سازمان برنامه و بودجه کشور

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. جمهوری اسلامی ابران سازمان برنامه و بودجه کشور و صحرایی مکانیک سنگ فشریه شماره ۷۳۷ معاونت فنی. امور زیربنایی و تولیدی وزارت نیرو امور نظام فنی و اجرایی دفتر استانداردها و طرح‌های آب و آبفا 0۳2[ ۱۱۳۳۳۳۳/۳ ۱۳۹۶ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- خواننده گرامی: امور نظام فنی و اجرایی معاونت فنی, آمور زیربنایی و تولیدی سازمان برنامه و بودجه کشورء با استفاده از نظر کارشناسان برجسته مبادرت به تهیه این نشریه کرده و آن را برای استفاده به جامعه‌ی مهندسی کشور عرضه نموده است. با وجود تلاش فراوان, این اثر مصون از ایرادهایی نظیر غلط‌های مفهومی. فنی, ابهام. ایهام و اشکالات موضوعی از این‌رو» از شما خواننده‌ی گرامی صمیمانه تقاضا دارد در صورت مشاهده هر گونه ایراد و اشکال فنی, مراتب را ۱- در سامانه مدیریت دانش اسناد فنی و اجرایی (سما) ثیت‌نام فرمایید: 581112.11672110]211111.1۳ ۳- پس از ورود به سامانه سما و برای نماس احتمالی, نشانی خود را در بخش پروفایل کاربری تکمیل فرمایید. ۳- به بخش نظرخواهی این نشریه مراجعه فرمایید. ۴- شماره بند و صفحه موضوع مورد نظر را مشخص کنید. ۵- ایراد مورد نظر را بصورت خلاصه بیان دارید. ۶- در صورت امکان متن اصلاح شده را برای جایگزینی ارسال کنید. کارشناسان این آمور نظرهای دریافتی را به دقت مطالعه نموده و اقدام مقتضی را معمول خواهند داشت. پیشاپیش از همکاری و دقت نظر جنابعالی قدردانی می‌شود. نشانی برای مکانیه: تهران. میدان بهارستان. خیابان صفی علی‌شاه - مرکز تلفن ۲۳۲۷۱ سازمان برنامه و بودجه کشورء آمور نظام فنی و اجرایی وا اد 7 16721121 :۳: ۵۱ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- باسمه تعالی امروزه متناظر با پیشرفت‌های شگرف در علم مهندسی سنگ. ابزار مناسب برای طراحی و احداث آنواع سازه‌های عظیم زیررمینی و سطحی فراهم شده است. با توجه به بزرگای سازه‌های سنگی و پیجیدگی رفتار توده‌سنگ پیرامونی, لزوم انجام مطالعات سیستماتیک مهندسی سنگ بیش از پیش حائزاهمیت است. در این گونه سازه‌های بزرگ مانند پی و تکیه‌گاه سدهاء تونل‌ها و شبکه‌های معدنی, شرایط بارگذاری روی توده‌سنگ پیچیده بوده و رفتار توده‌سنگ شدیدا متاثر از خواص مکانیکی, پارامترهای مقاومتی و شرایط محیطی حاکم بر توده‌سنگ ساختگاه است. استفاده از آزمون‌های آزمایشگاهی و برجای سنگ ابزاری مناسب در راستای دسترسی به پارامترهای سنگ بکر و توده‌سنگ هستند. تعیین خصوصیات فیزیکی و مقاومتی سنگ بکر غالبا از طریق آزمون‌های آزمایشگاهی انجام می‌شود. هرچند این خصوصیات تفاوت‌های بارزی با خصوصیات توده‌سنگ برجا دارند ولی شناخت و ارزیابی آن‌ها در مراحل اولیه مطالعات. می‌تواند به عنوان معیاری مناسب برای تحمین پارامترهای توده‌سنگ باشد. همجنین, نیاز به تخمین‌های قابل اعتماد از وضعیت اولیه تنش در سنگ, تغییر شکل پذیری توده‌سنگ و سایر پارامترهای زئومکانیکی, منجر به توسعه روش‌های صحرایی کشورء تهیه دستورالعمل «انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ» را با هماهنگی آمور نظام فنی و اجرایی سازمان برنامه و بودجه کشور در دستور کار قرارداد و پس از تهیه. آن را برای تایید و ابلاغ به عوامل ذینفع نظام فنی و اجرایی کشور به این معاونت ارسال نمود که پس از بررسی براساس ماده ۲۳ قانون برنامه و بودجه. نظام فسی اجرایی یکپارچه کشور موضوع ماده ۳۴ قانون احکام دائمی برنامه‌های توسعه کشور و آیین‌نامه استانداردهای اجرایی طرح‌های عمرانی مصوب هیات محترم وزیران تصویب و ابلاغ گردید. بدین وسیله معاونت فنی,» آمور زیربنایی و تولیدی از تلاش‌ها و جدیت رییس آمور نظام فنی و اجرایی کشور جناب آقای مهندس غلامحسین حمره مصطفوی و کارشناسان محترم امور نظام فنی و اجرایی و نماینده مجری محترم طرح تهیه و نهایی نمودن این نشریه» تشکر و قدردانی می‌نماید. امید است متخصصان و کارشناسان با ابراز نظرات خود درخصوص این نشریه ما را در اصلاحات بعدی یاری فرمایند. حمیدرضا عدل معاون فنی, امور زیربنایی و تولیدی -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- تهیه و کنترل دستورالعمل «انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ» [نشریه شماره ۷۳۷] اعضای گروه ترمیه کننده: (مکانیک سنگ) مصطفی شریف‌زاده دانشگاه صنعتی امیر کبیر دکترای مکانیک سنگ محمدحسین صدقیانی دانشگاه صنعتی شریف دکترای مکانیک سنگ سعید غیائی شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس فوق‌لیسانس مهندسی معدن مرتضی قارونی نیک دانشگاه علم وصنعت ایران دکترای مکانیک سنگ ابوالفضل مهین راد شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس فوق‌لیسانس مهندس معدن مهدی موسوی دانشکده فنی - دانشگاه تهران دکترای مکانیک سنگ کاظم نجم دانشگاه صنعتی امیرکبیر دکترای مکانیک سنگ علی یوسفی شرکت مهندسین مشاور زمین آب پی فوق‌لیسانس مهندسی معدن (مهندسی شایان ذکر است مسوولیت تجمیع این دستورالعمل‌ها در سال ۱۳۷۳ به عهده آقای مهندس رفیعا بوده و در هنگام بررسی,» کمیته از نظرات ارزشمند آقایان مهندس احدی منافی, مهندس خاکباز. مهندس طاهری و مهندس شفیعی‌فر برخوردار بوده است. در ضمن, یادآور می‌گردد که آقای مهندس علی یوسفی و آقای مهندس میثم رازی‌فر در ویرایش و بازبینی نهایی این دستورالعمل, همکاری‌های بایسته را با کمیته تخصصی سد و تونل‌های انتقال در سال ۱۳۹۴ به عمل آورده‌اند. اعضای گروه تایید کننده (کمیته تخصصی سد و تونل‌های انتقال طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور): احمد برخورداری شرکت مهندسی پروژه‌های آب و نیروی ‏ فوق‌لیسانس مهندسی عمران - سازه‌های ایران (پانیر) هیدرولیکی مسعود حدیدی مود شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس فوق‌لیسانس مهندسی مکانیک رضا راستی اردکانی دانشگاه شهید بهشتی دکترای مهندسی عمران سیدمهدی زندیان شرکت مدیریت منابع آب ایران فوق‌لیسانس مدیریت پروژه و ساخت محمدطاهر طاهری بهبهانی شرکت مهندسین مشاور توان‌آب فوق‌لیسانس مهندسی منابع آب (هیدرولیک) -------- صفحهٔ بعد -------- تقی عبادی وزارت نیرو- دفتر استانداردها و طرح‌های ‏ فوق‌لیسانس مهندسی سازه‌های آبی آب و آبفا محمدرضا عسکری شرکت مهندسین مشاور بندآب دکترای مهندسی عمران نجمه فولادی طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی فوق‌لیسانس مهندسی عمران - آب صنعت آب کشور - وزارت نیرو علی یوسفی شرکت مهندسین مشاورزمین آب‌پی فوق‌لیسانس مهندسی معدن (مهندسی اعضای گروه هدایت و راهبری (سازمان برنامه و بودجه کشور): علیرضا توتونچی معاون آمور نظام فنی و اجرایی فرزانه آقارمضانعلی رییس گروه آمور نظام فنی و اجرایی سیّد وحیدالدین رضوانی . کارشناس, آمور نظام فنی و اجرایی -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان مقدمه فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های تعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۱-۱- تعاریف ۱-۱-۱ چگالی ۲-۱-۱- چگالی خشک ۳-۱-۱- تخلخل ۴-۱-۱- آب محتوی (درصد رطوبت) ۵-۱-۱- چگالی نسبی (جرم حجمی نسبی یا تراکم نسبی) ۶-۱-۱- چگالی اشباع (جرم حجمی اشباع) ۷-۱-۱- درجه اشباع ۸-۱-۱- نسبت پوکی ۹-۱-۱ روابط بین ویژگی‌های فیزیکی سنگ ۲-۱- دستورالعمل آزمایش تعیین درصد رطوبت آب محتوی سنگ ۱-۲-۱- اهمیت و موارد استفاده ۲-۲-۱-ابزار آزمایش ۳-۲-۱- مراحل انجام آزمایش ۴-۲-۱- محاسبات ۵-۲-۱- گزارش نتایج ۳-۱- دستورالعمل آزمایش تعیین تخلخل و چگالی خشک سنگ ۱-۳-۱- اهمیت و موارد استفاده ۲-۳-۱ آزمایش با استفاده از روش اندازه‌گیری ابعاد و اشباع نمونه ۳-۳-۱- آزمایش برپایه روش اشباع و غوطه‌وری ۴-۳-۱- آزمایش برپایه روش جابه‌جایی جیوه و جرم مخصوص دانه‌ها ۵-۳-۱- آزمایش برپایه روش جابه‌جایی جیوه و قانون بویل ۶-۳-۱- نکته‌های کلی ۴-۱- دستورالعمل آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی ۱۰ ۱۰ ۱۱ ۱۱ ۱۲ ۱۴ ۱۷ ۲۳۲ ۲۳۶ ۲۳۶ ۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۲-۴-۱ ابزار آزمایش ۳-۴-۱- مراحل انجام آزمایش ۴-۳-۱ محاسبات ۵-۳-۱- گزارش نتایج ۶-۳۴-۱- نکته‌های کلی ۵-۱- دستورالعمل آزمایش تعیین مقاومت به سایش سنگ‌دانه‌ها با استفاده از ماشین لس‌آنجلس ۲-۵-۱ ابزار آزمایش ۳-۵-۱- مراحل انجام آزمایش ۴-۵-۱ محاسبات ۵-۵-۱- گزارش نتایج ۶-۱- دستورالعمل آزمایش تعیین سرعت صوت در سنگ ۳-۶-۱- روش موج صوتی با بسامد بالا ۳-۶-۱- روش موج صوتی با بسامد پایین ۳-۶-۱- روش فرکانس تشدید ۵-۶-۱- گزارش نتایج فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ۱-۱-۳- آزمایش مقاومت فشاری تک محوری (نامحصور) ماده سنک ۲-۱-۲ تعیین ضرایب تغییر شکل‌پذیری ماده سنک در فشار تک‌محوری (نامحصور) ۲- ۲- دستورالعمل تعیین مقاومت کششی ماده سنگ به روش غیرمستقیم «آزمایش برزیلی» ۱-۳-۲ - هدف ۳-۲-۲- محدویت آزمایش ۴-۲-۲ ابزار آزمایش ۳۷ ۳۷ ۳۸ ۳۹ ۳۰ ۳۱ ۳۱ ۳۱ ۳۲ ۳۳ ۳۴ ۳۵ ۳۵ ۳۵ ۴۱ ۴۳۲ ۴۴ ۳۷ ۴۹ ۴۹ 1۲ ۶۰ ۶۱ ۶۱ ۶۱ ۶۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست مطالب عنوان ۵-۲- ۳- آماده‌سازی نمونه ۶-۲-۲- مراحل انجام آزمایش ۷-۲-۲۳ محاسبات ۸-۲-۲- گزارش نتایج ۱-۳-۲ هدف ۳-۳-۲ دستگاه آزمایش ۴-۳-۲ مراحل انجام آزمایش ۵-۳-۲۳ محاسبات ۷-۳-۲ نکته‌های کلی ۱-۳-۲ هدف ۲-۴-۲ ابزار آزمایش ۳-۴-۲ آماده‌سازی نمونه ۴-۴-۲ مراحل انجام آزمایش ۵-۴-۲ محاسبات ۵-۲- دستورالعمل آزمایش تعیین شاخص آماس سنگ‌ها ۱-۵-۲- هدف ۲-۵-۲- ابزار آزمایش ۳-۵-۲ آماده‌سازی نمونه ۴-۵-۲ مراحل انجام آزمایش ۵-۵-۲ محاسبات ۶۳۲ ۶۳ ۶۳ ۶۴ ۶۵ ۶۵ ۶۵ ۶,۶ ۶۸ ۷۳ ۷۶ ۷۹ ۸۳ ۸۴ ۸۴ ۸۶ ۸۶ ۸۷ ۸۸ ۸۸ ۸۸ ۸۸ ۸٩۹ ۹ ۹ ۹ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست مطالب عنوان ۱-۶-۲۳ - هدف ۲-۶-۲ ابزار آزمایش ۳-۶-۲ آماده‌سازی نمونه ۴-۶-۲- مراحل انجام آزمایش ۵-۶-۲ محاسبات ۶-۶-۲- گزارش نتایج ۷-۲- آزمایش کرنش آماسی در نمونه‌های سنگی نامحصور ۱-۷-۳ هدف ۲-۷-۳۲ ابزار آزمایش ۳-۷-۲ آماده‌سازی نمونه ۴-۷-۲- مراحل انجام آزمایش ۵-۷-۳ محاسبات ۶-۷-۲- گزارش نتایج ۸-۲- دستورالعمل آزمایش مقاومت فشاری سه محوری سنگ ۱-۸-۳۲ - هدف ۲-۸-۲ اهمیت و موارد استفاده ۳-۸-۲ محدودیت آزمایش ۴-۸-۲ ابزار آزمایش ۵-۸-۲- آماده‌سازی نمونه ۶-۸-۲- مراحل انجام آزمایش ۷-۸-۲ محاسبات ۸-۸-۲- گزارش نتایج ۹-۸-۲ - نکته‌های کلی ۹۱ ۹۱ ۹۱ ۹۱ ۹1۲ ۹۲ ۹۳ ۹۳ ۹۳ ۹۳ ۹۴ ۹۵ ۹۵ ۹۵ ۹۶ ۹۶ ۹۷ ۹۷ ۹۸ ۱۹۱ ۱۹۱ ۱۰۴ ۱۹۵ ۱۹۸ ۱۱۰ ۱۱۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست مطالب ۱-۳- دستورالعمل اندازه‌گیری بر جای تغییر شکل سنگ با آزمایش بارگذاری صفحه‌ای با صفحات تغییرشکل‌پذیر ۱۱۳ ۱-۱-۳ هدف ۱۱۳ ۲-۱-۳ اهمیت و موارد استفاده ۱۱۳ ۳-۱-۳- تجهیزات ۱۳ ۴-۱-۳- مراحل انجام آزمایش ۱۱۵ ۵-۱-۳- محاسبات ۱۱۹ ۶-۱-۳- گزارش نتایج ۱۳۱ ۷-۱-۳- نکته‌های کلی ۱۳۱ ۲-۳- دستورالعمل اندازه‌گیری برجای تغییرشکل سنگ با آزمایش بارگذاری صفحه‌ای با صفحات صلب ۱۳۲ ۱-۲-۳- هدف ۱۳۲ ۲-۲-۳ اهمیت و موارد استفاده ۱۳۲ ۳-۲-۳- تجهیزات ۱۳۳ ۴-۲-۳- مراحل انجام آزمایش ۱۳۵ ۵-۲-۳- محاسبات ۱۳۹ ۶-۲-۳- گزارش نتایج ۱۳۰ ۷-۲-۳- نکته‌های کلی ۱۳۱ ۳-۳- دستورالعمل تعیین مدول‌های تغییرشکل‌پذیری سنگ با استفاده از اتساع سنج (دیلاتومتر) انعطاف‌پذیر و اندازه گیری جابه‌جایی شعاعی (روش لنک) ۱۳۲ ۱-۳-۳- هدف ۱۳۲ ۲-۳-۳ اهمیت و موارد استفاده ۱۳۲ ۳-۳-۳- تجهیزات ۱۳۳ ۴-۳-۳- مراحل انجام آزمایش ۱۳۵ ۵-۳-۳- محاسبات ۱۳۸ ۶-۳-۳- گزارش نتایج ۱۳۹ ۷-۳-۳- نکته‌های کلی ۱۳۰ ۳-۳ دستورالعمل تعیین تنش برجا و مدول تغییرشکل‌پذیری با استفاده از روش جک مسطح ۱۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست مطالب عنوان ۱-۳-۳ - هدف ۲-۴-۳ اهمیت و موارد استفاده ۳-۳-۳ تعاریف ۴-۳-۳- ملاحظات و فرضیات ۵-۳-۳- تجهیزات ۶-۴-۳- مراحل انجام آزمایش ۷-۳-۳ محاسبات ۸-۳-۳- گزارش نتایج ۹-۳-۳ - نکته‌های کلی ۵-۳- دستورالعمل تعیین تنش بر جا در سنگ با استفاده از روش شکست هیدرولیکی ۱-۵-۳ - هدف ۲-۵-۳ اهمیت و موارد استفاده ۳-۵-۳- اصطلاحات کلیدی ۴-۵-۳- روش آزمایش ۵-۵-۳- فرضیات ۶-۵-۳- تجهیزات ۷-۵-۳- روش انجام آزمایش ۸-۵-۳ محاسبات ۹-۵-۳ گزارش نتایج ۱۰-۵-۳- نکته‌های کلی ۶-۳- دستورالعمل اندازه گیری تنش برجا به روش آزمایش مغزه‌گیری محیطی با اس سی.اس.آی.آر ۱-۶-۳ - هدف ۲-۶-۳ اهمیت و موارد استفاده ۳-۶-۳ تجهیزات ۴-۶-۳- مراحل انجام آزمایش ۱۳۱ ۱۳۱ ۱۳۲ ۱۳۲ ۱۳۳ ۱۳۴ ۱۳۸ ۱۹۱ ۱۹۳ ۱۵۴ ۱۹۴ ۱۵۴ ۱۸۵ ۱۵۶ ۱۹۶ ۱۹۷ ۱۵۹ ۱۳۱ ۱۴ ۱۶۶ تفاده از کرنش‌سنج ۱۳۷ ۱۳۷ ۱۳۷ ۱۳۸ ۱۶۹ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست مطالب عنوان ۵-۶-۳ محاسبات ۶-۶-۳- گزارش نتایج ۷-۶-۳- نکته‌های کلی ۷-۳ دستورالعمل تعیین مقاومت برشی مستقیم بر جای توده سنگ ۱-۷-۳ - هدف ۲-۷-۳ اهمیت و موارد استفاده ۳-۷-۳ تجهیزات ۴-۷-۳ مراحل انجام آزمایش ۵-۷-۳ محاسبات ۶-۷-۳- گزارش نتایج ۷-۷-۳- نکته‌های کلی منابع و مراجع ۱۷۲ ۱۷۳ ۱۷۳ ۱۷۴ ۱۷۴ ۱۷۴ ۱۷۴ ۱۷۶ ۱۸۱ ۱/۸۳ ۱۸۴ ۱۸۷ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست جدول‌ها جدول ۱-۱- برگه گزارش نتایج تعیین درصد رطوبت سنگ ۱۱ جدول ۳-۱- برگه گزارش نتایج آزمایش تعیین چگالی و تخلخل موثر به روش اشباع و اندازه گیری ابعاد ۱۴ جدول ۳-۱- برگه ثبت نتایج آزمایش تعیین چگالی و تخلخل موثر به‌روش اشباع و غوطه‌وری ۷ جدول ۴-۱- برگه ثبت نتایج آزمایش تعیین چگالی و تخلخل کل با روش جابه‌جایی حجم جیوه و جرم مخصوص دانه‌ها ۲۱ جدول ۵-۱- برگه ثبت نتایج آزمایش تعیین چگالی و تخلخل موثر به روش جابه‌جایی جیوه و قانون بویل ۲۳۶ جدول ۶-۱- رده‌بندی سنگ‌ها براساس شاخص دوام آبدیدگی دومین مرحله (گامبل, ۱۹۷۱) ۳۹ جدول ۷-۱- رده‌بندی سنگ‌ها براساس شاخص دوام وارفتگی دور اول (فرانکلین و چندرء ۱۹۷۲) ۳۹ جدول ۸-۱- برگه ثبت آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی سنگ ۳ جدول ۹-۱- دانه‌بندی نمونه‌های انتخابی برای قطعات بزرگ‌تر از ۱۹ میلی‌متر ۳۲ جدول ۱۹-۱- دانه‌بندی نمونه‌های انتخابی برای قطعات کوچک‌تر از ۳۸ میلی‌متر ۳۳ جدول ۱۱-۱- برگه ثبت نتایج آزمایش تعیین افت وزنی در مقابل سایش به روش لس‌آنجلس ۳۴ جدول ۱۳-۱- برگه گزارش نتایج آزمایش تعیین ثابت‌های کشسان دینامیکی ۳۵ جدول ۱-۲- برگ ثبت نتیجه‌های آزمایش تعیین مقاومت فشاری نامحصور (تک‌محوری) و ضرایب تغییر شکل‌پذیری آن ۵۸ جدول ۲-۲- برگ گزارش تعیین مقاومت فشاری نامحصور (تک‌محوری) ماده سنگ و ضرایب تغییر شکل‌پذیری آن . ‎۵٩ جدول ۳-۲- گزارش آزمایش مقاومت کششی ۳۵ جدول ۴-۲- نمونه ثبت نتایج آزمایش بار نقطه‌ای ۳۷ جدول ۲- ۵- برگ ثبت آزمایش بار نقطه‌ای ۷۸ جدول ۶-۲- تصحیح نشانه‌های آزمایش چکش برای ضربه‌های غیرافقی ۸۶ جدول ۷-۲- جدول پیشنهادی برای تهیه گزارش آزمایش ۱۹۷ جدول ۱-۳- مشخصات تجهیزات و وسایل آزمایش جک مسطح ۱۳۷ جدول ۲-۳- ثبت قرائت‌ها در آزمایش جک مسطح ۱۳۸ جدول ۳-۳- نسبت تنش سطحی به فشار لازم برای برگشت جابه‌جایی‌ها برای جک مسطح با مساحت یک مترمربع ۱۳۹ جدول ۴-۳- برگه پیش‌نویس ورودی اطلاعات برای آزمایش برش برجا ۱۷۹ -------- صفحهٔ بعد -------- شکل ۱-۱- دستگاه تخلخل‌سنج با روش جابه‌جایی جیوه انواع واشبرن - بونتینگ ۱۸ شکل ۳-۱ نمایی شماتیک از تخلخل‌سنج قانون بویل نوع کوبه ۳۳ شکل ۳-۱- نمایی شماتیک دستگاه لس‌آنجلس ۳۲ شکل ۴-۱- دو نوع مدار مختلف برای انجام آزمایش ۳۷ شکل ۵-۱- نحوه قرارگیری فرستنده و گیرنده روی نمونه در آزمایش با موج بسامد بالا ۳۹ شکل ۶-۱- نحوه قرارگیری فرستنده و گیرنده روی نمونه در آزمایش با موج فرکانس پایین ۳۲ شکل ۷-۱- نحوه قرارگیری فرستنده و گیرنده روی نمونه در آزمایش بسامد تشدید ۴۳۳ شکل ۱-۲- منحنی تنش محوری بر حسب کرنش‌های محوری و قطری ۵۶ شکل ۲-۲- روش‌های محاسبه مدول یانگ از منحنی تنش - کرنش محوری ۵۶ شکل ۳-۲- ابزار آزمایش برزیلی ۶۲ شکل ۴-۲- دستگاه قابل حمل بار نقطه‌ای ۶۶ شکل ۵-۲- نمای فک و شعاع نوک کروی ۶۷ شکل ۶-۲- شرایط هندسی نمونه‌ها در آزمایش بار نقطه‌ای ۷۰ شکل ۷-۲- حالت‌های شکست نمونه‌ها در آزمایش بار نقطه‌ای برای آزمایش قابل قبول و غیرقابل قبول ۷۱ شکل ۸-۲- جهت‌های بارگذاری برای نمونه‌های ناهمسنگرد ۷۳۲ شکل ۹-۲- روش تعین (50).[ از روی مجموعه نتایج به‌دست آمده روی نمونه‌های با قطر ,10 متفاوت با ۵۰ میلی‌متر ۷۴ شکل ۱۰-۲- ضریب تصحیح شاخص بار نقطه‌ای بر حسب قطر مغزه معادل ۵( شکل ۱۱-۲- تصویری از چکش اشمیت نوع آ و پایه‌های نگه‌دارنده ۸۵ شکل ۱۲-۲- سندان فولادی واسنجی چکش اشمیت ۸۵ شکل ۱۳-۲- نمودار وابستگی مقاومت فشاری سنگ به عنوان تابعی از شمار سختی واجهشی اشمیت و چگالی خشک ۸۷ شکل ۱۴-۲- سلول و نمونه آماده شده برای انجام آزمایش تعیین فشار آماسی در شرایط بدون تغییر حجم ۸۹ شکل ۱۵-۲- سلول و نمونه آماده شده برای انجام آزمایش آماسی نامحصور ۹۴ شکل ۱۶-۲- روش‌های مختلف آزمایش مقاومت فشاری سه محوری سنگ ۹۶ شکل ۱۷-۲-سه نوع مختلف از محفظه سه محوری و اجزای آن‌ها ۹۸ شکل ۱۸-۲- شمای ساده دستگاه آزمایش سه محوری ۱۹۰۰ شکل ۱۹-۲- نمودار شماتیک نتیجه‌های آزمایش به روش ب (شکست چند مرحله‌ای) ۱۹۳ شکل ۲۰-۲- نمودار شماتیک نتیجه آزمایش به روش ج (شکست پیوسته) ۱۰۴ شکل ۲۱-۲- نمودار شماتیک پوش‌های مقاومت نهایی و پسماند ۱۵ شکل ۱-۳- نحوه قرارگیری تجهیزات در داخل فضای زیرزمینی در آزمایش بارگذاری صفحه‌ای ۱۱۴ س -------- صفحهٔ بعد -------- شکل ۲-۳- نمونه‌ای از نحوه تعیین موقعیت نقاط درگیر نسبت به شرایط زمین‌شناسی توده سنگ در گمانه ابزاربندی ۱۱۶ شکل ۳-۳- تغییر شکل سطح سنگ به صورت تابعی از فشار بارگذاری ۱۱۷ شکل ۴-۳- تغییر شکل سطحی سنگ برحسب زمان در آزمایش بارگذاری صفحه‌ای ۱۸ شکل ۵-۳- جابه‌جایی محوری برحسب ژرفاء نسبت به ژرف‌ترین نقطه درگیرء زیر فشار ‎۶/٩‏ مگاپاسکال ۱۱۹ شکل ۶-۳- نحوه قرارگیری تجهیزات در آزمون بارگذاری صفحه‌ای صلب ۱۲۳۳ شکل ۷-۳- صفحات بارگذاری صلب با قطر ۱۲ اینچ ۱۳۵ شکل ۸-۳- ابعاد مجاز سطح سنگ و بالشتک بتنی ۱۳۶ شکل ۹-۳- تغییر شکل سطح سنگ به صورت تابعی از فشار بارگذاری ۱۳۸ شکل ۱۰-۳- تغییر شکل سطحی سنگ برحسب زمان در آزمایش بارگذاری صفحه‌ای صلب ۱۳۹ شکل ۱۱-۳- دیلاتومتر نوع لنک ۱۳۴ شکل ۱۲-۳- منحنی‌های فشار در مقابل اتساع مربوط به چهار سنجش‌گر نصب شده در یک اتساع سنج لنک ‏ ۱۳۷ شکل ۱۳-۳- آرایش تجهیزات اندازه‌گیری جک مسطح در اطراف شکاف ۱۳۵ شکل ۱۴-۳- اصطلاحات هندسی در روش جک مسطح ۱۳۷ شکل ۱۵-۳- نمونه‌ای از نتایج فشار < زمان, میزان جریان < زمان در ضمن شکست هیدرولیکی ۱۵۶ شکل ۱۶-۳- طرح شماتیک از مجموعه گمانه و تجهیزات سطحی برای شکست هیدرولیکی ۱۵۸ شکل ۱۷-۳- تجهیزات پیشنهادی داخل گمانه‌ای و سطحی برای اعمال فشار در شکست هیدرولیکی ۱۶۱ عددی ۱۳۹ شکل ۱۹-۳- سلول کرنش سه محوره‌ی سی.اس.آی.آر ۱۷۰ شکل ۲۰-۳- مراحل مختلف انجام آزمایش مغزه‌گیری محیطی ۱۷۱ شکل ۲۱-۳ نمایش تجهیزات مورد نیاز بر حسب محل قرارگیری در آزمایش برش برجا ۱۷۳۵ شکل ۲۲-۳- نحوه عبور محور اعمال نیرو از مرکز سطح در آزمایش برش برجا ۱۷۵ شکل ۲۳-۳ منحنی تحکیم بار عمودی ۱۷۸ شکل ۲۵-۳- پوش گسیختگی نهایی و ماندگار در آزمایش برجا ۱۸۳ -------- صفحهٔ بعد -------- مقدمه ۶ ۱ مقدمه آن ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی سنگ به‌دست می‌آید نیاز به هماهنگی و شبیه‌سازی در مراحل اجرایی دارد. در نخستین کنگره بین‌المللی مکانیک سنگ این نیاز احساس شد 9 کمیته‌ای با هدف استاندارد کردن آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی تشکیل شد. پس از چندین سال تلاش, منجر به چاپ نخستین مجموعه درباره روش پیشنهادی انجمن بین‌المللی مکانیک سنگ برای آزمایش و رفتارسنجی سنگ‌ها در سال ۱۹۸۱ شد. این تلاش همجنان ادامه دارد. - هدف انجام پروژه‌های عمرانی در سنگ. در کشور ایران در حال افزایش است. بنابراین مطالعات ژئوتکنیکی برای ساخت سازه در سطح و درون سنگ افزایش یافته است. از این‌رو ایجاد هماهنگی در مراحل تهیه نمونه. اجرای آزمایش و گزارش آزمایش امری ضروری است. تا سفارش دهنده آزمایش (کارفرما)» مجری آزمایش (پیمانکار) و مفسر نتایج آزمایش (مشاور) از یک روش مشخص پیروی کنند. - دامنه کاربرد هماهنگی فعالیت‌های اجرایی خواهد بود. در تهیه این دستورالعمل از جمع‌بندی دستورالعمل‌های بین‌المللی و کشوری -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱ دستو رالعمل «انعام آزماش‌ها چه ۱ 1 : ۷ فهمین شاحص‌ های فبز یکی سنگ» -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۵ ۱-۱- تعاریف باتوجه به این که در این دستورالعمل خواص و شاخص‌های فیزیکی در سنگ مانند: چگالی, چگگالی خشک. تخلخل, رطوبت. چگالی نسبی, چگالی اشباع, درجه اشباع و نسبت پوکی مورد بحث قرار گرفته است. بنابرین ابتدا تعاریف آن‌ها و سپس روابط بین این خواص فیزیکی شرح داده شده است. ۱-۱-۱- چگالی جرم واحد حجم سنگ را چگالی (جرم حجمی) گویند. این مقدار تابعی از ترکیب کانی‌شناسی, تخلخل و مقدار آب ۵ _ ۱+ ۷ ۷ )۱-۱( که در آن: چگالی (کیلوگرم بر مترمکعب). ۷ جرم کل نمونه سنگ (کیلوگرم) ۰ جرم اجزای جامد نمونه سنگ (کیلوگرم) - جرم آب موجود در منافذ (کیلوگرم) ۷ > حجم کل نمونه سنگ (مترمکعب) ۲-۱-۱- چگالی خشک ۷ (۲-۱) > وم ۳-۱-۱- تخلخا 0 )۲-۱( ۷ که در آن: ۱- در نشریه ۵۶-ن (اسفند ۱۳۷۴) طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور. معادل وازه 1261511 «جرم حجمی» گزیده شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ > حجم منافذ در نمونه. ۴-۱-۱- آب محتوی (درصد رطویت)! (۴-۱) مور ۳ - ۷ ۷ که در آن: 7 > درصد آب موجود در نمونه پا درصد رطوبت است. ۵-۱-۱- چگالی نسبی (جرم حجمی نسبی با تراکم نسبی) نسبت چگالی نمونه به چگالی آب در دمای ۳ 4 را چگالی نسبی (جرم مخصوص) گویند. 0-۳ )۵-۱( که در آن: > چگالی نسبی (بدون بعد)» *چگالی آب در دمای ۴ درجه‌ی سانتی گراد. ۶-۱-۱- چگالی اشباع (جرم حجمی اشباع) جرم واحد حجم سنگ در حالت اشباع را چگالی اشباع گویند. 5 0۹: < )۶-۱( که در آن: ۱- در نشریه ۵۶-ن (اسفند ۱۳۷۴) طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور. معادل ترکیب واژه 01116111 ۷۷/210۲ «درصد رطوبت» گزیده شده ۲- در نشریه ۵۶-ن (اسفند ۱۳۷۴) طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور. معادل ترکیب واژه /(26511] 1401211۷6 «جرم حجمی نسبی - تراکم نسبی» گزیده شده است. 51۹۸1[ این تر کیب واژه را با /(07۵۷11) 50001110 مترادف می‌داند. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیز یکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۷ ۷-۱-۱- درجه اشباع نسبت حجم آب موجود در منافذ. به حجم منافذ را درجه اشباع (درصد آب جذب شده) گویند. 1 (۷-۱) 0 مد لش < 5 ۷ که در آن: ,5 > درجه اشباع, بدون بعد و برحسب درصد است. (۸-۱) ۷لسه ۷ که در آن: 2 > نسبت پوکی بدون بعد. > حجم جامد نمونه. ۹-۱-۱ روابط بین ویژگی‌های فیزیکی سنگ ویژگی‌ها قابل محاسبه خواهد بود. در صورت مشخص شدن مقادیر سه ویژگی فیزیکی یعنی آب محتوی. چگالی خشک و تخلخل, می‌توان دیگر ویژگی‌ها را با روابط زیر تعیین کرد: ۱00 )٩-۱(‏ ۳۵ و 110 (۱۰-۱) ال و - 00[ ۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ۲-۱- دستورالعمل آزمایش تعیین درصد رطوبت آب محتوی سنگ با انجام این آزمایش نسبت جرم آب موجود در منافذ یک نمونه سنگ به جرم کاملا خشک شده همان نمونه بر (آی.اس.آر.ام) [۳] و استاندارد آمریکا و آزمایش مواد" (ای.اس.تی.ام شماره 13216) تهیه شده است. ۱-۲-۱ اهمیت و موارد استفاده این آزمایش را می‌توان با استفاده از نمونه استاندارد و یا نمونه به صورت قلوه‌سنگ (با اشکال متفاوت) انجام داد. با انجام این آزمایش میزان رطوبت نمونه تعیین خواهد شد. به‌طور کلی رفتار مکانیکی سنگ بستگی به میزان رطوبت آن‌ها دارد. این تاثیر در سنگ‌های مختلف. بسته به ترکیب کانی‌شناسی و بافت آن‌ها بسیار متغیر است. بنابراین» بررسی و رفتار محوری) با انجام آزمون‌های مکانیکی در شرایط مختلف از رطوبت. تعریف شده باشد. این دستورالعمل برای تعیین درصد رطوبت سنگ‌ها تهیه شده ولی برای سنگ‌هایی که دارای مقادیر قابل توجهی از کانی‌های هالوزیت. مونت موریلونیت و انیدریت بوده و یا مقدار زیادی املاح محلول (مانند کلرورسدیم) و یا مواد آلی دارند. چندان مناسب نیست [۱]. ۲-۲-۱ ابزار آزمایش تجهیزات آزمایش شامل اجزای زیر می‌باشند: - گرم‌خانه " دارای تهویه که توان تولید دمای ۱*۵ درجه سانتی گراد با دقتی معادل ۳+ درجه سانتی گراد و ثابت - ترازو با دقتی معادل ۰/۰۱ درصد وزن نمونه - ظرف آلومینیومی با درپوشی کاملا بسته که در برابر زنگ‌زدگی مقاوم بوده و در اثر استفاده مکرر وزن آن - دسیکاتور (همراه با مواد خشک کن) با ابعاد مناسب برای نگهداشتن نمونه در مدت زمان سرد شدن. ۳-۲-۱- مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این روش آزمایش اجرا می‌شود: الف - ابتدا ظرف فلزی و در آن را کاملا تمیز و خشک کرده و آن‌را با ترازو وزن کرده و این وزن را ۸ می‌نامیم. (/151۱) ۱1۵0۵65 1۵ 1۵۳ بناع م50 11۳۵0۵ -۱ (۸۹51۱41) ۱131671۵5 01 16۹118 20 51002۳0 ۸۵۳۵۵ -2 3-0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۹ ب- سپس از بلوک سنگ مورد آزمایش. ده قطعه به وزن هر قطعه حدود ۵۰ گرم جدا می‌نماییم. درصورتی که نمونه ج- ۰ قطعه نمونه تهیه شده را در داخل ظرف فلزی قرار داده» سپس در آن‌را می‌بندیم. ظرف را همراه با قطعات توزین کرده و این مقدار را تا می‌نامیم. ه- در مرحله بعد.ء در ظرف را برداشته و ظرف فلزی را همراه با نمونه‌ها در داخل گرم‌خانه قرار می‌دهیم. دمای گرم‌خانه را در حدود ۱۰۵ درجه ثابت نگه می‌داریم تا نمونه‌ها کاملا خشک شوند. پس از خشک شدن نمونه‌هاء ظرف فلزی را از گرم‌خانه خارج کرده و درپوش قوطی نمونه را گذاشته و آن را به مدت ۳۰ دقیقه در دسیکاتور قرار می‌دهیم. سپس این مجموعه را وزن کرده و این مقدار را ن) می‌نامیم. با انجام این کارء مراحل اجرایی آزمایش به پایان می‌رسد. یادآوری‌ها یادآوری ۱- توزین نمونه در حالت خشک و تر باید با یک ترازو و با یک حساسیت انجام گیرد. یادآوری ۲- نمونه گرم باعث چرخش جریان هوای گرم و درنتیجه ایجاد خطا در توزین می‌شود. یادأآوری ۳- نمونه داخل گرم‌خانه زمانی به وزن ثابت رسیده است که پس از دوبار توزین به فاصله نیم‌ساعت. کاهش جرم کم‌تر از ۰/۱ درصد باشد. یادآوری ۴- برخی مواد آلی ممکن است در دمای استاندارد ۱۶۵ درجه سانتی‌گراد و در مدت زمان یاد شده تجزیه شوند. همچنین برخی کانی‌ها مانند ژیپس ممکن است در این دما آب از دست داده و به انیدریت تبدیل شود. در چنین مواردی بهتر است که نمونه در دمای ۶۰ درجه سانتی گراد و یا در دمای اتاق و در دسیکاتوری که دارای مواد رطوبت گیر ویبزه می‌باشد. خشک شود. نتایج به‌دست آمده از این روش قابل اطمینان نیست. زیرا جرم جامد حل شده در آب. پس از خشک شدن نمونه به جرم خشک آن افزوده می‌شود. در چنین مواردی یا باید با روشی ویزه این نزهشته‌ها از سنگ جدا شود و با این که مقدار آن یادآوری ۶- در این روش برای خشک شدن کامل نمونه. مدت زمان زیادی لازم است. یادآوری ۷- مدت زمان خشک شدن نمونه‌ها در گرم‌خانه. طبق استاندارد ای.اس.تی.ام» شماره 12216 ۱۲ تا ۱۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ ۴-۲-۱- محاسبات درصد رطوبت با آب محتوی نمونه سنگی از رابطه زیر به‌دست می‌اید: (۱۲-۱) 0 کت - مور ۹ - ۷۷ ۸ ۸/15 که در آن: جرم آب موجود در سنگ (گرم) 5 <* جرم بخش جامد سنگ (گرم) ۷ > درصد رطوبت (درصد)» 3 < مجموع جرم نمونه تر و ظرف (گرم)» - مجموع جرم نمونه خشک و ظرف (گرم) ۸ > جرم ظرف خالی و درپوش (گرم) یاد آوری: دامنه تغییرات درصد رطوبت سنگ‌های مختلف. از صفر برای سنگ‌های خشک یا بسیار متراکم تا ۱۷ درصد برای ۵-۲-۱- گزارش نتایج نمونه‌ای از برگه گزارش نتایج این آزمایش در جدول (۱-۱) ارائه شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ 2 جدول ۱-۱- برگه برای ارائه گزارش نتایج تعیین درصد رطوبت سنگ ۳-۱- دستورالعمل آزمایش تعیین تخلخل و چگالی خشک سنگ این آزمایش به‌منظور اندازه گیری مقدار تخلخل و چگالی خشک نمونه سنگ انجام می‌شود. با این آزمایش همجنین آی.اس.آر.ام ۳] تژهیه شده است. ۱-۳-۱ اهمیت و موارد استفاده چگالی سنگ بستگی به وجود منافذ. درزه‌هاء شکاف‌ها و فضاهای باز در سنگ دارد. همچنین سن سنگ نیز رابطه‌ای نزدیک است. ولی اختلاف در چگالی سنگ‌ها بیش‌تر مربوط به تخلخل آن‌ها است. بنابراین ارتباط مستقیمی بین چگالی و تخلخل وجود دارد. تخلخل سنگ معمولا به دو صورت «کلی» و «کارا» در نظر گرفته می‌شود. اگر تنها روزنه‌های باز و مرتبط به یکدیگر مورد نظر باشد. «تخلخل کارا» به‌دست می‌آید. با انجام این آزمایش می‌توان دیگر ویژگی‌های مرتبط را نیز به‌دست آورد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۲۳ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ از آن‌جا که نمونه‌های سنگی در اثر آب و یا خشک شدن رفتار مختلفی از خود نشان می‌دهند و از سوی دیگر ممکن است نمونه‌ها دارای شکل هندسی مشخص و یا نامشخص باشند. بنابراین برحسب وضعیت نمونهء روش‌های آزمایش متفاوت است. آزمایش استاندارد به چهار روش زیر انجام می‌شود: - اندازه گیری ابعاد و فن اشباع, - اشباع و غوطه‌وری, - تغییر حجم جیوه و جرم مخصوص دانه‌هاء - تغییر جیوه و قانون بویل [۱]. ۲-۳-۱- آزمایش با استفاده از روش اندازه گیری ابعاد و اشباع نمونه این آزمایش برای اندازه گیری تخلخل, چگالی خشک و خواص وابسته در نمونه‌های سنگ دارای شکل هندسی منظم به کار می‌رود. این روش تنها برای نمونه‌هایی باید به‌کار گرفته شود که شکننده نبوده, چسبندگی بین ذرات در حدی باشد که بتوان با ماشین برش و سایش, آن‌ها را شکل داد. در ضمن, در اثر خشک شدن در گرم‌خانه و یا غوطه‌وری در آب دچار تورم و یا فروپاشی قطعات نشود. این روش برای مواردی که نمونه‌های با شکل منظم برای دیگر آزمایش‌ها آماده ۱-۲-۳-۱ ابزار آزمایش تجهیزات آزمایش شامل اجزای زیر می‌باشد: - گرم‌خانه با توان تولید دمای ۱*۵ درجه سانتی‌گراد با دقتی معادل ۳ + درجه سانتی‌گراد و ثابت نگهداشتن آن در مدت زمان دست کم ۲۴ ساعت. - دسیکاتور برای نگهداری نمونه در مدت زمان سرد شدن. - ترازو با ظرفیت کافی و دقتی معادل ۰/۰۱ درصد جرم نمونه - وسیله اندازه‌گیری مثل کولیس, با دقت ‎٩/۱‏ میلی‌متر. - تجهیز سامانه اشباع در خلا که بتوان نمونه را زیر خلا کم‌تر از ۸۰۰ پاسکال (۶ تور") برای مدت دست کم یک ساعت در آن به حالت غوطه‌ور درآورد. ۲-۲-۳-۱- مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این روش آزمایش اجرا می‌شود: 7 -ا| -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳ الف- دست کم ۳ نمونه معرف از سنگ. با استفاده از ابزار ماشینی تا حد امکان به شکل منشور یا استوانه قائم آماده می‌شود. ابعاد هریک از نمونه‌ها باید به‌گونه‌ای باشد که یا دست‌کم جرم ۵۰ گرم برای نمونه به‌دست آید (برای سنگ‌هایی با چگالی متوسط. مکعبی به ضلع ۲۷ میلی‌متر دارای جرم کافی خواهد بود) و یا کم‌ترین بسد آن ۱۰ برابر اندازه بزرگ‌ترین سنگ‌دانه در سنگ باشد. از بین این دو مقدارء آن‌که بزرگ‌تر است ملاک تهیه نمونه خواهد بود. ب- هریک از ابعاد نمونه به‌وسیله‌ی کولیس با دقتی معادل ۰/۱ میلی‌متر چندبار آندازه‌گیری شده و برای هر بعد میانگین آن‌ها درنظر گرفته می‌شود. حجم کل نمونه (۷) با توجه به شکل نمونه از روش‌های هندسی تعیین می‌شود. ج- نمونه را داخل آب و در خلا با بیشینه ۸۰۰ پاسکال (۶ تور) به مدت دست کم یک ساعت قرار داده تا اشباع شود. برای رها شدن هوای محبوس, هرازچندگاه نمونه باید در آب جابه‌جا شود. د- سطح نمونه پس از خروج از آب توسط پارچه مرطوب به گونه‌ای خشک می‌شود که هیچ ذره‌ای از سنگ جدا نشود و سپس جرم نمونه‌ی اشباع با سطح خشک شده اندازه‌گیری می‌شود. ه- نمونه در گرم‌خانه با درجه حرارت ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد تا رسیدن به وزنی ثابت باقی می‌ماند. سپس به مدت ۰ دقیقه در دسبکاتور خنک شده و جرم جامد یا خشک نمونه اندازه‌گیری می‌شود. و- مراحل بالا برای تک‌تک نمونه‌ها تکرار می‌شود. ۳-۲-۳-۱ محاسبات چگالی خشک و تخلخل موثر نمونه از روابط زیر به‌دست می‌آیند: (۱۳-۱) ۶ ۵ سب 0 15 (۱۴-۱) ی 0 (۱۵-۱) 6و0 که در آن‌ها: ۷ حجم کل (سانتی‌مترمکعب). > حجم منافد موثر (سانتی‌مترمکعب). ,۶ چگالی خشک (گرم بر سانتی‌مترمکعب) > چگالی آب مورد استفاده. > تخلخل موثر (درصد)» 1 - جرم اشباع با سطح خشک شده (گرم) 5 < جرم خشک نمونه (گرم) -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ نکته: تخلخل موثر سنگ‌ها.