coefficient. Rock Mechanics and Rock Engineering 42(1), 117–127. https://doi.org/10.1007/s00603-008-0167-x.
Aligholi, S., Lashkaripour, G.R., Ghafoori, M., Razmara, M., 2015. Thin section analysis of rock and its application in rock engineering (Case study: Mashhad Mountain Stone Granitoid). Advanced Applied Geology 5 (2), 1-14. https://doi.org/10.22055/aag.2016.12385.
Atici, U., Comakli, R., 2019. Evaluation of the physico-mechanical properties of plutonic rocks based on texture coefficient. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy 119(1), 63–69. https://doi.org/10.17159/2411-9717/2019/v119n1a8.
Azzoni, A., Bailo, F., Rondena, E., Zaninetti, A., 1996. Assessment of texture coefficient for different rock types and correlation with uniaxial compressive strength and rock weathering. Rock Mechanics and Rock Engineering 29(1), 39–46. https://doi.org/10.1007/BF01019938.
Bell, F.G., 1978. The physical and mechanical properties of the fell sandstones, Northumberland, England. EngineeringGeology12,1–29. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/0013-7952(78)90002-9.
Eberhardt, E., Stimpson, B., Stead, D., 1999. Effects of grain size on the initiation and propagation thresholds of stress-induced brittle fractures. Rock Mechanics and Rock Engineering 32(2), 81–99. https://doi.org/10.1007/s006030050026.
Ersoy, A., and Waller, M.D., 1995. Textural Characterisation of Rocks. Engineering Geology 39(3–4), 123–136. https://doi.org/10.1016/0013-7952(95)00005-Z.
Fahy, M.P., Guccione, M.J., 1979. Estimating strength of sandstone using petrographic thin-section data. Bulletin of the International Association of Engineering Geology 16(4), 467485. https://doi:10.2113/gseegeosci.xvi.4.46.
Goktan, R.M., Gunes, N., 2005. A semi-empirical approach to cutting force prediction for point-attack picks. Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy 105(4), 257–263. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:37583225.
Gupta, V., Sharma, R., 2012. Relationship between textural, petrophysical and mechanical properties of quartzites: A case study from northwestern Himalaya. Engineering Geology, 135-136, 1-9. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2012.02.006.
Hemmati, A., Ghafoori, M., Moomivand, H., Lashkaripour, G.R., 2020. The effect of mineralogy and textural characteristics on the strength of crystalline igneous rocks using image-based textural quantification. Engineering Geology 266, 105467. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2019.105467.
Heydarian, P., Asef, M.R., Hamidi, J.K., Talkhablo, M., 2024. The relationship between mechanical properties and mineralogical composition of some sedimentary rocks. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology 57(4). https://doi.org/10.1144/qjegh2024-069.
Howarth, D.F., Rowlands, J.C., 1987. Quantitative assessment of rock texture and correlation with drillability and strength properties. Rock Mechanics and Rock Engineering 20(1), 57–85. https://doi.org/10.1007/BF01019511.
Karrari, S., Haidari, M., Khademi, H.J., Tashnizi, S.E., 2022. The assessment of rock brittleness effect on drillability. Adv. Appl. Geol. Winter, 671-689. https://doi.org/ 10.22055/AAG.2020.31787.2063.
Liu, H., Kou, S., Lindqvist, P.A., Lindqvist, J.E., Åkesson, U., 2005. Microscope rock texture characterization and simulation of rock aggregate properties. Assessment, December, 1–97. http://swepub.kb.se/bib/swepub:oai:ltu01:1632870?tab2=absandamp;language=en.
Bostanzar, H., Shahriar, K., Torabi, S.R., Mohammadi, H.R., 2010. Estimation of uniaxial compressive strength and modulus of elasticity of magnetite of Gol Gohar mine, using dynamic parameters. 137–158. https://www.sid.ir/paper/808730/fa.
Mendes, F.M., AiresBarros, L., Rodrigues, F.P., 1966. The use of modal analysis in the mechanical characterization of rock masses. In: Proc. 1st Inc. Cong. Rock Mech., Lisbon, vol. 1, 217–223. https://onepetro.org/isrmcongress/proceedings-abstract/CONGRESS66/CONGRESS66/ISRM-1CONGRESS-1966-039/165997.
Merriam. R., Rieke, H.H., Kim, Y.C., 1970. TENSILE STRENGTH RELATED TO MINERALOGY AND TEXTURE OF SOME GRANITIC ROCKS. Engineering Geology 47(4), 155–160. https://doi.org/10.1016/0379-6779(92)90376-T.
Olsson, W.A., 1974. Grain size dependence of yield stress in marble.  Journal of Geophysical Research, 79, 4859–4861. https://doi.org/10.1029/jb079i032p04859.
Özlürk, C.A., Nasuf, E., Bilgin, N., 2004. The assessment of rock cutability and physical and mechanical rock properties from a texture coefficient. Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy, 104(7), 397–402. https://www.researchgate.net/publication/268147870.
Ozturk, C.A., Nasuf, E., Kahraman, S., 2014. Estimation of rock strength from quantitative assessment of rock texture. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy 114(6), 471–480. https://www.researchgate.net/publication/287291817.
Přikryl, R., 2001. Some microstructural aspects of strength variation in rocks. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 38(5), 671–682. https://doi.org/10.1016/S1365-1609(01)00031-4.
Räisänen, M., 2004. Relationships between texture and mechanical properties of hybrid rocks from the Jaala-Iitti complex, southeastern Finland. Engineering Geology 74(3–4), 197–211. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2004.03.009.
Sun, W., Wang, L., Wang, Y., 2017. Mechanical properties of rock materials related to mineralogical characteristics and grain size through experimental investigation: a comprehensive review. Frontiers of Structural and Civil Engineering 11(3), 322–328. https://doi.org/10.1007/s11709-017-0387-9.
Tuǧrul, A., and Zarif, I.H., 1999. Correlation of mineralogical and textural characteristics with engineering properties of selected granitic rocks from Turkey. Engineering Geology 51(4), 303–317. https://doi.org/10.1016/S0013-7952(98)00071-4.
Tumac, D., Copur, H., Balci, C., Er, S., Avunduk, E., 2018. Investigation into the Effects of Textural Properties on Cuttability Performance of a Chisel Tool. Rock Mechanics and Rock Engineering 51(4), 1227–1248. https://doi.org/10.1007/s00603-017-1376-y.
Ulusay, R., Tureli, K., Ider, M.H., 1994. Prediction of engineering properties of a selected litharenite sandstone from its petrographic characteristics using correlation and multivariate statistical techniques. Engineering Geology 38,135-157. https://doi.org/10.1016/0013-7952(94)90029-9.
Williams, H., Turner, F.J., Gilbert, C.M., 1982. Petrography: An introduction to the study of rocks in thin sections. Second Edition, W.H. Freeman and Company, San Francisco, California, 626p. https://archive.org/search.php?query=externalidentifier%3A%22urn%3Aoclc%3Arecord%3A1245639459%22.