ء از صفر برای سنگ‌های کاملا سخت و فشرده تا بیش از ۵۰ درصد برای سنگ‌های با حفره‌های زیاد مثل گل سفید یا سنگ‌های آذرین بیرونی, تغییر می‌کند. ۴-۲-۳-۱- گزارش نتایج نتایج به‌دست آمده از دست کم سه نمونه‌ی جداگانه از هر نوع سنگ و همچنین مقادیر میانگین محاسبه شده آن‌ها باید گزارش شود. مقادیر چگالی با دقت ۱۰ کیلوگرم بر مترمکعب (معادل ۰/۰۰۱ گرم بر سانتی‌مترمکعب) و تخلخل موثر با دقت ۰/۱ درصد گزارش می‌شود. همچنین در گزارش باید قید شود که حجم کل به روش اندازه‌گیری ابعاد محاسبه شده و حجم منافذ. توسط روش اشباع با آب به‌دست آمده است. نمونه‌ای از برگه گزارش این آزمایش در جدول (۲-۱) نشان داده شده است. جدول ۲-۱- برگه گزارش نتایج آزمایش تعیین چگالی و تخلخل موثر به روش اشباع و اندازه گیری ابعاد آزمایش تعیین چگالی و تخلخل موثر سنگ روش اشباع و اندازه‌گیری ابعاد شماره. یا هن (سانتی‌متر) حجم نمونه (سانتی‌مترمکعب) سس سس جرم اشباع با سطح خشک شده گرم ]| سر رب اب اس را بر ی جرم جامد با خشک نمونه (گرم ]| ۸۷ را ای ۳-۳-۱- آزمایش برپایه روش اشباع و غوطه‌وری شکننده باشد و بدون تورم بوده و به‌دلیل قرار گرفتن در آب یا گرم‌خانه تجزیه و متلاشی نشود. 1- 5810۳۵110 200 30/20/1 66131065 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۵ ۱-۳-۳-۱ ابزار آزمایش تجهیزات آزمایش شامل اجزای زیر می‌باشد: - گرم‌خانه با قابلیت تولید و نگه‌داشتن درجه حرارت ۱*۰۵ درجه سانتی‌گراد با دقت ۳ 7 درجه سانتی‌گراد برای مدت زمانی دست کم ۲۳ ساعت. - دسیکاتور با مواد خشک‌کن برای نگهداری نمونه در طول مدت سرد شدن. - ترازو با ظرفیت کافی و دقتی معادل ۱*/* درصد وزن نمونه. - سامانه اشباع در فشار خلا کم‌تر از ۸۰۰ پاسکال (۶ تور)» - وان آب و یک سبد سیمی برای غوطه‌ور کردن نمونه که سبد با یک سیم نازک به رکاب ترازو آویزان می‌شود. - ظرف فلزی با درپوش محکم از جنس مقاوم در برابر خوردگی, زنگ زدگی و تغییر وزن. ۲-۳-۳-۱ مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این آزمایش اجرا می‌شود: الف- دست کم ۱۰ قطعه نمونه معرف سنگ برای این آزمایش با اشکال هندسی منظم یا نامنظم که هریک وزنی دست کم معادل ۵۰ گرم یا ابعادی دست کم ۱۶ برابر بزرگ‌ترین سنگ‌دانه (هرکدام که بزرگ‌تر باشد) داشته ب- نمونه با آب شسته می‌شود تا گرد و غبار سطحی آب برطرف شود. ج- نمونه در داخل آب و در خلا کم‌تر از ۸۰۰ پاسکال (۶ تور) به مدت دست کم یک ساعت قرار داده می‌شود تا اشباع گردد. در این مدت باید نمونه را به طور متناوب حرکت داد تا حباب‌های هوای آن خارج شود. د- نمونه را به داخل سبد گذاشته و آن‌ها را وارد وان آب کرده در این حالت سبد با سیم به ترازو آویزان می‌شود. جرم اشباع غوطه‌ور سبد و نمونه با دقت ۰/۱ گرم آندازه‌گیری می‌شود. جرم اشباع < غوطه‌ور نمونه از تفاضل جرم اشباع - غوطه‌ور سبد و نمونه از جرم غوطه‌ور سبد به‌دست می‌آید. ه- ظرف و درپوش آن کاملا تمیز و خشک شده و جرم آن (۸)» اندازه‌گیری می‌شود. و نمونه از داخل وان آب خارج شده و سطح آن با دستمال مرطوب خشک می‌شود. باید مراقب بود که تنها آب سطحی خشک شده و هیچ ذره‌ای از سنگ جدا نشود. نمونه در ظرف قرار گرفته و جرم آن (13)» اندازه گیری می‌شود. ز- نمونه در درجه حرارت ۱۰۵ درجه سانتی گراد تا رسیدن به وزنی ثابت خشک شده و سپس به مدت ۳۰ دقیقه در دسیکاتور قرار داده تا خنک شود. جرم نمونه خشک و ظرف اندازه گرفته می‌شود. ح- مراحل بالا برای تک‌تک نمونه‌ها تکرار می‌گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ۳-۳-۳-۱- محاسبات چگالی خشک و تخلخل موثر نمونه‌ها از روابط زیر به‌دست می‌آیند: (۱۶-۱) ۸ - با < ]۱1۹۵ (۱۷-۱) 0-۸ -و]/۱ ۱۸۱۱ ۱/15۱۳ - ۱/1۹۵1 ۷ 0۷ (۱۹-۱) ۷۷۶ ۵۵ بر 0 15 (۲۰-۱) تس ! ۷ 0۵ ۷ (۲۱-۱) 0 > م1 ۷ که در آن‌ها: ۷ حجم کل (سانتی‌مترمکعب) > حجم منافذ (سانتی‌مترمکعب)» چگالی خشک (گرم بر سانتی‌مترمکعب). > تخلخل موثر (درصد)» 5 > جرم خشک نمونه (گرم) > چگالی آب مورد استفاده. 0 > جرم اشباع غوطه‌ور نمونه (گرم) 41 -جرم اشباع با سطح خشک شده (گرم)» 3 جرم اشباع نمونه + ظرف (گرم) ۲ <- جرم خشک نمونه + ظرف (گرم)» ۸ جرم ظرف (گرم) ۴-۳-۳-۱- گزارش نتایج گزارش باید شامل مقادیر چگالی خشک و تخلخل موثر نمونه‌ها باشد. مقدار چگالی با دقت ۱۰ کیلوگرم بر مترمکصب (۰/*۰۱ گرم بر سانتی‌مترمکعب) و مقدار تخلخل با دقت ۰/۱ درصد گزارش می‌شود. در گزارش باید قید شود که حجم کل با روش غوطه‌وری و حجم منافذ با روش اشباع در آب به‌دست آمده است. یک نمونه برگه مربوط به گزارش و ثبت نتایج این آزمایش در جدول (۲-۱) نشان داده شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل دانجام آ زمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ و00 جدول ۳-۱- برگه ثبت نتایج آزمایش تعیین چگالی و تخلخل موثر به‌روش اشبا: آزمایش تعیین چگالی و تخلخل موثر سنگ به روش اشباع و غوطه‌وری ۷۹۳ - ۱۷۹۵۱ حجم کل سانتی‌مترمکعب ها 0 5 ۵ - ۱/1۹۵۲ 0 تخلخل موثر درصد 0 > ی ۷ ۴-۳-۱ ازمایش برپایه روش جابه‌جایی جیوه و جرم مخصوص دانه‌ها این روش برای آن گروه از نمونه‌های سنگی که در آب متورم. تجزیه و یا متلاشی می: می‌توانند با شکل هندسی منظم و یا نامنظم و یا قطعات سنگی باشند. لازم به یاداوری ا: کلی نمونه سنگی به‌دست می‌آید. ۱-۴-۳-۱ ابزار آزمایش - گرم‌خانه. با قابلیت تولید و نگه داشتن درجه حرارت ۱۰۵ درجه سانتی گراد با دوره زمانی دست کم ۲۴ ساعت و مجهز به سامانه تهویه مکشی و تخلیه به هر - دسیکاتور با مواد خشک‌کن برای نگهداری نمونه در مدت زمان سرد شدن. 5 07۵۷۱۱۷ 50۵01116 ۱۷ و ع و غوطه‌وری شماره نمونه | مق شماره کباش لا انا انا انا ال انا انا انا ست با انجام این آزمایش تخلخل دقت ۳ + درجه سانتی‌گراد در ای آزاد. 7 عک 21501360631 ۱1۳۵۳۶ -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ یک ترازو با ظ دقت ۰/۰۱ در سامانه اشباع : تجهیزات اندازه یک فلاسک < برس مویی دنر ظرف فلزی با ۶ س«دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاه رفیت کافی و دقت معادل ۰/۰۰۱ گرم برای تعیین وزن دانه‌ها (نمونه پر صد وزن نمونه برای توزین نمونه‌ی پودر نشده. مونه در خلا با مکش کم‌تر از ۸۰۰ پاسکال (۶ تور) گیری حجم جابه‌جایی جیوه با قابلیت اندازه گیری حجم آزمونه با دقت ۰/۵ جمی واسنجی شده (پیکنومتر) به همراه درپوش معمولا با ظرفیت ۵۰ زی درپوش از جنس مقاوم در برابر خوردگی برای قرار دادن نمونه در آن. ارتفاع جابه‌جایی اجه ۱ شکل ۱-۱- دستگاه تخلخل‌سنج با روش جابه‌جایی جیوه. انواع واشبرن - بونتینگ 0 در شده) و یک ترازو با و8 )اقا - 00۳ ۷/۵5 - -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۹ ۲-۴-۳-۱ مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این آزمایش اجرا می‌شود: الف- ابتدا دست کم ۱۰ قطعه نمونه معرف سنگ. به‌نحوی تهیه می‌شود که شکل و اندازه آن‌ها متناسب با ظرفیت دستگاه اندازه گیری حجم قطعه سنگ باشد. هر قطعه باید دست کم ۵۰ گرم وزن یا ابعادی معادل ۱۰ برابر قطر بزرگ‌ترین سنگ‌دانه داشته باشد (هر کدام که بیش‌تر است). نمونه‌های شکننده یا متورم شونده باید به‌گونه‌ای نمونه گیری و نگهداری شوند که درصد آب محتوی آن‌ها پیش از انجام آزمایش بیش از یک درصد مقدار طبیعی ب- نمونه باید طوری با برس تمیز شود که کلیه ذرات سست آن جدا شود. سپس حجم آن (۷) توسط سامانه تغییر حجم جیوه اندازه گیری می‌شود. بعد از تعیین حجم. جیوه‌های چسبیده به نمونه کاملا تمیز می‌شود. باید مراقب بود تا هیچ ذره‌ای از سنگ جدا نشود. ج- ظرف نمونه و درپوش آن کاملا تمیز و خشک شده و جرم آن اندازه گیری می‌شود (۸) د- نمونه داخل ظرف قرار گرفته و پس از گذاشتن درپوش» جرم ظرف و نمونه با رطوبت اولیه اندازه‌گیری می‌شود (3) ه- نمونه پس از برداشتن درپوش در درجه حرارت ۱*۵ درجه سانتی‌گراد تا رسیدن به وزنی ثابت. خشک و به اندازه گیری می‌شود (-))» و- مراحل یاد شده در بالا برای تک‌تک نمونه‌ها تکرار شده وجرم‌های به‌دست آمده یادداشت می‌شوند. ز- نمونه‌ها پس از مخلوط شدن, توسط دستگاه سنگ‌شکن خرد شده و از آن‌ها پودری با ابعاد دانه‌ای زیر ۱۵۰ میکرون تهیه می‌شود. از پودر حاصل شماری نمونه ۱۵ گرمی انتخاب و در گرم‌خانه خشک می‌شود. ح- جرم یک فلاسک حجمی تمیز و خشک به همراه درپوش آن (0]) با دقت ۰/۰۰۱ گرم اندازه‌گیری می‌شود. ط- فلاسک با مایعی مثل تولوئن که با دانه‌ها هیچ‌گونه واکنشی ندارد پر می‌شود. فلاسک داخل تشت آبی با دمای ثابت قرار داده می‌شود تا به حد تعادل برسد. سپس باید سطح مایع دقیقا به درجه ۵۰ سانتی‌مترمکعب رسانده شود. فلاسک خارج شده و درپوش آن گذاشته و وزن آن با دقت ۰/۰۰۱ گرم اندازه‌گیری می‌شود (]). ی- نمونه در فلاسک خالی و خشک ریخته شده و توزین می‌شود (۳). سپس برای مرطوب کردن نمونه مقدار کافی مایع افزوده می‌شود. به منظور خروج حباب‌های هوا از نمونه باید در هنگام افزودن به فلاسک آن‌را تکان داد. فلاسک در ک- فلاسک با درپوش آن و محتویات آن پس از خنک شدن با دقت ۰/۰۰۱ گرم توزین می‌شود (0). ل- مراحل یاد شده بالا برای تمام نمونه‌های پودری تکرار می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ ۳-۴-۳-۱ محاسبات (۲۲-۱) و گت - با ۸ سل) ۲۳۱ ات ۲-0 (۲۴-۱) ۸ -ل0) < 2/15 15 (۲۵-۱) 0 (۲۶-۱) (,۶ - ,10000 بر :0 که در آن‌ها: ۷ > درصد رطوبت اولیه (درصد)» ۲۶ ححجم فلاسک واسنجی شده (سانتی‌مترمکعب). 5 > جرم خشک نمونه (گرم) چگالی خشک (گرم بر سانتی‌مترمکعب). 0 تخلخل کل (درصد)» ۸ جرم ظرف (گرم) 8 جرم ظرف و نمونه با رطوبت اولیه (گرم)» ۳ <- جرم ظرف و نمونه خشک (گرم)» 1 < جرم فلاسک و درپوش (گرم)» ۷۷ > حجم کل (سانتی‌مترمکعب) -------- صفحهٔ بعد -------- ۱ مل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیز یکی سنگ» در گزارش این آزمایش باید موارد زیر قید شود: دانه‌ها به روش پودر کردن آن‌هاء به‌دست آمده است. - چگالی دانه یا چگالی نسبی دانه‌ای نمونه و درصد رطوبت ز شود و این که آیا این مقدار همان درصد آب محتوا طبیعی | در جدول (۴-۱) نمونه‌ای از برگه گزارش این آزمایش نشان داده ن جدول ۴-۱- برگه ثبت نتایج آزمایش تعیین چگالی و تخلخل کل با رو روش جابه‌جایی حجم جیوه و جرم م جرم ظرف + نمونه رطوبت ۳ اولیه گرم ذ قلاسک + مایع + نمونه درصد رطوبت اولیه درصد -ا) - ۷۷ (۸-)) چگالی دانه‌ای ۲-۱ گرم بر سانتی‌مترمکعب 0۲۳ ۷۲ 0 ۶ )۲ 3ججججشججشجججچججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججججتتتت ار میانگین آن‌ها. مقادیر چگالی با دقت ۰/۰۰۱ جیوه و تخلخل کل به روش آندازه‌گیری حجم مونه به هنگام آندازه‌گیری حجم کل باید گزارش سده است. ش جابه‌جایی حجم جیوه و جرم مخصوص دانه‌ها کل سنگ خصوص دانه‌ها با ابا با اب سس ابا -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ ۵-۳-۱- آزمایش برپایه روش جابه‌جایی جیوه و قانون بویل این روش برای آن گروه از نمونه‌های سنگی که در طول زمان خشک شدن در گرم‌خانه انقباض محسوسی ندارند. ۱-۵-۳-۱ ابزار آزمایش - گرم‌خانه با قابلیت ایجاد و حفظ درجه حرارت ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد با دقت ۲ درجه سانتی‌گراد در دوره زمانی دست کم ۲۳ ساعت. - دسیکاتور برای نگهداری نمونه در طول مدت سرد شدن. - ترازو با ظرفیت مناسب و دقتی معادل ۰/۰۱ درصد وزن نمونه. - ظرف فلزی از جنس فلز مقاوم در برابر خوردگی به همراه درپوش. - تخلخل‌سنج فانون بویل نوع کوبه" (شکل ۲-۱ معمولا در این آزمایش از نوع تک محفظه‌ای استفاده می‌شود که دارای اجزای زیر می‌باشد: پمپ جیوه با پیستون پبیجشی به منظور اندازه گیری جیوه جابه‌جا شده با دقت ۰/۰۱ سانتی‌مترمکعب که به درجه‌بندی میکرومتری مجهز است. معمولا یک دور چرخاندن پیچ پیستون» حجم محفظه را به اندازه‌ی ٩‏ محفظه دارای کلاهک (درپوش) قابل برداشتن برای قرارگیری نمونه در داخل آن. یک شیشه شفاف کوچک برای دیدن ستون جیوه به همراه یک خط مرجع با یک شاخص الکتریکی برای نشان دادن سطح فرضی اولیه جبوه در کلاهک. شیر ورودی و خروجی گاز به‌علاوه‌ی منبع گاز ورودی (مثلا هلیم). در این سیستم می‌توان از هوای کاملا * ورارسان (ترانسدیوسر) " که قابلیت اندازه‌گیری فشارهایی از ۱۰۶ تا حدود ۴۰۰ کیلوپاسکال را داشته باشد. 5 ما کعاوه۷ا نه 30۱ اما ۱-۸۳ 7 ۱۷۲ 5 عابون3ز ۳۵۵۵ -2 7 سس-د3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجا ۲-۵-۳-۱- مراحل انجام مراحل زیرء در مورد ای الف- با توجه به شکل م معادل ۵۰ گرم و باشند. آماده مین ب- قوطی نمونه و در ج- نمونه داخل قوط جرم نمونه خشک م آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۷ 0 شکل ۲-۱- نمایی شماتیک از تخلخل‌سنج قانون بویل, نوع کوبه ازمایش ن آزمایش اجرا می‌شود: حفظه که معمولا به شکل استوانه است. دست کم سه نمونه از مغزه‌ه یا بیش‌تر ابعادی معادل ده برابر قطر بزرگ‌ترین سنگ‌دانه (هرکدام که بوند. قطر نمونه‌ها باید اندکی از قطر محفظه‌ای که نمونه در آن قرار می‌گ پوش آن کاملا تمیز وخشک شده و جرم آن اندازه‌گیری می‌شود (۸). ی قرار گرفته و تا رسیدن به وزنی ثابت در دمای ۱۶۵ درجه سانتی‌گر داشته شده و نمونه را به مدت دست کم ۳۲۰ دقیقه در داخل دسیکاتو ۳۳ ای استوانه‌ای که جرمی قرار داده تا خنک شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ د- برای استفاده از تخلخل‌سنج. قرائت اولیه پمپ جیوه در آغاز هر سیکل فشار با جابه‌جایی, به عنوان «نقطه فشار اتمسفر است. مقدار «نقطه شروع» و فشار در آنتهای سیکل ((۳) معمولا با توجه به استاندارد مربوط به داخل آن فرو نرفته باشد. ه- برای پر کردن محفظه از گازء ابتدا شیر ورودی بسته و شیر خروجی باز می‌شود. سپس میزان پمپاژ افزایش می‌یاید تا سطح جیوه در شیشه شفاف به سطح فرضی اولیه برسد. خروجی, نیمه‌بسته شده و وردی باز می‌شود. سپس پمپ تا گذر از «نقطه شروع» فشرده می‌شود. سرانجام شیر ورودی و پس از آن شیر خروجی بسته می‌شوند. 9 برای تعیین ضریب فشردگی محفظه. در آغاز باید آن را با گاز پر کرد. در این حالت شیر خروجی باز شده و پمپ تا رسیدن به «نقطه شروع» فشرده می‌شود و درحالی که فشار داخل محفظه ( ,۳) برابر فشار اتمسفر است. شیر خروجی بسته می‌شود. دوباره پمپ فشرده شده تا فشار به مقدار ,۳ برسد. در این حالت میکرومتر مقدار ول را نشان می‌دهد. محفظه دوباره با گاز پر شده و درحالی که شبر خروجی باز است. پمپ فشرده می‌شود تا به شیر خروجی در حالی که فشار داخل محفظه فشار اتمسفر ) ۳( است بسته می‌شود. دوباره پمپ فشرده می‌شود تا فشار به و برسد. میکرومتر در این حالت مقدار رل را نشان می‌دهد. ضریب فشردگی از فرمول زیر محاسبه می‌شود: ابطه ۷۱۱ هل ای ( نج - ون))-۱0 این ضریب بستگی به فشار محیط " داشته و باید به‌طور ادواری کنترل شود. ز- هر آزمایش شامل یک تغییر حجم و به‌دنبال آن تغییر فشار با محفظه خالی می‌باشد (یعنی راه‌اندازی دستگاه بدون نمونه). سپس همین تغییر حجم و تغییر فشار در حالتی صورت می‌گیرد که نمونه داخل محفظه باشد. ح- ‏ درحالی که شیر ورودی بسته و شیر خروجی باز است. پمپاز تا رسیدن جیوه به سطح فرضی اولیه افزایش ط- محفظه با گاز پر می‌شود. پمپ به «نقطه شروع» برده شده و شیرها درحالی که فشار داخل محفظه فشار اتمسفر ی- نمونه از داخل دسیکاتور به محفظه منتقل می‌شود. محفظه با گاز پر شده و مرحله‌ی (ح) تکرار می‌شود. در زمانی که سطح جیوه به سطح فرضی اولیه می‌رسد. مقدار میکرومترء (1 قرائت می‌شود. 1 513۲۱ -۱ 6۵ ۸۱۵۱ -2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۳۵ ک- مرحله (ط) تکرار می‌شود. این‌بار زمانی که فشار دوباره به و می‌رسد. مقدار میکرومتر را رانشان می‌دهد. ۳-۵-۳-۱- محاسبات برای به‌دست آوردن چگالی خشک و تخلخل موثر نمونه. از روابط زیر استفاده می‌شود: (۲۸-۱) 8 - ۷ (۲۹-۱) ( و8 - )۷۶0۶ (۳۰-۱) ۷-8-۸ ۸ (۳۱-۱) 007 (۳۲-۱) 0 ری وم که در آن‌ها: ۷ حجم کل (سانتی‌مترمکعب). > حجم جامد (سانتی‌مترمکعب). 5 - جرم جامد (گرم)» ۶ چگالی خشک (گرم بر سانتی‌مترمکعب). 0 > تخلخل موثر (درصد)» 3 >< جرم نمونه خشک و ظرف (گرم) ۸ > جرم ظرف (گرم)» ۴-۵-۳-۱- گزارش نتایج در گزارش این آزمایش باید موارد زیر قید شود: چگالی خشک و تخلخل موثر هر قطعه سنگ نمونه. به همراه میانگین کل نمونه‌ها باید در گزارش آورده شود. مقادیر باید قید شود که حجم کل به روش جابه‌جایی جیوه و تخلخل موثر به روش اندازه‌گیری حجم جامد با کمک قانون بویل تعیین شده است. نمونه‌ای از برگه گزارش و ثبت داده‌های این آزمایش در جدول (۵-۱) آمده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ جدول ۵-۱- برگه ثبت نتایج آزمایش تعیین چگالی و تخلخل موثر به روش جابه‌جایی جیوه و قانون بویل آزمایش تعیین چگالی و تخلخل موثر سنگ روش جابه‌جایی حجم جیوه و قانون بویل هه ی کم سس سس ۶-۳-۱- نکته‌های کلی نکته‌ها و یادآوری‌هایی که در این آزمایش مطرحاند؛ به قرار زیر است: - در تعیین تخلخل نمونه سنگی تفکیک تخلخل موثر و تخلخل کلی از یکدیگر مهم است. از دستورالعمل‌های ۲-۳-۱ ۳-۳-۱ و ۵-۲-۱ تخلخل موثر و ۱/* دستورالعمل ۴-۳-۱ تخلخل کلی تعیین خواهد شد. با توجه به اهمیت هر دو نوع تخلخل, توصیه می‌شود تخلخل موئثر در یکی از روش‌ها و تخلخل کلی از روش ۳-۳-۱ ۴-۱- دستورالعمل آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی می‌شود. درواقع آزمایش شاخص دوام, شرایط مقاومتی سنگ در برابر تغییر رطوبت و دما و عوامل جوی را شبیه‌سازی می‌نماید. این دستورالعمل برپایه آزمایش به روش پیشنهادی انجمن بین‌المللی مکانیک سنگ (آی.اس.آر.ام) [۴] و استاندارد آمریکایی آزمایش‌ها و مواد (ای.اس.تی.ام. شماره 14644) تهیه شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۳۷ یادآوری: در مورد سنگ‌های بسیار ضعیف. آزمایش‌های رده‌بندی خاک مانند تعیین حدود اتربرگ. هیدرومتری و : ۰ ۰ ی ۰ ۹ 2 . 5 ۰ ۱ ی ۱-۴-۱ اهمیت و موارد استفاده در سنگ‌های ضعیف و یا دارای کانی‌های رسی, در اثر تماس آب و یا هوازدگی, پدیده وارفتگی" رخ خواهد داد. وارفتگی باعث تغییر ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی سنگ‌ها شده و ظرفیت باربری آن‌ها را کاهش می‌دهد. تعیین شاخص دوام وارفتگی برای سنگ‌هایی که در تکیه‌گاه» بدنه و اطراف سدها قرار داشته و مصالح سنگی مورد مصرف در ساخت موج‌شکن‌هاء الزامی است. ۲-۴-۱ ابزار آزمایش دستگاه آزمایش شامل اجزای زیر می‌باشد: - ظرف استوانه‌ای مشبک که از تور سیمی ۲ میلی‌متری (نمره ۱۰) ساخته شده است. این استوانه دارای ۱۰۰ میلی‌متر درازا و ۱۴۰ میلی‌متر قطر است. دو انتهای استوانه (قاعده ظرف) باید از صفحه‌های فلزی سخت به گونه‌ای ساخته شود که یکی از قاعده‌ها بازشو باشد. این ظرف باید دارای استحکام کافی باشد و در مصدت - یک تشت آب. به گونه‌ای که ظرف استوانه‌ای آزمایش متصل به محور افقی دوار را دربرگیرد. تشت باید طوری از آب پر شود که فاصله سطح آب تا محور دوران ظرف استوانه‌ای» ۲۰ میلی‌متر باشد. درضمن ژرفای تشت باید به‌اندازه‌ای باشد که کف آن از سطح توری ظرف استوانه‌ای» ۴۰ میلی‌متر فاصله داشته باشد. - یک موتور محرک. که بتواند ظرف استوانه‌ای مشبک و نمونه‌های داخل آن را با سرعت ۲۰ دور در دقیقه - گرم‌خانه با قابلیت تولید و ثابت نگه داشتن دمای ۳ 7 ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد در مدت زمان دست کم ۱۲ ساعت. - ترازو با ظرفیت ۲ کیلوگرم و با دقت ۰/۵ گرم. ۳-۴-۱- مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این آزمایش اجرا می‌شوند: الف- ابتدا ۱۰ قطعه سنگ ۴۰ تا ۶۰ گرمی که در کل وزنی معادل ۴۵۰ تا ۵۵۰ گرم داشته باشد. از سنگ مورد نظر تهیه می‌شود. بیش‌ترین ابعاد سنگ‌دانه‌های مورد آزمایش نباید از ۳۰ میلی‌متر بیش‌تر باشد. این قطعات ممکن است ۱- 5۳۵۱|۶1 2- 8 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ به‌صورت طبیعی یا مصنوعی (با خرد کردن)» تهیه شوند. شکل آن‌ها باید تا حد امکان کروی بوده و گوشه‌های تیز آن‌ها گرد شود. نمونه‌ها باید پیش از آزمایش با ماهوت پاک‌کن از قطعات سست و غبارء زدوده شوند. ب- قطعات سنگی, داخل ظرف استوانه‌ای مشبک ریخته شده و تا رسیدن به وزنی ثابت در گرم‌خانه با حرارت ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد خشک می‌شوند. سپس مجموع جرم ظرف استوانه‌ای با نمونه‌های داخل آن اندازه گیری می‌شود (۸)» ج- ظرف استوانه‌ای مشبک در تشت قرار گرفته و محور آن به موتور متصل می‌شود. د- تشت تا ۲۰ میلی‌متر زیر محور استوانه از مایع مورد نظرء که معمولا آب ۰ درجه سانتی‌گراد است. پر می‌شود. اگر در طبیعت شرایط ویژه‌ای بر نمونه حکم‌فرما باشد. مایع مورد استفاده مطابق با این شرایط تهیه و به‌کار برده می‌شود. ظرف استوانه‌ای با سرعت ۲۰ دور در دقیقه و به مدت ۱۰ دقیقه دوران داده می‌شود (با دقت ۰/۵ دقیقه)» ه- بلافاصله پس از اتمام دوران.» ظرف استوانه‌ای از داخل تشت خارج می‌شود. سپس در گرم‌خانه با دمای ۱۰۵ درجه سانتی گراد تا رسیدن به وزنی ثابت خشک می‌گردد. جرم ظرف استوانه‌ای و بخش‌های باقی‌مانده نمونه. پس از سرد شدن, اندازه گیری می‌شود" (1) و- در آزمون‌های دو مرحله‌ای. گام‌های ج تا ه یک‌بار دیگر تکرار شده و در نهایت جرم ظرف استوانه‌ای و نمونه خشک باقی‌مانده اندازه‌ گیری می‌شود (-)) ز- ظرف استوانه‌ای کاملا تمیز و خشک شده و جرم آن اندازه گیری می‌گردد. (1). ۴-۴-۱ محاسبات شاخص دوام وارفتگی پس از دو مرحله تر و خشک شدن. به صورت درصدی از نسبت جرم خشک نهایی باقی‌مانده به جرم خشک اولیه نمونه به قرار زیر محاسبه می‌شود: 1 - ۲-۳ 0 )۳۳-۱( * ۸-۲ که در آن: د10 < شاخص دوام وارفتگی (درصد)» ۸ جرم خشک اولیه استوانه و نمونه (گرم) (0] > جرم استوانه مشبک (گرم)» ۲ جرم خشک نهایی استوانه و نمونه (گرم) شاخص دوام وارفتگی دور دوم درصورتی که با استفاده از آب معمولی ۲۰ درجه سانتی گراد به‌دست آید. به عنوان شاخصی برای رده بندی سنگ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این رده‌بندی در جدول (۶-۱) ارائه شده است. ۱- توجه شود که اگر در تعیین ۸ درپوش روی ظرف قرار داشته است در تعیین 7 و (آ] نیز باید به همین گونه باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۳۹ جدول ۶-۱- رده‌بندی سنگ‌ها براساس شاخص دوام آبدیدگی دومین مرحله (گامبل, ۱۹۷۱) در مورد سنگ‌هایی که شاخص دوام دور دوم آن‌ها بین صفر تا ده درصد است. مشخصات دقیق‌تر نمونه را می‌توان با تعیین شاخص دوام دور اول به صورت زیر بررسی کرد: 1 - ۲ (۳۳-۲) ۷100 - ل] 1 - ۸ که در آن: در ضمن, فرانکلین و چندرء ۱۹۷۲ سنگ‌ها را برپایه شاخص دوام اولین مرحله رده‌بندی کردند که این رده‌بندی» در حدول ۷-۱- رده‌بندی سنگ‌ها براساس شاخص دوام وارفتگی دور اول (فرانکلین ۳ جندر. ۹۱۷۲) - توصیف شکل ظاهری قطعات باقی‌مانده در ظرف استوانه‌ای مشبک و قطعات یا ذرات رد شده از آن. - درصد رطوبت (آب محتوای) نمونه. - شاخص دوام وارفتگی مرحله دوم با دقت ۱/* درصد. بهتر است از مصالح باقی‌مانده عکس گرفته و به گزارش پیوست شود. یک نمونه برگه گزارش نتایج این آزمایش در جدول (۸-۱) نشان داده شده است. 1 بع6[ 00820 -۱ 2 ,0130۲6 بک ۳۳۵۱۱۵- 2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ جدول ۸-۱- برگه ثبت آزمایش تعیین شاخص دوام وارفتگی سنگ ۱ 3 ۹ ۰ 9 اک | توصیف شکل ظاهری 51 3 قبا از آزمایش سس از مرحله چس از مرحله 1 7 5 با ۹ : 1: - زج -ع جر نمونه باقی‌مانده در : ۸ اول 3 دوم ۲ 2 0 ی 5 و10 زا دار را : 72 م َ : : توانه د شده از ار" 3 (گرم) (گرم) (گرم) : ی ۳ ۶-۴-۱ نکته‌های کلی اهم نکته‌ها و یاداوری‌هایی که در این آزمون مطرح‌اند. به شرح زیر می‌باشند: - در استاندارد ای.اس.تی.ام» شماره 14644 تعیین درصد رطوبت اولیه نمونه‌ها مورد تاکید قرار گرفته اما در روش پیشنهادی ای.اس.ار.ام اشاره‌ای به این موضوع نشده است. به‌هرحال مقدار درصد رطوبت طبیعی نمونه می‌شود درصد رطوبت نمونه پیش از اغاز آزمایش مشخص شود. - در مورد زمان خشک شدن نمونه در گرم‌خانه. استاندارد ای.اس.تی.ام شماره 14644 مدت ۱۶ ساعت را پیشنهاد کرده است که پس از آن نمونه باید به مدت ۲۰ دقیقه در دمای محیط سرد شود. درصورتی‌ که روش پیشنهادی ای.اس.ار.ام» زمان لازم برای خشک شدن نمونه را ۲ تا ۶ ساعت مشخص کرده است. درخصوص نمونه‌هایی که دارای آب طبیعی مانند ژیپس هستند. توصیه می‌شود روش ای.اس.تی.ام» شماره 14644 اجرا شود. - استاندارد ای.اس.تی.ام» شماره 14644 در هر حالتی آب مقطر را برای انجام این آزمایش پیشنهاد می‌کند و تاکید دارد که دمای آب برابر دمای محیط بوده و حتما در گزارش قید شود. اما روش پیشنهادی أی.اس.آر.ام هیچ محدودیتی در این زمینه قائل نشده و یادأآوری کرده است که مایع مورد استفاده ممکن است آب ۲۰ مورد استفاده شرایط آب موجود در محل نمونه و یا در شرایط بهره‌برداری طرح را داشته باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ )۳ ۵-۱- دستورالعمل آزمایش تعیین مقاومت به سایش سنگ‌دانه‌ها با استفاده از ماشین لس آنجلس با انجام این آزمایش مقاومت مصالح سنگی (و یا خرد شده توسط دستگاه) در برابر اثر هم‌زمان سایش همراه با ضربه تعیین می‌شود. این دستورالعمل با استفاده از دستورالعمل‌های (ای.اس.تی.ام)» (ای.اس.تی.ام. شماره ۲131) و (ای.اس.تی.ام» شماره 535) تهیه شده است. ۱-۵-۱ اهمیت و موارد استفاده سایش به واکنش سنگ نسبت به عوامل مخرب فیزیکی گفته می‌شود. این سایش ممکن است در اثر عوامل طبیعی بتن, آسفالت و زیرسازی بوده و همچنین ملاکی برای پیش‌بینی واکنش سنگ در برابر عملیات حفاری, آتش‌کاری و سنگ‌بری است. ۲-۵-۱- ابزار آزمایش دستگاه آزمایش شامل اجزای زیر می‌باشد: 4۵ میلی‌متر است. این استوانه از دو سمت دارای دو محور عمودی متصل به دو قاعده استوانه است که بر روی پایه‌های محکمی که به فاصله کمی از دو طرف آن قرار گرفته‌اند سوار می‌شود و در این حالت می‌تواند به راحتی حول محور أفقی خود (بیش‌ترین شیب مجاز محور افقی یک درصد است)» دوران کند. در بدنه استوانه دریجه‌ای نصب شده است که می‌توان نمونه مورد آزمایش را از آن طریق به استوانه وارد و با از آن خارج کرد. درپوش این دریچه با یک لایه نفوذناپذیر و توسط چند پیچ. کاملا محکم می‌شود به‌نحوی که گرد و غبار از آن به خارج عبور نکند. دریچه به گونه‌ای ساخته می‌شود که یکنواختی سطح داخلی استوانه کاملا حفظ شود؛ به این‌صورت‌ که یک قطعه فولادی در مقابل دریچه طوری قرار داده شود که از فروافتادن گوی‌های فولادی به داخل دریچه جلوگیری می‌کند. یک زایده فولادی به بلندای ۲ ‎۸٩‏ و درازای ۵ * ۵*۸ میلی‌متر روی سطح داخلی استوانه قرار دارد. ستبرای این زایده به اندازه‌ای است که در اثر ضربه تغییر شکل ندهد. زایده در محلی قرار دارد که فاصله محیطی آن تا دریچه در جهت چرخش از ۱/۲۷ متر کم‌تر نیست. این زایده از جنس فولاد با روکش مقاوم بوده و مقطع آن کاملا عمود بر سطح داخلی استوانه است. (شکل ۳-۱) - ترازو با دقت ۰/۱ درصد بار آزمایش در محدوده مورد نیازء برای این آزمون, - گوی‌های فولادی ساینده؛ تعداد و وزن گوی‌ها بستگی به دانه‌بندی نمونه دارد و طبق جدول‌های (۹-۱) و (۱۶-۱) - الک‌هایی مطابق با مشخصات یاد شده در (ای.اس.تی.ام» شماره ۳11)» -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ - گرم‌خانه ۳-۵-۱- مراحل | مراحل زیرء در الف- اگر سنک خرد شده برپایه جد اندازه الک با . رد شده از الک ۷۵ ۶۳ ۵/۸ ۶ «-دستورالعمل انحام آزمون‌های آزمایشگاهی و ص با قابلیت تولید درجه حرارت ۱۰۵ تا ۱۱۰ درجه سانتی گراد. 4 دیواره فولادی به دریچه ورودی و خروجی ستبرای ۱۲/۷ میلی‌متر شکل ۳-۱- نمایی شماتیک دستگاه لس آنجلس نجام آزمایش مورد این آزمایش اجرا می‌شود: مورد آزمایش به صورت قطعات بزرگ باشد. ابتدا باید آن‌ها را در سنگ‌شکن خرد ؟ و یا مصالح آماده, نمونه‌گیری انجام می‌شود. اگر اندازه دانه مصالح بزرگ‌تر از الک ‎٩ ول (۹-۱)» به مقدار ۱۰۰۱ ۱۰۰۰) گرم نمونه و اگر اندازه دانه مصالح کوچک‌تر از به جدول (۱۰-۱)» به مقدار ۱۰۱ ۵۰۰۰) گرم نمونه انتخاب می‌شود. جدول ۹-۱- دانه‌بندی نمونه‌های انتخابی برای قطعات بزرگ تر از ۱۹ میلی‌متر |۴| سوراخ‌های مربعی (میلی‌متر) وزن قسمت‌های انتخابی از هر الک (گر نوع دانه‌بندی رد»ء حال از سنگ م( ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۳۳ ادامه جدول ۹-۱- دانه‌بندی نمونه‌های انتخابی برای قطعات بزرگ‌تر از ۱۹ میلی‌متر |۴] اندازه الک با سوراخ‌های مربعی (میلی‌متر) وزن قسمت‌های انتخابی از هر الک (گرم) سس دص ی تعداد گلوله ۱۳ ۱۳ هت وزن گلوله ۵ ۵۰۰۰۳ ۵ ۵۰۰۰۳ ۵۰۰۰۳۵ جدول ۱۰-۱- دانه‌بندی نمونه‌های انتخابی برای قطعات کوچک‌تر از ۳۸ میلی‌متر اندازه الک با سوراخ‌های مربعی (میلی‌متر) وزن قسمت‌های انتخابی از هر الک (گرم) ٍ رد شده از الک مانده روی الک : ۲۵۰۰۵۰ ۱۳ ۱۳/۷ ۱۹ ۲۵۰۰۵۰ ۱۲۵۰۰ ۹1۵ ۱۳/۷ ات تا مک تا سس سس ۳۳۳ را ۷ اک ان تابتع سا و او موس که یت سم سس سس ب- نمونه به همراه مقدار گوی‌های فولادی لازم (جدول ۹-۱ یا جدول ۱۰-۱)» را به داخل دستگاه لس‌آنجلس ریخته 9 استوانه با سرعت ۰ تا ۲۳۲ دور در دقیقه حول محول افقی به چرخحش درمی‌اید. استوانه برای مصالح کوچک‌تر | ر ۸ میلی‌متر. ۰ دور و برای مصالح بزرگ‌تر از ۱۹ میلی‌متر. ۱۰۰۰ دور دوران می‌کند. حرکت چرخش باید طوری باشد که گوی‌های فلزی هنگام دوران به سمت قائم آن برخورد کنند. ج- پس از پایان دوران. مواد از داخل استوانه خارج شده و با الک ۱/۷ میلی‌متر (نمره ۱۲)» جداسازی می‌شود. مصالح مانده روی الک ۱/۷ میلی‌متر شسته شده و در دمای ۱۶۹۵ تا ۱۱۰ درجه سانتی‌گراد تا رسیدن به وزنی ثابت خشک شده. سپس با دقت یک گرم وزن می‌شوند. د- برای به‌دست آوردن اطلاعاتی در مورد یکنواختی سایشی نمونه می‌توان در مورد آزمایش‌های ۵۰۰ دوری. درصد افت وزنی راء پس از ۱۰۰ دور و برای آزمایش‌های ۱۰۰۰ دوری» پس از ۲۰۰ دور تعیین نمود. درصد افت وزنی باید بدون شستن مصالح مانده روی الک ۱/۷ میلی‌مترء محاسبه شود. در طول این عملیات نباید هیچ قسمتی از نمونه از دست برود و تمام نمونه تا انتهای آزمایش باید حفظ شود. ۴-۵-۱- محاسبات درصد افت وزنی در اثر سایش از رابطه زیر به‌دست می‌اید: -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ و (۳۵-۲) وزن نهایی نمونه < وزن اولیه نمونه 7 امرس - درصد افت وزنی در اثر سایش وزن اولیه نمونه درصورتی که از روش توصیف شده در بند (د) استفاده می‌شود. ضریب یکنواختی سایش به صورت زیر محاسبه می‌شود: درصد افت وزنی پس از ۱۹۹ یا ۲۰۰ دور : ۱ (۳۲۶-۲) لش کشک ریب یکنواختی سایشی درصد آفت وزنی پس از ۵۰۰ یا ۱۰۰۰ دور - محل و توصیف زمین‌شناسی نمونه مورد اآزمایش. - نوع دانه‌بندی نمونه. - شمار وزن گوی‌های فولادی مورد استفاده» - درصد افت وزنی در اثر سایش با دستگاه لس‌آنجلس. - نسبت یکنواختی سایشی با دستگاه لس‌آنجلس (در صورت نیاز). یک نمونه برگه ثبت نتایج این آزمایش در جدول (۱۱-۱) نشان داده شده است. جدول ۱۱-۱- برگه ثبت نتایج آزمایش تعیین افت وزنی در مقابل سایش به روش لس آنجلس آزمایش سایش به روش لس آنجلس ها شا و ا ااک اا ا ا ‏ ا گرا کی ی ا گر اک کم و مس هه ها وا ع ۷ انا گرا ام اک ما ها وزن‌گلوله را را شماره آزمایشگاهی نوع دانه‌بندی وزن نمونه قبل از ۱ وزن نمونه مانده بر افت وزنی نمونه درصد افت وزنی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۳۵ ۶-۱- دستورالعمل آزمایش تعیین سرعت صوت در سنگ در این آزمایش سرعت انتشار امواج کشسان در سنگ اندازه‌گیری می‌شود که از روی آن با انجام محاسبات» ضرایب کشسان دینامیک سنگ به‌دست خواهد آمد. این دستورالعمل با استفاده از استانداردهای (أی.اس,آر.ام) و (ای.اس.تی.ام» شماره 5 تهیه شده است. ۱-۶-۱ اهمیت و موارد استفاده آوردن ویژگی‌های سنکگ معمول شده است. از عوامل (پارامترهای) ژئومکانیکی سنکگ می‌توان مدول بانگ. نسبت پواسون و مدول برشی را نام برد که در مطالعات علمی و طراحی‌های سازه در سنگ اهمیت فراوانی را دارند. یکی از روش‌های دینامیکی برای تعیین پارامترهای یاد شده. اندازه گیری سرعت آامواج کشسان ارسالی به درون سنگ است. از نکات مهم این روش دقت و سرعت انجام آن در آزمایشگاه و در محل است. از عوامل موثر بر سرعتث انتشار امواج در سنگ‌ها می‌توان به نوع کانی, بافت. چگالی. تخلخل, ناهمسان‌گردی. سطح تنش, درصد رطوبت و دما اشاره کرد. این آزمایش را به سه روش: موج صوتی با بسامد (فرکانس) بالاء موج صوتی با بسامد پایین و تشدید می‌توان انجام داد. به علت آن‌که در روش موج صوتی با بسامد بالا محدودیت در رابطه با نسبت درازا به قطر نمونه وجود ندارد.ء بنابر این بیش‌تر استفاده می‌شود. دو روش دیگر به‌دلیل محدودیت در رعایت نسبت درازا به قطر نمونه. کم‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. ۲-۶-۱- روش موج صوتی با بسامد بالا در این روش با ارسال امواج فشاری (۲]) و برشی ‎)٩(‏ با بسامد بالا به داخل نمونه. سرعت آن‌ها اندازه گیری می‌شود. ۱-۲-۶-۱ ابزار آزمایش دستگاه آزمایش شامل ابزارهای زیر است: - ژنراتور مولد پالس: این ژنراتور باید دارای ویژگی‌های زیر باشد: * شکل پالس: سینوسی, مربعی,» پله‌ای, * دامنه بسامد:۱۰۰ کیلوهرتز تا ۲ مگاهرتزن 9 بسامد تکرار: ۱۰ تا ۱۰۰۰ تکرار در هر ثانیه. * ولتاز پالس: قابل تطبیق با نوع ترانس دیوسر (باید تا حد امکان بالا باشد) * مولد باید دارای یک رابطه انتقال پالس خروجی به اسیلوسکوپ باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ - ورارسان‌ها (ترانسدیوسرها): * فرستنده: برای تبدیل پالس‌های الکتریکی به مکانیکی, * گیرنده: برای تبدیل پالس‌های مکانیکی به الکتریکی. * دامنه بسامد کاری: از ۱۰۰ کیلوهرتز تا ۲ مگاهرتر. شرایط محیطی مثل دما و درجه رطوبت هواء آب محتوی و ضربه در انتخاب المان ورارسان موثر هستند. برای این منظور می‌توان از سرامیک‌های پیزوالکتریک (مثل تیتانات باریم یا تیتانات زیرکونات سرب) به شکل دیسکی, لوله‌ای, حلقوی یا کروی که بتوانند بسامد بین ۱۰۰ کیلوهرتز تا ۲ مگاهرتز تولید کنند. استفاده کرد. معمولا نیاز است که برای تولید و دریافت امواج فشاری و برشی از پیزوالکتریک‌های مختلف استفاده شود. به‌این ترتیب که برای آرسال و دریافت امواج فشاری می‌توان از دیسک‌های استوانه‌ای (با شعاع خیلی بزرگ‌تر از ستبرای) کمک گرفت که از حرکت طولی و شعاعی استفاده می‌کنند. همچنین می‌توان برای ارسال و دریافشت امواج عرضی از قرص‌های برشی استفاده کرد که با حرکت برشی عمل می‌کنند. این قرص‌ها ممکن است از جنس المنت‌های تراشیده شده‌ی کوارتز یا سرامیک‌هایی با تراش مخصوص باشند. - صافی‌های میان گذر و بالاگذر" با بسامدهای یاد شده در بالا برای حذف تشدید (رزونانس)‌های نامطلوب ناشی از ارتعاش بیش از اندازه ورارسان‌هاء - پیش‌تقویت‌کننده باند پهن و نویز پایین - مولد علایم زمانی برای کنترل تکرار پالس برای گرفتن نشانه‌های زمانی در اسیلوسکوپ آشعه کاندی (سی.آرای) ". - اسیلوسکوپ اشعه کاتدی: برای این منظور اسیلوسکوپ اشعه کاتدی نوع دو ستونی پیشنهاد می‌شود که سرعت پوشش آ آن بیشینه ۰/۱ میکروثانیه بر سانتی‌متر و پهنای باند آن از ۳] تا ۵ مگاهرتز یا بیش‌تر باشد. - شمارنده الکترونیکی با امکان اندازه گیری وقفه‌های زمان". در شکل (۴-۱)» دو نوع مدار الکترونیکی مربوط به این روش ارائه شده است. ۵55 داع۲۱ مه ۳۵۹۶ ۵۵ -۱ ۳۳۵-۸7۲ ۵۱۹۵ ۱۵۳ ۷۵۵۵ ۷/۵۵ -2 ۵۷6 ۱۵۵۵ -3 4 5- 1136 1 ۵5 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل ۲-۲-۶-۱ مراحل |: مراحل زیر در مور الف - نمونه‌های م نباید کم‌تر | برای به کمی صورت گیرد می گیرد. نتو ورارسان‌ها ر اگر سرعت مه سطوح جانبر دستورالعمل سنگ‌ دانه‌ها «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ شکل ۴-۱- دو نوع مدار مختلف برای انجام آزمایش جام آزمایش د این روش آزمایش اجرا می‌شود: ورد آزمایش شامل بلوک‌های راست گوشه. مغزه‌های استوانه‌ای و حتی نمونه‌هاء ان در سنگ‌های ناهمسان گرد) می‌باشد. پهنای نمونه یا بعد جانبی در جهت عم ز ۵ برابر طول موج باشد. نه رساندن آسیب‌های مکانیکی باید در مغزه‌گیری, برش, ترابری» سایش و پردا- . سطح زیر هر ورارسان باید به اندازه‌ای صاف باشد که وقتی ورارسان به‌طور م. آن صفحه نازکی به ستبرای ۰/۰۲۵ میلی‌متر را از میان آن‌ها عبور داد. دو سطح وی آن‌ها قرار می‌گیرند باید با دقت ۰/۱ میلی‌متر در هر ۲۰ میلی‌متر بعد جانبی وج در راستای قطر مغزه اندازه‌گیری می‌شود. این دقت به موازی بودن خطوط نمونه برمی گردد. آی.اس.آر.ام مسافت عبور موج از نمونه یعنی فاصله ورارسان را دست کم ۱۰ تعیین کرده است. ابعاد سنگ‌دانه‌هاء بسامد رزونانس طبیعی ورارسان و کم‌تریر ند که روی نتیجه آزمایش موثرندء درصورتی که تعیین سرعت موج در شرایط رص ۳۷ کروی (برای تعیین ود بر انتشار موج ستقیم روی آن قرار انتهایی نمونه که با هم موازی باشند. نماس ورارسان‌ها با -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ تب 3 د۵- باشد. باید کاملا مراقب بود که درصد رطوبت در هنگام تهیه نمونه و ترابری آن تغییر نکند. پیشنهاد می‌شود که نمونه‌ها داخل کیسه‌های ضد رطوبت" نگهداری شوند. برای برش دادن و پرداخت کردن نمونه می‌توان از روش‌های آماده‌سازی خشک استفاده کرد. در مورد نمونه‌های اشباع باید آن‌ها را تا زمان انجام آزمایش در آب نگهداری کرد. اما در مورد نمونه‌هایی که در حالت خشک مورد آزمایش قرار می‌گیرند. این نکته قابل توجه است که حرارت دیدن نمونه می‌تواند تاثیرات توصیه می‌شود که نمونه‌ها در دسیکاتور خشک شوند. در صورت نیاز به خشک کردن نمونه در گرم‌خانه. دمای بسیاری از سنگ‌هایی که متخلخل, کمی هوازده و یا دارای ریزترک‌های میکروسکوپی هستند. نسبت به فشار وارده و همچنین حالت اشباع بسیار حساس بوده. بنابراین باید در این زمینه دقت لازم به‌عمل آید. محل قرار گرفتن ورارسان طوری روی سطوح انتهایی نمونه علامت زده می‌شود که محور عبوری از مراکز آن‌ها با محور مرکزی نمونه بیش از ۲ درجه اختلاف نداشته باشد. سپس مسافت حرکت موج., یعنی فاصله مرکز تا مرکز ورارسان, با دقت ۰/۱ درصد اندازه گرفته می‌شود. ورارسان در محل علامت‌گذاری شده» قرار گرفته و فرستنده با فشاری معادل ۱۰ نیوتن بر سانتی‌متر مربع به نمونه فشرده می‌شود. مقدار آنرزی عبوری از ورارسان به نمونه را با روش‌های زیر می‌توان افزایش داد: - پرداخت کردن دقیق سطوح انتهایی, - استفاده از یک لایه نازک گریس, وازلین» گلیسیرین» بطانه یا روغن بین سطح ورارسان‌ها و نمونه. - ایجاد اتصال محکم بین نمونه و ورارسان‌ها با چسب اپوکسی یا فنیل سالی سیلات. قرار دادن گیرنده روی نمونه به دو روش مختلف امکان‌پذیر است: - روش انتشار موج ا: در این روش گیرنده در سطح مقابل فرستنده و به صورت هم مرکز با آن قرار می‌گیرد. به‌این ترتیب سرعت آمواج طولی و عرضی با تقسیم فاصله بین ورارسان‌ها به زمان گذر موج محاسبه می‌شود (شکل ۵-۱- الف). - روش مقطع لرزه‌ای : در این روش گیرنده در وجه جانبی نمونه قرار می‌گیرد. با تغییر فاصله‌ی بین گیرنده و فرستنده (1) می‌توان منحنی زمان گذر موج در مقابل فاصله را برای هر دو نوع موج 5 و ۳ به‌دست آورد. سرعت آامواج 5 و ۳ با استفاده از شیب این منحنی‌ها محاسبه می‌شود (شکل ۵-۱- ب). 1- ۷10151۳۵ ۳۲۵۵۶ 85 2- ۳۵۱۹6 1۳۵۹115510 6 3- 56156 ۳۲۵/۹۵۵ 6 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۳۹ شکل ۵-۱- نحوه قرارگیری فرستنده و گیرنده روی نمونه در آزمایش با موج بسامد بالا الف- روش انتشار موج ب- روش مقطع لرزه‌ای ه- با تغییر ولتاژز خروجی مولد موج. قدرت آمپلی‌فایر و حساسیت اسیلوسکوپ و شمارنده به مقدار بهینه. می‌توان زمان گذر موج را به طور قابل قبولی اندازه‌گیری کرد. این مقدار بهینه درست کم‌تر از مقداری است که نوفه زمانی به اسیلوسکوپ یا تنظیم شمارنده روی بالاترین دقت. می‌توان زمان عبور موج فشاری را با دقت یک درصد و زمان گذر موج برشی را با دقت ۲ درصد اندازه‌گیری کرد. و- اسیلوسکوپ با مدار تاخیر زمانی برای اندازه‌گیری زمان اولین دریافت موج و مدت زمان گذر آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. منحنی انتقال که توسط اسیلوسکوپ نشان داده می‌شود از ولتاژز صفر به صورت افقی شروع شده و و شمارنده با ارسال اولین موج توسط فرستنده» شروع به کار کرده و با دریافت نخستین موج. توسط گیرنده متوقف می‌شود. از آن‌جایی که شمارنده برای شروع کار نیاز به یک تغییر ولتاژ دارد.ء نمی‌تواند به طور دقیق اولین شکست موج را آشکار سازد. برای داشتن بیش‌ترین دقت در اندازه گیری زمان انتقالء حساسیت شمارنده باید بدون تولید نوفه‌های الکتریکی خارجی به مقدار بهینه افزایش داده شود. 6۵ - | 61۳۵۱5 بخه|26] 11۵ -2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۴۰ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ زمان‌های عبور اندازه‌گیری شده تصحیح می‌شود. اگر مشخصات مدار تغییر نکند. این ضریب برای یک نمونه - قرار دادن ورارسان‌ها در تماس مستقیم با یکدیگر و اندازه‌گیری تاخیر زمانی به طور مستقیم (این روش در مورد - اندازه‌گیری زمان انتقال پالس در ماده‌ای یکنواخت (مثل فولاد) به صورت تابعی از فاصله و ترسیم خط تصحیح استفاده می‌شود. این روش اختصاصا برای امواج برشی کاربرد دارد). ط- ازآن‌جایی که اولی موج دریافتی از نوع فشاری است. بررسی آن کمابیش ساده می‌باشد. اما موج برشی دریافتی. می‌توان با استفاده از ورارسان‌هایی با المان ضخیم‌تر در مقایسه با موج فشاری افزایش داد و زمان را به طور دقیق‌تری اندازه گیری کرد. این نوع المان به نحوی انرژی فشاری تولید می‌کند که امواج طولی و عرضی در آن نمونه‌های زیر تنش کمی پیچیده بوده و نیاز به دقت بیش‌تری دارد. عرضی در نمونه‌ای با نسبت درازا به پهنا ۲ به مراتب راحت‌تر از نمونه‌ای با نسبت درازا به پهنا ۱( است. ۳-۲-۶-۱ محاسات سرعت عبور آمواج فشاری و برشی با توجه به زمان‌های عبور موج و فاصله بین ورارسان‌ها (ترانسدیوسرها) از روابط زیر به‌دست ً (۳۸-۱) م۷ 1 که در آن‌ها: > سرعت موج فشاری (میلی‌متر بر ثانیه)» ۹ > سرعت موج برشی (میلی‌متر بر ثانیه) > زمان گذر موج فشاری (ثانیه)» -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ )۴ وا < زمان گذر موج برشی (ثانیه)» ۳-۶-۱- روش موج صوتی با بسامد پایین این روش برای اندازه گیری سرعت امواج اتساعی و پیچشی" در نمونه‌های سنگی استوانه‌ای یا میله‌ای شکل" به‌کار می‌رود. این روش در مورد نمونه‌هایی که درازای آن‌ها در مقایسه با قطرشان زیاد است. مناسب می‌باشد. همجنین نسبت طول موج به قطر نمونه باید بزرگ‌تر از ۵ باشد. ۱-۳-۶-۱ ابزار آزمایش - ژنراتور مولد پالس: این ژنراتور باید دارای مشخصات زیر باشد: * دامنه بسامد: ۲ تا ۳۰ کیلوهرتز بسامد تکرار: ۱۰ تا ۱۹۰ تکرار در هر ثانیه. - ورارسان‌ها * فرستنده: از جنس سرامیک‌های پیزوالکتریک یا المان‌های خاص مغناطیسی که قادرند در دامنه بسامد ۲ تا ۳۰ کیلوهرتزء پالس‌هایی با طول موج بالا تولید کنند. * گیرنده: از جنس سرامیک‌های پیزوالکتریک یا المان‌های خاص مغناطیسی با بسامد آرام" در محدوده‌ی ۲ تا ۳۰ کیلوهرتز, - صافی. آمپلی فایرء 160-) و زمان‌سنج قابل استفاده در بسامدهای پایین ۲-۳-۶-۱ مراحل انجام آزمایش مراحل زیر در مورد این روش آزمایش اجرا می‌شود: الف - نمونه مورد آزمایش, استوانه‌ای با نسبت درازا به قطر بزرگ‌تر از ۳ بوده که دست‌کم قطر آن * سانتی‌متر باشد. سطوح انتهایی نمونه باید کاملا تخت بوده و با دقت ۰/۰۹۵ میلی‌متر در هر میلی‌متر (۰/۵ میلی‌متر در ۱۰ 65 10۳۹10۵ یک [۵ 12113110 -۱ 5 ما06 عمانا 1۵۵ 0۲ 87 -2 41 -3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۴۲ ۶ «دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ سانتی‌متر) طول نمونه موازی باشند. شرایط نمونه‌گیری» ترابری و حالت رطوبت نمونه مشابه آن‌چه در روش ب- نمونه در داخل فک‌های مربوط قرار می‌گیرد. برای اندازه‌گیری سرعت موج طولی (۷0)» فرستنده با تنشی تقریبا معادل ۱۰ نیوتن بر سانتی‌متر مربع به یکی از سطوح انتهایی نمونه و به‌طور عمود بر محور مغزه فشرده می‌شود. برای اندازه‌گیری سرعت موج عرضی (و) پیشنهاد می‌شود که فرستنده به روش نشان داده شده در شکل (۶-۱) روی نمونه قرار گیرد. ۱ نموبه کیرد اس 27| شکل ۶-۱- نحوه قرارگیری فرستنده و گیرنده روی نمونه در آزمایش با موج فرکانس پایین ۱-۲-۳-۶-۱- برای قرار دادن گیرنده روی نمونه از دو روش می‌توان استفاده کرد: - روش انتشار موج: در این روش, گیرنده در انتهای دیگر مغزه و روبروی فرستنده قرار می‌گیرد. بنابراین دو سطوح انتهایی نمونه باید با دقت یک درجه با هم موازی باشند. - روش مقطع لرزه‌ای: در این حالت. گیرنده روی سطح جانبی مغزه و در امتدادی موازی محور آن حرکت می‌کند. - ادامه مراحل کاملا همانند زیربند مراحل انجام آزمایش از بند ۲-۲-۶-۱ تا آخر است. ۳-۳-۶-۱ محاسبات سرعت‌های عبور امواج فشاری و برشی از روابط ۳۷-۱ و ۳۸-۱ یاد شده محاسبه می‌گردد. ۴-۶-۱- روش فرکانس تشدید این روش آزمایش برای تعیین سرعت انتشار امواج یک بعدی (اتساعی و پیجشی) در نمونه‌های استوانه‌ای یا میله‌ای شکل به کار می‌رود. این روش در مورد نمونه‌هایی که نسبت درازا به قطر بالایی دارند. مناسب است. همچنین نسبت درازا به قطر نمونه, باید بزرگ‌تر از ۶ باشد. ۱-۴-۶-۱ ابزار آزمایش - ژنراتور مولد موج سینوسی با دامنه بسامدی از ۱ تا ۱۹۰ کیلوهرتز و ولتاژ پالس, معادل روش‌های اول و دوم - ورارسان: -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های نعیین شاخص‌های فیزیکی سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ و * فرستنده: سرامیک‌های پبزوالکتریک یا المان‌های خاص مغناطیسی با بسامد آرام در محدوده ۱۰۰۱۱ کیلوهرتز, ۰ گیرنده: سرامیک‌های پیزوالکتر یک با ظرفیت بالا و بسامد رام در محدوده ۱۰۰۱۱ کیلوهر تز. -- ۲80و میلی فایر. در شکل (۷-۱)» نحوه قرارگیری وسایل الکتریکی نسبت به نمونه نشان داده شده است. نراتور مولد موج ی شکل ۷-۱- نحوه قرارگیری فرستنده و گیرنده روی نمونه در آزمایش بسامد تشدید ۲-۴-۶-۱ مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در این آزمایش اجرا می‌شوند: الف- نمونه مورد آزمایش, استوانه‌ای با نسبت درازا به قطر بزرگ‌تر از ۳ است. سطوح انتهایی نمونه باید تا ۰/۰۰۱ میلی‌متر پرداخت شده و با دقت ۰/۱ میلی‌متر در هر ۲۰ میلی‌متر طول نمونه موازی باشند. شرایط نمونه‌گیری, ترابری و حالت رطوبت نمونه باید مشابه آن در ۲-۲-۶-۱ عنوان شده است. باشد. ب- نمونه داخل فک‌های مربوط قرار می‌گیرد. برای اندازه‌گیری بسامد تشدید طولی, هر دو ورارسان توسط فنرهای نرم و با نیروی بیشینه ۱۰ نیوتن به مرکز سطوح آنتهایی نمونه فشار داده می‌شود تا به‌این ترتیب شرایط آنتهایی آزاد فراهم شود. د- برای اندازه‌گیری بسامد تشدید پیچشی, فرستنده باید طوری قرار داده شود که بتواند ارتعاشی پیچشی تولید کند. تحوه قرارگیری فرستنده و گیرنده روی نمونه در شکل (۶-۱) نشان داده شده است. ۳-۴-۶-۱ محاسبات سرعت موج تک‌بعدی (لوله‌ای) از رابطه زیر به‌دست می‌آید: 005 1۳۵۵ ۳1۳۹۱ 115 -| -------- صفحهٔ بعد -------- ۴۳۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ ۷ < 21 )۳۹-۱( که در آن‌ها: > سرعت موج تک بعدی (میلی‌متر بر ثانیه) |ا< طول نمونه (متر) یادآوری: نتایج حاصل از هر سه روش نشان داده است که به دلیل طبیعت ناهمگن نمونه‌ها (سنگ‌ها) نتایج یکسان به‌دست نخواهد آمد. بنابر این وجود ناهم‌خوانی در نتایج آزمایش ناشی از تغییر نمونه, تغییر شخص انجام دهنده و تغییر محل آزمایش امری طبیعی و نتایج قابل قبول است. ۵-۶-۱- گزارش نتایج گزارش کامل هر یک از سه روش آزمایش باید حاوی اطلاعات زیر باشد: - ویژگی‌های نمونه شامل نوع سنگ و محل دقیق نمونه‌برداری (به عنوان مثال: کشورء منطقه, سازند زمین‌شناسی, کارگاه. ژرفای نمونه‌گیری, ویژه‌گی‌های زمین‌شناسی و عوارض ساختاری موجود در نقطه نمونه گیری) - ابعاد نمونه و شکل آن. - نحوه به‌دست آمدن نمونه (مانند: آتش‌کاری در کارگاه. حفاری در سطح سالم یا هوازده سنگ). - توصیف سنگ‌شناسی, ساخت. یافت و نحوه پراکنش ریز ترک‌ها. - نحوه آماده‌سازی نمونه (شامل کیفیت مغزه, کیفیت سطوح انتهایی, شمار مغزه‌های گرفته شده از یک بلوک. جهت‌گیری مغزه‌ها نسبت به ناهمسان‌گردی‌های زمین‌شناسی)» - توصیف روش آزمایش, مشخصات مولد موج الکتریکی. مشخصات ورارسان‌ها (ترانسدیوسر) و نحوه اتصال ورارسان‌ها به نمونه (توصیه می‌شود حتما یک نمودار دامنه - فرکانس ارائه شود) تنش اولیه وارد بر نمونه. - ویژگی‌های فیزیکی سنگ (به ویژه تخلخل و نفوذپذیری)» - سرعت‌های به‌دست آمده در شرایط عادی (دمای اتاق. فشار اتمسفر و نمونه خشک شده در هوای اتاق) - قابلیت تکرار, - تغییر سرعت‌ها در شرایط ثابت آزمایش, سرعت‌های میانگین, خطای میانگین و انحراف بیشینه. - منحنی زمان عبور - فاصله (در روش مقطع لرزه‌ای)» - نموداری از خروجی (سی,آر.او) یا چاپگر در صفحه مختصات 2- ۷ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول - دستورالعمل «انجام آزمایش‌ها: و1 - روشی که برای قرائت زمار چگالی بر حسب گرم برس نمونه‌ای از برگه نتایج این ازمایش جدول ۱- نام پروژه: ن گذر استفاده شده اس در صورت اندازه گیری)» او موج برشی (و۷) بر تراسونیک)» (در صورت نب در جدول (۱۲-۱) آرائ ۱- برگه گزارش نتایج آزماب به برشی ۹/1 نیه. تی که درجه ناهمسان ت‌های کشسان دینامیکی توصیف ساخت و بافت: 721 103 دک ً 4 03 ً 103 که 15 ۷۳۳ ۷۹ 2 2 (۷: 2- .)2 - 31 د و 0۷۵ 5 ۷ ده تا اولین انحرا واحد 7 گرم پاسکال پاسکال ۵ مشش ف موج شد). ۱ ۱ ۱ ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۲ «انعام آزماش‌های مکانیکی سنگ» -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ۹۶/۰/۱۶ ۳۹ ۱-۲- آزمایش تعیین مقاومت فشاری تک محوری! (نامحصور)" ماده سنگ "و ضرایب تغییر ۱-۱-۲- آزمایش مقاومت فشاری تک محوری (نامحصور) ماده سنگ " [۳۴] ۱-۱-۱-۲ هدف هدف از این آزمایش تعیین مقاومت فشاری نامحصور نمونه‌های استوانه‌ای شکل از ماده سنگ است. ۲-۱-۱-۲- اهمیت و موارد استفاده این آزمایش از مهم‌ترین و متداول‌ترین آزمایش‌های مکانیک سنگ است و نتایج به‌دست آمده از آن به‌ویژه در موارد زیر به‌کار می‌رود: - مقایسه کمی استحکام سنگ‌های مختلف برای طبقه‌بندی آن‌ها از دیدگاه مقاومت فشاری نامحصورء - به‌دست آوردن اندازه مقاومت فشاری سنگ به عنوان یک پارامتر شاخص " مهم در مهندسی سنگ. - کاربری به عنوان یک پارامتر مهم در طبقه‌بندی توده سنگ‌ها از دیدگاه مهندسی, درصدهای گوناگون رطوبت., - به دست آوردن نسبت پواسون. مدول کشسانی, هم‌چنین رسم منحنی رفتاری توده سنگ. ۳-۱-۱-۲- محدودیت آزمایش انجام این ازمایش اغلب برای نعیین مقاومت اشباع سنگ‌های درم وارونده 0 سنگ‌های حساس به نعییر میزان ۴-۱-۱-۲ ابزار آزمایش - دستگاه بارگذاری باید برای اعمال 9 اندازه گیری بار محوری. مناسب بوده و توان کافی برای اعمال بار محخوری [1137(۵ن] -| 2-0 [ ۱121071۵ 100 -3 ۴- آزمایش بر پایه استاندارد ۸51۸/]23148 انجام می گیرد. 7 100 -5 51۵ -6 -------- صفحهٔ بعد -------- 2۰ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ بر آزمونه" را مطابق شرایط مندرج در بند ۶-۱-۱-۲ این دستورالعمل داشته باشد. این دسگگاه باید با مشخصات ثبت شده در یکی از استانداردهای بین‌المللی مطابقت داشته باشد. - دیسک‌های فولادی با کمینه سختی راکول" ۵۸ در مقیاس ۲ (اچ.آرسی») بوده, که در دو انتهای نمونه آزمایش قرار می‌گیرند. اندازه قطر این صفحه‌ها باید دست کم معادل قطر نمونه و تا میزان بیشینه ۲ میلی‌متر بیش‌تر از آن باشد. ستبرای دیسک‌ها باید دست‌کم برابر ۱۵ میلی‌متر پا - قطر نمونه آزمایش بوده و رویه آن‌ها با دقت ۰/۰۰۵ میلی‌متر صاف باشد. - صفحه بارگذاری دستگاه با یک مفصل کروی " که روی سطح نمونه قرار می‌گیرد همراه است. این مفصل باید کمی روغن‌کاری شود. به گونه‌ای که پس از برداشتن بار (جدا شدن صفحه بارگذاری از آن) ثابت باقی بماند. نمونه آزمایش» صفحه‌های دیسکی شکل و مفصل کروی باید نسبت به یکدیگر و نسبت به صفحه بارگذاری به آزمایش منطبق باشد. ۵-۱-۱-۲ آماده‌سازی نمونه نمونه آزمایش باید طبق مشخصات مندرج در زیر آماده گردد: - نمونه مورد آزمایش باید به شکل استوانه قائم با نسبت طول به قطر ۲ تا ۳ باشد و بهتر است قطر آن از قطر مغزه‌های با اندازه )317 (حدود ۵۴ میلی‌متر) کم‌تر نباشد. قطر نمونه آزمایش باید دست کم ۱۰ برابر اندازه بزرگ‌ترین سنگ‌دانه تشکیل دهنده آن باشد. - دو انتهای نمونه آزمایش باید با دقت ۰/۰۲ میلی‌متر تخت بوده و نباید از راستای عمود بر محور نمونه بیش از ۱ رادیان. (در حدود ۲/۵ دقیقه) یا ۰/۰۵ میلی‌متر در ۵۰ میلی‌متر انحراف داشته باشد. - سطح جانبی نمونه آزمایش باید صاف و بدون هرگونه ناهمواری چشمگیر باشد. سطح جانبی نمونه در تمام طول آن نباید بیش از ۰/۳ میلی‌متر انحراف داشته باشد. - استفاده از هرگونه مواد پوششی یا هر نوع کار اصلاحی, به جز از صیقل دادن در دو انتهای نمونه آزمایش - قطر نمونه آزمایش باید با دقت ۱/* میلی‌متر در دو راستای عمود بر هم در سه مقطع (بخش‌های بالایی, میانی و پایینی نمونه) اندازه گیری شده و میانگین آن‌ها برای محاسبه مساحت. سطح مقطع مورد استفاده قرار گیرد. اندازه گیری طول نمونه آزمایش با دقت ۱/۰ میلی‌متر کافی است. 0 (1110) عا03د ۵ ,113۳0655 11۵۵۱ -2 1 506۲12 -3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۵ - نمونه‌های آزمایش باید در انبار به گونه‌ای نگهداری شوند که تا حد امکان رطوبت طبیعی خود را تا زمان آماده‌سازی نمونه حفظ کنند. مدت زمان انبارداری نباید از ۳۰ روز بیش‌تر باشد. رطوبت نمونه آزمایش باید در - شمار نمونه‌های آزمایش باید با توجه به مواردی مانند نوع سنگ. ویژگی‌های آن و دقت مورد نظر. تعیین شود. ولی بهتر است از پنج نمونه آزمایش کم‌تر نباشد. ۶-۱-۱-۲ مراحل اجرای آزمایش مراحل زیرء در مورد روش آزمایش اجرا می‌شود: الف - پیش از انجام هر آزمایش, ابتدا باید توانایی مفصل‌ها نسبت به گردش آزادانه در محل خود کنترل شود. ب- صفحات بارگذاری بالایی و پایینی و سطوح نمونه را باید به‌طور کامل تمیز کرده و نمونه را روی صفحه پایین به‌طوری قرار داد که محور نمونه با مرکز دوران مفصل‌های کروی در یک امتداد قرار گیرد. در همان حال که بار به تدریج روی نمونه وارد می‌شود. بخش متحرک مفصل کروی را باید به‌شکلی تنظیم کرد که سطح نمونه را به طور کامل بپوشاند. ج- بار باید به طور پیوسته و بدون اعمال ضربه و با آهنگی ثابت بر نمونه آزمایش وارد شود تا یک آهنگ کم و بیش ثابت بارگذاری یا تغییر شکل به‌دست آمده و شکست" نمونه در طول مدت ۵ تا ۱۰ دقیقه رخ دهد. به‌جای آن می‌توان آهنگ بارگذاری بین ۵/* تا ۱/۰ مگاپاسکال بر ثانیه را اختیار نمود. د- بیش‌ترین بار وارد بر نمونه آزمایش,» باید بر حسب نیوتن (کیلونیوتن یا مگانیوتن» بر حسب مورد) و با دقت ۱/ ۷-۱-۱-۲- محاسبات مقاومت فشاری نامحصور نمونه از تقسیم بیشینه بار وارده بر نمونه آزمایش بر مساحت سطح مقطع اولیه نمونه ۸-۱-۱-۲- گزارش نتایج گزارش آزمایش باید شامل اطلاعات زیر باشد: - توصیف سنگ‌شناسی نمونه آزمایش. - محل نمونه‌برداری (موقعیت جغرافیایی, ژرفا و جهت‌داری")» روش و تاریخ نمونه‌گیری, همچنین تاریخ انجام آزمایش و وضعیت نگهداری نمونه در انبار. |- 6 2-0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۵2۳ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ - قطر و بلندای نمونه. - درصد رطوبت و درجه اشباع نمونه در زمان انجام آزمایش, - مدت زمان آزمایش و آهنگ بارگذاری یا تغییر شکل. - جهت محور بارگذاری نسبت به راستای ناهمسانی نمونه همانند؛ صفحات لایه‌بندی,» تورق" و رخ (کلیواز)» - شمار نمونه‌های آزمایش شده.» - نوع دستگاه آزمایش. - هر نوع اطلاعات فیزیکی موجود یا قابل مشاهده مانند؛ وزن مخصوص, تخلخل و تراوایی با ذکر روش تعیین -_ مقاومت فشاری نامحصور برای هریک از نمونه‌های آزمایشگاهی همراه با میانگین نتیجه‌ها برای هر نوع سنگ و با یک عدد شامل ۲ رقم و با دقت ۱ درصد (به عنوان مثال ۲/۰۷ یا ۲۰/۷ یا ۲۰۷) محاسبه می‌شود. تنش و مقاومت باید بر حسب پاسکال (کیلوپاسکال یا مگاپاسکال بر حسب مورد) بیان شود. - اگر در مواردی آزمایش نمونه‌ها درست بر پایه مشخصات دستورالعمل حاضر میسر نباشد. موارد تفاوت باید در ۲-۱-۲ تعیین ضرایب تغییر شکل پذبری ماده سنگ در فشار اتک‌محوری (نامحصور) ۱-۲-۱-۲ هدف 51 ۰ ۰۰ ۰۰ 0 ۰ ۰۰ 2.۰ 0 ۰ ۳ ۰ نمونه آزمایشگاهی ماده سنگ دارای شکل هندسی منظم. تحت فشار تک محوری به‌کار می‌رود. آزمایش مورد نظر به‌طور ۲-۲-۱-۲ اهمیت و موارد استفاده اهمیت و موارد استفاده از این آزمایش. به قرار زیر می‌باشد: - شناسایی نقاط تغییر و دامنه رفتار سنگ در حالت‌های بارگذاری و باربرداری»؛ - تعیین انواع مدول یانگ (مماسی, وتری, میانگین)» 5 - | 86( |۸۵ -2 60 -3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ۰ ۹۶/۱۰/۱۶ ۳ ۳-۲-۱-۲ ابزار آزمایش دستگاه آزمایش شامل اجزای زیر می‌باشد: الف- لوازم و تجهیزات مندرج در مورد آزمایش مقاومت فشاری نامحصور ماده سنگ. یپ ۰ ی ۰ ۰ ۱ ۰ ۰ ۲ ۸ ع ۰ ۳ ۹ ۰ یا دیگر ابزار اندازه گیری مناسب. این ابزار که به فاصله‌های یکسان روی نمونه نصب می‌شود. هریک از کرنش‌های محوری و جانبی را در گام‌های مختلف بارگذاری به‌طور مستقیم 5 غیرمستقیم اندازه‌گیری می‌کند. طراحی این ابزار باید به گونه‌ای باشد که بتوان میانگین کرنش‌های محوری و کرنش‌های جانبی اندازه‌گیری شده را به‌طور جداگانه در هر گام بارگذاری تعیین نمود. این ابزار باید دارای استحکام و دوام کافی بوده و حساسیت سنجش کرنش در حد "۵*۱۰ را داشته باشد. دقت اندازه گیری کرنش‌های محوری و جانبی باید بیش‌تر از ۲درصد باشد و قرائت آن با دقت ۰/۲ درصد دامنه اندازه‌گیری مورد استفاده» صورت گیرد. اگر برای اندازه گیری از کرنش‌سنج‌های مقاومت الکتریکی استفاده شود. اندازه طولی که کرنش‌های محوری و جانبی روی آن تعیین می‌شود باید دست کم ۱۰ برابر قطر بزرگ‌ترین سنگ‌دانه باشد و فاصله کرنش‌سنج از انتهای نمونه نباید کم‌تر از ً باشد (7] قطر نمونه مورد آزمایش است) اگر برای اندازه گیری تغییر شکل محوری ناشی از بارگذاری از سنجشگر عقربه‌ای با (ال.وی.دی.تی) استفاده شود. این ابزار باید با دقت دست کم ۰/۰۰۲ میلی‌متر در دامنه ۰/۰۲ میلی‌متری و یا ۹/۰۰۵ میلی‌متر در دامنه ۵ میلی‌متری (برای قرائت واحدهای ۰/۰۰۲ میلی‌متری) مدرج شود. میکرومتر عقربه‌ای یا (ال.وی.دی.تی) نیز نباید در فاصله ۳ از هر انتهای نمونه نصب شود. ج- ابزاری برای ثبت بار و تغییر شکل‌هاء استفاده از یک ثبات ۸-۷ که بتواند منحنی‌های بار - تغییر شکل را به‌طور ۴-۲-۱-۲- مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این آزمایش, اجرا می‌شود: الف - با توجه به مراحل انجام آزمایش. مقاومت فشاری نامحصور (تک‌محوری) ماده سنگ. 65 51۳۵۱ 1۵۹151306 |۳00۵ -| (11۷1(1) 1۳۵۵۵۵۵۲ [ 1211107011۵ ۷۵۳1۵۱۵ 11۵۵۲ -2 هت رورت رو زد وروه مزه 6 [1((۵ -4 -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ ب- رطوبت ممکن است تاثیر چشمگیری بر تغییر شکل‌پذیری نمونه آزمایشگاهی داشته باشد. در صورت امکان باید رطوبت طبیعی نمونه را تا زمان آزمایش حفظ کرد. هرگاه ضریب تغییر شکل‌پذیری ماده سنگ در شرایط متغیر از خشک تا اشباع مورد نیاز باشد. اندازه رطوبت باید با دقت مناسب به‌گونه‌ای تعیین شود که بتوان رابطه بین تغییرشکل پذیری و درصد رطوبت نمونه را بیان کرد. اگر نمونه دارای رطوبت بیش از حد باشد. کرنش‌سنج به‌خوبی به آن نمی ‌چسبد. در این حالت می‌توان رطوبت نمونه را کاهش داد. درصد رطوبت را باید طبقی استاندارد تعیین درصد رطوبت نمونه گزارش نمود.ء بار گذاری بشکند. روش دیگر آن است که آهنگ تنش در محدوده ۰/۵ تا ۱ مگاپاسکال بر ثانیه قرار گیرد. د- درصورتی که ثبت نتایج به‌صورت پیوسته میسر نباشد. اندازه بار و کرنش‌ها (تغییر شکل‌ها)ی محوری و محیطی باید در فاصله‌های زمانی یکسان در هنگام بارگذاری ثبت شود. ه- برای ترسیم منحنی‌های تنش - کرنش محوری و قطری, باید دست کم دو قرائت در مدت زمان بارگذاری انجام شود. و- گاهی اجرای چند چرخه بارگذاری و باربرداری پیشنهاد می‌شود که مطابق این روش قابل اجرا است. ز- شمار نمونه‌های مورد آزمایش در شرایط مشخص, باتوجه به ملاحظات عملی تعیین می‌شود ولی برای آزمایش ۵-۲-۱-۲ محاسبات مقادیر کرنش‌های محوری, قطری و محیطی و نیز مدول‌های یانگ مماسی, میانگین و وتری و نسبت پواسون ماده سنگ. با استفاده از روابط زیر محاسبه می‌گردند: - کرنش محوری (,۶) و کرنش قطری (رءع) را می‌توان به‌طور مستقیم به وسیله انواع کرنش‌سنج‌ها ثبت کرد. یا این که از تغییر شکل‌های قرائت شده محاسبه کرد که این مورد به نوع ابزار اندازه‌گیری مورد استفاده بستگی دارد (بند ۲-۲-۱-۲). - کرنش محوری از رابطه زیر به‌دست می‌آید: (۱-۲) اه _ 2 1 که در آن: وا < طول محوری اولیه اندازه‌گیری شده. [۸ <- تغییر طول محوری اندازه‌گیری شده که بر پایه تعریف کاهش در طول, مثبت در نظر گرفته می‌شود. ۵ -| -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ۹۶/۰/۱۶ ۵۵ - کرنش قطری را می‌توان با اندازهگیری تغییر قطر نمونه یا با اندازه‌گیری کرنش محیطی تعیین کرد. در صورت اندازه‌گیری تغییر قطر ( ,,۸4)» کرنش قطری از رابطه زیر محاسبه می‌شود: (۲-۲) ل۶ که در آن: 0 > قطر اولیه نمونه پیش از تغییر شکل. * تغییر در قطرء که براساس تعریف افزایش قطرء منفی در نظر گرفته می‌شود. ۸۵ + ,۸۵ - ,۸۵ و ۸۵ مقادیر تغییر قطر هستند که در دو انتهای یک قطر از نمونه واقع در وسط طول نمونه اندازه گیری می‌شوند. در صورت آندازه‌گیری کرنش محیطی (م2)» با توجه به آن که محیط نمونه 1۵4 -<) است. بنابراین تغییر در محیط 4 - ۸0 می‌باشد. درنتیجه. کرنش محیطی (,ع) با رابطه زیر با کرنش قطری (,ع) مرتبط خواهد بود: ۵0 ۸ (۲-۲) 1 ۳ مغ (۴-۲) ین بنابراین: در این روابط ول و ول به ترتیب محیط و قطر اولیه نمونه می‌باشند. - تنش فشاری در نمونه آزمایش ( 6)» از تقسیم بار فشاری (۲]) بر مساحت اولیه مقطع نمونه (و۸) بر طبق فرمول زیر دست می‌آید. (۵-۲) چت - شکل (۱-۲) نمونه‌ای از منحنی تنش محوری بر حسب کرنش‌های محوری و قطری می‌باشد. این منحنی‌ها. نمونه‌هایی از رفتار ماده‌سنگ از تنش صفر تا مقاومت نهایی ( ,6) می‌باشند. منحنی‌های کامل, بهترین توصیف را برای دگرشکلی سنگ‌هایی که در ترازهای پایین و بالای تنش رفتار تنش - کرنش غیرخطی دارند. ارائه می‌نمایند. -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۶ ۶ «دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ شکل ۱-۲- منحنی تنش محوری بر حسب کرنش‌های محوری و قطری - مدول محوری یانگ را می‌توان به یکی از روش‌های قابل قبول, متناسب با مورد کاربرد. مطابق شکل (۲-۲) شکل ۲-۲- روش‌های محاسبه مدول یانگ از منحنی تنش - کرنش محوری * مدول یانگ مماسی (,:])» در تراز تنشی که درصد ثابتی از مقاومت نهایی سنگ است. اندازه‌گیری می‌شود (شکل ۲-۲- الف). به‌طور کلی این تراز تنش معادل ۵۰ درصد مقاومت فشاری نهایی در نظر گرفته می‌شود. به‌دست می‌آید (شکل ۲-۲- ب) مورد نظر (شکل ۲-۲- ج) که اغلب در ۵۰ درصد مقاومت نهایی نمونه اندازه‌گیری می‌شود. * مدول یانگ محوری (1])» بر حسب واحدهای تنش بیان می‌شود. که متداول‌ترین آن گیگاپاسکال ( 107۳2 00۳8)) می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ۹۶/۰/۱۶ ۵۷ - نسبت پواسون ( ۷) را می‌توان از رابطه زیر محاسبه کرد: این معادله دارای ارزش مثبت است. زیرا شیب منحنی قطری براساس علامت قراردادی در این روش منفی است. 7 کرنش حجمی (,ع)» برای یک تراز تنش مشخص از رابطه زیر محاسبه می‌شود: (۷-۲) + بعع ۶ ۶-۲-۱-۲ گزارش نتایج گزارش آزمایش باید موارد زیر را در برگیرد: - تمام زیربندهای ۸-۱-۱-۲ [آزمایش مقاومت فشاری نامحصور (تک‌محوری) ماده سنگ ] - اندازه بارهای وارده و مقادیر تنش و کرنش, به‌صورت جدول نتیجه‌ها پا به‌گونه‌ای که روی نمودار ثبت شده‌اند. - مقادیر مدول یانگ و نسبت پواسن برای هر نمونه سنگ همراه با میانگین آن برای هر نوع سنگ با یک عدد شامل سه رقم و با دقت ۱ درصد بیان می‌شود (به عنوان مثال ۰/۲۳۰۷ یا ۲/۰۷ یا ۲۰/۷ با ۲۰۷) - شیوه محاسبه مدول پانگ و تراز تنش محوری (درصدی از مقاومت نهایی) که این مدول در آن تراز محاسبه - اگر در مواردی, آزمایش نمونه‌هایی لازم باشد که با مشخصات بالا انطباق کامل ندارند. موارد تفاوت باید در نمونه جدول ثبت نتیجه‌های آزمایش. در جدول‌های (۱-۲) و (۲-۲) آورده شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۸ ث سوه 6 ۱ نوع نمو ۳/۶ جدول ۱-۲- برگ ثبت نتیجه‌های آزمایش تعیین مقاومت ۱ اندازه نمونا 000 1 نتیجه« محدوده الاستیک از 1۳۵ ... > 6 الی 0/1]۳۵...- نه شامل مغزه, کلوخه و قطعه (بلوک) است. * "دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ چگچگ-_-_-_»ض»-_»>->->->»«<«<«<+جگ>»»»<»ه»<»ه«»<هج«<«<گحححححددحح فشاری نامحصور (تک‌محوری) و ضرایب تغییر شکل‌پذیری آن امیلی متر) ۸ 8 سطح مقطع مربع) ایا | درصد تخلخل 1۰۰۰ | ال لا لا سس لب سا سا بر سسکا سا لا با لب سا سا لا سا سا رس اب ل ‏ الا سا جر سا سا لا بر سا سا لا بر سسکا سا نلل ی رب ال ال الا بای اآزمایش 06۳ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- ود 1 7 3 1 دض ضا 3 2 رز 9 و 1 و سس و2 2 رداک یچ و چ‌ 3 زسه هن 92 3 111۳ 1 ۳ 3 ۷ 1 : 1 لد أ ی 1 ل د ۸1 1 3 9 ک -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ ۲-۲- دستورالعمل تعیین مقاومت کششی ماده سنگ به روش غیرمستقیم «آزمایش برزیلی» برای تعیین مقاومت کششی ماده سنگ. انجام آزمایش به دو روش مستقیم و غیرمستقیم پیشنهاد شده است: در روش مستقیم نیروی کششی در امتداد محور طولی نمونه (عمود بر سطح مقطع نمونه) وارد می‌شود. تعیین مقاومت کششی به روش مستقیم از نظر اجرای آزمایش با مشکلات خاصی مواجه است. در پانوشست متن «روش پیشنهادی برای تعیین مقاومت کششی به روش مستقیم» که توسط انجمن بین‌المللی مکانیک سنگ منتشر شده است. در مورد مشکلات اجرایی این روش چنین آمده است: «مطابق استاندارد آمریکایی آزمایش‌ها و مواد. شماره (2936-71])» زنجیر توپی یا حلقه‌ای" با ظرفیت باربری مناسب در آزمایش کشش مستقیم عملکرد خوبی داشته است. از آن‌جا که زنجیر توپی تنها در یک صفحه می‌تواند خم شود. قطعات زنجیرهای بالایی و پایینی در امتداد یکدیگر قرار می‌گیرند که این آمر موجب کاهش خمش در نمونه می‌گردد. مشخص شده است که هرزه‌گرد" یا کابل یا نظایر آن. به‌دلیل آن‌که تمایل به خمش و پیچش دارند و درنتیجه نمی‌توانند نیروی کششی محض را به نمونه انتقال دهند. برای اتصال صفحات جک به نمونه مناسب نیستند». افزون بر این در آزمایش کشش به روش مستقیم. نمونه به‌وسیله دو صفحه فلزی که با چسب مناسب به سر و ته آن چسبانده می‌شود. به زنجیر کششی متصل می‌گردد. در این میان, کنترل ستبرای لایه‌چسب (بیشینه ۱/۵ میلی‌متر) و هم‌راستا بودن محور صفحات فلزی با محور طولی نمونه بسیار دشوار است. همچنین انتقال یکنواخت تنش کششی از صفحات فلزی به نمونه, به آسانی امکان‌پذیر نیست. برای آزمایش تعیین مقاومت کششی ماده سنگ به روش غیرمستقیم نیز دو شیوه کم و بیش متفاوت وجود دارد. روش غیرمستقیم که در آن نیروی فشاری در راستای صفحه محوری نمونه اعمال می‌شود. نمونه تحت تنش کششی «آزمایش برزیلی» موسوم است. نیروی جک به‌وسیله دو فک منحنی شکل که با دو میله هادی " با یکدیگر درگیر می‌شوند. به نمونه انتقال می‌یابد. درحالی که در استاندارد آمریکایی آزمایش‌ها و مواد. شماره (13967-92)» برای تعیین مقاومت کششی سنگ‌بکرء جک‌های بارگذاری به‌طور مستقیم یا توسط صفحات بارگذاری مسطح یا منحنی شکل مجزا روی نمونه‌های استوانه‌ای قرار می‌گیرند. این دو روش در مواردی همجون دقت‌های لازم در آماده‌سازی نمونه. امتداد و آهنگ بارگذاری تا حدود زیادی همانند یکدیگرند. در روش پیشنهادی انجمن بین‌المللی مکانیک سنگ. ستبرای نمونه آزمایش کم و بیش معادل شعاع آن است درحالی که در استاندارد آمریکایی آزمایش‌ها و مواد.ء نسبت ستبرای به شعاع نمونه. از ۱ تا ۱/۵ متغیر است. |- 11۵0|۱۲ ۵۲ 1] 0 2- ۵[| 2 ۵01 3- 5102 ۵ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ )۶ با توجه به نکات گفته شده, تعیین مقاومت کششی به روش غیرمستقیم به دلیل راحتی اجرا از یک سو و نتیجه‌های قابل قبول از سوی دیگرء به روش مستقیم ترجیح داده می‌شود. درمقایسه روش‌های پیشنهادی انجمن بین‌المللی مکانیک سنگ و استاندارد آمریکایی آزمایش‌ها و مواد. با توجه به پراکنش یکنواخت‌تر تنش در نمونه. در آزمایش به روش پیشنهادی انجمن بین‌المللی مکانیک سنگ. استاندارد ارائه شده در این دستورالعمل, منطبق بر روش گفته شده است. ۱-۲-۲ هدف هدف از «آزمایش برزیلی»» اندازه گیری مقاومت کششی نامحصور نمونه‌های آماده شده از ماده سنگ. به‌طور ۲-۲-۲ اهمیت و موارد استفاده برپایه شواهد تجربی, در میدان‌های تنش دو محوری, هنگامی که یک تنش اصلی کششی و تنش اصلی دیگر فشاری و ۳-۲-۲ محدوبت آزمایش نتیجه‌های این آزمایش روی نمونه‌های با تخلخل زیادء اسفنجی, دانه درشت و دارای سطوح ناهمسان, دقت کافی ندارد. ۴-۲-۲ ابزار آزمایش - دو فک بارگذاری فولادی دستگاه. به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که با یک نمونه سنگ به شکل دیسک. در دو سطح به‌طور قطری متقابل, در کمانی با زاویه تقریبی ۱۶ درجه در لحظه شکست تماس داشته باشند. ابزار پیشنهادی در شکل (۲-۲) نشان داده شده است. مشخصات این ابزار به شرح زیر است: ۹ شعاع انحنای فک‌ها باید ۱/۵ برابر شعاع نمونه آزمایشگاهی باشد. * لقی؛ میله‌های هادی باید به‌قدری باشد که یک فک نتواند نسبت به دیگری بیش از ۴۱۰۲ رادیان خارج از صفحه ابزار آزمایش چرخش داشته باشد. به‌عبارت دیگر به ازای ۲۵ میلی‌متر درازای درگیری میله‌های |- 6 -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۲ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ * فک بالایی باید شامل یک نشستگاه نیم کره به قطر ۲۵ میلی‌متر باشد. طل‌ بل فک بالایی مر سوراخ با فضای کافی برای جاگیری میله هادی] ظ راز میله هادی ]| ز مسا بل نمونه آزمایش شکل ۳-۲- ابزار آزمایش برزیلی - نوار چسبی با پهنای اندکی بیش از ستبرای نمونه آزمایشگاهی با ستبرای ۰/۲ تا ۰/۴ میلی‌متر لازم است. - دستگاه آزمایش برای اعمال و اندازه گیری بار فشار وارد بر نمونه با سرعت‌های سازگار با مشخصات مندرج در بند ۶-۲-۲ این استاندارد. باید دارای ظرفیت کافی باشد. دستگاه بارگذاری باید در فاصله‌های زمانی مناسب, با یکی از استانداردهای بین‌المللی مانند (ای.اس.تی.ام» شماره 4 یا (بی.اس ۱۶۱۰ کلاس ۸) و با (دی.ای.ان ‏ ۵۱۲۲۳ و ۵۱۲۲۰ کلاس ا) بازرسی و با دیگر ابزار آزمایش هماهنگی داشته باشد. - نشستگاه" دستگاه بارگذاری باید به‌گونه‌ای در محل خود ثابت شود که دو سطح بارگذاری دستگاه با یکدیگر موازی باشند. - دستگاه بارگذاری بهتر است به یک سامانه ثبت داده‌ها مجهز باشد تا بار وارده و جابه‌جایی ایجاد شده را ثبت و بار شکست را با دقت بیش‌تری اندازه گیری نماید. این کار به اندازه گیری بار شکست کمک می‌کند. ۵-۲-۲- آماده‌سازی نمونه نمونه‌های آزمایشگاهی با توجه به موارد زیر آماده‌سازی می‌گردند: - نمونه‌های آزمایشگاهی باید با استفاده از آب تمیزء بریده و آماده شوند. سطح جانبی نمونه استوانه‌ای باید بدون آثار آشکار ابزار مورد استفاده بوده و پستی و بلندی ناهمواری‌های روی آن نباید بیش از ۰۳۵ میلی‌متر باشد. سطوح انتهایی نمونه باید با دقت ۰/۳۵ میلی‌متر صاف بوده و صمن عمود بودن بر محور نمونه. با دقت ۰/۲۵ درجه با یکدیگر موازی باشند. ۸۹7۱-۹4 -1 ۸ 0۳206 -۱610 5 -2 ۰ مف ها - 51223 010 ,51220 010 -3 41 -4 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۶۳ توجیه فضایی نمونه نسبت به سطوح ناهمسانی موجود باید مشخص شود. درصد رطوبت نمونه نیز باید کنترل با اندازه‌گیری شده و گزارش آن بر پایه «روش پیشنهادی برای تعیین درصد رطوبت یک نمونه سنگ» تهیه شود. - قطر نمونه آزمایشگاهی نباید کم‌تر از اندازه مغزه ۱۷22 بوده (به‌طور تقریب ۵۴ میلی‌متر) و ستبرای آن باید در حدود اندازه شعاع نمونه باشد. بیش‌ترین قطر نمونه, به اندازه فک‌های قوی شکل بستگی دارد و اغلب در محدوده قطر مغزه‌های رایج حفاری است. ۶-۲-۲- مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این روش آزمایش, اجرا می‌شود: الف- دور نمونه آزمایشگاهی باید با یک لایه نوارچسب پوشانده شده. سپس به طور عمودی در دستگاه آزمایش قرار گیرد. به‌گونه‌ای که بار توسط صفحات منحنی شکل, به صورت قطری بر نمونه وارد شود. در این حالت. محورهای دوران " نمونه و دستگاه آزمایش باید بر یکدیگر منطبق باشند. نمونه از ۱۵ تا ۳۰ ثانیه رخ دهد. آهنگ بارگذاری باید در حدود ۲۰۰ نیوتن بر ثانیه باشد. ج- اگر دستگاه بارگذاری به سامانه ثبات «بار - تغییر مکان» مجهز باشد. باید در هنگام آزمایش. بار متناظر ایجاد نخستین ترک در نمونه به دقت ثبت شود (در برخی موارد پس از نخستین شکست در نمونه چون تکه‌های جدا شده هنوز توان باربری دارند. بارگذاری ادامه می‌یابد). اگر دستگاه به سامانه ثبات مزبور مجهز نباشد. باید سعی شکست. توقفی کوتاه در حرکت سوزن شاخص بار دیده می‌شود. به‌هرحال تفاوت میان مقدار بار در لحظه د- شمار نمونه‌های مورد آزمایش از هر نمونه صحرایی باید با رعایت ملاحظات عملی تعیین شود. اما به‌طور معمول برای آزمایش, ۱۶ نمونه لازم است. ه- سطح شکست در این آزمایش, به‌طور معمول عمود بر سطح مقطع نمونه و در راستای بارگذاری می‌باشد. در غیر ۷-۲-۲- محاسبات مقاومت کششی نمونه آزمایشگاهی. (,6) باید با استفاده از رابطه زیر محاسبه شود: 0 6۳ )۱/۳۵۸-۲( ۱ 97 3 0 کم۸ -| -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ که در آن: ۳ > بار در لحظه شکست بر حسب نیوتن. قطر نمونه آزمایشگاهی بر حسب میلی‌متر. 1 ستبرای نمونه آزمایشگاهی در مرکز آن» بر حسب میلی‌مترء می‌باشند. گزارش نتیجه‌های آزمایش باید دست کم شامل موارد زیر باشد: - اطلاعات مربوط به نمونه‌برداری شامل: موقعیت جغرافیایی, ژرفاء توجیه فضایی,» تاریخء روش نمونه‌برداری و در صورت لزوم نقشه‌ای که نقاط نمونه‌برداری روی آن نشان داده شده. باشد. - تشریح لیتولوژیکی نمونه آزمایش به‌ویژه اندازه دانه‌های تشکیل دهنده سنگ. - تشریح جزییات روش آماده‌سازی نمونه آزمایش و همچنین گزارش وضعیت محیطی دوران انبارداری شامل - راستای محور بارگذاری نسبت به ناهمسانی, لایه‌بندی» رخ (کلیواز) تورق و ... - میزان رطوبت و درصد اشباع نمونه در زمان آزمایش, - تشریح دستگاه آزمایش شامل: سامانه اعمال و اندازه گیری بارء - تاریخ انجام آزمایش. - قطر و بلندای نمونه آزمایش, - مدت زمان آزمایش و آهنگ بارگذاری. - اطلاعات دیگر مانند جرم حجمی, تخلخل با بیان روش تعیین هر یک. - جدول نتیجه‌ها شامل: ستون‌های کد شناسایی نمونه آزمایش, بلندای نمونه آزمایش, قطر نمونه آزمایش, مقاومت کششی برای هریک از نمونه‌های آزمایشگاهی گرفته شده از هر نمونه صحرایی با یک عدد سه رقمی و با دقت ۱ درصد. همراه با میانگین نتیجه‌هاء برای هر نمونه صحرایی. جدول پیشنهادی برای تهیه گزارش آزمایش در جدول (۳-۲) ارائه شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۶۵ جدول ۳-۲- گزارش آزمایش مقاومت کششی ۱-۳-۲ هدف آزمایش بار نقطه‌ای " به‌منظور تعیین شاخص برای رده‌بندی مقاومتی ماده سنگ (سنگ بکر) انجام می‌شود. از این با اندازه گیری شاخص مقاومت بار نقطه‌ای نمونه‌های سنگی ((,»,1) در جهت‌های مختلف. شاخص ناهمسانی مقاومت ( ,(می,|]) که عبارت است از نسبت بیش‌ترین مقاومت بار نقطه‌ای به کم‌ترین مقدار آن. به‌دست می‌آید. ۲-۳-۲ اهمیت و موارد استفاده این آزمایش از متداول‌ترین آزمایش‌های مکانیک سنگ است و نتایج به دست آمده از آن. برای رده‌بندی توده سنگ‌ها به کار می‌رود: - این آزمایش به‌طور کلی به آماده‌سازی نمونه نیازی ندارد و می‌توان نمونه‌های سنگی با شکل‌های متفاوت مانند مغزه (آزمایش قطری یا محوری")» قطعه " بریده شده منظم یا به صورت کلوخه نامنظم" را مورد آزمایش قرار داد. آزمایش بر حسب نوع, نامگذاری می‌شود. - دستگاه آزمایش اغلب قابل حمل است. بنابراین می‌توان آزمایش‌ها را افزون بر آزمایشگاه. در محل طرح با ساختگاه نیز انجام داد. 51 ۵0م]آ ۳۵۱۲ -۱ |2712 ۵۳ [61۳۵ 1212 -2 1 -3 4- 1۳۳81۵۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۶ - نتیجه این آزمایش می‌تواند بر عنوان یکی از پارامترهای لازم ۳-۳-۲- دستگاه آزمایش دستگاه آزمایش (شکل ۴-۲)» شامل یک و فک‌ها)» یک سامانه اندازه‌گیری بار نهایی ۱-۳-۳-۲ سامانه بارگذاری سامانه بارگذاری باید ویژگی‌های زیر - فاصله بین دو فک در سامانه : آزمایش نمود. این فاصله برای میلی‌متر است. در استاندارد ا, - ظرفیت بارگذاری باید برای شا ۶ «دستورالعمل انجام آزه ای رده‌بندی نسبی مقاومت سنگ‌های ۵ برای طبقه‌بندی توده سنگ‌ها از دیدگاه سامانه " بارگذاری (برای نوع قابل حمل, : (0) با ظرفیت لازم و یک سامانه برای اندا ۲۰۱ هم ۴۵۱۲۱۵۸0 8 کت مین با تمه بخ تمممهها ها شکل ۴-۲- دستگاه قابل حمل بار نقطه‌ای ارگذاری, باید در حدی باشد که بتوار نمونه‌های کوچک و بزرگ باید قابل ی.اس.تی.ام شماره [573]. فاصله بین : کستن بزرگ‌ترین و مقاوم‌ترین نمونه‌هاو ون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ "مهندسی به‌کار رود. (مانند آر.ام.آر)." هگیری فاصله بین دو فک (7آ) می‌باشد. تنظیم بوده و اغلب بین ۱۵ تا ۱۰۰ دو فک بین ۳۰ تا ۸۵ میلی‌متر می‌باشد. مورد آزمایش کافی باشد. (۱1.۸.۹) 1۹۵۱۱۲۵ ۱۵۹5 1۵۷ -۱ 3 -2 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ۹۶/۰/۱۶ ۶۷ ندهد و همجنین در مدت زمان آزمایش. فک‌ها با تقریب ۰/۲+ میلی‌متر به صورت هم‌محور باقی بمانند. در سامانه بارگذاری نباید از نشستگاه کروی یا دیگر اجزای غیرصلب استفاده شود. صلبیت سامانه بارگذاری برای پرهیز از مشکلاتی مانند لغزیدن نمونه‌های نامنظم در هنگام آزمایش, ضروری است. - فک‌های مخروطی با نوک کروی از نظر هندسی باید مطابق شکل (۵-۲) ساخته شده باشد. راس مخروط ۶۰ درجه و فک کروی به شعاع ۵ میلی‌مترء باید بر هم مماس باشد. فک‌ها باید از مواد سختی! مانند تنگستن که باید" یا فولاد خشک" ساخته شوند تا به سبب آزمایش آسیب نبینند. ۲ << 0 1 شکل ۵-۲- نمای فک و شعاع نوک کروی ۲-۳-۳-۲ سامانه اندازه گیری بار سامانه اندازه گیری بارء از ابزاری مانند بارسنج یا فشارسنج هیدرولیکی یا سنجش‌گر الکتریکی تشکیل می‌شود که به جک متصل شده و باید با آن بتوان بار لازم برای شکست نمونه (0) را تعیین کرد. این سامانه باید مشخصات زیر را داشته باشد: - وسیله اندازه‌گیری بار 7 بدون توجه به اندازه و مقاومت نمونه, باید دست کم دارای دقت با 1057+ باشد. - سامانه اندازه گیری باید در مقابل تغییرات ناگهانی فشار هیدرولیکی " و لرزش مقاوم باشد. به‌گونه‌ای که دقت - شکست نمونه اغلب به طور ناگهانی صورت می‌گیرد. پس لازم است که سامانه اندازه گیری بار بتواند بار بپیشینه را در لحظه شکست ثبت کند. به این ترتیب می‌توان بار شکست را پس از انجام هر آزمایش قرائت کرد. ۱- سختی مورد نظر در استاندارد (ای.اس.تی.ام. شماره |2573]). معادل ‏ 586]1]|16 تعریف شده است. )6 10۳۵510 -2 ا۵ه51 ۲13۳0000 -3 6 ۲1۵۲۵۱۵ -4 -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۸ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ ۳-۳-۳-۲ سامانه اندازه‌گیری فاصله (بین دو فک) سامانه اندازه گیری فاصله, به‌طور معمول شامل یک خط‌کش مدرج است که روی ستون ثابت دستگاه نصب می‌شود و با کمک آن می‌توان جابه‌جایی فک متحرک را به‌طور مستقیم قرائت کرد. این جابه‌جایی را می‌توان با یک جابه‌جایی‌سنج الکتریکی نیز اندازه‌گیری نمود. این ابزارء باید دارای مشخصات مندرج در زیر باشد: - اندازه‌گیری 1 بدون توجه به ابعاد نمونه آزمایش باید دست کم دارای دقت ۲* درصد 1 باشد. - سامانه اندازهگیری باید در برابر تغییرات ناگهانی فشار هیدرولیکی (ضربه) و لرزش مقاوم باشد. به‌گونه‌ای که - برای اندازه‌گیری پهنای نمونه‌ها (۷۷)» در تمام آزمایش‌های قطری, می‌توان از یک کولیس با خطکش فولادی استفاده کرد. ۴-۳-۲- مراحل انجام آزماایش مراحل زیرء در مورد این روش آزمایش, اجرا می‌شود: ۱-۴-۳-۲ انتخاب و آماده‌سازی نمونه نمونه آزمایش, با توجه به موارد زیر انتخاب و آماده‌سازی می‌شود: - براساس تعریف. نمونه آزمایش به مجموعه نمونه‌های سنگی با مقاومت مشابه گفته می‌شود که باید برای آن‌ها یک مقدار مقاومت بار نقطه‌ای تعیین شود. - نمونه آزمایش, از مغزه یا کلوخه‌های سنگی تهیه می‌شود و باید شامل شمار نمونه کافی برای آزمایش باشد. اندازه و شکل مورد نیاز برای آزمایش‌های قطری, محوری و قطعه یا کلوخ نامنظم. باید برپایه مشخصات گفته شده در این استاندارد باشد. - برای آزمایش‌های معمول و همچنین برای رده‌بندی مقاومتی نمونه‌ها باید در حالت اشباع کامل و یا با رطوبت طبیعی آزمایش شوند. ۲-۴-۳-۲ واسنجی دستگاه دستگاه آزمایش باید به‌طور متناوب و با استفاده از یک بارسنج استاندارد و دو بلوک در بالا و پایین آن برای انتقال بار واسنجی شود. قرائت بار ۳ و فاصله 10 در کل دامنه بارگذاری و جابه‌جایی‌های مربوط به آزمایش باید کنترل شود. ۱-7 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ۹۶/۰/۱۶ ۶۹ ۳-۴-۳-۲ آزمایش قطری این روش آزمایش, با توجه به موارد زیرء انجام می‌گیرد: الف- برای آزمایش قطری, نمونه‌های مغزه‌ای با نسبت درازا به قطر بزرگ‌تر از ۱ء مناسب می‌باشند. ب- بهتر است دست کم ۱۰ آزمایش روی هر نمونه انجام شود. در صورت ناهمگن و ناهمسان بودن نمونه‌هاء شمار آزمایش بیش‌تری لازم است. ج- نمونه طوری بین فک‌ها قرار داده می‌شود که فک‌ها با مغزه در امتداد قطر آن تماس داشته باشد و اطمینان حاصل شود که فاصله آ بین نقاط تماس و نزدیک‌ترین انتهای آزاد نمونه. دست کم برابر شعاع مغزه باشد. شکل (۶-۲الف)» ه- بار باید به‌طور یکنواخت افزایش یابد. به‌گونه‌ای که شکست بین ۱*۶ تا ۶۰ ثانیه اتفاق بیفتد. در این لحظه. باید بار شکست (7آ1) ثبت شود. اگر سطح شکست در امتداد نقاط تماس نمونه با دو فک نباشد. نتیجه آزمایش قابل قبول نیست. شکل (۷-۲-د) ۴-۴-۳-۲ آزمایش محوری این روش آزمایش, با توجه به موارد زیرء انجام می‌گیرد: الف - نمونه‌های مغزه‌ای با نسبت طول به قطر ۰/۳ تا ۰.۱/۰ برای آزمایش محوری شکل (۶-۲- ب) مناسب هستند. نمونه‌های بلندتر را می‌توان به صورت قطری آزمایش کرد تا طول قطعات به‌دست آمده پس از آزمایش, برای آزمایش‌های محوری مناسب باشد (مشروط بر آن که. این قطعات براتر آزمایش قطری تضعیف نشده باشند). نمونه‌های مناسب را می‌توان به‌وسیله اره یا اسکنه" نیز تهیه کرد [- )5۵1[ -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۰ ب- بهتر است دست ؟ ج- نمونه طوری بین ۱ مورد سنگ‌های نا د- فاصله بین نقاط نت جهت بارگذاری بو ه- بار باید به‌طور یکن بار شکست (]) تب آزمایش قابل قبول ۶ -«-دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایش 1 1 ان 5 مغزه معادل سوب الف - آزمایش قطری ب- آزمایش محوری 1<0.52 0.3 ۷۷ > 2 > ۷7 ج- آزمایش قطعه‌ای (قطعات با ابعاد منظم) مغزه معادل ۲ مقطع از نقاط بارگذاری (/ +۷/1 ۷ 2 > 0.3۷۷ 2 د- آزمایش کلوخه نامنظم شکل ۶-۲- شرایط هندسی نمونه‌ها در آزمایش بار نقطه‌ای م ۱۰ آزمایش روی هر نمونه سنگ انجام شود. در صورت ناهمگن | تری لازم است. فک‌ها قرار داده می‌شود که راستای بارگذاری, بر سطوح انتهایی مغ همسان, محور مغزه باید طبق بند (۶-۴-۳-۲- ج) و شکل (۸-۲) با ماس فک‌ها با نمونه (10)» باید با تقریب ۲+ درصد 17 ثبت شود. په: واخت افزایش یابد. به‌گونه‌ای که شکست بین ۱۰ تا ۶۰ تانیه اتفاق : ت شود. درصورتی که سطح شکست در امتداد نقاط تماس نمونه نیست شکل‌های (۷-۲- د) و (۷-۲- ه). سنگ عمود باشد (در ای نمونه (۷۷)» عمود بر -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۵ سکع للم الف - آزمایش قطری قابل قبول ۹ 151 0 سعه سل ج- آزمایش بلوکی قابل قبول 69 ی د- آزمایش مغزه‌ای غیرقابل قبول ‏ ه- آزمایش محوری غیرقابل قبول شکل ۷-۲- حالت‌های شکست نمونه‌ها در آزمایش بار نقطه‌ای برای آزمایش قابل قبول و غیرقابل قبول ۵-۴-۳-۲ آزمایش قطعات با اضلاع منظم و کلوخه‌های نامنظم این آزمایش با توجه به موارد زیر انجام می‌گیرد: الف - قطعات سنگی یا کلوخه‌های نامنظم با اندازه ۳۵ +۵۰ میلی‌مترء براساس شکل‌های (۶-۲- ج) و (۶-۲- د) برای آزمایش مناسب هستند. نسبت 1 باید بین ۳/* تا ۰۱/۰ ترجیحا حدود ۱/۰ باشد. اندازه درازا (1) در شکل‌های (۶-۲- ج) و (۶-۲- د) باید دست کم به اندازه 0.5۷۷ باشد. نمونه‌ها با این اندازه و شکل ممکن است یا به طور مستقیم انتخاب و یا به وسیله اره یا اسکنه از قطعات بزرگ تهیه شود. اندازه قطعات سنگی یا کلوخه‌های نامنظم در استاندارد ای.اس.تی.ام» شماره 15731, بین ۳۰ تا ۸۵ میلی‌متر می‌باشد. ب- بهتر است دست کم ۱۰ آزمایش روی هر نمونه انجام شود. درصورت ناهمگن و ناهمسان بودن نمونه‌هاء شمار آزمایش بیش‌تری لازم است. ج- نمونه طوری بین فک‌های دستگاه بسته می‌شود که فک‌ها با کوچک‌ترین بعد آن تماس داشته باشد. لازم است از قرار دادن فک‌ها در گوشه‌ها و کناره‌های نمونه خودداری شود شکل‌های (۶-۲- ج) و (۶-۲- د). د- فاصله بین نقاط تماس فک‌ها ((])» باید با دقت 2-۲ درصد (] و کوجچک‌ترین پهنای نمونه (۱۷۷) در راستای عمود بر محور بارگذاری با دقت 2*۵ درصد ۷۷ اندازه گیری شود. اگر دو طرف نمونه موازی نباشند. پهنای (۷۷) از رابطه (2ل) بر پایه شکل (۶-۲- د) به‌دست می‌آید. -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۲ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ ه- بار باید به‌طور یکنواخت افزایش یابد. به‌گونه‌ای که شکست بین ۱۰ تا ۶۰ ثانیه اتفاق بیفتد. در این لحظه باید آزمایش قابل قبول نیست (شکل‌های ۷-۲- د و ۷-۲- ه). ۶-۴-۳-۲ آزمایش سنگ‌های ناهمسان! این آزمایش با درنظر گرفتن موارد زیر انجام می‌گیرد: الف- وقتی نمونه سنگ از جنس شیل بوده یا دارای لایه‌بندی, تورق یا ناهمسانی قابل مشاهده باشد. نمونه باید در جهت‌هایی که بیش‌ترین و کم‌ترین مقدار مقاومت را داشته و به‌طور کلی موازی و عمود بر صفحات ناهمسانی ب- اگر نمونه. مغزه حفاری دارای صفحات ضعیف باشد. ابتدا باید یک مجموعه آزمایش‌های قطری در فاصله‌های مناسب انجام شود تا بتوان قطعات ایجاد شده را به‌صورت محوری آزمایش کرد. صورت امکان باید در همان جهت صورت گیرد. زاویه بین محور مغزه و عمود بر صفحات ضعیف. بهتر است از د- برای اندازه‌گیری کم‌ترین مقدار و باید توجه شود که بار در راستای یک صفحه ضعیف وارد شود. همجنین شکل ۸-۲- جهت‌های بارگذاری برای نمونه‌های ناهمسنگرد ه- اگر نمونه به‌صورت قطعه یا کلوخه باشد» باید به عنوان دو نمونه فرعی " آزمایش شود یعنی بار اعمال شده ابتدا در در راستای عمود.ء سپس در راستای موازی با صفحات ضعیف قابل مشاهده. وارد گردد. در این مورد نیز کم‌ترین مقدار مقاومت در حالتی خواهد بود که دو فک در راستای یک صفحه ضعیف قرار گیرد. ۱- ۸۱۹۵۱۳۵۵۱۵ 2- 50۳-5۵۵ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۷۳ ۵-۳-۲ محاسبات ۱-۵-۳-۲ مقاومت بار نقطه‌ای تصحیح نشده ۲۳ مقاومت بار نقطه‌ای تصحیح نشده ,] به صورت چ- محاسبه می‌شود که در این رابطه م1 برابر «قطر مغزه معادل» ؛ 532 ی - ۱ ند (۱۰-۲) برای آزمایش‌های محوری روی قطعه و کلوخ: را 1 (۱۱-۳) 0 ۸ ۲-۵-۳-۲ تصحیح شاخص بار نقطه‌ای - مقدار,] در آزمایش‌های قطری به‌عنوان تابعی از اندازه 10 و در آزمایش‌های محوری, قطعه و کلوخ نامنظم تابعی از 10 می‌باشد. بنابراین برای به‌دست آوردن یک مقدار واحد برای مقاومت بار نقطه‌ای در نمونه‌های سنگی باید یک تصحیح بر حسب ابعاد نمونه صورت گیرد. از این شاخص تصحیح شده می‌توان برای رده‌بندی - شاخص مقاومت بار نقطه‌ای تصحیح شده ,م»|ء طبق تعریف. معادل مقاومت بار نقطه‌ای به‌دست آمده از نمونه‌ای با قطر 50 10 میلی‌متر می‌باشد. - هرگاه که تعیین شاخص برای رده‌بندی سنگ ضروری باشد. معتبرترین روش برای تعیین (0ی,1» آزمایش قطری روی نمونه‌های استوانه‌ای به قطر حدود ۵۰ میلی‌متر می‌باشد. در این صورت نیازی به تصحیح آندازه (50 *< 10 میلی‌متر) نیست و خطای قابل ملاحظه‌ای رخ نمی‌دهد. برای مثال, آزمایش قطری روی مغزه‌های با قطر حدود ۵۴ میلی‌متر را می‌توان یادآور شد. به‌هرحال, آزمایش‌های بالاء تنها برای تعیین (0ی, نیست. آزمایش‌های بار نقطه‌ای, به‌طور عمده روی نمونه‌هایی با شکل و اندازه‌هایی به جز 50 < 1 میلی‌متر انجام می‌شود. در چنین مواردی تصحیح شاخص باید برپایه ردیف‌های زیر انجام شود: * معتبرترین روش تصحیح. انجام آزمایش روی چندین نمونه با اندازه‌های ] یا ,10 مختلف و رسم نمودار تغییرات ۳ برحسب 12 است. اگر از محورهای لگاریتمی (ع108-10) استفاده شود. این رابطه به‌طور معمول به صورت یک خط راست خواهد بود (شکل ۹-۲). -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۴ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ شکل ۹-۲- روش تعین (50)»[ از روی مجموعه نتایج به‌دست آمده روی نمونه‌های با قطر ,1 متفاوت با ۵۰ میلی‌متر نقاطی که به‌طور چشمگیری خارج از خط راست قرار دارد. ( 50 < 1,0 میلی‌متر) می‌توان با درون‌یابی " به‌دست آورد. اگر به برون‌یابی " نیاز باشد. اندازه شاخص مقاومت بار نقطه‌ای تصحیح شده به صورت محاسبه می‌شود. * اگر هیچ‌کدام از ردیف‌های یاد شده کاربرد نداشته باشد (برای مثال زمانی که آزمایش روی مغزه‌هایی یکسان با قطری به جز *۵ میلی‌متر انجام شود یا هنگامی که شمار محدودی قطعه‌های کوچک برای آزمایش وجود داشته باشد)» تصحیح اندازه را می‌توان با استفاده از رابطه زیر انجام داد: 1] 0۱.45 7 ضریب تصحیح ۲ ر می‌توان از نمودار شکل (۱۹-۲) یا از رابطه ۱۳-۲ به‌دست آورد. | - 20,0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۵ ۱۲۵ هه ها ۲۴ شکل ۱۰-۲- ضریب تصحیح شاخص بار نقطه‌ای بر حسب قطر مغزه معادل برای آزمایش نمونه‌های نزدیک به اندازه استاندارد ۵۰ میلی‌مترء می‌توان از رابطه تقریبی زیر و با خطای اندک استفاده کرد: ]1 ۳ |) ۱۴-۲ 7 * روش‌های تصحیح شا: که در این بخش بیان شده‌اند. صرف‌نظر از درجه ناهمسانی ,آ و امتداد بارگذاری, نسبت به صفحات ضعیف قابل استفاده می‌باشند و این کاربردی است که به‌طور چشمگیری سودمند بودن این آزمایش را تایید می‌کند. ۳-۵-۳-۲ محاسبه میانگین مقاد بر میانگین مقادیر (وی,ا به شرح زیر محاسبه می‌شود: - مقادیر متوسط (0ء)»|۰ همان گونه که در زیر تعریف شده است. برای رده‌بندی نمونه‌ها با توجه به شاخص مقاومت بار نقطه‌ای و شاخص ناهمسانی مقاومت بار نقطه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. کمینه از میان نتیجه‌ها محاسبه می‌شود. اگر شمار نتیجه‌های معتبرء به‌طور قابل توجهی کم‌تر از ۱۰ آزمایش -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۶ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ۴-۵-۳-۲ شاخص ناهمسانی مقاومت بار نقطه‌ای شاخص مقاومت بار نقطه‌ای به کم‌ترین مقدار آن می‌باشد. شاخص ناهمسانی مقاومت بار نقطه‌ای [ (50),]] برای نتیجه آزمایش‌های قطری,» محوری, قطعه‌ای. کلوخی نامنظم و آزمایش‌های در جهت عمود و موازی صفحات ضعیف. -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۷ مامل: ی ی ی ی ی ی ی ی ی ی ی ی ی ی 0 ۵ ۸ -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۸ تچ ۶ دستورالع +7 ۹ ۳۳ چا ی اه 1131 ۳ : صه ق و1 و 3و 131 9 ۹ 3 ۳3 +3 ۳1 از مل انجام آزمون‌های آز 34 5۹ 5 : 2 ی سم ۱ یک 3 چ 9 زن 0 شنک 9 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۳/۹ گزارش باید شامل داده‌های واسنجی دستگاه و دست کم شامل اطلاعات زیر برای هر نمونه باشد: - شماره نمونه محل و موقعیت نمونه‌برداری» طبیعت و نوع سنگ. توجیه فضایی صفحات ناهمسانی یا صفحات ضعیف در محل, تاریخ نمونه گیری و تاریخ انجام آزمایش, شرایط نگهداری نمونه در انبار - اطلاعات مربوط به میزان رطوبت نمونه در زمان آزمایش, - اطلاعات مربوط به جهت بارگذاری روی نمونه به صورت موازی (! )» عمودی (1)» یا جهات نامعین و کاتوره‌ای" نسبت به صفحات ضعیف. - جدولی که مقادیر ۳. 10 (/۷ ونّ0] و1 در صورت لزوم)» ,1ء (۳ در صورت لزوم) و (1.50 برای هر نمونه از کل نمونه‌ها را نشان دهد. - برای همه نمونه‌های همسان, جدول چکیده‌ها مقادیر میانگین (1,)50 ثبت شود. - برای همه نمونه‌های ناهمسان, مقادیر میانگین »,1 در بارگذاری عمودی و موازی با صفحات ضعیف محاسبه و همراه با مقدار نسبت آن‌ها (0ی),1 در جدول چکیده‌ها ثبت شود. ۷-۳-۲- نکته‌های کلی اهم نکته‌ها و یادآوری‌هایی که در این آزمون مطرح‌اند. به قرار زیر می‌باشند: - آزمایش مقاومت بار نقطه‌ای در ابتدا برای پیش‌بینی مقاومت تک‌محوری پیشنهاد گردید. ولی پس از چندی, به عنوان آزمایشی استاندارد با هدف کلی رده‌بندی مقاومتی سنگ شناخته شد. از آن‌جا که با اجرای درست آزمایش بار نقطه‌ای می‌توان با سرعت بیش‌تری به نتیجه قابل اطمینانی دست یافت. امروزه این آزمایش در تک محوری رابطه‌ای تقریبی است. برای رده‌بندی مقاومتی سنگ باید به طور مستقیم از (وی»| استفاده کرد. مقاومت فشاری تک‌محوری حدود ۲۰ تا ۲۵ برابر مقاومت بار نقطه‌ای است. با این حال در آزمایش روی انواع گوناگون سنگ‌هاء این نسبت می‌تواند بین ۱۵ تا ۵۰ به‌ویژه برای سنگ‌های ناهمسان تغییر کند. بنابراین احتمال بروز خطاهای بیش از ۱۰۰ درصد. در استفاده از مقدار نسبت دلخواه برای پیش‌بینی مقاومت فشاری از روی مقاومت بار نقطه‌ای وجود دارد. آزمایش مقاومت بار نقطه‌ای, نوعی آزمایش کششی غیرمستقیم به‌شمار می‌رود. ولی این موضوع ارتباط چندانی با نقش اصلی این آزمایش در رده‌بندی و تعیین ویژگی‌های مقاومتی سنگ ندارد. (50)؛] در حدود ۰/۸ برابر مقاومت کششی تک‌محوری مستقیم یا مقاومت کششی برزیل می‌باشد. [|] -- 0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۰ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ - از چهار گزینه این آزمایش, آزمایش قطری و آزمایش محوری با سطوح اره‌بر". درصورتی که روی مغزه‌های استاندارد حدود ۵۰ میلی‌متری انجام شود. دارای بیش‌ترین دقت است و زمانی که مغزه در دسترس باشد. این نوع آزمایش ترجیح داده می‌شود. نمونه‌های لازم برای آزمایش محوری با سطوح اره‌بر را می‌توان به‌راحتی با مغزه‌ گیری از یک قطعه سنگ بزرگ در آزمایشگاه تهیه کرد. چنین نمونه‌هایی, به‌ویژه در مورد سنگ‌های ناهمسان و در مواردی که راستای سطوح ضعف باید مدنظر قرار گیرد. بسیار مناسب است. - برای نمونه‌های بزرگ از سنگ‌های سخت. اغلب بارهایی تا ۵۰ کیلونیوتن لازم است. بنابراین بیش‌ترین اندازه نمونه قابل آزمایش با یک دستگاه ویژه, با توجه به ظرفیت بارگذاری دستگاه و کم‌ترین آن بر مبنای دقت اندازه گیری فاصله بین دو فک تعیین می‌شود. انجام آزمایش روی نمونه‌هایی با اندازه کوچک‌تر از 25 < 10 میلی‌مترء به مقدمات ویژه‌ای به منظور اطمینان از دقت مقادیر اندازه گیری شده نیاز دارد. دامنه بار لازم برای آزمایش روی هر نوع سنگ. باید پیش از انجام آزمایش با توجه به مقاومت تقریبی سنگ تخمین زده شود تا از سازگاری ظرفیت بارگذاری و دقت دستگاه در عمل, ممکن است وسیله اندازه گیری بار با بارسنج دستگاه عوض شود و یا آزمایش روی نمونه‌های بزرگ‌تر - هدف از طرح مخروطی سطح بارگذاری, رسیدن به شرایط استاندارد نفوذ در نمونه سنگ‌های نرم‌تر است. وقتی آزمایش محدود به سنگ‌های سخت با نفوذ کم (کم‌تر از ۲ میلی‌متر) باشد. طرح مخروطی اهمیت چندانی ندارد. به شرط آن که شعاع نوک مخروط به میزان استاندارد ۵ میلی‌متر باقی بماند. برای چنین آزمایشی, سطح بارگذاری را می‌توان با نشاندن یک گلوله از فولاد سخت یا تنگستن کرباید (کربور تنگستن) در یک خمیره از فلزی نرم‌ترء با هر شکل هندسی, به‌طوری‌که تنها نوک سطح بارگذاری در تماس با سنگ - اگر برای کاهش زمان تاخیر بین دو آزمایش, از جک‌هایی با برگشت سریع استفاده شود. مجموع نیروی فنر با ز گرداننده و اصطکاک پیستون جک باید کم‌تر از ۵ درصد کم‌ترین باری باشد که در هنگام آزمایش اندازه گیری می‌شود. درغیراین‌صورت. برای تعیین بار وارده به جای اندازه‌گیری فشار هیدرولیکی سامانه با نمونه‌های کوچک‌ترء نیروهای مقاوم یاد شده چشمگیر خواهد بود. آبال) ۹۵۷ -| -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۸ - اگر ژرفای نفوذ سطح بارگذاری قابل ملاحظه باشد. اندازه (] که در محاسبات مقاومت بار نقطه‌ای مورد استفاده قرار اولیه‌ای که در بندهای ۳-۴-۲-۲ ۴-۴-۳-۲ و ۵-۳-۳-۲ پیشنهاد شده» کوچک‌تر خواهد بود. در مواردی که نمونه مستحکم یا بزرگ باشد.ء خطای ناشی از به‌کار بردن 1 به‌جای "0 ناچیز است. اگر بتوان مقدار *] را نیز اندازه گیری کرد. همواره بهتر است به جای آ اولیه نمونه از آن استفاده نمود. به عنوان مثال وقتی امکان استفاده از دستگاه‌های الکتریکی اندازه گیری بیشینه جابه‌جایی و بار وجود دارد. پیشنهاد می‌گردد از مقدار *] استفاده شود. در مواردی که نمونه‌های کوچک‌تر از ۲۵ میلی‌متر مورد آزمایش قرار می‌گیرند. مانند آزمایش روی سنگ‌دانه‌ها"ء دستگاه آزمایش باید به سامانه قرائت الکتریکی مجهز باشد تا بتوان اندازه گیری‌ها را با دقت مورد نیاز انجام داد. این دستگاه باید بتواند مقدار "0 را نیز اندازه‌ گیری کند. اندازه‌های ۷۷ پا 1 در جهت عمود بر خط واصل بین نقاط بارگذاری متاثر از آزمایش نیست و مقادیر اولیه خود را حفظ می‌کند. بنابراین مقدار بعد موثر (م(1) برای محاسبه مقاومت. از رابطه‌های زیر به‌دست می‌آید: (۱۵-۲) در آزمایش روی نمونه مغزه: 10 - 0 (۱۶-۲) برای شکل‌های دیگر: 0/۵ - 02 7 - از آن‌جا که هدف این آزمایش. به‌طور کلی انجام آزمایشی ساده و عملی برای رده‌بندی صحرایی سنگ‌های بکر است. شرایط آزمایش مانند اندازه و شکل نمونهء شمار آزمایش‌ها و ... را می‌توان برای برطرف کردن بهتر آن است که برای مقاومت نمونه‌هاء اعداد و ارقامی حتی با قابلیت اعتماد کم‌تر بیان شود. تا هیچ‌مقداری برای مقاومت ارائه نشود. به‌عنوان مثال, سنگ‌ها اغلب شکسته‌تر یا متورق‌تر از آن هستند که بتوان از آن‌ها نمونه‌هایی با اندازه و شکل ایده‌آل تهیه کرد. هنگام آزمایش تعیین مقاومت مغزه حفاری نیز اغلب در شمار نمونه‌ها محدودیت وجود دارد. در پیمایش مغرزه‌هاء «نمونه» مفهوم واقعی خود را ندارد بلکه آزمایش بسته به یکنواختی یا تغییرات ظاهری سنگ و طول کلی گمانه. بیش‌تر در فاصله‌های اختیاری (به‌عنوان نمونه هر ۱ متر یا ۳ متر یک آزمایش)» انجام می‌شود. می‌کند. این تغییرات. به‌ویژه در درجه‌های اشباع کم‌تر از ۲۵ درصد قابل ملاحظه است. برای مثال, اغلب. 5[ ۸۵۶8۳68316 -| 2-5306 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۲۳ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ کم‌تری قرار می‌گیرد. بنابراین پیشنهاد می‌شود که آزمایش در این دامنه رطوبت انجام پذیرد. مگر در مواردی که به‌طور خاص. آزمایش روی سنگ خشک مورد نیاز باشد. تمام نمونه‌های گرفته شده از یک نمونه سنگ. باید با درصد رطوبت‌های مشخص و مشابه مورد آزمایش قرار گیرند. درصد رطوبت باید متناسب با شرایط طراحی باشد که داده‌ها برای آن مورد نیاز است. آزمایش‌های صحرایی روی نمونه‌هایی که با قلم و چکش! گرفته شده و تحت تاثیر سیال حفاری قرار نگرفته‌اند. روش در صورت امکان, باید مقادیر عددی درصد رطوبت نمونه و درجه اشباع آن. در زمان آزمایش مشخص شود. به این منظورء باید برای تعیین درصد رطوبت از روش پیشنهادی انجمن بین‌المللی مکانیک سنگ (ای.اس.آر.ام) استفاده کرد. در هر حال. درصد رطوبت تعیین بشود یا نشود. شرایط نگهداری نمونه‌ها در انبار و زمان تأاخیر بین نمونه‌برداری و آزمایش باید در گزارش ثبت شود. از آزمایش ملاک نمی‌باشد (به‌عنوان مثال استاندارد آلمان). اما چون مقاومت بار نقطه‌ای با استفاده از این‌دو مقدار مختلف ۷/7 تغییرات کمی را نشان داده است. بنابراین, اندازه ۷۷ در این روش پیشنهادی, کم‌ترین قطر نمونه پیش از شکست می‌باشد. این پیشنهاد. اول به دلیل اندازه گیری سریع و آسان ۷7 و دوم به علت امکان از بین رفتن قطعات نمونه در صحرا می‌باشد. - در نمونه‌هایی که دارای ناهمسانی هستند. اغلب کوتاه‌ترین اندازه در راستای عمود بر صفحات ضعیف می‌باشد. - نمودار ضریب تصحیح اندازه (شکل ۱۰-۲) که یک ضریب میانگین است. از نتیجه آزمایش‌های انجام شده روی مغزه‌ها به روش قطری و محوری و نیز قطعات و کلوخ‌های نامنظم سنگ با مقاومت‌های مختلف به‌دست آمده است. استفاده از این نمودار ممکن است با مشخصات بعضی از سنگ‌ها مطابقت نداشته باشد. بنابراین استفاده از آن هرچند برای رده‌بندی عملی بیش‌تر سنگ‌هاء کافی می‌باشد. باید به عنوان یک روش تقریبی تلقی شود. وقتی قرار است شمار زیادی آزمایش روی سنگ مشخصی انجام شود. بهتر است ابتدا آزمایش‌هایی روی نمونه‌های سنگ با اندازه‌های متفاوت انجام شود تا نمودار نیرو - قطر 0۱۳ -۳) به‌دست آید. (شکل ۹-۲). اگر شیب این نمودار لگاریتمی «1» باشد. ضریب تصحیح اندازه برابر با دی است که در آن (-[)2 1 می‌باشد. مقدار 1 را می‌توان به‌طور مستقیم محاسبه کرد یا از نمودار به‌دست آورد. - وقتی شمار داده‌ها کم است. با حذف مقادیر بیشینه و کمینه. اغلب. میانگین آن‌ها نتیجه بهتری می‌دهد. 1- 501-۱ ا -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ۹۶/۰/۱۶ ۸۳ ۴-۲- دستورالعمل آزمایش تعیین سختی واجهشی سنگ به‌وسیله چکش اشمیت! سختی آسنگ. عبارت است از مقاومت سنگ در برابر نیروی ایجاد شده در اثر تماس, سایش یا ضربه جسم دیگر بر آن. برحسب این که نیرو به شکل تدریجی یا ناگهانی به سنگ وارد شود. سختی آن به دو صورت سختی استاتیکی و در حالت کلیء سختی استاتیکی و سختی دینامیکی سنگ‌هاء لزوما با هم برابر نیستند. سختی کانی‌ها به‌طور کیفی نسبت به یکدیگر تعریف شده و بر پایه جدول استاندارد موس " تعیین می‌شود. می‌شود. افزون بر روش موس. آزمایش‌های براینل " (نفوذ نوک نیمکره‌ای فولادی در نمونه زیر آزمایش)» ویکرز" (نفوذ الماس هرمی شکل) و راکول " (نفوذ نوک تیز در اثر اعمال دو نوع بار به صورت متوالی) برای تعیین سختی استاتیکی, به‌ویژه در مورد فلزات و آلیاژهای صنعتی به‌کار می‌روند. سختی دینامیکی سنگ. واکنش آن در برابر ضربه است که با آزمایش‌هایی مانند چکش اشمیت" و اسکلروسکوپ ضربه است. اگر نقطه اعمال ضربه. در نزدیکی ترک یا لبه نمونه باشد. مقدار انرژی به هدر رفته بیش‌تر خواهد بود. سختی سنگ‌ها اعم از استاتیکی و دینامیکی, به نوع کانی‌های سازنده, خمیره در برگیرنده کانی‌ها و میزان هوازدگی آن بستگی دارد. در مورد سنگ‌های ناهمسان (آنیزوتروپ) و لایه‌ای» سختی هر لایه ممکن است با سختی لایه‌های دیگر تفاوت داشته و همچنین سختی یک لایه در جهت‌های مختلف نیز متفاوت باشد. سختی سنگ در انتخاب نوع و روش اجرای عملیات در سنگ. یکی از عامل‌های مهم به‌شمار می‌رود. به عنوان مثال, سرعت حفاری و فرسودگی ابزار کارء تابع سختی سنگ بوده و روابط تجربی بیشماری در مورد رابطه بین سختی سنگ و سرعت حفاری و فرسودگی ابزار کار ارائه شده است. با استفاده از نتیجه‌های آزمایش چکش اشمیت. می‌توان مقاومت فشاری تک‌محوری سنگ را به‌صورتی ساده و ارزان و به‌طور تقریبی برآورد نمود. از این روش» بیش‌تر در برآورد مقاومت فشاری سطوحی که دسترسی به آن‌ها به‌صورت نمونه جدای از توده سنگ اصلی میسر نیست (مانند سطح ناپیوستگی‌ها) استفاده می‌شود. ۲1055 لساه۱ع۹ا ا 5 -[ 155 -2 3- ۸/۵5 4- 13۲۱۱ ۵[[ 5- ۷/۱۵65 |[ ب[100 -6 7- ۹011۱11۲ 7 6 م50۲۵ -8 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ چکش اشمیت. در آزمایش‌های صحرایی و آزمایشگاهی سنگ و بتن» به‌طور گسترده به‌کار برده می‌شود. از کاربردهای دیگر چکش اشمیت. برآورد پارامتر مقاومت فشاری سنگ دیواره درزه‌ها (جی.سیاس)" در تخمین مقاومت برشی درزه‌ها است. باتوجه به کاربرد وسیع و اهمیت تعیین سختی سنگ با این ابزار» در این نشریه. دستورالعمل آزمایش تعیین سختی ۱-۴-۲ هدف هدف. تعیین سختی واجهشی سنگ‌ها با استفاده از چکش اشمیت است. این روش برای سنگ‌های بسیار نرم یا بسیار ۲-۴-۲ ابزار آزمایش دستگاه آزمایش شامل اجزای زیر می‌باشد: - چکش اشمیت که به‌وسیله آن. سختی واجهشی مصالح مورد آزمایش» تعیین می‌شود. برای این‌کارء با فشار دادن قسمت ضربه‌زن چکش روی سطح نمونه. فنر ضربه‌زن داخل چکش به سمت داخل فشرده می‌شود. انرژی پتانسیل حاصل از این فرآیند در این فنر ذخیره خواهد شد. پس از فشرده شدن کامل فنرء ضامن داخلی چکش به‌طور خودکار آزاد شده و ضربه‌زن با یک سطح آنرژی از پیش تعیین شده به سطح نمونه ضربه می‌زند. میله ضربه‌زن پس از برخورد به سطح نمونه. در جهت عکس مسیر ضربه برگشت می‌کند. مدت زمان برگشت ناشی از این برخورد. مقیاسی برای اندازه گیری سختی واجهشی به‌دست می‌دهد. محدوده عدد سختی چکش اشمیت قابل حمل است و استفاده از آن» هم در محیط آزمایشگاه و هم در صحرا به سادگی انجام‌پذیر است. * نوع با دارای انرژی برخورد ۷۳۵/*نیوتن متر, * نوع لا دارای انرژی برخورد ۲/۲۰۷ نیوتن مترء * نوع ۸/1 دارای آنرژی برخورد ۲۹/۳۳ نیوتن متر. چکش نوع لا به‌طور معمول در عملیات مکانیک سنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. چکش نوع با برای سنگ‌هایی که نرم بوده وعدد برگشتی آن ۰ با کم‌تر از آن است مفید می‌باشد. استفاده از این چکش با انرژی کم» برای جلوگیری از شکستن سنگ در هنگام آزمایش صورت می‌گیرد (شکل ۱۱-۲-الف). چکش نوع ۸ برای انجام آزمایش روی توده سنگ‌های با حجم‌های بزرگ. استفاده می‌شود. (۲5ل) 51۳۵۵۱ 6۵۵۳۵۹۹1۷۵ 1011 ۱-۰ -------- صفحهٔ بعد -------- قصل دوم - دستورالعمل «انجا مآزمایش‌های مکانیکی سنگ» سر ۸۵ ۹ ِ س ن 1 11 ی : این بل سل ۱ مر شکل ۱۱-۲- تصویری از چکش اشمیت نوع ا و پایه‌های نگه‌دارنده - پایه‌ای فلزی, با وزن حداقل ۲۲ کیلوگرم. که نمونه را محکم در خود نگه می‌دارد. برای نمونه‌های مغزه‌ای, از پایه‌هایی که دارای شباری با مقطع نیم‌استوانه و هم شعاع با اندازه مغزه با مقطع ۷ شکل باشد. استفاده - دستگاه واسنجی (کالیبراسیون) شامل سندان فولادی به وزن ۳۵ کیلوگرم که در ابعاد و سختی استاندارد. توسط کارخانه سازنده در اختیار قرار می‌گیرد. سختی سندان استاندارد توسط کارخانه اعلام می‌شود. (شکل ۱۲-۲). چ ی ۸ 0 نن‌زه شکل ۱۲-۲- سندان فولادی واسنجی چکش اشمیت -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۶ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ۳-۴-۲- آماده‌سازی نمونه در آزمون‌های آزمایشگاهی چکش اشمیت می‌توان از قطعات سنگ باقی‌مانده از دیگر آزمایش‌ها بهره‌گیری کرد. در صورت امکان بهتر است از نمونه‌های بزرگ سنگ استفاده شود. به‌عنوان نمونه: چکش نوع با باید روی مغزه‌های ۱۷۸ (حدود ۵۴ میلی‌متر) یا بزرگ‌تر و یا قطعاتی از سنگ». که کمینه هربعد آن ۶ سانتی‌متر است. به‌کار برده شود. در هر حال, نمونه باید نمایانگر وضعیت سنگ مورد مطالعه باشد. سطحی که ضربه‌زن بر آن فرود می‌آید. چه در نمونه‌های آزمایشگاهی و چه در نمونه‌های صحرایی, باید صاف و هموار باشد. این سطح تا ژرفای ۶ سانتی‌متری داخل سنگ باید بدون ترک و ناپیوستگی‌های موجود در توده سنک. باشد. ۴-۴-۲- مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این آزمایش, اجرا می‌شود: الف- پیش از انجام هر مجموعه آزمایش. چکش اشمیت باید توسط سندان مخصوصی واسنجی شود. در آزمایش ب- هنگام آزمایش روی قطعات کوچک سنگ. چه در آزمایشگاه و چه در صحراء برای جلوگیری از حرکت و اطمینان از عدم لرزش نمونه در هنگام انجام کارء باید آن را محکم به پایه سخت بست. پایه باید روی سطح صافی که تکیه‌گاه محکمی را ایجاد می‌کند. نصب شود. ج- مقدار سختی به‌دست آمده به راستای برخورد چکش با نمونه بستگی دارد. توصیه می‌شود که چکش در یکی از سه وضعیت فائْم رو به بالاء افقی و یا قائم رو به پایین با تقریب 7۵ درجه مورد استفاده قرار گیرد. در مواقعی که امکان استفاده از امتدادهای سه‌گانه گفته شده وجود نداشته باشد (به‌عنوان نمونه آزمایش‌های برجا در تونل‌های با مقطع منحنی)» آزمایش باید در زوایای مورد نیاز انجام شده و نتیجه آن‌ها با استفاده از منحنی‌های تصحیح که توسط شرکت سازنده چکش ارائه می‌شود. به وضعیت‌های افقی و قائم اصلاح گردد. راستای قرارگیری چکش در آزمایش و هرگونه تصحیح انجام شده در حالت‌های غیرافقی یا غیرقائم باید ثبت و در گزارش نتیجه‌ها آورده شود. در وصعیت سطوح غیرقائم. أی.اس.آر.ام جدول (۶-۲) ر برای تصحیح نتیجه‌های سختی. آورده شده است. جدول ۶-۲- تصحیح نشانه‌های آزمایش چکش برای ضربه‌های غیرافقی تصحیح برای زاوبه انحراف مقدار سختی به سمت با آفقی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- دستورالعمل د- در برخی ۵ ناهمواری‌ها سنگ باید آزمایش پذ شکل ۱۳-۲ )۱۷-۲( «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ۰ ۹۶/۱۰/۱۶ ستورالعمل‌ها پیشنهاد شده است که شمار ۵ ضربه چکش در نقطه مورد نظ ی کوچک سطح سنگ حذف شده و جواب‌ها از یکنواختی مناسبی برخوردار گرد دست کم ۲۰ ازمایش انجام شود و محل ازمایش‌ها باید دست کم به اندازه قطر: 4 باشند. اگر در اثر آزمایش ترک یا هر شکستگی قابل مشاهده دیگری ایجاد برفتنی نبوده و آن نمونه برای آزمایش‌های بعدی قابل استفاده نخواهد بود. < هسازی نمونه یا هنگام انجام اآزمایش موجب به‌دست آامدن نتیجه‌های کم‌تر از خواهد شد. میانگین پراکندگی مقاومت برای اغلب سنگ‌ها ۳۳۳۱ چگالی سنگ مقاومت برای بیش‌تر سنگ‌ها (مترمبع امگانیوتن) ۳۹ کر ۳۹۵۰ ۳۸ عم ۳۰۰ ۲۷ ۰ ۶ ۳۵۰ ۳۴ 1 ۲ ۲۳۳ : ۲۳۲ ۰ ول ۷ ۱۵۰ 1 ۳۱ : ۴۰ 0 ۱۹۰۰ ار ی ۸۶۹ 3 ۷۰ ل 1 1 سا 2 کیلونیوتن ۹۱ زو |ر2؛ اه 1 4 و ۳۰ ۳ ۰ ۱۰ ۵ ۵ ۴۵ ۴۶۲ ۲۵ ۲۹۲ ۲۵ ۲ ۱۵ ۵ ۵ ه مقدار سختی استاندارد سندان واسنجی (برپایه نوع چکش مورد استفاده) ۸۷ ضربه‌زن از یکدیگر طاهای مربوط به ۱۳-۲) -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۸ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ مقادیر اندازه گیری شده بر روی سنک مورد آزمایش به ترتیب نزولی مرتب شده و ۵۰ درصد نتیجه‌های به‌دست آمده عدد به دست آمده به عنوان مقدار سختی واجهشی اشمیت ارائه می‌شود. - توصیف سنگ‌شناسی نمونه آزمایش. - منشا نمونه آزمایش (محل برداشت نمونه) شامل: موقعیت جغرافیایی, ژرفای قرارگیری و جهت آن. - نوع نمونه (مغزه حفاری, قطعات به‌دست آمده از آتش‌کاری یا قطعات شکسته شده و برجا)» اندازه و شکل - تاریخ نمونه‌برداری, تاریخ انجام آزمایش و شرایط نگهداری نمونه‌ها (به عنوان مثال: قرار دادن نمونه‌ها در - زاویه اعمال ضربه یا راستای قرارگیری محور چکش در هنگام انجام آزمایش. - روش مهار نمونه در هنگام انجام آزمایش (استفاده از پایه ۷ شکل یا گیره)» - مقدار سختی اشمیت به‌دست آمده برپایه بند ۵-۴-۲ ۱-۵-۳۲ هدف این آزمایش برای اندازه گیری فشار لازم. به‌منظور ثابت نگه‌داشتن حجم یک نمونه سالم از ماده سنگ. در شرایط کاملا غوطه‌ور انجام می‌شود. ۲-۵-۲ ابزار آزمایش دستگاه مورد استفاده در این آزمایش می‌تواند همانند دستگاهی باشد که در آزمایش تحکیم خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه شامل اجزای اصلی زیر است: - حلقه‌ای فلزی برای محدود کردن تغییر شکل جانبی نمونه در دستگاه. که برای کاهش اصطکاک جانبی آن با نمونهء صیقل داده شده و روغن‌کاری می‌شود. این حلقه دارای کم‌ترین ژرفای لازم برای جا دادن کامل نمونه است. - صفحاتی متخلخل که اجازه می‌دهند آب از بالا و پایین به نمونه برسد. قطر صفحه بالایی به اندازه‌ای است که آزادانه درون حلقه فلزی می‌لغزد. می‌توان بین نمونه و صفحات متخلخل کاغذهای صافی قرار داد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۸۹ - سلولی که بتوان مجموعه آماده شده بالا را در آن قرار داد. این سلول باید ظرفیت کافی برای پر شدن از آب را تا روی صفحه متخلخل بالایی داشته باشد. مشخصات اصلی این سلول با نمونه‌ای که در آن قرار گرفته در شکا (۱۴-۲) نشان داده شده است. شکل ۱۴-۲- سلول و نمونه آماده شده برای انجام آزمایش تعیین فشار آماسی در شرایط بدون تغییر حجم - جابه‌جایی‌سنج عقربه‌ای یا هر وسیله دیگر اندازه‌گیری, با دقت ۰/۰۰۲۵ میلی‌متر. که برای اندازه‌گیری جابه‌جایی آماسی روی محور مرکزی نمونه نصب می‌شود. - دستگاه بارگذاری مانند جک‌پیچی " که بتوان با تنظیم مداوم بار»ء حجم نمونه را در هنگام افزایش فشار آماسی ثابت نگه داشت. برای این که صفحه متخلخل در مدت زمان آزمایش مسطح باقی بماند. نیرو باید به‌وسیله اعضای صلب وارد شود و یک مفصل کروی, دوران صفحه متخلخل بالایی را در هنگام بارگذاری ممکن سازد. - وسیله‌ای برای اندازه گیری بار مورد نیاز برای مقابله با آماس با دقت اندازه‌گیری ۱ درصد بار مزبور. ۳-۵-۲- آماده‌سازی نمونه نمونه آزمایشی» با رعایت موارد زیر آماده‌سازی می گردد: - برای آزمایش نمونه با درصد رطوبت طبیعی, آماده‌سازی باید به‌گونه‌ای صورت گیرد که مقدار آب در نمونه با مقدار واقعی آن در محل بیش از ۱ درصد اختلاف نداشته باشد. در مراحل آماده‌سازی از هر نمونه صحرایی برداشت شده از محل, دو نمونه همانند برای آزمایش تهیه می‌شود. یکی از این نمونه‌ها برای تعیین درصد آب و نمونه دیگر برای آزمایش آماس مورد استفاده قرار می‌گیرد. - برای آزمایش نمونه در شرایطی که درصد آب اولیه به‌طور مصنوعی کنترل می‌شود. می‌توان نمونه را در ال 50۳0 -| -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۰ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ برسد. از این نمونه صحرایی, دو نمونه آزمایشگاهی همانند تهیه می‌شود. یکی برای آزمایش تعیین درصد آب و دیگری برای آزمایش آماس, - شکل هندسی نمونه مورد استفاده برای آزمایش, استوانه قائم است. قطر این استوانه نباید از ۲/۵ برابر ستبرای آن کم‌تر باشد. ستبرای استوانه باید از ۱۵ میلی‌متر و یا از ۱۰ برابر قطر بزرگ‌ترین ستنگ‌دانه در نمونه (هرکدام که بیش‌تر است)» بزرگ‌تر باشد. نمونه باید فضای داخلی حلقه را در دستگاه به‌خوبی پر کند. - باید زاویه لایه‌بندی یا تورق نمونه با راستای محور آن ثبت شود. ۴-۵-۲ مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد روش انجام آزمایش, اجرا می‌شود: الف- پس از سوار کردن دستگاه» یک نیروی محوری اندک (به‌عنوان مثال معادل فشار حدود ۱۰ کیلوپاسکال در عقربه فشارسنج) به نمونه وارد می‌شود. تب محفظه دستگاه تا روی صفحه متخلخل بالایی از آب پر می‌شود. ج- نیروی وارد بر نمونه باید به‌گونه‌ای تنظیم شود که از افزایش ححجم نمونه (آماس) در مدت زمان آزمایش جلوگیری کند. برای این کارء ستبرای نمونه باید با دقت ۰/۰۱ میلی‌متر ثابت نگه داشته شود. د- نیروی آماس تا رسیدن به یک مقدار ثابت یا عبور از یک مقدار بیشینه. به صورت تابعی از زمان ثبت می‌شود. ۵-۵-۲ محاسبات شاخص فشار آماسی از رابطه زیر به‌دست می‌آید: (۱۸-۲) - شاخص فشار آماسی که در آن: ۳ بیشینه نیروی آماسی محوری که در طول زمان آزمایش ثبت شده است (کیلو پاسکال) ۸ سطح مقطع نمونه (سانتی‌مترمریع). گزارش باید شامل نتیجه‌های به‌دست آمده از آزمایش روی دست کم سه نمونه آزمایشگاهی از هر نمونه صحرایی باشد. گزارش برای هریک از نمونه‌های مورد آزمایش باید شامل اطلاعات زیر باشد: - تشریح نظری سنگ و مشخصات محل نمونه‌برداری, -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۹ است. روش نگهداری نمونه تا پیش از انجام آزمایش باید چگونه باشد. - قطر و ستبرای نمونه همراه با زاویه بین لایه‌بندی یا تورق نمونه با راستای محور آن. ۶-۲- دستورالعمل آزمایش تعیین شاخص کرنش آماسی در شرایط محصور شعاعی زیر فشار محوری ۱-۶-۲ هدف این آزمایش برای اندازه گیری کرنش آماسی محوری در شرایط فشار یا بار محوری ثابت در نمونه‌های سنگ سالم که در آب غوطه‌ور بوده و از اطراف محصور شده‌اند. انجام می‌شود. ۲-۶-۲ ابزار آزمایش دستگاه آزمایش شامل اجزای اصلی زیر است: - حلقه‌ای فلزی برای محدود کردن تغییر شکل جانبی نمونه در دستگاه که برای کاهش اصطکاک جانبی آن با نمونه» صیقل داده شده و روغن‌کاری می‌شود و دارای کم‌ترین ژرفای لازم برای جا دادن کامل نمونه است. - صفحاتی متخلخل که اجازه می‌دهند آب از بالا و پایین به نمونه برسد. قطر صفحه بالایی به‌اندازه‌ای است که آزادانه درون حلقه فلزی می‌لغزد. می‌توان بین دو نمونه و صفحات متخلخل کاغذهای صافی قرار داد. - سلولی که بتوان مجموعه آماده شده بالا را در آن قرار داد. این سلول با نمونه‌ای که در آن قرار گرفته در شکل (۱۴-۲) نشان داده شده است. - یک جابه‌جایی‌سنج عقربه‌ای یا هر وسیله دیگر اندازه‌گیری با دقت ۰/۰۰۲۵ میلی‌متر که برای اندازه‌گیری جابه‌جایی آماسی روی محور مرکزی نمونه نصب می‌شود. - یک وسیله بارگذاری که ممکن است جرمی نظیر بار مرده یا ترکیبی از بار مرده و سامانه اهرم باشد. این وسیله, باید ظرفیت اعمال فشاری در حدود ۵ کیلوپاسکال به نمونه را داشته باشد. این فشار در صدت تورم مسطح باقی بماند.ء نیرو باید به وسیله اعضای صلب وارد شود و یک مفصل کروی, دوران صفحه متخلخل بالایی را در هنگام بارگذاری ممکن سازد. ۳-۶-۲- آماده‌سازی نمونه نمونه آزمایش. با رعایت موارد زیر آماده‌سازی می‌شود: - برای آزمایش نمونه با درصد آب طبیعی. آماده‌سازی باید به‌گونه‌ای صورت گیرد که مقدار آب در نمونه با مقدار واقعی آن در محل برجای خود بیش از ۱درصد اختلاف نداشته باشد. در مراحل آماده‌سازی, از هر نمونه -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۲ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ برداشت شده از محل, چهار نمونه همانند برای آزمایش تهیه می‌شود؛ یکی از این نمونه‌ها برای تعیین درصد آب و سه نمونه دیگر برای آزمایش آماس: - برای آزمایش نمونه. در شرایطی که درصد آب اولیه به‌طور مصنوعی کنترل می‌شود. می‌توان نمونه را در محیطی با رطوبت ثابت قرار داد. به‌طوری‌که نمونه با جذب رطوبت. به درصد آب طبیعی خود در شرایط برجا برسد. از این نمونه. چهار نمونه آزمایشگاهی همانند تهیه می‌شود. یکی برای آزمایش تعیین درصد آب و سه نمونه دیگر برای آزمایش آماس. - شکل هندسی نمونه مورد استفاده برای آزمایش, استوانه قائم است. قطر این استوانه نباید از ۴ برابر ستبرای آن کم‌تر باشد. ستبرای استوانه باید از ۱۵ میلی‌متر یا از ۱۰ برابر قطر بزرگ‌ترین سنگ‌دانه در نمونه (هرک‌دام که بیش‌تر است) بزرگ‌تر باشد. نمونه باید فضای داخلی حلقه را در دستگاه به‌خوبی پر کند. - زاویه لایه‌بندی یا تورق نمونه باید با راستای محور آن ثبت شود. ۴-۶-۲ مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این روش آزمایش. اجرا می‌شود: الف - ستبرا و قطر اولیه نمونه با دقت ۰/۱ درصد. ثبت می شود. ب- پس از سوار کردن دستگاه, فشار محوری نمونه تا ۳ کیلوپاسکال افزایش می‌یاید. ج- محفظه دستگاه تا روی صفحه متخلخل بالایی از آب پر می‌شود. سپس جابه‌جایی ناشی از آماس نمونه به صورت تابعی از زمان ثبت گردد. د- جابه‌جایی آماسی تا رسیدن به یک مقدار ثابت یا عبور از نقطه اوج منحنی» به صورت مداوم ثبت می‌شود. ۵-۶-۲ محاسبات شاخص کرنش آماسی از رابطه زیر به‌دست می‌آید: (۱۹-۲) (/) 00 شاخص کرنش آماسی که در آن: 8 - بیشینه جابه‌جایی آماسی ثبت شده در هنگام انجام آزمایش (میلی‌متر)» [>< ستبرای اولیه نمونه (میلی‌متر). -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۹۳ باشد و به روشنی نشان دهد که نمونه در هنگام آزمایش. به‌طور شعاعی کاملا محصور بوده است. گزارش باید برای هریک - تشریح نظری سنگ و مشخصات محل نمونه‌برداری, روش نگهداری نمونه تا پیش از انجام آزمایش باید چگونه باشد. - قطر و ستبرای اولیه نمونه, همراه با زاویه بین لایه‌بندی یا تورق با راستای محور آن. ۷-۲- آزمایش کرنش آماسی در نمونه‌های سنگی نامحصور ۱-۷-۳ هدف این آزمایش برای اندازه گیری کرنش آماسی نمونه‌های نامحصور سنگ سالم غوطه‌ور در آب انجام می‌شود. این آزمایش تنها در مورد نمونه‌هایی که در اثر جذب آب. وارفتگی یا تغییر شکل هندسی چشمگیری در آن‌ها اتفاق نمی‌افند قابل اجرا است. در مورد سنگ‌هایی که دوام" کم‌تری دارند. بهتر است از آزمایش کرنش آماسی در شرایط محصور استفاده شود. ۲-۷-۲ ابزار آزمایش - سلولی که نمونه آزمایش درون آن قرار می‌گیرد. ابعاد این سلول باید به‌اندازه‌ای باشد که ظرفیت آبگیری تا سطحی بالاتر از نمونه موجود را داشته باشد. در شکل (۱۵-۲) مشخصات اصلی این سلول و نمونه‌ای که در آن قرار می‌گیرد نشان داده شده است. |- 12۳۵۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ شکل ۱۵-۲- سلول و نمونه آماده شده برای انجام آزمایش آماسی نامحصور - یک جابه‌جایی‌سنج عقربه‌ای یا هر وسیله دیگر اندازه‌گیری با دقت ۰/۰۰۲۵ میلی‌متر که برای اندازه‌گیری جابه‌جایی آماسی روی محور مرکزی نمونه نصب می‌شود. برای اندازه گیری هم‌زمان جابه‌جایی‌های آماسی در جهت‌های عمود بر راستای محور اصلی نمونه, وسایل اندازه‌گیری دیگری نیز می‌توان نصب کرد. - صفحات تکیه‌گاهی از جنس شیشه یا دیگر مواد سخت که با چسب مقاوم در برابر آب. به نمونه می‌چسید. اندازه این صفحات در مقایسه با سطح تماس نمونه با آب. باید کوچک باشد. این صفحات در محل قرارگیری وسایل اندازه گیری نصب می‌شوند. علت دیگر استفاده از این صفحات. جلوگیری از نفوذ وسایل اندازه‌گیری به داخل نمونه است. ۳-۷-۲- آماده‌سازی نمونه نمونه آزمایش با رعایت موارد زیر آماده‌سازی می گردد: - برای آزمایش نمونه با درصد آب طبیعی اولیه آن. آماده‌سازی باید به‌گونه‌ای صورت گیرد که مقدار آب در نمونه با مقدار واقعی آن در محل بر جای خود. بیش از ۱ درصد اختلاف نداشته باشد. در مراحل آماده‌سازی از هر نمونه برداشت شده از محل, دو نمونه همانند برای آزمایش تهیه می‌شود. یکی از این نمونه‌ها برای تعیین درصد آب و نمونه دیگر برای آزمایش آماس. - برای آزمایش نمونه در شرایطی که درصد آب اولیه به‌طور مصنوعی کنترل شود. می‌توان نمونه را در محیطی با رطوبت ثابت قرار دادء به‌طوری‌که نمونه با جذب رطوبت به درصد آب طبیعی خود در شرایط برجا برسد. از این نمونه, دو نمونه آزمایشگاهی همانند تهیه می‌شود. یکی برای آزمایش تعیین درصد آب و دیگری برای -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۹۵ - نمونه آزمایش باید به شکل یک استوانه قائم یا یک منشور با قاعده مربع درآید. درازای کوچک‌ترین ضلع نمونه باید از ۱۵ میلی‌متر یا ۱۰ برابر قطر بزرگ‌ترین ذره تشکیل دهنده سنگ (هرکدام که بزرگ‌تر است) بیش‌تر باشد. - آماده‌سازی نمونه باید با دستگاه مناسب برش و ساب و صیقل صورت گرفته و بهتر است به‌گونه‌ای باشد که یکی از محورهای نمونه بر سطح لایه‌بندی یا تورق آن عمود شود. زاویه بین امتداد اندازه‌گیری آماس و راستای سطح لایه‌بندی یا تورق باید ثبت شود. ۴-۷-۲ مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این آزمایش, اجرا می‌شود: الف- محل قرارگیری وسایل اندازه گیری جابه‌جایی باید به‌گونه‌ای علامت‌گذاری شود که با محور یا محورهای نمونه ب- صفحات تکیه‌گاهی برای اندازه گیری جابه‌جایی‌های آماسیء در وضعیتی مناسب روی نقاط علامت‌گذاری شده قرار می‌گیرند. سپس بر دستگاه آزمایش سوار می‌شود. نمونه در این حالت تنها در نقاط اندازه‌گیری, که در راستای محورهای اصلی نمونه نصب شده‌اند. مهار می‌شود. ج- محفظه آزمایش, به‌طوری پر می‌شود که آب اطراف و سطح نمونه را به‌خوبی بپوشاند. پس از آن جابه‌جایی‌های آماسی برحسب توابعی از زمان آزمایش ثبت می‌شوند. د- ثبت جابه‌جایی آماسی باید تا رسیدن به یک اندازه ثابت یا عبور از یک مقدار بیشینه. ادامه پیدا کند. ۵-۷-۲ محاسبات مقدار ماس نامحصور در هر راستای اندازه گیری, از رابطه زیر محاسبه می‌شود: (۲۰-۲) 0 کرنش آماسی نامحصور در امتداد )7 که در آن: > راستا نسبت به سطح لایه‌بندی یا تورق نمونه 6 - بیش‌ترین مقدار آماس ثبت شده در راستای در هنگام انجام آزمایش (میلی‌متر) ]> فاصله اولیه بین نقاط اندازه‌گیری در راستای (میلی‌متر)» می‌باشند. در گزارش آزمایش باید نتیجه آزمایش‌ها روی دست کم سه نمونه آزمایشگاهی به‌دست آمده از نمونه صحرایی ارائه شود. از آن‌جا که نمونه سنگ سالم در این آزمایش. از اطراف محصور نمی‌شود (فشار جانبی صفر است)» در گزارش -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۶ ۶ «دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ آزمایش باید به روشنی بیان شود که نمونه در هنگام آزمایش, به‌طور شعاعی محصور نبوده است. در مورد هر نمونه. گزارش آزمایش باید شامل اطلاعات زیر باشد: - کرنش‌های آماسی نامحصور و راستای آن‌ها نسبت به سطح لایه‌بندی یا تورق, - رطوبت اولیه نمونه و مقایسه آن با رطوبت طبیعی آن و چگونگی نگهداری نمونه در انبار تا پیش از انجام - شکل و ابعاد اولیه نمونه. - توصیفی از هرگونه تغییر وضعیت قابل مشاهده در نمونه به هنگام جذب آب. ۱-۸-۲ هدف هدف از آزمایش مقاومت فشاری سه محوری, تعیین مقاومت فشاری یک نمونه سنگ استوانه‌ای شکل زیر فشار 2 ۰ 5 پر س ی ۱ ی :۹ اصطکاک داخلی (0) و چسبندگی «ظاهری» ) قابل محاسبه خواهد بود. شکل ۱۶-۲- روش‌های مختلف آزمایش مقاومت فشاری سه محوری سنگ ۱- 51۳۵ ۵11/۳۵(۱۳۵ [060 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ۹۶/۰/۱۶ ۹۷ - در روش الف (آزمایش منفرد)" مقاومت نهایی چند نمونه از یک سنگه تعیین‌کننده پوش مقاومت است. درحالی که در روش‌های ب (آزمایش شکست" چند مرحله‌ای) و ج (آزمایش شکست پیوسته)". پوش مقاومت. از آزمایش روی یک نمونه به‌دست می‌آید. - میزان اطلاعات به‌دست آمده از آزمایش روی یک نمونه. به‌ترتیب در روش‌های آلف. ب و ج افزایش خواهد یافت. - دستگاه‌های آزمایش نیز به‌ترتیب در روش‌های الف. ب و ج مجهزتر خواهند شد. ۲-۸-۲- اهمیت 9 موارد استفاده - تعیین پارامترهای مقاومتی سنگ با شبیه‌سازی شرایط واقعی آن در محل. - تعیین مقاومت فشاری سنگ در فشارهای جانبی متفاوت. ۳-۸-۲- محدودبت آزمایش از این آزمایش در مواردی استفاده می‌شود که اجزای مصالح سنگی در طرح مورد نظرء چه در هنگام اجرا یا پس از ساخت و بهره‌برداری در شرایط بارگذاری سه محوری قرار گیرند. میزان بارهای جانبی با توجه به حوزه تنش اعمال شده - این آزمایش برای اندازه گیری فشار آب منفذی" در سنگ‌های سخت. دارای دقت کافی نیست و مقاومت فشاری برای فشار آب موجود در منفذ تصحیح نمی‌گردد. - در صورت وجود فشار منفذی, آزمایش باید در درصد رطوبت‌های مختلف انجام گیرد و اگر باز هم تاثیر فشار منفذی مشاهده شد. باید تجهیزات مربوط به اندازه‌گیری فشار منفذی را به دستگاه آزمایش افزود. در مورد سنگ‌های نرم. با استفاده از محفظه‌های " مجهز به سامانه اندازه‌گیری فشار منفذی, کاستی بالا تا 1 ا01۷1۵۵] -۱ 2- ۸۸۵۱۱۵۱۵ ۳۵۱1۳۵ 51010 ۵1 3- ۵۱۱۵۵۵۹ ۲۵۱۱۵۳۵ 51016 51 4- ۳۱351۱۱ 15 5- ۳۵۲۵ ۳۳۶۹۵ 5اه) -6 -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۸ ۶ «دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ ۴-۸-۲ ابزار آزمایش مجموعه ابزار آزمایش شامل: دستگاه آزمایش فشار سه محوری, سامانه اعمال و کنترل فشار جانبی و سامانه بارگذاری جانبی می‌باشد. ۱-۴-۸-۲ دستگاه آزمایش فشار سه محوری - یک دستگاه بارگذاری (ترجیحا صلب ): برای اعمال و اندازه‌گیری بار محوری در نمونه سنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه باید برای شکست نمونه آزمایش زیر فشار جانبی تعیین شده و قابلیت اعمال تغییر شکل نسبی با آهنگ انتخاب شده دارای ظرفیت کافی باشد. دستگاه بارگذاری باید در فاصله زمان‌های مناسب واسنجی شود - محفظه سه محوری: برای اعمال فشار جانبی بر نمونه. که می‌تواند یکی از آنواع نشان داده شده در شکل (۱۷-۲) باشد. - دیسک‌های انتهایی: با سختی راک‌ول کمینه ۳۰ در مقیاس ۳ که در دو انتهای نمونه آزمایش قرار می‌گیرد. اندازه قطر دیسک‌ها باید بین 17 و 1.0212 (قطر نمونه سنگ استوانه‌ای شکل - (1) و ستبرای آن‌ها دست کم ۵ میلی‌متر (یا گ بوده و رویه‌ی آن تا ۰/۰۰۵ # میلی‌متر صیقلی شود - مفصل‌های کروی شکل . که مرکز انحنای آن‌ها باید با مرکز سطح مقطع نمونه آزمایش منطبق باشد. برای جلوگیری از اعمال بارهای خارج از محورء مرکز سطح مقطع نمونه آزمایش و دیسک‌های انتهایی باید با مرکز انحنای مفصل کروی در یک راستا قرار گیرند. سطوح گوژ (محدب) و کاو (مقعر) مفصل‌ها باید پیش از هر ازمایش روغن‌کاری شوند. شکل ۱۷-۲- سه نوع مختلف از محفظه سه محوری و اجزای آن‌ها |- 1 2- 5110۳۲13021] 5 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۹۹ ۱- پیستون بارگذاری ۲- واشرها ۴- اتصالات هیدرولیکی ۵- غلاف انعطاف پذ یر ۶- بست‌های واشر حلقوی ۷- منفذ هواگیری (40, 4۵) جانبی به نمونه آزمایش استفاده شود. این غلاف نباید در منفذهای سطحی نمونه آزمایش نود کند. درضمن درازای آن باید به حدی باشد که دو دیسک انتهایی را نیز بپوشاند. قطر غلاف با کمی کشیدگی باید با قطر ۲-۴-۸-۲ سامانه اعمال و کنترل فشار جانبی سامانه اعمال و کنترل فشار جانبی باید ویژگی‌های زیر را داشته باشد: - سامانه اعمال و کنترل فشار جانبی باید ظرفیت کافی داشته و قابلیت بارگذاری با هر آهنگی متناسب با شرایط قید شده در بند ۱-۴-۸-۲ را داشته باشد (شکل ۱۸-۲). آهنگ بارگذاری در فاصله‌های زمانی مناسب باید قابل ارزیابی و کنترل بوده و با استانداردهای متداول " مطابقت داشته باشد. - فشار محوری باید مداوم اندازه‌گیری و ثبت شود (ترجیحا در روش الف و بنا به نیاز در روش‌های ب و ج)» - برای اندازه گیری و ثبت مداوم جابه‌جایی محوری, یک جابه‌جایی‌سنج الکتریکی باید مورد استفاده قرار گیرد (ترجیحا در روش الف و در صورت لزوم در روش‌های ب و ج)» ۱- ۸۹1۵۸ ۱/۵۵ 4-64, ۷۵۳۱11۵10۵ ۵1 1651108 ۱۷165 -------- صفحهٔ بعد -------- پیز ۶ «دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ شکل ۱۸-۲- شمای ساده دستگاه آزمایش سه محوری 1 بار محوری. 7 فشارسنج الکتریکی (محوری) 7 - فشارسنج الکتریکی (جانبی) <- محفظه سه‌محوری, <دستگاه اعمال فشار جانبی و 71 < جابه‌جایی‌سنج الکتریکی (اختیاری در روش الف) می‌باشند. - در روش الف برای رسم فشار محوری در جابه‌جایی محوری یک ثبات ۷ - ۸6 کافی است. ولی در روش‌های ب و چ باید از دو ثبات ۸6-۷ استفاده کرد که یکی برای ثبت فشار محوری - جابه‌جایی محوری و دیگری برای ثبت فشار محوری - فشار جانبی کاربرد خواهد داشت. - اگر مفصل‌های کروی شکل بند ۱-۴-۸-۲ با مشخصات مورد نظر انطباق نداشته باشد. باید حذف شده و ۳-۴-۸-۲ سامانه بارگذاری جانبی سامانه بارگذاری جانبی باید ویژگی‌های زیر را دارا می‌باشد: 0۱ فشار مورد نظر باشد. - درجه نشان دهنده میزان فشار وارده باید درست و دقیق باشد تا به کمک آن بتوان فشار جانبی اعمال شده را مشاهده و ثبت کرد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ از - در روش الف. فشار جانبی ثابت است و احتیاجی به ثبت آن نیست ولی در روش‌های ب وج به ثبت مداوم ۰ ۰ ۰ ۰ ۰ ام ى. فشار جانبی نیاز بوده و از این‌رو ورارسان فشار ضرورت پیدا می‌کند. ۵-۸-۲- آماده‌سازی نمونه نمونه آزمایشی با رعایت موارد زیر آماده‌سازی می‌گردد: - نمونه‌های سنگی باید استوانه‌هایی قائم با نسبت بلندا به قطر ۲ تا ۳ باشد (با قطری که ترجیح داده می‌شود برابر و بیش‌تر از ۵۴ میلی‌متر باشد - )317). قطر نمونه آزمایش باید دست کم ۱۰ برابر ابعاد بزرگ‌ترین دانه‌های موجود در سنگ باشد. - سر و ته نمونه آزمایش باید به موازات یکدیگر و عمود بر محور طولی نمونه بریده شده و تا1۰/۰۱ میلی‌متر صیقل داده شود. - سر و ته نمونه آزمایش باید با دقت 2۰/۰۰۱ رادیان (حدود ۳/۵ دقیقه با ۰/۰۵ میلی‌متر در ۵۰ میلی‌متر) یکنواخت و صاف شده و نباید از صفحه عمود بر محور طولی نمونه آزمایش انحراف داشته باشد. - سطح جانبی نمونه باید صاف و بدون هرگونه ناهمواری قابل مشاهده باشد. این نمونه باید در تمام طول مستقیم بوده و نباید بیش از ۰/۳ میلی‌متر انحراف داشته باشد. - استفاده از هرگونه مواد پوششی یا هر نوع کار اصلاحی, غیر از صیقل دادن در دو انتهای نمونه آزمایش مجاز نیست. - قطر نمونه آزمایش باید با دقت ۰/۱ میلی‌متر در دو راستای عمود بر هم در سه مقطع (بخش‌های بالایی, میانی و پایینی نمونه) اندازه گیری شده و میانگین آن‌ها برای محاسبه مساحت سطح مقطع مورد استفاده قرار - نمونه‌های آزمایش باید در انبار به‌گونه‌ای نگهداری شوند که تا حد امکان رطوبت طبیعی خود را تا زمان آماده‌سازی نمونه حفظ کنند. مدت انبارداری نباید از ۳۰ روز بیش‌تر باشد. رطوبت نمونه آزمایش باید در - شمار نمونه‌های آزمایش باید برای ترسیم پوش مقاومت سنگ در محدوده فشارهای جانبی مورد نظر بسنده باشد. شمار نمونه‌ها به روش آزمایش برگزیده (الف. ب یا ج)» تغییرات ذاتی سنگ و همچنین موارد کاربرد ۶-۸-۲- مراحل انجام آزمایش مراحل زیر در مورد هریک از روش‌های سه‌گانه‌ی آزمایش اجرا می‌شود (شکل ۱۸-۲): 671 م۳ ۷ا۹5ع۳۳ -| -------- صفحهٔ بعد -------- اش ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ الف - آماده‌سازی دستگاه ثبات ۷ - ۸ (در صورت استفاده). انتخاب مقیاس محورها و واسنجی دستگاه مزبور وبا دیگر ابزار قرائت داده‌هاء ب- سوار کردن سامانه شامل: نمونه آزمایش, دیسک انتهایی. غلاف. محفظه سه محوری و ابزارهای اندازه گیری فشار و جابه‌جایی. جزییات مراحل اجرای آزمایش به نوع محفظه سه‌محوری و همچنین به نوع و محل قرارگیری ابزارهای آندازه‌گیری بستگی دارد. ج- اتصال لوله‌های هیدرولیکی و پر کردن سلول سه محوری با روغن» هواگیری و بستن دریچه هواگیری, د- قرار دادن محفظه سه محوری در دستگاه بارگذاری محوری. ه- انتخاب فشار جانبی اولیه. ۱-۶-۸-۲ روش الف (آزمایش شکست منفرد) مراحل انجام این روش آزمایش به شرح زیر می‌باشد: الف- فشار محوری به‌طور معمول, هم‌زمان با فشار جانبی افزایش می‌یابد تا جایی‌که فشار جانبی به اندازه از پیش شکست در فاصله زمانی بین ۵ تا ۱۵ دقیقه بارگذاری اتفاق بیفتد. به‌جای آن می‌توان نرخ افزایش تنش را در می‌شود که بار و جابه‌جایی محوری به‌طور پیوسته ثبت شود. ۲-۶-۸-۲ روش ب (آزمایش شکست چند مرحله‌ای) مراحل انجام این آزمایش به قرار زیر می‌باشد: الف- ابتدا فشار جانبی اولیه («۳) باید اعمال شود. بار محوری و فشار جانبی به‌طور معمول باید هم‌زمان افزایش یابند تا فشار هیدرواستاتیکی به اندازه‌ی فشار جانبی اولیه (ر۳) برسد. ب- با ثابت نگه داشتن فشار جانبی اولیه (,۲)» بار محوری افزایش داده می‌شود تا مقاومت اوج نمونه آزمایش روی منحنی تنش محوری - تغییر شکل نسبی محوری مشاهده شود (نقطه ۸ در شکل ۱۹-۲-الف). بار محوری باید به‌طور پیوسته با آهنگ ثابت تغییر شکل نسبی در محدوده * ۱۰ تا" ۱۰ واحد بر ثانیه افزایش داده شود. ج- فشار جانبی به طور دستی در یک گام (یا پله) از نقطه ۸ به !۸ (شکل ۱۹-۲- ب) افزایش یافته و سپس بار محوری مطابق روش ب افزایش می‌یاید. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۱.۳ ه- مرحله‌های ب و ج تارسیدن به نقطه‌ی از پیش تعیین شده‌ای چون ل) (شکل ۱۹-۲) ادامه می‌یابد. پس از آن. آزمایش منجر شده و تنش محوری تا حد مقاومت پس‌ماند نمونه (نقطه‌ی 1 در شکل ۱۹-۲)» افت می‌یابد. و فشار جانبی تا حذف کامل بار از نمونه آزمایش به طور پیوسته کاهش می‌یاید (شکل ۱۹-۲). منحنی تنش محوری بر حسب فشار جانبی از پوش مقاومت پس‌ماند پیروی خواهد کرد. (الف) شکل ۱۹-۲- نمودار شماتیک نتیجه‌های آزمایش به روش ب (شکست چند مرحله‌ای) یادآوری: آزمایش نوع ب (که مراحل اجرای آن توضیح داده شد) و نوع ج» امکان ترسیم تمام پا دست کم بخش مهمی از پوش مقاومت اوج را با یک آزمایش میسر می‌سازد. ولی آزمایش نوع ج» ویژگی‌های کنترل بهتری داشته و با این‌حال, در مقایسه با آزمایش نوع ب. به تخصص بیش‌تری نیاز دارد. این مراتب را باید در انتخاب نوع آزمایش مد نظر قرار داد. ۳-۶-۸-۲- روش ج (آزمایش شکست بپیوسته) مراحل انجام این آزمایش به شرح زیر است: الف - فشار جانبی اولیه (0و]) باید اعمال شود. بار محوری و فشار جانبی باید به‌طور هم‌زمان افزایش یابند تا فشار هیدرواستاتیکی به اندازه فشار جانبی اولیه (و1) برسد. ب- با ثابت نگه‌داشتن فشار جانبی اولیه (,)» بار محوری باید افزایش داده شود تا مقاومست نقطه اوج مربوط روی منحنی تنش محوری - تغییر شکل نسبی محوری مشاهده شود (نقطه‌ی ۸ در شکل ۲۰-۲-الف). بار محوری باید پیوسته با نرخ ثابت تغییر شکل نسبی در محدوده ۱۰۲ تا ۱۰*۶ واحد بر ثانیه افزایش داده شودء طوری‌ که نقطه ۸ در مدت ۵ تا ۱۵ دقیقه به‌دست آید. -------- صفحهٔ بعد -------- ۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ ج- خط راست ۸7 به موازات بخش خطی (کشسان) منحنی بار - تغییر شکل اولیه. از نقطه‌ی آوج ۸ رسم می‌شود که شیب آن (/۷) معرف مدول کشسانی (۲]) نمونه خواهد بود. د- هم‌زمان باافزایش یکنواخت فشار محوری با آهنگ از پیش تعیین شده. فشار جانبی باید طوری افزایش یابد تا ۸-۷ دیگری ترسیم و ثبت می‌شود. (الف) شکل ۲۰-۲- نمودار شماتیک نتیجه آزمایش به روش ج (شکست پیوسته) ه- در نقطه‌ی از پیش تعیین شده‌ی تا شکل (۲۰-۲- الف). فشار جانبی ثابت نگه داشته شده ( ,۳ < ۳) ولی افزایش بارگذاری محوری ادامه می‌یابد. درنتیجه, منحنی رسم شده از خط راست ۸17 منحرف شده و شکست در نقطه‌ی ۴ رخ می‌دهد. هنگامی که نمونه آزمایش بیش‌تر فشرده شود. تنش محوری به اندازه تنش پس‌ماند. افت پیدا می‌کند (نقطه‌ی (] در شکل ۲۰-۲-الف). فشارهای جانبی به‌طور پیوسته کاهش می‌یاید تا نمونه آزمایش کاملا از بار ردوده شود (شکل ۲۰-۲- ب. منحنی تنش محخوری بر حسب فشار جانبی. پوش مقاومت ۷-۸-۲ محاسبات با انجام این آزمایش. مقادیر زاویه‌ای اصطکاک داخلی (0) و چسبندگی ظاهری (-)) سنگ. به شرح زیر محاسبه می‌گردد: - تنش محوری, از تقسیم بار محوری اعمال شده در هنگام آزمایش بر سطح مقطع اولیه‌ی نمونه (براساس مشخصات مندرج در بند ۲- ۸- ۵)» محاسبه می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ‏ ۹۶/۱۰/۱۶ ۱. ۵ - پوش مقاومت نهایی و مقاومت پسماند در روش ج.» به‌طور مستقیم در طول آزمایش به‌دست می‌آید و در روش‌های الف و ب با استفاده از نقاط به‌دست آمده رسم می‌شود. (شکل ۱۶-۲- الف و ۱۶-۲- ب)» - پوش‌های مقاومت‌های نهایی و پسماند را می‌توان به‌صورت ریاضی و با معادلات خطی یا در صورت لزوم دوخطی به جانبی اعمال شده بر پایه شکل (۲۱-۲) به‌دست آورد. با استفاده از پارامترهای :1 و :۳ می‌توان زاویه‌ی اصطکاک داخلی (0) و چسبندگی ظاهری را به مفهوم مطرح در معیار شکست کولمب محاسبه کرد: ٩11 ۰‏ - |[ ۹ ات۱ ۱۳ 80 > رل ۱ 0۳081 > 0 20050 [ + :11 گزارش آزمایش باید دست کم شامل موارد زیر باشد: صورت زوم باید نقشه‌ای که نقاط نمونه‌برداری روی آن نشان داده شده باشد پیوست شود. - تشریح سنگ‌شناسی نمونه آزمایش. به‌ویژه اندازه‌ی دانه‌های تشکیل دهنده‌ی سنگ. - تشریح جزییات روش آماده‌سازی نمونه آزمایش. همجنین گزارش شرایط محیطی دوران انبارداری شامل س راستای محور بارگذاری نسبت به ناهمسانی, لایه‌بندی. کلیواز و - میزان رطوبت و درصد اشباع نمونه در زمان آزمایش, -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ - تشریح دستگاه آزمایش شامل: سامانه اعمال و اندازه گیری بار محوری, محفظه سه محوری, سامانه اعمال و اندازه گیری فشار جانبی. - تاریخ انجام آزمایش. - قطر و درازای نمونه آزمایش, - مدت زمان آزمایش, و نرخ تنش یا جابه‌جایی, - نمودارهای آزمایش بر پایه مشخصات مندرج در بندهای ۲-۶-۸-۲ و ۳-۶-۸-۲ برای آزمایش منفرد (روش الف) جدولی نیز باید پیوست شود که در آن کد شناسایی نمونه‌های آزمایش همراه با فشار جانبی و مقاومت فشاری محوری مربوط برای هریک از نمونه‌ها آورده شده باشد. - حالت شکسته هر نمونه آزمایش (شکست برشی, قاچ طولی, آماس, خرد شدن و ..)» - در صورت لزوم اندازه محاسبه شده‌ی چسبندگی ظاهری ) و زاویه‌ی اصطکاک داخلی (0) برای مقاومت‌های نهایی و پس‌ماند. با ثتبت محدوده‌ی فشار جانبی که اندازه‌های محاسبه شده 2 و0 در آن محدوده اعتبار دارند. - اطلاعات دیگر مانند جرم حجمی. تخلخل با بیان روش تعیین مقدار هریک. - جدول نتیجه‌های آزمایش شامل: ستون‌های کد شناسایی نمونه آزمایش, درازای نمونه آزمایش, قطر نمونه آزمایش. فشار جانبی و مقاومت فشاری مربوط (تا سه رقم اعشار)» تبصره: چنان‌چه نمونه‌ای با این استاندارد مطابقت کامل نداشته و به ضرورت مورد آزمایش قرار گرفته باشد. موارد مغایرت باید در ستون ملاحظات قید شود. نتیجه‌های این گونه آزمایش‌ها تنها برای آگاهی و مقایسه است و نباید به‌طور جدول پیشنهادی برای تهیه گزارش آزمایش در جدول (۷-۲) ارائه شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ / درصد رطوبت (۷۷) (/) درصد تخلخل (/) وزن مخصوص مترمکعب امتداد بارگذاری نسبت به ناهمسانی (درجه) 0 دمای آزمایشگاه (درحه سانتی گراد) فشار جانبی (مگاپاسکال) 3 بار محوری در زمان فشار محوری در زمان شکست (مگاپاسکال) ,6 ۱.۷ سس -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ۹-۸-۲ نکته‌های کلی اهم نکته‌ها و یادآوری‌هایی که در این آزمون مطرحاند.ء به قرار زیر می‌باشند: - در این‌جا تنها تفاوت‌های اصلی بین روش‌های مختلف آزمایش یادآوری شده و جزییات هر روش در بند ۶-۸-۲ - مبزان تاثیر فشار منفذی, به نوع سنگ. رطوبت موجود و نرخ کنش بستگی دارد. به این دلیل توصیه‌ای فراگیر برای ازمون‌های آزمایشی یا بررسی تاثیر فشار منفذی قابل ارائه نیست. همچنین تاکنون برای آزمایش و اندازه گیری فشار منفذدی که در تمام موارد قابل کاربرد باشد. یک دستورالعمل اجرایی داده نشده است. - ویژگی‌های سامانه بارگذاری و دستورالعمل واسنجی آن‌ها در برخی از استانداردها" توضیح داده شده است. - صلبیت دستگاه‌های بارگذاری «صلب» بیش‌تر از ۰/۲ مگانیوتن بر میلی‌متر و اغلب بین ۱ تا ۲ مگانیوتن بر میلی‌متر می‌باشد. اگر صلبیب دستگاه بارگذاری کم‌تر از ۰/۱ مگانیوتن بر میلی‌متر باشد. این دستگاه «غیرصلب»آ نامیده می‌شود. درضمن, استفاده از دستگاه‌های بارگذاری خودکا " پیشنهاد می‌گردد. - نیمه‌های کاو (مقعر) تشتک‌های کروی شکل در دستگاه بارگذاری, آزادی حرکت دورانی ندارند. به‌منظور تضمین هم‌محوری, نمونه آزمایش باید همراه با دو تشتک کروی شکل در دو انتهاء در دستگاه قرار داده شود. - غلاف انعطاف‌پذیر با سختی تقریبی ۶۰ تا ۷۰ شور انعطاف کافی برای مقاومت در مقابل تغییر شکل جانبی نمونه آزمایش را خواهد داشت. - دقت اندازه‌گیری فشارسنج‌ها باید ۴ تا ۵ برابر میزان نوسان فشار قابل قبول در زمان بارگذاری باشد. - در پاره‌ای از موارد و برخی از سنگ‌هاء ممکن است انجام آزمایش روی نمونه‌های آزمایش با درصد رطوبت‌های - روش افزایش فشار جانبی از صفر تا میزان مورد نظرء به دستگاه آزمایش بستگی دارد. در حالت ایده‌آل, بارگذاری شرایط تنش هیدرواستاتیک را در نمونه ایجاد کند (یعنی: ۳ -< ه برای بارگذاری اولیه تا رسیدن به ,و۳ < 6). اگر 1 - | کاکعه ] 101211۷6 -2 ۳- به پاورقی صفحه ۶ مراجعه شود. ۳10۵ 5۲۲0۳ ۱۵۵ -4 ۵۲۲۵۵ 560۳۷۵ -5 655 5۳۵۲۵ -6 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم - دستورالعمل «انجام آزمایش‌های مکانیکی سنگ» ۹۶/۰/۱۶ ۱.۹ بارگذاری ممکن است از نمونه آزمایش جدا شده (به عنوان مثال, تشتک‌های کروی شکل ممکن است از هم جدا شوند) و نمونه آزمایش از حالت هم‌محوری با راستای بارگذاری خارج شود. اصطکاک بین قطعات دستگاه بارگذاری ممکن است مانع از هم‌محوری دوباره شود. بنابراین افزایش فشار جانبی و بار محوری باید به‌گونه‌ای باشد که تنش محوری در نمونه آزمایش همواره از فشار جانبی تا میزان بیشینه ۱:۱۰ مقاومت فشاری نمونه - نمودارهای زیر را می‌توان بر حسب نیاز ترسیم نمود: * بار محوری بر حسب جابه‌جایی محوری. * هر ترکیب مناسب دیگر. - انتخاب نمودار به ابزارهای اندازه گیری (به‌عنوان نمونه. جابه‌جایی‌سنج الکتریکی یا کرنش‌سنج) و روش واسنجی دستگاه بستگی دارد. - واه «مقاومت پس‌ماند» در این‌جا برای بیان مقاومت فشاری پس از شکست نمونه آزمایش به ازای تغییر شکل‌های نسبی قابل دسترسی در آزمایش فشاری سه محوری, به کار می‌رود. تغییر شکل‌های نسبی ثبت شده در پاره‌ای از موارد ممکن است برای نشان دادن مقاومت پس‌ماند واقعی برخی از سنگ‌ها کافی نباشند. در این گونه موارد اگر مقاومت پس‌ماند واقعی یا جابه‌جایی زیاد وابسته به آن مورد نیاز باشد باید از روش‌های آزمایش دیگری استفاده شود. - اختلاف تنش محوری ,۸6 (افزایش تنش از نقطه‌ی با به لح در شکل ۲۰-۲) نشان‌دهنده‌ی اختلاف در مقاومت به‌دست آمده برای سنگ می‌باشد. همان گونه که در شکل (۲۰-۲) نشان داده شد. منحنی تنش محوری - فشار جانبی مطابق با شرایط پیش از شکست از مسیر ۳ می‌گذرد. بنابراین با دانستن اختلاف تنش محوری ,۰۸6 مسیر 0 با استفاده از رابطه‌ی زیر جهت کاهش اختلاف پوش با واقعیت. تصحیح شود. (۲۱-۲) ما روم -(0)ی ۳, - ۵ - درصورت استفاده از دستگاه آزمایش با صلبیت کم یا آزمایش روی نمونه‌های بسیار شکننده". ممکن است شکست ناگهانی و شدید در مقاومت نهایی نمونه آزمایش اتفاق بیفتد. دراین‌صورت تنها منحنی مقاومت نهایی قابل دستیابی است و نمی‌توان منحنی مقاومت پس‌ماند را ثبت و ترسیم کرد. 1۵ ۱۷(ع ۲ -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- نزو ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ هم‌زمان سطح مقطع نمونه آزمایش اندازه گیری شود. شکست به کار می‌آید. به‌خصوص باید توجه شود که محاسبه‌ی مقاومت کششی نمونه سنگ با استفاده از چسبندگی ظاهری ۴ ممکن نیست. تفسیر و نتیجه گیری از آزمایش به طبیعت طرح., مشاهدات عینی در خلال آزمایش,» تخصص و تجربه مفسر بستگی دارد. یادآوری کلیه عوامل موثر درنتیجه به‌دست آمده و مواردی که ممکن است برای تصمیم‌گیری در طرح مورد نظر -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۳ دستو رالعمل «انعام آزماش‌های صحر اآبی مکانیک سنگ» -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۰ ۹۶/۱۰/۱۶ ۳ ۱-۳- دستورالعمل اندازه‌گیری بر جای تغییر شکل سنگ با آزمایش بارگذاری صفحه‌ای با صفحات ۱-۱-۳ هدف با انجام آزمایش به روش بارگذاری صفحه‌ای, مدول تغییرشکل‌پذیری بر جای توده سنگ در تونل‌ها و با دیگر فضاهای زیرزمینی کوچک تعیین می‌شود. این دستورالعمل بر پایه ای.اس.تی.ام. 143 [۳] یا آی.اس.آر.ام [۴] تهیه شده ۲-۱-۳ اهمیت و9 موارد استفاده در آزمایش بارگذاری صفحه‌ای" از بارگذاری سطحی استفاده می‌شود و اغلب با عناوین مختلف مانند پی.بی.تی هم‌زمان. با استفاده از جک‌های مستقر در یک نقطه از تونل بارگذاری می‌شوند. تغفییر شکل توده سنگ در درازای گمانه‌هایی که در پشت ناحیه بارگذاری و وسط صفحات مربوط حفر شده. اندازه گیری می‌شود. اطلاعات به دست آمده از بارگذاری افزایشی و چرخه‌ای, برای محاسبه مدول‌های تغییرشکل‌پذیری و کشسان در بارگذاری و باربرداری استفاده می‌شود. پارامترهای خزشی توده سنگ از نمودارهای جابه‌جایی در برابر زمان به‌دست می‌آید. انرات ناهمسان‌گردی را در صفحه‌ای عمود بر محور تونل آزمایشی. اعمال شود. ۳-۱-۳ تجهیزات ویژگی‌های تجهیزات مورد نیاز این آزمایش به شرح زیر می‌باشد: - تجهیزات لازم برای انجام آزمایش شامل امکاناتی است که برای آماده‌سازی محل آزمایش حفاری گمانه ابزاربندی شده و پیمایش آن. اندازه گیری تعییر شکل سنگ. ثبت داده‌های آزمایش و انتقال اجزای مختلف به محل آزمایش ضروری است. نمونه‌ای از تجهیزات آزمایش در شکل (۱-۳) نشان داده شده است. تجهیزات آماده‌سازی محل آزمایش شامل مجموعه‌ای از ابزار حفاری مانند دریل‌ها و چکش‌های حفاری است. برای آماده‌سازی سطح نهایی محل بارگذاری نباید از آتش‌کاری استفاده نمود. 51 8 (۵0م[ ۱-۳1۵6 31 13۳۵۲1۳۵ ۳1016 -2 1 208[ ۳1۵16 -3 51 3008[ [131۵1۵] -4 -------- صفحهٔ بعد -------- ۴ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ - دستگاه حفاری گمانه ابزاربندی باید تا حد امکان قابلیت نمونه‌گیری مغزه از ژرفاهای دست کم ۱۰ مترر داشته باشد. چند نوع از آبزار مشاهده گمانه برای بررسی وضعیت سنگ در گمانه آبزاربندی به‌منظور مقایسه | تطبیق ویژگی‌های زمین‌شناسی با مغزه گمانه‌هاء مورد نیاز می‌باشند. راس حسگر (سنسور) کشیدگی‌سنج مجرای لاستیکی عبور کابل‌ها گمانه ابزاربندی (دست کم ۶ برابر سیم رابط ورارسان (ترانسدیوسر) قطر جک تخت) ۸ ۸ قطر آماده‌سازی ۱/۵ تا ۲ + سس سامانه پردازش داده‌ها با 0 شکل ۱-۳- نحوه قرارگیری تجهیزات در داخل فضای زیرزمینی در آزمایش بارگذاری صفحه‌ای |۲| - ابزار اندازه گیری تغییر شکل شامل یک کشیدگی‌سنج گمانه‌ای چندنقطه‌ای" (ام.پی.بی.ایکس) برای هر گمان ابزاربندی و نیز یک وسیله برای اندازه‌گیری قطر تونل باشند. کلیه ابزارها باید دارای دقت و حساسیت کافی | متناسب با تغییر شکل‌های پیش‌بینی شده باشند. در توده سنگ‌هایی که مدول تغییر شکل آن‌ها بیش‌تر | خطای آزمایش, فراتر از ۰/۰۱ میلی‌متر. ممکن است سبب بی‌اعتبار شدن نتایج آزمایش شود. - دستگاه بارگذاری باید قابلیت اعمال فشارهای یکنواخت هم‌زمان به دو سطح مقابل هم در تونل را که هرک‌دا: کمابیش یک متر قطر دارند. داشته باشد. تجهیزاتی که برای اعمال بار مورد نظر به سنگ آماده‌سازی | ابزاربندی شده شامل جک‌های تخت واسنجی شده و ستون‌های نگهدارنده‌ای است که باید توان تحمل و حفضظ بیشینه بار یکنواخت مطلوب را با ضریب اطمینان کافی داشته باشد. سامانه پمپ هیدرولیکی به کار رفته د 7 م۵ |۵۳۵۵ ۳۵۶۹۱۱۵۵ ۸۸۱۵۵ - - ۱ ۰ ی ۰ ۰ ی ر ۰ ی ر 1 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۵ آزمایش با متعلقات آن مانند شیرآلات"ء سنجشگرها (گیج‌ها) و لوله‌ها باید تحمل فشار اعمال شده در خلال انجام آزمایش را داشته و بتواند بارهای مورد نظر را با دقت ۳ / در مدت زمان آزمایش اعمال و حفظ نماید. ۴-۱-۳ مراحل انجام آزمایش مراحل زیر در مورد این روش آزمایش اجرا می‌شود: ۱-۴-۱-۳ آماده‌سازی محل آماده‌سازی محل انتخابی برای آزمایش باید با دقت صورت گیرد و تمامی مواد سنگی سست با استفاده از تیشه و دریل لق‌گیری و پاکسازی شوند. برای کاهش اثرات محدودکننده سنگ‌های اطراف ناحیه بارگذاری, باید منطقه‌ای به قطر ۱/۵ تا ۲ برابر سطح آزمایش آماده‌سازی شود. دو سطح آزمایش باید موازی هم بوده و مرکز آن‌ها در یک راستا و در صفحاتی عمود بر ستون‌های نگهدارنده قرار گیرند. درصورتی که برای آماده‌سازی سطح اولیه آزمایش نیاز به آتش‌کاری باشد. باید سعی شود تا این سطوح از آسیب‌ها و صدمات آتش‌کاری در امان باشند. - یک گمانه ابزاربندی در هر سطح آماده شده باید تا ژرفای مورد نظر حفاری و مغزه‌گیری شود. این دو گمانه باید با یکدیگر و نیز با مجموعه ستون‌های نگهدارنده هم محور باشند. - بررسی مغزه و مشاهده درون گمانه ابزاربندی به تعیین محل گیرداری ابزار اندازه‌گیری روی کشیدگی‌سنج (ام.پی.بی.ایکس) کمک خواهد نمود. موقعیت نقاط گیرداری ابزار اندازه گیری باید به‌گونه‌ای باشد که بر روی درزه‌ها و در نقاط تغییر مناطق ساختاری یا تغییرات زمین‌شناسی قرار نگیرد. به‌منظور تامین یک نقطه ثابت که حرکات دیگر نقاط توده سنگ با آن سنجیده شود. ژرف‌ترین نقطه گیردارء باید کم و بیش در ۶ برابر قطر صفحه بارگذاری در زیر سطح سنگ قرار گیرد. در حالت کلی دیگر نقاط درگیر روی ام.پی.بی.ایکس. باید در منطقه تنش بیشینه یعنی بین سطح سنگ و نقطه‌ای به فاصله تقریبی ۳ برابر قطر جک در پشت سطح انتخاب شوند. شکل (۲-۳) نمونه‌ای از نحوه انتخاب و ارتباط نقاط درگیر با شرایط ساختاری توده سنگ را نشان می‌دهد. نقاط درگیر و حسگرهای نصب شده روی ام.پی.بی.| یکس در این نقاط باید به‌خوبی به دیواره گمانه اتصال یابند. به این ترتیب شرایط لازم برای سنجش جابه‌جایی و رفتارنگاری کلیه اجزای مجموعه آزمایش فراهم خواهد شد. ا ‏ 1-۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ عاری از هرگونه عوارض شکل ۲-۳- نمونه‌ای از نحوه تعیین موقعیت نقاط درگیر نسبت به شرایط زمین‌شناسی توده سنگ در گمانه ابزاربندی ۲-۴-۱-۳ تجهیزات تجهیزات کامل نصب شده برای اعمال بارء همراه با ابزار اندازه گیری تغییر شکل, در شکل (۱-۳) نشان داده شده است. با کمک یک صفحه چوبی (که در شکل نشان داده نشده است) می‌توان هم‌راستا بودن کلیه اجزای آزمایش را پرکننده (مثل تراشه‌های چوپ و رزین) و یا مصالحی که برای تامین شرایط مناسب برای جک مسطح از یک‌سو و ۳-۴-۱-۳- روش انجام آزمایش آزمایش به روش زیرین انجام می‌گیرد: الف- بعد از نصب کلیه اجزای ابزاربندی در گمانه‌های حفر شده» این ابزار باید از لحاظ عملکرد الکترونیکی و مکانیکی کنترل شوند. همچنین پس از نصب اجزای بارگذاری, عملکرد آن‌ها نیز باید کنترل گردد. در نهایت کلیه وسایل مکانیکی, هیدرولیکی و الکترونیکی پس از بتن‌ریزی و نصب کامل و پیش از اعمال اولین افزایش بار کنترل شوند. ب- آزمایش‌ها باید به‌طور پیوسته و شبانه‌روزی و بر پایه مقادیر بار در نظر گرفته شده و افزایش منظم با دیدگاه‌های ویژه طراحی در محل انجام شود. ج- برای به‌دست آوردن داده‌های مطلوب. لازم است در هنگام انجام آزمایش, تغییر شکل سنگ باابزار خودکار دست کم ۴ قرائت در هنگام اولین ساعت بارگذاری یا باربرداری باید انجام شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انج شرایط آزمایش و می‌شود که در هر ه- مدت زمان هرا رفتار توده سنگ با آزاد گذاشته در افزایش‌های , درصد مقدار مور در شکل (۳۲-۲) نمونه سوی سازه کافی به‌نظر : ۱ باربرداری فشار تا اندازه ت زایش فشار با توجه به وب ی در پی استفاده شود. ۳ / ۰.۴۱۷ ۰۵ ای از زمان‌بندی یک ازم ۶ هش یافته و دوباره افزا ! نمونه یک سیکل بارگذا هر مرحله فشار قرار ۵ مک‌ها در مدت زمان هر // ۱ ۰۲ ۰1۲ متر) به صورت تابعی از فشار بار [ نشان داده شده است. ۷ ری و باربرداری انجام ه شده است. صحیح زمان مورد نیاز گذاری باید در حد ۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ۶/۹٩ 4 سس روز دوازدهم روز یازدهم روز دهم روزنهم روزهشتم روزهفتم روز ششم روز پنجم روز چهارم روز سوم روز دوم روز او زمان (روز) شکل ۴-۳- تغییر شکل سطحی سنگ برحسب زمان در آزمایش بارگذاری صفحه‌ای در شکل (۵-۳) جابه‌جایی محوری بر حسب ژرفاء نسبت به ژرف‌ترین نقطه درگیر زیرفشار ‎۶/٩۹‏ مگاپاسکال, آورده -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل س با | دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ سس 1۶ ۵۸ ۴۶ ۰.۳۵ ۰.۳۰۳ ۲ وود وم سب ور راس خر مس 5 ۲ :۷ 0 اس ۲ ۵ هه ها وی مهاری شماره ۳ ۸ متر مهاری شماره ۵ ۳ متر ناشی از بارگذاری در سطح., در سنگ شکل ۵-۳- جابه‌جایی محوری برحسب ژرفاء نسبت به ژرف‌ترین نقطه درگیر. زب م این این ازمایش مدول تعغییر شکل‌پذیری ,۳۳ توده‌سنکگ در ژرفاهای کو: حاسبه می‌گردد: ٩ ارائه -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۰ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ - داده‌های به‌دست آمده در ضمن آزمایش برای رسم نمودارهای تغییر شکل بر حسب سه عامل زمان, فشار با سنگ به‌کار می‌روند. چند نمونه از این نمودارها در شکل‌های (۲-۳) (۴-۲) و (۵-۳) نشان داده شده است. - تغییر شکل‌های آندازه‌گیری شده در سیکل‌های مختلف بارگذاری برای محاسبه مدول تغییر شکل با استفاده از فرمول مناسب به‌کار می‌رود. برای ساده‌سازی» می‌توان از رابطه مبتنی بر نظریه کشسانی برای تخمین رفتار توده سنگ در شرایط واقعی ساختگاه, استفاده کرد. - در شرایط فشار با پراکنش یکنواخت در یک سطح دایره‌ای. جابه‌جایی نقاط زیر مرکز سطح بارگذاری از رابطه (/7)۱+۱ ۱ (20)1-۷2 (۱-۳) [- 2 (*ر + خج)م مهس 2( در + کج) 1 ۳ - رل ۳ ۳ : که در آن: ۷ > جابه‌جایی در راستای اعمال فشار (میلی‌متر)» 2 > فاصله از سطح بارگذاری تا نقطه‌ای که در آن‌جا جابه‌جایی محاسبه می‌شود. (میلی‌متر)» > فشار (مگاپاسکال) اه شعاع ناحیه بارگذاری. ۳ > مدول کشسانی (مگاپاسکال) در روی سطح سنگ. 7-0 بوده و معادله به صورت زیر خواهد بود: 2)1-7 (۲-۳۲) رس هت ۷۷6 ۲ - هنگامی که بار توسط جک تخت دایره‌ای که دارای یک سوراخ در مرکز آن است. اعمال می‌شود تاثیر ناحیه 1 1 2 1 1 2 (۳-۳) ۱ (2ر+ ژه)- 2 (*ر+ مان نت 3) - 2(*ر + م۱ 0 ۷ پس از جای‌گذاری مقادیر مناسب برای ,۰2,۰2 ۷ (نسبت پواسن) و 7 معادله ۳-۳ به صورت زیر تبدیل می‌شود: او -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ )۱۳ اگر جابه‌جایی‌های |۷۷ و در در نقاط 2 و و2 اندازه‌گیری شوند. مدول تغییر شکل ماده بین (2 و و2 را می‌توان با استفاده از رابطه (۳- ۵) محاسبه نمود: (۳- ۵) اه عت و 1 ۷۷3 7 7۱ گزارش نتایج باید شامل موارد زیر باشد: - توضیح کامل زمین‌شناسی محل آزمایش شامل پیمایش مغزه, جنس سنگ. شرایط ناپیوستگی‌ها در سطح و در ژرفاء عکس‌های مغزه. عکس محل‌های آماده‌سازی شده برای آزمایش و توصیف عوارض ناشی از آتش‌کاری - توضیح تجهیزات آزمایش شامل: عکس ابزار نصب شدهء نمودار شماتیکی از تجهیزات. میزان دقت و حساسیت کلیه ابزار اعمال فشار و ابزار تغییر شکل و داده‌های واسنجی برای همه تجهیزات. - ارائه جداول اطلاعات خام. - رسم منحنی تغییر شکل برحسب فشارء همانند شکل (۳-۳). اطلاعات به‌دست آمده از این نمودار برای تعیین شکل منحنی تنش - کرنش, محاسبه مدول‌های مختلف و تعیین ویژگی‌های برگشت‌پذیری و کشسانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. - رسم تغییر شکل برحسب زمان, همانند شکل (۴-۳). این منحنی برای مطالعه ویژگی‌های خزش سنگ به‌کار می‌رود. این منحنی در مدت زمان انجام آزمایش باید برای تعیین زمان لازم برای سیکل‌های بارگذاری بعدی آماده شود. - رسم منحنی‌های تغییرشکل برحسب ژرفای مبنا که در شکل (۵-۳) برای ژرف‌ترین نقطه گیرداری نشان داده شده است. این منحنی تغییر شکل برای تعیین نواحی آنومالی با مدول کم‌تر یا بیش‌تر از مقدار میانگین استفاده می‌شود. پس از تعیین این ناحیه. می‌توان آن‌ها را با مغزه حاصل از چال‌های ابزاربندی تطبیق داد. درصورتی که گیرداری در نقاط مناسب انجام شده باشد. مدول این مناطق با استفاده از معادله ۰۱-۳ محاسبه می‌شود. - مدول محاسبه شده. برای حل مسایل طراحی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. برای روشن کردن ارتباط بین فواصل اندازه گیری در ژرفای توده سنگ و دامنه تنش اعمالی برای هریک از مدول‌های به‌دست آمده باید دقت کافی به‌عمل آید. ۷-۱-۳ نکته‌های کلی اهم نکته‌ها و یادآوری‌های که در این آزمون مطرح هستند. به شرح زیر می‌باشد: - آزمایش بارگذاری صفحه‌ای یکی از آزمایش‌های بر جای مکانیک سنگ است که برای تعیین مدول تغییرشکل پذیری و کشسان توده سنگ به‌کار می‌رود. در این آزمایش مدول تغییرشکل‌پذیری و کشسانی توده -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۲ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ سنگ با استفاده از میزان جابه‌جایی توده سنگ ناشی از اعمال بار عمود بر سطح و فرمول‌های مشخص, محاسبه - محل انجام آزمایش معمولا در یک تونل اکتشافی است که از دیواره‌های تونل یا سقف و کف آن به‌عنوان صفحه تکیه‌گاه یا واکنش برای اعمال بار جک استفاده می‌شود. این بار در عمل می‌تواند به عنوان مثال بار وارده بر تکیه‌گاه‌ها ناشی از آبگیری سدبتنی قوسی باشد. گسل. مناطق خرد شده, حفره‌ها و حفاری‌ها در نزدیکی محل آزمایش روی نتایج مورد بررسی قرار گیرد. - کشیدگی‌سنج نصب شده در گمانه ابزاربندی باید به‌صورت نقطه‌ای با جداره گمانه درگیر شود و نباید | تمام طول تزریق کرد. - ابعاد صفحات بارگذاری به شرایط زمین‌شناسی محل, مقاطع گالری و فشار اعمالی بستگی دارد. کم‌ترین قطر معمول صفحات بارگذاری ۵/* متر و ابعاد گالری باید دست کم ۶ برابر قطر صفحه‌ی بارگذاری باشد. ن را در - با توجه به اهمیت تاثیر ناهمسان‌گردی توده سنگ در پارامترهای ژئومکانیکی. در صورت ناهمسانگرد بودن توده سنگ. آزمایش باید در راستاهای مختلف مثلا عمود و یا موازی سطح لایه‌بندی انجام شود. ۲-۳ دستورالعمل اندازه‌گیری برجای تغیبرشکل سنگ با آزمابش بارگذاری صفحه‌ای با صفحات صلب ۱-۳-۳ هدف این روش برای تعیین مدول تغییرشکل پذیری برجای توده‌سنگ در تونل‌ها یا دیگر فضاهای زیرزمینی کوچک به کار می‌رود. مبانی انجام آزمایش 9 تئوری محاسبات بر مبنای استاندارد ای.اس.تی.ام» شماره 14394-046 می‌باشد. ۲-۲-۳ اهمیت و موارد استفاده مبانی اولیه این آزمون شبیه به آزمون بارگذاری صفحه‌ای انعطاف پذیر است. با این تفاوت که در این روش بار توسط جک‌های هیدرولیکی تولید شده و به واسطه صفحات و ستون‌های صلبی که بین آن‌ها قرار گرفته به دیوارهای سنگی تونل یا گالری وارد می‌شود. با وجود وزن زیاد و سختی مراحل آماده‌سازی محل انجام آزمایش. آزمون بارگذاری صفحه‌ای صلب. بارها در مهندسی سنگ استفاده شده است. گستره استفاده از این آزمایش به سال ۱۹۵۵ برمی‌گردد و به طور خلاصه عبارت است از به کار بردن سیکل‌های بارگذاری و باربرداری بوسیله جک‌های هیدرولیکی. سپس بررسی پاسخ سنگ در اثر این بارگذاری و باربرداری‌ها. با انجام این عملیات بارگذاری و باربرداری, اطلاعات لازم برای محاسبه مدول در شکل (۶-۳) شمای کلی آزمایش و9 نحوه قرارگیری تجهیزات نمایان است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳۳ 4 1 394-48 ورارسان جابه‌جایی ی حفاری آورده نشده است. شکل ۶-۳- نحوه قرارگیری تجهیزات در آزمون بارگذاری صفحه‌ای صلب ۳-۲-۳ تجهیزات ویژگی‌های تجهیزات مورد نیاز این آزمایش, به شرح زیر می‌باشند: کرده و در مدت زمان آزمایش. با دقت ۳ درصد. ثابت نگه دارند. دیگر تجهیزات لازم عبارتند از - بارسنج‌ها و ورارسان فشار: برای اندازه گیری فشار در جک‌ها از سنجشگر فشار هیدرولیکی. ورارسان فشار یا بارسنج استفاده می‌گردد. دقت سنجشگر با ورارسان فشار با در نظر گرفتن خطای دستگاه‌های قرائت کننده. خطای دستگاه‌های قرائت کننده معادل ۴/۲ کیلو نیوتون و کم‌ترین حساسیت آن ۲/۲۲ کیلو نیوتون توصیه می‌گردد. - تجهیزات مربوط به آماده‌سازی سطوح بارگذاری: به منظور آماده‌سازی سطح مورد آزمایش, مجموعه‌ای از وسایل حفاری مانند دستگاه حفاری, پتک و چکش‌های مخصوص خرد کردن زواید سنگی مورد نیاز می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ گیری از ژرفای دست کم ۱۰ متر همراه باشد. دست آمده سست یا نامناسب باشد. می‌توان از هر گونه وسیله بازبینی برای بررسی چال و توجیه عوارض زمین‌شناسی موجود در مغزه‌ها استفاده نمود. - وسایل اندازه گیری تغییر مکان: این وسایل شامل یک کشیدگی سنج گمانه‌ای چند نقطه‌ای و یک قطر سنج و ۱ ۰ ۰ ۳ مس ۰ تونل برای هر چال ابزاربندی می‌باشد. معمولا برای اندازه گیری سطحی از سنجشگرهای عقربه‌ای با ال.وی.دی.تی استفاده می‌شود. دقت و حساسیت این وسایل باید به ترتیب ۰/۰۹۲۵ میلی‌متر و ۰/۰۹۱۳ ۱ میلی‌متر می‌تواند نتایج آزمایش را از درجه اعتبار ساقط نماید. صفحات باربری مناسب برای این روش در شکل (۷-۳) نشان داده شده‌است. صلبیت این صفحات. جدا یا گالری دارد. معمولا قطری معادل ۰/۵ تا ۱ متر برای این صفحات پیشنهاد می‌گردد. هنگام آزمایش صفحه بوجود می‌آید. پس راه‌حل مناسب در این شرایط استفاده از صفحات فولادی با ستبرای بیش تر 66 121۵1616۳ [1۳۵ -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل ۴-۲-۳ مراحل ان< مراحل زیرء در مور ۱-۴-۲-۳- آماده‌ساز منظور می‌توان از وسا اندازه نصف قطر صفح< می‌توان با توجه به صا به گونه‌ای انجام شود ۲-۴-۲-۳ ساخت د در حالتی که صفد دانجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ 0۹3948 و4 5 ۸۱ ۱ را 2 شکل ۷-۳- صفحات بارگذاری صلب با قطر ۱۲ اینچ ام آزمایش د این روش آزمایش اجرا می‌شود: ی محل انجام آزمایش بل حفاری و یا پتک استفاده نمود. ابعاد سطح آماده‌سازی شده باید طوری باث ه یا جک از لبه‌های آن گسترش داشته باشد. لازم است قطر منطقه آماده‌سازء د. بخش‌های سست و شکسته شده سطح سنگ با چکش برداشته می‌شود. ش ای بم و خفه ناشی از ضربه چکش به سطح سنگ تشخیص داد. پرداخت نهایر که اختلاف بین پستی و بلندی‌های آن از ۲۵ میلی‌متر بیش‌تر نباشد. پس گ به وسیله پمپ باد تمیز می‌شود تا ذرات سست و گرد و غبار آن کاملا برطر الشتک‌های باربری ات بارگذاری در محل خود قرار گرفته است. بالشتک‌ها با ریختن سیمان. بتن گ و صفحه ایجاد می‌شوند. این روش در مورد آزمایش‌هایی که در راستاهای : ۱۳۵ ی گردد. برای این شده ۱/۵ تا ۲ برابر کستگی‌های ژرف را ف گردد. و یا هر ماده مناسب زدیک به قائم انجام -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۶ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ می‌گیرند قابل اجرا نمی‌باشد. لبه‌های بالشتک با قالب‌های مناسب قالب‌بندی می‌گردد تا بالشتک شکل مورد نظر را به کلیه حالات باید مراقب بود که هیچ گونه حفره یا حباب هوایی در بالشتک باقی نماند. ستبرای بالشتک نباید در هیچ سنگ و صفحات باربری تطابق نمایند. استفاده از سیمان زودگیر با مقاومت بالا یا گوگرد مذاب برای ساخت بالشتک‌ها شکل ۸-۳- ابعاد مجاز سطح سنگ و بالشتک بتنی ۳-۴-۲-۳ آماده‌سازی نقاط اندازه گیری سطحی شش نقطه اندازه گیری سطحی با فواصل مساوی بروی سطح سنگ و در حواشی بالشتک‌ها قرار می‌گیرند. ورارسان طوری استقرار می‌یابند که تنها تغییر مکان سنگ را اندازه‌گیری کنند. معمولا پایه ثابت ورارسان در خارج از محدوده تاثیر بارگذاری قرار داده می‌شوند. به هیچ عنوان نباید ورارسان را روی تجهیزات بارگذاری نصب نمود. وسیله اندازه‌گیری قطر گالری نیز بین سطوح بارگذاری نصب می‌شود. ۴-۴-۲-۳ آماده‌سازی نقاط اندازه گیری ژرفی فاصله این نقاط تا خط یاد شده نباید از ۱۰ درصد پهنای بالشتک باربری تجاوز کند. چال‌های مربوط به نصب تجهیزات -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳۷ اندازه گیری باید تا حد امکان کوچک باشد. این چال‌ها توسط دستگاه حفاری دورانی الماسه در هر دو سطح بارگذاری متقابل حفاری می‌گردند. حفاری باید همراه با مغزه‌گیری بوده و برای هر چال لاگ آن نیز تهیه شود. با بررسی مغزه‌های به دست آمده از حفاری و یا با استفاده از تجهیزات بازبینی چال مثل چال‌نگار . می‌توان نقاط مناسب برای اندازه‌گیری تغییر مکان را انتخاب نمود. این نقاط باید در یک طرف عوارضی مثل درزه‌هاء لایه‌های نازک. رگه‌ها یا عوارض مشابه قرار گیرد و بتوان از آن به عنوان نقطه مرجع برای دیگر اندازه گیری‌ها استفاده نمود. دیگر نقاط اندازه‌گیری باید با توجه به ویژگی‌های زمین‌شناسی, در فاصله بین سطح سنگ و ژرفایی معادل سه برابر قطر صفحه قرار گیرند. یادأوری می‌گردد که بهترین وسیله برای اندازه‌گیری‌های ژرفی, استفاده از کشیدگی سنج‌های گمانه‌ای چند نقطه‌ای است که روش نصب و استفاده از آن‌ها در استاندارد ای.اس.تی.ام» شماره 4403 1 به طور کامل توصیح داده شده‌است. ۵-۴-۲-۳- کنترل‌های پیش از آزمایش پس از نصب وسایل اندازه گیری در چال‌هاء تمامی قسمت‌های آن با ابزارهای الکتریکی یا مکانیکی کنترل شده و از کارایی آن‌ها اطمینان حاصل می‌گردد. این کنترل پس از نصب وسایل بارگذاری و ستون‌های مهار کننده" دوباره تکرار می‌گردد. همچنین پس از ساخت بالشتک‌ها و پیش از افزایش بارء لازم است که کلیه اجزای مکانیکی. هیدرولیکی و ۶-۴-۲-۳- روش انجام آزمایش آزمایش به شرح زیر انجام می‌شود: الف- بعد از نصب کلیه اجزای ابزاربندی در گمانه‌های حفر شده. این آبزار باید از لحاظ عملکرد الکترونیکی و مکانیکی کنترل شوند. همچنین پس از نصب اجزای بارگذاری, عملکرد آن‌ها نیز باید کنترل گردد. در نهایت همه وسایل مکانیکی. هیدرولیکی و الکترونیکی پس از بتن‌ریزی. نصب کامل و پیش از اعمال اولین افزایش بار کنترل شوند. ب- آزمایش‌ها باید به‌طور پیوسته و شبانه‌روزی و بر پایه مقادیر بار در نظر گرفته شده و افزایش منظم با دیدگاه‌های ویژه طراحی در محل انجام شود. | - 60 2- 116517۵111 6) 5 -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۸ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ج- برای به‌دست آوردن داده‌های مطلوب. لازم است در هنگام انجام آزمایش, تغییر شکل سنگ باابزار خودکار به‌طور پیوسته و یا با فواصل زمانی مناسب ثبت شود. درصورتی که از سامانه ثبت ناپیوسته استفاده می‌شود. دست کم ۴ قرائت در هنگام اولین ساعت بارگذاری یا باربرداری باید انجام شود. د- بیشینه فشار آزمایش, شمار سیکل‌ها تا رسیدن به بیش‌ترین فشار و شمار دفعات آزمایش فشار در هر سیکل بر وارده پیش‌بینی شده از سوی سازه کافی به‌نظر می‌رسد. برای انجام آزمایش, پنج سیکل بارگذاری و باربرداری در شکل (۹-۳) نمونه یک سیکل بارگذاری نشان داده شده است. ی شکل ۹-۳- تغییر شکل سطح سنگ به صورت تابعی از فشار بارگذاری ه- مدت زمان هر افزایش با توجه به خصوصیات خزش توده سنگ مشخص می‌شود. برای درک درست از رفتار توده سنگ دست کم ۴۸ ساعت باید آن را تحت هر مرحله فشار قرار داد و سپس به مدت ۲۴ ساعت بدون بارء افزایش‌های متوالی استفاده شود. تغییر فشار جک‌ها در طول هر مرحله از بارگذاری باید در حد ۲ درصد مقدار در شکل (۱۰-۳) نمونه‌ای از زمان‌بندی یک آزمایش معمولی نشان داده شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳۹ تیه هه ۵ ۶۹ 0 4۵ ب 1 روز دوازدهم روز یازدهم روز دهم روزنهم روز هشتم روز هفتم روز ششم روز پنجم روز چهارم روز سوم روز دوم روز اول زمان (روز) شکل ۱۰-۳- تغییر شکل سطحی سنگ برحسب زمان در آزمایش بارگذاری صفحه‌ای صلب ۵-۲-۳ محاسسبات چنان چه بیان شد روابط موجود برای آزمون‌های بارگذاری صفحه‌ای از تئوری کشسانی به دست آمده‌اند. اما نکته مهم تعیین شرایط مرزی مناسب پیش از بکارگیری روابط است. باید توجه کرد که صفحات انعطاف‌پذیر (جک تخت) یک مرز تنش یکسان را در فصل مشترک صفحه و سنگ بوجود می‌آورند در حالی که صفحات صلب یک مرز جابه‌جایی یکسان را ایجاد می‌کنند. در نتیجه روابط به دست آمده برای محاسبه مدول تغییرشکل پذیری توده‌سنگ برای این دو روش کاملاً متفاوت هستند. استفاده از صفحات انعطاف‌پذیر در اجرای این آزمون بسیار متداول است. اما در صورتی که استحکام و قطر صفحات به درستی انتخاب شوند می‌توان از صفحات صلب به خوبی استفاده کرد. در حقیقت زمانی که توده‌سنگ ضیف است استفاده از صفحات صلب بیش‌تر توصیه می‌شود. پایه و اساس روابط استفاده شده در محاسبات این آزمایش. بر حل کشسان بارگذاری گسترده یکنواخت روی سطح دایروی یک محیط کشسان. همسانگرد و نیمه بیکران استوار است که در استاندارد ای.اس.تی.ام. شماره 4394-08 ارائه شده است. مدول تغییرشکل پذیری با توجه به تغییرشکل اندازه‌گیری شده در مرکز سطح بارگذاری دایروی, از رابطه (۶-۳) محاسبه می‌گردد: ری ند سا 2/1 که در آن اس ۳ بار کل روی صفحه صلب (کیلو نیوتون) -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۰ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ جا: شعاع صفحه صلب (میلی‌متر) اگر جابه‌جایی‌ها در درون توده‌سنگ برداشت شوند. محاسبه مدول ۲ برای ایستگاه‌های اندازه گیری جابه‌جایی‌ها که در مرکز صفحه دایروی و درون توده‌سنگ جایگذاری شده‌اند. طبق رابطه زیر انجام می‌شود: (۷-۳) ی + 27081 (27 -2) اند سا < ۳ 2 2 205 2 ی 2 که در آن: 2 ژرفای جابه‌جایی اندازه‌گیری شده در پشت صفحه بارگذاری (میلی‌متر) پایسته است که برای هر سنگ میانگین. دامنه. انحراف معیار و سطح اطمینان ۹۵ درصد میانگین همه نقاط اندازه‌ گیری محاسبه گردد. ۶-۲-۳ گزارش نتایج گزارش نتایج باید شامل موارد زیر باشد: - توضیح کامل زمین‌شناسی محل آزمایش شامل پیمایش مغزه. جنس سنگ. شرایط ناپیوستگی‌ها در سطح و ژرفاء عکس‌های مغزه. عکس محل‌های آماده‌سازی شده برای آزمایش و توصیف عوارض ناشی از آتش‌کاری, - توضیح تجهیزات آزمایش شامل عکس ابزار نصب شده. نمودار شماتیکی از تجهیزات. میزان دقت و حساسیت همه ابزار اعمال فشار و آبزار تغییر شکل و داده‌های واسنجی برای همه تجهیزات. - ارائه جداول اطلاعات خام. - رسم منحنی تغییر شکل برحسب فشار (همانند شکل ۳-۳) و اطلاعات به‌دست آمده از این نمودار برای تعیین شکل منحنی تنش- کرنش, محاسبه مدول‌های مختلف و تعیین ویژگی‌های کشسان سنگ مورد استفاده, قرار می‌گیرد. - رسم منحنی تغییر شکل برحسب زمان, (همانند شکل ۴-۳) برای مطالعه ویژگی‌های خزش سنگ به‌کار می‌رود. این منحنی در مدت زمان انجام آزمایش باید برای تعیین زمان لازم برای سیکل‌های بارگذاری بعدی آماده شود. - رسم منحنی‌های تغییرشکل برحسب ژژرفای مبنا که در شکل (۵-۳) برای ژرف‌ترین نقطه گیرداری نشان داده شده است. این منحنی برای تعیین نواحی آنومالی با مدول کم‌تر یا بیش‌تر از مقدار متوسط استفاده می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ )۱۳ پس از تعیین این ناحیه. می‌توان آن‌ها را با مغزه حاصل از چال‌های ابزاربندی تطبیق داد. درصورتی که گیرداری در نقاط مناسب انجام شده باشد. مدول این مناطق با استفاده از معادله ۱-۳ محاسبه می‌شود. مدول محاسبه شده برای حل مسایل طراحی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. برای روشن کردن ارتباط بین فواصل اندازه گیری در ژرفای توده سنگ و دامنه تنش اعمالی برای هریک از مدول‌های به‌دست آمده باید ۷-۲-۳ نکته‌های کلی اهم نکته‌ها و یادآوری‌های که در این آزمون مطرح هستند. به شرح زیر می‌باشد: - منطقه مورد نظر باید از نظر زمین‌شناسی معرف توده‌سنگ باشد. اما پیشنهاد می‌شود برای تعیین عوارضی چون گسل‌هاء مناطق خرد شده. کاواک‌ها و ... آزمایش‌های جداگانه‌ای روی بخش‌هایی از سنگ که دارای - اثر ناهمسانگردی را می‌توان با انجام آزمایش در راستاهای مختلف بررسی نمود. به عنوان مثال در سنگ‌های رسوبی می‌توان آزمایش را در راستاهای عمود و موازی سطوح لایه‌بندی انجام داد. ژرفای منطقه‌ای از سنگ که در اثر بارگذاری تغییرشکل می‌یابد. به قطر صفحه بارگذاری و مقدار بار اعمال شده بستگی دارد. صفحات و بارهای بزرگ. امکان اندازه‌گیری تغییرشکل‌ها را در فواصل دورتر از سطح توده‌سنگ فراهم می‌سازد. بنابراین اگر هدف اولیه آزمایش اندازه گیری تغییرشکل در منطقه دست خورده گالری اجازه استفاده از چنین صفحات بزرگی را نمی‌دهد. ابعاد صفحه بارگذاری بستگی به شرایط زمین‌شناسی محل, فشار اعمالی و ابعاد گالری اکتشافی دارد. کند. اما برای قرائت تغییر مکان در فشار بیشینه آزمایش دست کم به ده دقیقه زمان نیاز می‌باشد. - با این روش می‌توان تغییر مکان‌های آنی و تابع زمان (خزشی) را نیز اندازه‌گیری نمود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۳ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ ۳-۳- دستورالعمل تعیین مدول‌های تغییرشکل پذ بری سنگ با استفاده از اتساع سنج (دبلاتومتر) انعطاف‌پذیر و اندازه‌گیری جابه‌جایی شعاعی (روش لنک) ۱-۳-۳ هدف با انجام این آزمایش که یک لوله منبسط شونده (دیلاتومتر) برای اعمال فشار بر روی دیوارهای گمانه استفاده شده و انبساط (اتساع) به‌وجود آمده در گمانه با یک جابه‌جایی‌سنج در گمانه. اندازه‌گیری می‌شود. می‌توان مدول تغییر شکل‌پذیری توده سنگ در محل انجام آزمایش را از روابط بین فشار و اتساع محاسبه نمود. همچنین با انجام این آزمایش می‌توان مدول تغییرشکل‌پذیری در صفحه‌ای عمود بر گمانه را نیز به‌دست آورد. این دستورالعمل بر پایه روش پیشنهادی ۲-۳-۳ اهمیت و موارد استفاده این روش بر مبنای روش اتساع‌سنج (لنک) که در کشور پرتغال ابداع شده» استوار است. اتساعسنج‌های مختلف از انواع مشابه نیز ممکن است نیازمندی‌ها و هدف از این آزمایش را برآورد کند. نتایج آزمایش‌های اتساعسنجی (دیلاتومتری) در بررسی‌های ژئوتکنیکی پی‌هاء سدهاء تونل‌هاء مغارها و ... استفاده می‌شود. این آزمایش در سنگ‌های ضعیف رسی یا بسیار درزه‌دار که امکان مغزه‌گیری برای انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی در آن‌ها وجود ندارد با تدابیر ویژه قابل اجرا می‌باشد. صفحه‌ای یا آزمایش جک شعاعی کوچک‌تر است. ولی نتایج آن در مقایسه با نتایج یک نمونه آزمایشگاهی بدون درزه به واقعیت نزدیک‌تر است. مقادیر تغییر شکل اندازه‌گیری شده در آزمون اتساع سنجی ممکن است با توجه به مقیاس و درزه‌داری تصحیح شود. اندازه گیری تغییر شکل قطر گمانه در آزمون اتساع سنجی (دیلاتومتری) به دو روش مستقیم و غیرمستقیم صورت می‌گیرد. در روش غیرمستقیم آساس بر اندازه‌گیری تغییر حجم بوده و در سنگ‌های ضعیف و خاک‌ها استفاده می‌شود. در روش مستقیم که کاربرد وسیع‌تری نسبت به روش غیرمستقیم دارد. اندازه‌گیری جابه‌جایی با استفاده از ابزار سنجش موسوم به ال.وی.دی.تی انجام می‌شود. این روش همچنین امکان ارزیابی ناهمسانگردی در توده سنگ را نیز دارا می‌باشد. ۱-۱ ۵۲۵۱۳۵ ۲۵۵0۲۵ ۳۵۵۱۵۲۱۵ 63۷1| )11۳۲( -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳۳ ۳-۳-۳- تجهیزات تجهیزات مورد نیاز این آزمایش به شرح زیر می‌باشند: ۱-۳-۳-۳ تجهیزات حفاری و آماده‌سازی گمانه‌ی آزمایش [۱] موارد زیر را شامل می‌شود: - دستگاه حفاری برای حفر گمانه آزمایش با ژرفای و عمق مورد نظرء که معمولا از دستگاه حفاری دورانی با سرمته الماسه برای ایجاد دیواره صاف در گمانه استفاده می‌شود. - تجهیزات جدارگذاری گمانه (کیسینگ) در صورت ضرورت برای نگهداری دیواره آن در خارج محدوده آزمایش. - تجهیزات و مصالح مورد نیاز برای تزریق» پر کردن و حفاری دوباره گمانه در محدوده آزمایش برای نگهداری دیواره» - قطرسنج برای کنترل تمیزی و یکنواختی قطر گمانه. به‌منظور قرار دادن اتساع سنج (به‌عنوان مثال استوانه‌ای با قطر معادل با قطر اتساع‌سنج). موارد زیر را در بر می‌گیرند: - یک با چند استوانه واسنجی با ویژگی‌های کشسان مشخص و قطر داخلی برابر با قطر گمانه‌ی آزمایش و درازایی همانند درازای مفید اتساع‌سنچج. - میکرومتر برای اندازه‌گیری قطر خارجی اتساع‌سنج. با دقت ۰/۰۲ * میلی‌متر یا بیش‌تر. ۳-۳-۳۳ میل خسگر (پروب) اتساع سنج - میل حسگر اتساع سنج با غشای انعطاف پذیر مقاوم که دارای پوسته مستحکمی بوده و روی یک هسته نصب می‌شود. به گونه‌ای که پوسته می تواند منورم شده و بر روی دیواره گمانه فشار وارد بیاورد. این هیدرولیکی به‌ کار رفته را منتقل نماید. نوعی از میل حسگر اتساع سنج دارای قطر ۷۶ تا ۱۱۶ میلی‌متر و -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ نری اتصال سریع هیدرولیکی ‏ اتصال الکتریکی غشای متورم شونده در امتداد درپوش اشباع محور 5 شکل ۱۱-۳- دیلاتومتر نوع لنک وسیله نصب: وسیله‌ای برای نصب. بالا و پایین بردن میل حسگر (پیروب) در گمانه 9 اندازه‌گیری موقعیت 9 جهت‌داری آن با دقت ۵ + سانتی‌متر و ۵ * درجه. برای این منظور می‌توان از لوله های حفاری, لوله‌های ۴-۳-۳-۳ سامانه هیدرولیکی برای اعمال فشار به میل حسگر (پروب) سامانه هیدرولیکی برای اعمال فشار به پروب. باید دارای ویژگی‌های زیر باشد: - پمپ و لوله‌های ارتباطی به‌طوری‌که قادر به پر کردن, منبسط کردن و خالی کردن میل حسگر (پروب) اتساع سنج باشد و بتواند فشار را در محدوده مورد نظر اعمال کرده و ثابت نگهدارد. - پمپ معمولا از نوع الکتریکی بوده و با یک کنترل کننده فشار همراه می‌باشد که این کنترل کننده فشارء بار اعمالی را حفظ کرده یا نرخ بارگذاری را ثابت نگه می‌دارد. - جایگزین پمپ یاد شده می‌تواند استفاده از کپسول‌های هوای فشرده با فشاری حدود ۲ برابر فشار نهایی باشد. - انجام آزمایش در یک گمانه بزرگ با استفاده از یک میل حسگر (پروب) با قطر بزرگ ممکن است نیازمند استفاده از دو پمپ یا دست کم یک پمپ دو سرعته. یکی برای جریان پمپاز سامانه اعمال فشار اولیه و ۵-۳-۳-۳ سامانه‌های اندازه‌گیری سامانه‌های اندازه گیری باید ویژگی‌های زیر را داشته باشند: - یک یا چند سامانه اندازه گیری جابه‌جایی که مرکب از یک واحد قرائت به همراه چند حسگر با دقت ۰/۰۰۲ جابه‌جایی‌سنج الکتریکی از نوع آل.وی.دی.تی. که ممکن است در راستای قطر. با زاویه ۱۲۰ درجه نسبت به‌هم نصب شود تا آندازه گیری را انجام دهند. جابه جایی‌سنج‌ها توسط کابل‌های الکتریکی به واحد قرائنت موجود بر روی سطح زمین متصل می‌شوند. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳۵ - یک سامانه اندازه گیری فشار مانند فشارسنج بوردن!" یا یک منتقل کننده الکتریکی فشار با محدوده مورد نیاز و حساسیت سنجش بیش‌تر از ۲ * درصد دامنه یا بازه فشاری که در هر آزمایش به‌کار می‌رود. ۴-۳-۳ - مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این آزمایش اجرا می‌شود: ۱-۴-۳-۳ انتخاب نقاط آزمایش - موقعیت گمانه‌های حفاری و ژرفای آن‌ها با در نظر گرفتن تغییرات پیش‌بینی شده کیفیت سنگ. ژرفای هوازدگی و نوع محاسباتی که روی نتایج انجام خواهد شد. تعیین می‌شود. - در هر گمانه. آزمایش‌ها ممکن است در فواصل یکسان یا در نقاط مشخصی از سازندهای زمین‌شناسی با راستای درازای چال آزمایش تهیه شود. برای مثال, فاصله آزمایش ۰۱ ۲ و ۵ متر ممکن است بسته به درازای گمانه آزمایشی و وضوح مورد نیازء مشخص شود. ۲-۴-۳-۳ حفاری و آماده‌سازی در حفاری و آماده‌سازی گمانه‌های آزمایش موارد زیر باید رعایت گردند: - گمانه‌های آزمایش باید با مراقبت و بیش‌ترین دقت حفر شوند تا افزون بر حفظ پایداری دیواره با قطر ثابت. دارای کم‌ترین انحراف باشد. در ضمن. باید به‌خاطر داشت که خرده‌های سنگی بین اتساع سنج و دیواره چال - قطر گمانه ۰/۵ تا ۳ میلی‌متر بزرگ‌تر از قطر میل حسگر (پروب) در حالت منقبض شده است. این رقم بر حسب زرفای گمانه تغییر می‌کند ولی نباید از ۵ میلی‌متر بیش‌تر باشد. - بررسی گمانه با یک دوربین تلویزیونی برای اجتناب از آسیب دیدن پوسته انعطاف پذیر (پروب) توسط شکاف یا حفره‌های ایجاد شده توصیه می‌شود. زمانی که چال نیاز به نگهداری دارد. این کار با نصب لوله محافظ جدار از سر گمانه تا بالاترین بخش آزمایش انجام شود. این کار را می‌توان با پر کردن و حفاری دوباره محدوده خرد |] - -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۶ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ مغزه‌های حفاری به‌طور کامل پیمایش شده و میزان بازیابی مغزه. میزان ترک خوردگی. ویژگی‌های سنگ. هوازدگی و خصوصیات ساختمانی مانند شیستوزیته. تورق, لایه‌بندی و درزه‌ها ثبت می‌شود. در صورت عدم حضور ناظرین آزمایش در محل کارء مغزه‌های سنگ باید برای بررسی‌های بعدی در دسترس باشد. ۳-۴-۳-۳ واسنجی تجهیزات واسنجی تجهیزات به صورت زیر باید انجام شود: - تجهیزات کامل آزمایش اتساع سنج پیش از هر سری آزمایش, همچنین دست کم به‌صورت هفتگی در ضمن - درحالی که اتساع سنج داخل استوانه واسنجی قرار دارد. بیش‌ترین فشار آزمایش به سامانه اعمال, نشت و ثابت - در مرحله بعد. فشار کاملا برداشته شده و به صورت پله‌ای در محدوده آزمایش واقعی افزایش می‌یاید و دست کم ۵ قرائت فشار و اتساع متناظر با آن ثبت می‌شود. درصورتی که سلول اتساع سنج دارای بیش از یک جابه‌جایی‌سنج باشد. قرائت‌ها مقایسه شده و سپس متوسط‌گیری می‌شود. منحنی فشار بر حسب میانگین اتساع ترسیم می‌شود و شیب آن ,,/۱ (بر حسب مگاپاسکال بر میلی‌متر) با انبساط نظری یک سیلندر. حاصل از تئوری کشسانی مقایسه می‌شود. - میل حسگر (پروب) به‌طور جداگانه و در حالت غیرمحصور (بدون محدودیت جانبی) باد می‌شود. بدین ترتیب - سامانه اندازه گیری جابه‌جایی نیز باید به‌طور مستقل با استفاده از یک میکرومتر واسنجی شود. ترجیحا این واسنجی به‌طور مستقیم در فاصله‌ی بین بالشتک‌های اندازه گیری انجام می‌گیرد. در محدوده اندازهگیری, حساسیت کلی تجهیزات باید ثابت باشد. حساسیت عبارت است از میزان اتساع بر حسب میلی‌متر به ازای هر ۴-۴-۳-۳ - روش انجام آزمایش آزمایش به روش زیر انجام می‌گردد: - ابتدا با قطرسنج, قطر گمانه کنترل شده. سپس میل حسگر (پروب) به داخل گمانه رانده شده و به نقطه مورد - میل حسگر زیر فشار کافی منبسط می‌شود تا از تماس دایم و بدون لغزش آن اطمینان حاصل شود. این فشار نشان دهنده کم‌ترین فشار در هنگام آزمایش است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳۷ بیش‌ترین فشار بر پایه هدف آزمایش تعیین می‌شود. فشار وارده نباید بیش‌تر از ظرفیت اسمی دستگاه باشد. - در هر مرحله, فشار ثابت مانده و میزان اتساع مربوط به آن یادداشت می‌شود. درصورتی‌که پروب شامل بیش از یک جابه‌جایی‌سنج باشد. قرائت‌های هر جابه‌جایی‌سنج به منظور محاسبه مقادیر مدول به صورت تابعی از وابستگی احتمالی رفتار سنگ به زمان را ارائه نماید. در گزینه‌ای دیگرء این کار را می‌توان با ثابت نگهداشتن قطر و ثبت افت فشار در مدت زمان آزمایش انجام داد. می‌شود. مقادیر قرائت شده اتساع < زمان در فشار ثابت برای تعیین نرخ خزش دوباره جدول‌بندی می‌شود. - مقادیر جابه‌جایی و فشار در مرحله باربرداری نیز قرائت می‌شود. در بیش‌تر موارد سه سیکل بارگذاری و باربرداری مورد نیاز است. - در ضمن آزمایش, منحنی فشار - اتساع همانند شکل (۱۳-۳) ترسیم می‌شود. - در پایان فشار سامانه به صفر رسانده می‌شود. درصورتی که پروب تنها در یک راستا جابه‌جایی را اندازه‌گیری کند. می‌توان آن را در همان ژرفا در چال چرخانده و آزمایش را برای اندازه گیری تغییر شکل در دیگر راستاها تکرار کرد. پس از آن میل حسگر اتساع سنج برای انجام آزمایش بعدی جابه‌جا می‌شود. و باز گذاری سوم بار بردلری بارگتار -سجه - پاربردار | چرخه لول شکل ۱۲-۳- منحنی‌های فشار در مقابل اتساع مربوط به چهار سنجش‌ گر نصب شده در یک اتساع سنج لنک -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۸ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ۵-۳-۳ محاسات ضرایب و پارامترهای مورد نظر با استفاده از روابط زیر محاسبه می‌شوند: ۱-۵-۳-۳ محاسبه ضرایب واسنجی - مدول برشی (م)) ماده استوانه هم‌سنجی با داشتن مدول یانگ (م]) و نسبت پواسون (م۷)» از رابطه (۸-۳) محاسبه می‌شود: (۸-۳) متا ره (م2)1+۱۷ برحسب مگاپاسکال می‌باشد. ۲-۵-۳-۳ محاسبه پارامترهای تغییرشکل پذبری سنگ - در مورد سنگ‌های با درزه‌داری کم و برای هر بخش از منحنی فشار - جابه‌جایی. مدول دیلاتومتری وتری. از رابطه ‎)٩-۳(‏ محاسبه می‌گردد: ۸۳ وت‎ ۶1۳۷0 )٩-۳( که در آن: 4۵ < مدول دیلاتومتری وتری (مگاپاسکال)» * افزایش فشار در قطعه مورد نظر (مگاپاسکال) (] < قطر چال (متر)» 0 میانگین تغییر در قطر چال (متر) > نسبت پواسون توده سنگ. - درصورتی که آزمایش در سنگ درزه وترک‌دار انجام شود و نیز مقدار ,۳ از دو برابر فشار متوسط زمین در اطراف گمانه بیش‌تر شود. کلیه ترک‌های شعاعی موجود باز خواهد شد و معادله (۹-۳)» به صورت زیر تغییر ۲۳ 2 ۱۰-۳ [ + (سل) |( ۷۷| ۷ 1)ث(] < را ) ( اِ و ) 0 5 ۵ 0 که در آن: > فشار وارده (مگاپاسکال)؛ 0 - متوسط افزایش قطر چال (متر) در اثر افزایش فشار از صفر تا ز8. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳۹ لازم به یادآوری است که معادلات ‎)۹٩-۳(‏ و (۱۰-۳)» تنها برای توده‌سنگ با رفتار کشسان خطی, همگن و همسانگرد - هنگامی که دیلاتومتر تنها دارای یک جابه‌جایی‌سنج قطری باشد. لازم است که آن‌را در همان موقعیت چرخاند و آزمایش را در حالی که راستای اندازه گیری جابه‌جایی تغییر کرده دوباره انجام داد. اتساع اندازه‌گیری شده برای چندین راستای اندازه‌گیری همانند شکل (۱۳-۳) ترسیم می‌شود. سپس مقادیر تغییر شکل جداگانه برای هر راستا محاسبه می‌شود. - از نمودار فشار - اتساع, می‌توان پارامترهای فشاری کوتاه مدت و ضرایب وابسته به زمان توده سنگ را گزارش آزمایش باید شامل اطلاعات زیر باشد: ۱-۶-۳-۳ ارائه گزارش از محل آزمایش موارد زیر را شامل می‌شود: - جزییات برنامه حفاری, شامل: عامل اجراء روش و تجهیزات مورد استفاده. - نقشه‌ای از نقاط حفاری و تهیه جدولی از درازای چال‌هاء قطرهاء شیب و جهت آن‌هاء پیمایش زئوتکنیکی مغزه حفاری که نشان دهنده نقاط لوله گذاری و9 سیمانی شده (در صورت وجود)» تراز آب زیرزمینی» انواع و ویژگی‌های سنگ. موقعیت مقاطع آزمایش است. - مشخصات کلیه ناپیوستگی‌ها در هر محل آزمایش و محدوده ۰/۵ متر بالا و پایین آن. برای این کار لازم است از «روش پیشنهادی ای.اس.آر.ام برای توصیف کمی ناپیوستگی‌ها در توده‌های سنگی» استفاده شود. - جزییات روش و تجهیزات برای واسنجی و آزمایش که همراه با مراجع خواهد بود. گزارش نتایج آزمایش اتساع سنج (دیلاتومتری) باید موارد زیر را در بر گیرد: شکل (۱۳۲-۳)» - مقادیر به‌دست آمده از پارامترهای تغییرشکل همراه با جزییات روش و فرضیات به‌کار رفته آن ارقام. پارامترهای تغییر شکل باید تنظیم شده و به‌صورت گرافیکی به‌صورت تابعی از فشار وارده, باشد. - نمودارهای تغییر شکل, به‌عنوان تابعی از زرفا (یا فاصله از ستون چال در حالت یک چاه غیرقائم) -------- صفحهٔ بعد -------- ۴۰ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ - نمودارهایی در صفحه عمود بر گمانه. که نشان دهنده ناهمسان‌گردی اتساع اندازه‌گیری شده و مقادیر تغییر ۷-۳-۳ نکته‌های کلی اهم نکته‌ها و یادآوری‌هایی که در این آزمون مطرح‌ند.ء به شرح زیر می‌باشند: - درصورتی که بیشینه فشار اعمالی وارده کم‌تر از مقدار مورد نیاز برای تسلیم شدن با شکستن سنگ اطراف گمانه باشد تنها پارامترهای کشسان را می‌توان محاسبه کرد. با وجود این. وقتی که اتساع سنج با ظرفیت بالا در سنگی ضعیف یا پلاستیک مانند شیل یا پتاس استفاده شود. خواص مقاومتی کوتاه مدت و خزش سنگ نیز ممکن است از شکل منحنی‌های نیرو - جابه‌جایی - زمان قابل استخراج باشد. به‌طور مشابه, زمانی که نتایجی از مقاومت کششی و میزان تنش در سنگ را می‌توان به‌دست آورد. - اگرچه ممکن است یک استوانه واسنجی کافی باشد. اغلب دو یا شمار بیش‌تری استوانه واسنجی با سختی‌های مختلف برای افزایش دقت به‌کار می‌روند. در مورد ماده یا قطر خارجی سیلندرهای واسنجی نیازمندی خاصی وجود ندارد. اگرچه باید سختی مشابه با توده سنگ داشته باشند و امکان واسنجی در محدوده کامل فشارهای به‌کار رفته در گمانه را فراهم کنند. - برای انجام اندازه گیری در سنگ‌های سخت. محدوده فشار معادل دست کم ۲۰ مگاپاسکال توصیه می‌شود. سیالات زیر فشار به‌کار رفته شامل گلیسیرین, اتیلن گلیکول, آب یا روغن هیدرولیک است. - برای انجام آزمایش در سنگ بسیار سخت. معمولا یک سامانه فشار با صلبیت بالا ضروری است. باید از کاربرد شیلنگ لاستیکی معمولی اجتناب و از شیلنگ فشار قوی و یا لوله فولادی استفاده کرد. - وجود یک گمانه نامنظم یا بزرگ‌تر از اندازه محدوده اندازه گیری تغییرمکان را کاهش داده و باعث می‌شود با اجتناب از آسیب‌دیدگی پوسته و اعمال بیش‌ترین فشار آزمایش ضروری است. - بلندای معادل فشار دوغاب برای پر کردن گمانه و حفاری دوباره آن هیچ‌گاه نباید بیش از ۳ متر باشد تا ویژگی‌های توده سنگ مورد آزمایش را عوض کند. گمانه سیمانی شده تا محدوده مشخصی دوباره حفاری می‌شود. پوشش سیمانی باید نازک‌تر از ۱ میلی‌متر باشد. درصورت استفاده از سیمان باید اثرات آن به‌طور این کار باعث افزایش کیفیت توده سنگ اطراف گمانه نشود. در آزمایش فشارسنجی (پرسیومتری) منارد که عموما در خاک‌ها انجام می‌شود. فشار معمولا به‌صورت پلکانی افزایش می‌یابد و در هر سطح برای زمان انتخابی ثابت شده و در ضمن آن افزایش حجم چال ثبت می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ )۱۴ - بیشینه فشار آزمایش باید در حد امکان بالا باشد. به گونه‌ای که فشار به بیش‌ترین حجم ممکن توده سنگ اعمال شود. در یک آزمایش چند سیکلی, بیش‌ترین فشار هر مرحله متوالی باید به‌طور فزاینده افزایش یابد. به‌طوری که اطلاعات مفیدی از آن در هر مرحله حتی در صورت صدمه دیدن غشا حاصل شود. - بعضی از میل حسگرها (پروب‌ها) به‌جای این که اتساع را به‌طور مستقیم از روی سنگ اندازه‌گیری کند. آن‌را بر واسنجی تابعی از فشار داخلی خواهد بود. - در صورت انجام این آزمایش روی بخش‌های درزه‌دارء ترک‌دار یا خرد شده که درون گمانه انجام می‌شود. باید دقت شود تا دیلاتومتر در گمانه گیر نکند و یا سنگ‌ها سبب سوراخ و یا پاره شدن غشا لاستیکی نشود. - توصیه می‌شود برای اعمال فشار به پروب. به‌جای استفاده از پمپ‌های هیدرولیکی از هوای فشرده استفاده شود. در صورت استفاده از پمپ‌های هیدرولیکی. به هر دلیل که آزمایش متوقف شود. ادامه آزمایش مقدور نیست. در صورت استفاده از هوای فشرده, آمکان ادامه کار فراهم می‌شود. - استفاده از پروب‌هایی با یک سنجش‌گر (سنسور) توصیه نمی‌شود. ۳-۳ دستورالعمل تعیین تنش برجا و مدول تغییرشکل‌پذبری با استفاده از روش جک مسطح ۱-۴-۳ هدف آزمایش جک مسطح برای اندازه‌گیری تنش بر جای توده سنگ در سطوح رخنمون یافته ناشی از حفاری‌های زیرزمینی به‌کار می‌رود. افزون بر آن» از این آزمایش می‌توان مدول‌های شکل‌پذیری را نیز محاسبه کرد. این دستورالعمل با استفاده از ای.اس.تی.ام, شماره 14729 [۳] و آی.اس,.آر.ام [۴] تهیه شده است. ۲-۴-۳ اهمیت و موارد استفاده با انجام این آزمایش می‌توان در راستای عمود بر محور شکاف ایجاد شده. تنش برجا را به‌دست آورد و درنتیجه با انجام آن در چند راستای از پیش تعیین شده تانسور تنش را به‌دست آورد [۱]. به‌طور کلی جک مسطح., تنش‌های موازی محور تونل در جهات قائم را با دقت بیش‌تری اندازه‌گیری می‌کند. زیرا این تنش‌ها خیلی کم‌تر زیر تاثیر وجود تونل قرار توجهی از بقیه بیش‌تر باشد (۳ یا ۴ برابر) در نقاط مشخصی از گالری. ممکن است فشار خیلی کم یا حتی به صورت به‌دلیل احتمال تاثیر این عوامل, درآزای گالری آزمایشی باید دست کم دو یا ترجیحا تا ۵ برابر قطر گالری آزمایش باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۲۳ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ استفاده را به‌دست آورد. ۳-۴-۳ تعاریبف تعاریف به قرار زیر می‌باشد: - فشار برگشت‌پذیری" (فشار جبرانی): فشاری که لازم است اعمال شود تا سنگ به وضعیت اولیه با زگردد. _ تنش جداری : تنش مماسی در سطح فضای حفر شده می‌باشد. - تنش دست نخورده : به میدان تنش توده سنگ پیش از ایجاد فضای زیرزمینی گفته می‌شود. ۴-۴-۳ ملاحظات و فرضیات در انجام این آزمایش, به موارد زیر باید توجه ویژه شود: - کارکنان انجام آزمایش: کلیه کارکنان مسوول انجام آزمایش, شامل تکنسین‌ها و ناظرین باید مورد ارزیابی اولیه قرار گیرند. توانایی لازم را برای حفاری دقیق و ایجاد شکاف و چال‌های آبزاربندی داشته باشند. نیاز باشد. تایید عملکرد تجهیزات معمولا با واسنجی آن‌ها و سامانه‌های اندازه گیری صورت می‌گیرد. انجام واسنجی و ارائه اسناد و مدارک باید با روش‌های استاندارد صورت بگیرد. - ویژگی‌های زمین‌شناسی محل: ویژگی‌های محلء ویزژگی گسل‌ها.ء نواحی برشی و عوامل دیگر می‌تواند محدوده میدان تنش را زیر تاثیر قرار دهد. وجود نواحی تزریق شده در توده سنگ اصلی می‌تواند خواص تنش به کم‌ترین مقدار برسد یا اگر این ویزگی‌ها مورد قبول باشند. باید کاملا قید شود. - اثر حفاری‌ها و فضاهای زیرزمینی: حفاری‌های دیگری که گالری آزمایش را قطع می‌کنند به‌دلیل تاثیرات اندازه ۳ برابر قطر این گونه حفاری‌ها با آن‌ها فاصله داشته باشد. اگر گالری آزمایش با روش‌های سنتی حفر ۵ ۵۵[12110 ۲۹ -۱ 55 زاا5 -2 55 13۵151۳۳۵0 -3 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳۳ انفجار از آن زدوده شود. اختلاف بین پایین‌ترین و بالاترین نقاط سطح پرداخت شده در سنگ. نباید بیش از - محدودیت آزمایش: آزمایش جک مسطح. اندازه تنش را تنها در سطح محل آزمایش تعیین می‌کند. مقدار تنش واقعی (دست‌نخورده) با کمک روابط نظری با توجه به اطلاعات به‌دست آمده, محاسبه خواهد شد. - رهاسازی تنش فرآیندی الاستیک و برگشت‌پذیر فرض می‌شود. این فرض ممکن است در سنگ‌های ناهمگون و یا شدیدا خرد شده کاملا درست نباشد. - در معادلات. توده سنگ همسانگرد و همگون فرض می‌شود. اثرات ناهمسانگردی به کمک آزمایش در راستاهای مختلف قابل تخمین است. - بازده عملکرد جک مسطح ۱۰۶ درصد فرض می‌شود. نیازمندی‌های طراحی و اندازه تجهیزات اشاره شده در بخش ۵-۳-۳. تنها با چند درصد خطا باید تامین شود. ایجاد شده با فشار جک. صرف‌نظر نمی‌شود. انجام آزمایش در سه راستای مختلف. دست کم از امکان ایجاد خطای مفرط در یکی از آزمایش‌ها جلوگیری می‌کند. - این دستورالعمل تمامی مسایل ایمنی را در بر نمی‌گیرد. در صورت بروز هرگونه مشکل ایمنی که در این دستورالعمل قید نشده باشد. وظیفه کارکنان مسوول بوده که نکات ایمنی مناسب را با انجام تدارکات لازم و با توجه به محدودیت‌های عملی, پیش از استفاده از این دستورالعمل در نظر داشته باشد. ۵-۳-۳ تجهیزات ویژگی‌های تجهیزات مورد نیاز این آزمایش, به شرح زیر باید باشد: ۱-۵-۴-۳ ابزار برش - تجهیزات مورد استفاده برای ایجاد برش سنگ مانند ماشین برش با تیغه دیسکی الماسه. باید به نوعی باشد که بتواند شکاف‌هایی با ابعاد مناسب ایجاد کند. چنان‌چه ایجاد شکاف آزمایش از طریق چال‌های همپوشان صورت می‌گیرد. دستگاه چالزنی و قاب مناسب برای این کار ضروری است. - لوازم و تجهیزات ضروری برای ریختن ملات درون شکاف. در صورت نیاز (مثلا اگر شکاف از طریق چال‌های همپوشان ایجاد شده باشد). ۲-۵-۴-۳ جک‌های مسطح جک‌های مسطح زمانی که به‌درستی نصب شده باشند. باید بتوانند در فشار چندین هزار پاسکال به‌خوبی کار کنند. جک‌ها باید طوری نصب شوند که دو صفحه اصلی در صورت لزوم در راستای موازی و در محدوده بیش‌تر از جک قابلیت -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۴۳۴ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ بوده و ستبرای صفحات موازی, طبق روش پیشنهادی آی.اس.آر.ام» باید کم‌تر از ۱ میلی‌متر باشد. ۳-۵-۴-۳ وسایل اندازه‌گیری فشار از ورارسان الکترونیکی یا سنجش‌گرهای (گیج) هیدرولیکی برای اندازه‌گیری فشار جک استفاده می‌شود. دفت اندازه گیری فشار توسط با ورارسان باید دست کم برابر ۰/۱۴ + مگاپاسکال باشد که شامل خطاهای به‌وجود آمده با سامانه قرائت خروجی و با حساسیت دست کم ۰/۰۶۹ مگاپاسکال است. ۴-۵-۴-۳- وسایل اندازه‌گیری تغییر شکل ورارسان‌های تغییرشکل شامل سنجشگرهای شماره اندازء سنجشگرهای (گیج) کرنش‌سنج ویته‌مور و ورارسان‌های الکترونیکی مانند ال.وی.دی.تی یا پتانسیل‌سنج‌های خطی با دقت دست کم ۰/۰۰۲۵ + میلی‌متر با حساسیت ۰/۰۰۱۳ میلی‌متر لازم می‌باشند. سنجشگرهای کرنش‌سنج موجود در جک مسطح, باید پیش از نصب بر روی جک. واسنجی ۵-۵-۴-۳ ملات ملات سیمان مورد استفاده باید به‌گونه‌ای باشد که جک مسطح در داخل شکاف را به سرعت به مقاومت اولیه بالا رسانده و از مواد غیرقابل انقباض ساخته شود. ملات ممکن است شامل بیش از ۵۰ درصد وزنی ماسه تمیر با ابعاد دانه‌بندی بین ۲۰ و ۶۰ مش باشد. برای ساخت ملات از آب تمیز و قابل آشامیدن استفاده شود. مقاومت ملات عمل‌آوری شده. باید بیش از تنش اعمالی بر جک مسطح باشد. مدول ملات باید تعیین شده و از مدول سنگ متمایز شود. ۶-۴-۳- مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این آزمایش اجرا می‌شود: ۱-۶-۴۳-۳- آرایش 9 گروه‌بندی حک‌ها در هر ایستگاه آزمایش باشد که به صورت افقی, با شیب ۴۵ درجه و قائم نصب شوند. جک‌های هر گروه باید در یک بخش گالری (یا دستک) با فواصل طولی دست‌کم ۶ متر از یکدیگر قرار داده باشند. |- ۷۷۳۱۱۱۵ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳۵ ۲-۶-۴-۳ آماده‌سازی سطح سنگ و ایجاد حفره در آماده‌سازی سطح سنگ و ایجاد حفره. موارد زیر باید رعایت گردند: - کیفیت سنگ: برای انجام آزمایش به سطحی مقاوم و صاف با کمی کاوی (تقعر) نیاز می‌باشد. جک تخت را نباید در مناطق شکسته شده یا آماس کرده کار گذاشت. این گونه مناطق در اثر ضربه چکش صدای پوکی می‌دهند. درحالی که مناطق سالم صدای زنگ‌دار تولید می‌کنند. چنان‌چه سطح مناسبی در تونل موجود نباشد. لازم است با وسایل حفاری دستی و بادی شکل هندسی تونل را تا حد امکان اصلاح کرد. - ابعاد: سطح آماده شده باید دست کم ۰/۳۰ متر از هر انتهای شکاف جک مسطح و نیز ۳/* متر دورتر از نقاط اندازه‌گیری گسترش داشته باشد. محل قرارگیری ورارسان‌ها پا جک مسطح در هر نقطه باید به اندازه ۰/۳ متر داخل سطح آماده شده قرار داشته باشند (شکل ۱۳-۳ 1 6 س وش ای ۹ آماده‌سازی شده شکل ۱۳-۳- آرایش تجهیزات اندازه گیری جک مسطح در اطراف شکاف - روش آماده‌سازی سطح: حفاری تا یک ژرفای یکنواخت. نیازمند آماده‌سازی سطح سنگ است. در آماده‌سازی به روش حفر چال‌های همپوشان. سنگ باقی‌مانده بین چال‌های حفاری ممکن است با حرکت رو به جلو و عقب پی‌ساخت و سالم می‌توان از آتش‌کاری کنترل شده با استفاده از خرج آتش‌کاری کم استفاد» سپس سنگ باقی‌مانده را از شکاف خارج کرد. در سنگ‌های نرم‌تر ممکن است از آبزار برش و یا وسایل خرد کننده استفاده شود. - صافی سطوح: سطوح آماده شده برای آزمایش در حالت ایده‌آل به‌صورت صفحه‌ای در نظر گرفته می شود. اختلاف بین بالاترین و پایین‌ترین نقاط در سطح آماده شده نباید بیش از ۵۰ میلی‌متر باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۴۳۶ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ورارسان در مرکز و عمود بر جک مسطح در سطح یا در زرفا نصب می‌شوند. ورارسان‌هایی که برای اندازه‌گیری تن به‌کار می‌روند. باید در محدوده ۳۲/] شکاف جک مسطح نصب شوند. که را پهنای جک مسطح می‌باشد. ۴-۶-۴-۳ ایجاد شکاف شکاف. با استفاده از اره یا حفاری نزدیک به‌هم چال‌ها در سنگ‌های سست یا شدیدا ترک خورده ایجاد می‌شود. در هنگام ایجاد شکاف. لرزش باید کم‌ترین باشد. پهنای شکاف نباید بیش از ۷۴ میلی‌متر و راستای آن نیز نباید بیش از ۷۵ میلی‌متر از لبه‌های جک مسطح گسترش داشته باشد. شکاف باید به‌اندازه کافی ژرف بوده تا جک مسطح قابلیت داخل شدن در شکاف با فاصله ۷۵ میلی‌متر را داشته باشد و در کنار پایین‌ترین نقطه اندازه‌گیری در مجاورت سنگ سالم در صورت انجام حفاری, باید دقت شود که چال‌ها مستقیم و موازی بوده و تا انتهای شکاف باز باشند تا جک به آن ۵-۶-۴-۳ قرائت تغییرشکل‌ها در مرحله رهایی! باید بلافاصله پس از ایجاد شکاف. تغییر شکل‌اندازه گیری شود. همجنین پیش از آغاز آزمایش نیز دوباره اندازه‌گیری جک مسطح باید در مرکز شکاف و در ژرفای ۷۵ میلی‌متری از سطح صاف حفاری قرار بگیرد. تااحتمال گسیختگی در هنگام اعمال فشار از بین برود. در صورت استفاده از ملات باید اطراف جک پر شده و عاری از هرگونه حباب هوا یا حفره باشد. زمان کافی برای گیرش, به ملات داده شود تا مقاومت فشاری بیش از تنش پیش‌بینی شده جک را داشته باشد. ۷-۶-۴-۳ آزمایش جک مسطح فشار جک مسطح با گام افزایشی ۰/۷ مگاپاسکال و تا زمان دستیابی به حذف تنش در کلیه نقاط اندازه گیری ادامه می‌یابد. پس از هر مرحله افزایش فشارء تغییر شکل باید قرائت شود. به‌منظور آزمایش تغییر شکل وابسته به زمان, فشار بیشینه باید تا ۵ دقیقه ثابت نگه داشته شود. قرائت تغییر شکل باید هر ۵ دقیقه انجام شود. سپس فشار باید با گام ۶/* مگاپاسکال تا 1-0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۰ ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳۷ رسیدن به فشار صفر کاهش یابد و پس از هر کاهش, تغییر شکل قرائت شود. پس از رسیدن به هدف آزمایش یعنی کسب تغییر شکل وابسته زمان. فشار صفر باید ۱۵ دقیقه حفظ شود و دوباره قرائت تغییر شکل باید هر ۵ دقیقه یک‌بار انجام گیرد. |[ :۱ ] ۱ / ۹ را ی ۳ ۸۹ ۳ ۹ ۱ / بمی 2 ۹ / مس ی ۹ / اس ۰ ۹ ان ی مشش تا ۹ ۷ 7 ۳« " مر ۹ ۷ / ۱ 5 7 مس نقاط اندازهگیری که ۰ ۰ ۸-۶-۴-۳ ثبت اطلاعات مورد نیاز اطلاعات نشان داده شده در جدول (۱-۳) و (۲-۳) به عنوان کم‌ترین داده‌های موجود در آزمایش باید ثبت شوند. جدول ۱-۳- مشخصات تجهیزات و وسایل آزمایش جک مسطح آزمابش جک تخت ای.اس.تی.ام. شماره 1729( -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۳۸ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ جدول ۲-۳- ثبت قرائت‌ها در آزمایش جک مسطح برگه‌ی پیش‌نویس آزمایش جک تخت ای.اس.تی.ام. شماره 41729( کارشناس پروژه: ۷-۴-۳ محاسبات محاسبه تنش و مدول تغییر شکل به‌دست آمده از اطلاعات جک مسطح وابسته به هندسه پیچیده بارگذاری آزمایش می‌باشد. فشار جک تنها در یک جهت گسترش دارد. بنابراین مولفه‌های جانبی و برشی ذخیره نمی‌شود. این امرء به ویژه زمانی چشمگیر است که جک در مسیری به جز از مسیر اصلی تنش قرار گرفته باشد. مدل‌های کشسان و فرضیه‌های بسیاری برای جبران این عوامل استفاده شده است که به تغییر و نیز کاهش اطلاعات منتهی می‌شود. معادلات ارائه شده در این بخش که تا حد وسیعی پذیرفته شده‌اند. برای رسیدن به نتایج قابل اعتماد و قابل مقایسه با دیگر روش‌های برجا استفاده می‌شوند. با وجود این. تحلیل اطلاعات به عوامل خاص محلی مانند زمین‌شناسی و میدان تنش موجود وابستگی دارد. تحلیل جداگانه‌ای از هر آزمایش با استفاده از روش‌های عددی مانند روش اجزای محدود. ممکن است کاراترین روش برای دسترسی به تنش و مدول تغییر شکل باشد. ۱-۷-۴-۳ فشار لازم برای برگشت جابه‌جایی‌های ایجاد شده همان گونه که یادآوری گردید. این فشار الزاما معادل تنش وارده بر سطح سنگ نمی‌باشد. محاسبات مربوط به تنش جداری به دو گروه اصلی تقسیم می‌شود. یک گروه شامل تغییر شکل‌های اندازه‌گیری شده در هر طرف شکاف جک مسطح و گروه دیگر شامل تغییرشکل‌های اندازه‌گیری شده در میان شکاف می‌باشد: -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۳۹ - زمانی که تغییر شکل بین نقاط در یک سمت شکاف جک. تخت اندازه گیری می‌شود تنش سطحی با استفاده از تئوری کرنش کشسان محاسبه می‌شود. کرنش به‌دست آمده با ایجاد شکاف همانند با کرنش ایجاد شده با یک حفره دراز بیضوی شکل در یک صفحه کشسان است [۵] و کرنش ایجاد شده با جک مسطح همانند بارگذاری یکنواخت در لبه یک صفحه کمابیش نامتناهی می‌باشد. در جدول (۳-۳)» نسبت تنش اولیه به فشار برگرداننده برای اندازه گیری جابه‌جایی در فواصل متفاوت از شافت. همراه با نسبت پواسون‌های مختلف. آورده شده است. این نسبت‌ها توسط مرجع [۵]. برای جک مسطحی با مساحت یک مترمربع داده شده است. با کمی خطا می‌توان از این مقادیر برای جک‌هایی نیز که ابعاد آن‌ها در این حدود می‌باشند. استفاده کرد. تجربیات صحرایی نشان می‌دهد که از این جدول نمی‌توان به طورمستقیم برای تصحیح فشار لازم برای برطرف کردن جابه‌جایی‌ها استفاده کرد و تنها به عنوان شاخصی در نقاط اندازه گیری برای کمینه کردن خطاء استفاده نمود. در عمل, تنش پوسته‌ای به حدی نزدیک به شکاف اتفاق می‌افتد که می‌توان آن‌را با خطای قابل قبولی معادل با فشار جبرانی در نظر گرفت. جدول ۳-۳- نسبت تنش سطحی به فشار لازم برای برگشت جابه‌جایی‌ها برای جک مسطح با مساحت یک مترمربع [۱] سوسفا رس مسرییر فاصله از شیار سس - هنگامی که تغییر شکل بین نقاط در دو طرف شکاف جک مسطح. اندازه گیری می‌شود. از تنوری تغییر شکل کشسان برای محاسبه تنش سطحی استفاده می‌شود. تغییر شکل‌های مربوط به ایجاد شکاف. مشابه با تغییر شکل‌های ایجاد شده با یک سوراخ بیضوی شکل محدود در یک صفحه کشسان با بارگذاری یکنواخت می‌باشد [۲]. تغییر شکل‌های ایجاد شده با جک مسطح مشابه تغییر شکل‌های ایجاد شده در یک بیضوی نامحدود ناز ک است و تغییر شکل ایجاد شده در اثر شکاف در یک طرف جک (/۷)» از معادلات زیر به‌دست می‌آید: 1د 1 ۷ ۷ ۷ 5 (۱۱-۳) ( چگ + ])/(۷+[1) چا | در + [)(1-۷) شاد ر/۷ ان /» اج ۱ 1 -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۰ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ 1 2 ۹۳ ۷ ۷ ۹5۷ ۱۳-۳ 32ریت + 1+۷(/)1) ساسا 2+ ( ۷-2 ) 4 ورس /(۱) 7 9 ۷ 5 1 (۱۳-۳) 9 وا 5 ۹ که در آن: : جابه‌جایی در یک طرف شکاف در هنگام برش یک شکاف نازک نامحدود (میلی‌متر) - جابه‌جایی در یک طرف شکاف ناشی از تنش دومحوری (میلی‌متر)» 2 < جابه‌جایی در یک طرف شکاف ناشی از تنش دومحوری (میلی‌متر) 5 تنش سنگ در جهت عمود بر جک (مگاپاسکال) > تنش سنگ در جهت موازی با جک (مگاپاسکال)» نصف طول شکاف (میلی‌متر) ۷۷ فاصله نقاط اندازه‌گیری تا خط مرکزی جک (میلی‌متر) ۵ < نصف پهنای شکاف (میلی‌متر). تا > مدول تغییر شکل‌پذیری توده سنگ (گیگاپاسکال) ۱۷ نسبت پواسون توده سنگ. تغییرشکل ایجاد شده با اعمال فشار جک ( ۷/۰ )» از رابطه (۱۳-۳) به‌دست می‌آید. 1 او ۹ (۱۵-۳) دریگ + ل/ رل با ولمم ۵ :/۷ ی ٍ 0 0 0 ۳ که در آن: 8 فشار جک (مگاپاسکال)» و فشار لازم برای برگشت دادن جابه‌جایی‌های ایجاد شده» - مدول شکل پذیری: دوباره محاسبات مدول تغییرشکل به دو گروه تقسیم می‌شود. وقتی که تغییر شکل در یک طرف شکاف اندازه گیری شود. مدول تا از رابطه (۱۷-۳) به‌دست می‌آید: (۱۷-۳) (27/ ]۳۸ < ا)(۳/۸۷) < ( ۳/27۵۷ ]۳۱) <(00۳۵) ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ا که در آن: ۲۳ فشار جک مسطح (مگاپاسکال). فواصل بین نقاطه اندازه‌گیری (میلی‌متر) ۱۷ - تغییر شکل بین نقاط اندازه‌گیری (میلی‌متر) ضریب پراکنش تنش ۰۴ با رابطه (۱۶-۳) محاسبه می‌شود. (۱۸-۳) ( ۸ 311- ر۷)۸-( ۵11۸+ ,)+( ۸ 1 - )۷( ۸ 7 + )۶ که در آن: ۷ نسبت پواسون سنگ. ,۸ و ,۸ زاویه بین نقاط اندازه‌گیری با لبه‌های جک مسطح بر حسب رادیان می‌باشد که در شکل (۱۴-۳) نشان داده شده است. وقتی که اندازه‌گیری تغییر شکل در میان شکاف صورت می‌گیرد. معادله (۱۷-۳) برای تعیین مدول (۲) به‌صورت زیر خواهد بود: ۲)0۵(- )۳/۸۷۱۹-۳( که در آن: ۳ > فشار در جک مسطح (مگاپاسکال). < ضریب وابسته به شکل هندسی آزمایش. گزارش آزمایش باید شامل اطلاعات زیر باشد: گزارش کامل این آزمایش باید دست کم دارای موارد زیر باشد. جزییات بیش‌تری نیز ممکن است برای تکمیل آن افزوده شود و تنظیم بخش‌ها نیز در صورت لزوم تغییر کند: ۱-۸-۴-۳ مقدمه گزارش بخش مقدمه برای ارائه اهداف و مقاصد برنامه آزمایش و مشخصات مواد آزمایش شده خواهد بود و شامل: می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۲۳ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ - اصول انتخاب موقعیت: دلایل ویژه انتخاب محل آزمایش باید ارائه گردد. - محدودیت‌های آزمایش: نواحی مناسبی که در آزمایش پوشش داده نشده و محدودیت اطلاعات در نواحی آن‌هاء باید به‌طور کلی بحث شود. - شرح خلاصه‌ای از شرایط زمین‌شناسی محل آزمایش: زمین‌شناسی هر محل آزمایش باید شرح داده شود که شامل نوع سنگ, ترک‌هاء هوازدگی و .. می‌باشد. نقشه تفصیلی زمین‌شناسی گالری آزمایش در محل جک مسطح. که نشان دهنده جک و نقاط اندازه‌گیری باشد. نیز مورد نیاز است. ۳-۸-۴-۳- روش انجام آزمایش - وسایل و تجهیزات: فهرست کامل وسایل و تجهیزات مورد استفاده در آزمایش باید در گزارش آورده شود که شامل نام شماره مدل و مشخصات پایه هر قطعه اصلی است. - روش اجرای آزمایش باید با مراحل جزیی آن بیان گردد. - اگر تجهیزات اصلی مورد استفاده, متفاوت از تجهیزات یاد شده در این روش باشد. هرگونه تغییر و دلایل آن باید آورده شود. ۳-۸-۴-۳ پیشینه تئوری آزمایش - تمام معادلات مورد استفاده برای تبدیل داده‌هاء باید به‌وضوح و به طور کامل شرح داده شود. فرضیات اصلی در معادلات و هرگونه محدودیت در کاربرد آن‌ها باید ذکر شده و اثرات آن مشخص گردد. تاثیرات ویژه محل: ٩‏ فاکتورهای تصحیح: هر فاکتور یا روش به‌کار رفته برای تصحیح شرایط غیرایده‌آل به‌طور کامل شرح داده شود. ۴-۸-۴-۳ نتایج آزمایش موارد زیر را شامل می‌شود: - ارائه جدولی شامل شمار آزمایش. انواع سنگ. راستاهاء تغفییر شکل, فشار لازم برای برطرف کردن جابه‌جایی‌هاء تنش سطحی و مقادیر مدول تغییر شکل باید بیان شود. - منحنی‌های فشار در برابر تغییر شکل برای هر نوع سنگ باید شرح داده شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۵۳ - انواع اطلاعات دیگر ناشی از تحلیل و ارائه داده‌ها در صورت مناسب بودن به شرح زیر افزوده می‌شود: * تخمین سطوح به‌هم خورده تنش. ۵-۸-۴-۳ تخمین خطا تخمین خطا باید در برگیرنده موارد زیر باشد: - نتایج باید با استفاده از روش‌های آماری استاندارد تحلیل شود. تمامی مقادیر باید با بازه اطمینان ۹۵ درصد - خطای اندازه گیری مربوط به هر آزمایش به صورت جداگانه باید ارزیابی شود. این خطا شامل اثرات ترکیبی تمام اندازه‌گیری‌های فشار و تغییر شکل می‌باشد. - برای هر رشته آزمایش مشابه. مدول تغییر شکل متوسط دامنه تغییر و انحراف استاندارد باید با محدوده اطمینان ۹۵ درصد به عنوان کمینه محاسبه شود. قرار داده شود. ۷-۸-۴-۳ دقت نتایج با توجه به طبیعت سنگ. انجام و تکرار این آزمایش بر روی نمونه‌های کاملا یکسان با در نظر گرفتن هزینه و زمان امکان پذیر نیست. هرگونه خطا و عدم قطعیت نتایج ممکن است مربوط به آزمایش کننده و یا نمونه‌های مورد آزمایش باشد. با توجه به این که جهت تعیین دامنه نتایج به‌دست آمده هیچ گونه مرجعی در دسترس نیست. مبزان دقت نتایج به‌دست آمده امکان‌پذیر نمی‌باشد. ۹-۴-۳ نکته‌های کلی اهم نکته‌ها و یادآوری‌هایی که در این آزمون مطرح‌اند. به شرح زیر می‌باشند: -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ از این روش آزمایش. می‌توان برای تعیین تنش‌های برجا نیز استفاده کرد. - این آزمایش را می‌توان تا فشار ۲۰ مگاپاسکال افزایش داد. - درجه ناهمگونی توده سنگ نیز مشخص می‌شود. - در توده سنگ‌های با عوارض زمین‌شناسی نامساعد. در صورت بالا بودن تنش اولیه. حفر شیار آزمایش مشکل بوده و توصیه نمی‌شود. - معمولا دامنه اندازه گیری‌ها از ۱۰ میلی‌متر کم‌تر می‌باشد. - معمولا برای جلوگیری از کج شدن دستگاه برش. از سنگ‌دوزهای مهاری استفاده می‌شود. این مهاری‌ها نباید ۵-۳- دستورالعمل تعیین تنش بر جا در سنگ با استفاده از روش شکست هیدرولیکی ۱-۵-۳- هدف با انجام این آزمایش, می‌توان میدان تنش برجا در سنگ را با روش شکست هیدرولیکی تعیین نمود. این دستورالعمل طبق دستورالعمل استاندارد ای.اس.تی.ام, 4645 1 [۲] تدوین شده است. شکست هیدرولیکی تنها روشی است که برای اندازه‌گیری تنش بر جا در ژرفاهای بیش از ۵۰ متر به طور گسترده استفاده می‌شود. این روش در گمانه‌های حفر شده با هر قطری قابل ۲-۵-۳ اهمیت و موارد استفاده ۱-۲-۵-۳ موارد استفاده روش شکست هیدرولیکی را می‌توان مانند دیگر روش‌های آندازه‌گیری تنش, مانند روش مغزه‌گیری محیطی در جال‌های کم ژرفا مورد استفاده قرار داد. مزیت این روش آن است که بر خلاف تکنیک‌های مغزه‌گیری محیطی که بر روی ناحیه‌ای به ابعاد کوچک اندازه‌گیری صورت می‌گیرد. میانگین تنش‌ها بر روی چند مترمربع (ابعاد شکست -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۵۵ ۲-۲-۵-۳ محدودیت‌ها محدودیت‌های این آزمایش به قرار زیر می‌باشند: - ژرفای محل اندازه‌گیری به ژرفای گمانه آزمایش محدود می‌شود. 7 در حال حاضر نتایج روش شکست هیدرولیکی تنها زمانی می‌تواند برای بیان مقادیر تنش بر جا بیان شود که گمانه کم و بیش به موازات یکی از سه مولفه تنش‌های اصلی برجا باشد. چنان‌چه دلیلی بر خلاف آن وجود نداشته باشد. گمانه قائم. موازری یکی از مولفه‌های تنش اصلی فرض می‌شود. - زمانی که تنش اصلی موازی با محور گمانه. تنش اصلی کمینه نباشد. تنها دو تنش اصلی دیگر را می‌توان به‌طور مستقیم از آزمایش تعیین کرد. اگر تنش کمینه به موازات محور گمانه باشد. ترک‌های موازی و عمودی با محور گمانه که گاهی اوقات با انجام آزمایش ایجاد می‌شود امکان تعیین هر سه تنش اصلی را فراهم می‌کند. - بدترین حالت این است که شکست ایجاد شده در راستای خارج از گمانه تغییر جهت بدهد. در این‌صورت از دیواره گمانه نمی‌توان برای تعیین تنش استفاده کرد. ۳-۵-۳ اصطلاحات کلیدی فشار سیال به‌منظور تغییر ویژگی‌های سنگ مانند نفوذپذیری و تخلخل می‌باشد. ۱-۳-۵-۳ تشریح اصطلاحات اصطلاحات مخصوص این دستورالعمل به قرار زیر می‌باشند: - فشار شکستگی! (بحرانی): فشاری که لازم است تا شکست هیدرولیکی در توده سنگ مورد آزمایش» صورت - تنش برجا: تنش بر جای زمین» اندازه‌گیری شده در محل می‌باشد. - فشار شکستگی ثانویه " (بازگشایی ترک): فشار مورد نیاز برای باز کردن دوباره ترک‌های ایجاد شده پیشین, پس از این که فشار به شرایط اولیه‌اش باز می‌گردد. ات۳۳ 13۲۵300 -| 60 11۵006۱8 ۳۳۵۵۱۲۵ -2 ۳55۵ 5۱-1 -3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۶ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ صفحه افقی فرض می‌شوند. - محدوده آزمایش: بخشی از گمانه که با پکر جدا شده و زیر فشار هیدرولیکی قرار می‌گیرد. ۴-۵-۳ - روش آزمایش بخش مورد آزمایش گمانه برای اعمال فشار با دو پکر بسته می‌شود. فشار سیال در فاصله بین دو پکر با استفاده از عمل پمپاژ تا زمان رویداد شکست در دیواره گمانه. افزایش می‌یابد. سیس پمپاژ متوقف شده و اجازه داده می‌شود تا مقادیرتنش‌های اصلی با قرائت سیکل‌های مختلف محاسبه می‌شود. همچنین با استفاده از جهت درزهای ایجاد شده. راستای تنش‌های اصلی مشحخص می‌شود. نمونه‌ای از نمودار فشار - زمان, میزان جریان - زمان برای یک محدوده آزمایش در شکل (۱۵-۳) ارائه شده است. نرخ جریان فشار دیکر ۰ فشار هیدرولیکی ۳ ۳ رس ۳ ۳ ۰ 8 شکل ۱۵-۳- نمونه‌ای از نتایج فشار - زمان, میزان جریان - زمان در ضمن شکست هیدرولیکی ۵-۵-۳ فرضیات این آزمایش با توجه به فرضیات زیر انجام می‌گیرد: - گمانه‌های عمودی اساسا موازی یکی از تنش‌های اصلی در نظر گرفته می‌شود. زیرا با استفاده از داده‌های زمین‌شناسی و اندازه گیری تنش در بیش‌تر موارد. ثابت شده است که یکی از تنش‌های اصلی به صورت عمودی تا نزدیک به عمود است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۵۷ تعیین تنش بر جا با استفاده از روش شکست هیدرولیکی, ممکن است به علت وجود تخلخل در بافت سنگ. ترک‌های طبیعی سنگ. وجود فضاهای زیرزمینی نزدیک به تغییرات موضعی در میدان تنش پیچیده شود. ۶-۵-۳ تجهیزات ویژگی‌های تجهیزات مورد نیاز این آزمایش به شرح زیر می‌باشند: - سه‌پایه" یا دکل حفاری: وجود تجهیزات برای پایین و بالا بردن و ابزار آزمایش شکست هیدرولیکی در داخل چال آزمایش ضروری است. برای سهولت در پایین و بالا آوردن تجهیزات شکست هیدرولیکی, سه پایه یا دکل حفاری در بالای چال نصب می‌شود. زمانی که لوله‌های فشار قوی یا لوله‌های حفاری برای پایین بردن ابزار استفاده می‌شود. به‌ کارگیری دکل حفاری با یک جرثقیل و بالابر مناسب که قادر به بالا بردن وزن مجموعه لوله و ابزار باشد» ضروری است. - زمانی که از سامانه شیلنگ انعطاف‌پذیر" برای آزمایش شکست هیدرولیکی استفاده می‌شود.» یک سه‌پایه با طراحی مناسب برای تحمل وزن تجهیزات آزمایش, خطوط لوله و کابل‌ها به‌کار می‌رود. - پکر منبسط شونده: آب‌بندی گمانه با دو پکر لاستیکی منبسط شونده, صورت می‌پذیرد که در فواصل معادل با دست کم ۶ برابر قطر گمانه از همدیگر قرار دارند. - لوله یا شیلنگ فشار قوی: عمل انبساط پکرها توسط لوله (یا میله حفاری) یا شیلنگ فشار قوی یا هر دو آن‌ها صورت می‌پذیرد. شیلنگ یا لوله گذاری انجام شده به انتهای پمپ یا مخزن فشار (با قابلیت ایجاد فشار تا ۰/۷۰ مگاپاسکال و جریان صفر تا ۲۵ لیتر بر دقیقه) متصل می‌شود و در سمت دیگر به پکرها و محدوده مورد آزمایش متصل می‌شود (شکل ۱۶-۳). تجارب موجود انجام آزمایش در انواع مختلف سنگ با نفوذپذیری‌های متفاوت را فراهم می‌آورد. ۵ 01۱۳۵ ۵۳ ۱-۳۵۵۵ ۵ 100-۳6 2-۷/1۳۵ ۳۵0۳ 51۳۵0010 -3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۵۸ - وسایل اندازه گیر اندازه گیری فشا آزمایش ثبت می استفاده قرار می تجهیزات ثبت و داده‌ها به‌صورت بعدی انجام می: این پکر از نوع آزمایش» شکل و ۶ «-دستورالعمل انجام آزمون‌های آزما یش ی 2 ۱۶-۲۳- طرح شماتیک از مجموعه گمانه و تجهیزات سطحی برای شکست هیدر ی فشار و جریان‌سنج: برای قرائت فشار در محدوده اعمال آن در (۱۹ تا ۷۰ مگاپاسکال) استفاده می‌شود. در برخی دستگاه‌ها فش گردد. یک جریان‌سنج برای اندازه گیری میزان سیال وارد شده ب شار و جریان به یک سامانه آنالوگ چندکاناله (وابسته به زمان) متص دایم صورت پذ یرد و همچنین ثبت رایانه‌ای داده‌های حاصل از آزم ایچ‌ترین روش برای ثبت درزهای هیدرولیکی. استفاده از پکر شکلپ جهت درزه‌های هیدرولیکی ایجاد شده روی آن نقش می‌بندد. براه اف‌های هیدرولیکی ایجاد شده. می‌توان از تجهیزات مغناطیسی : ای داخل کمانه استفاده کرد. ولیکی سطح یا ژرفا از وسایل ه محدوده آزمایش مورد کردن این پکر در محدوده رداشت دیواره گمانه با -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۵۹ - نمایشگر تلویزیونی داخل گمانه: روش جایگزین دیگری برای پکر شکل‌پذیرء نمایشگر تلویزیونی داخل گمانه‌ای می‌باشد که با استفاده از ابزار سنجش صوتی (اندازه گیری سرعت صوت به هنگام رفت و برگشت) شیب و جهت شکستگی را در دیواره گمانه مشخص می‌کند. این وسیله بسیار سریع‌تر از پکر منبسط شونده» شیب و جهت شکستگی را تعیین می‌کند زیرا قرائت شکستگی‌ها در طی یک مرحله رفت و برگشت به داخل گمانه صورت می‌پذیرد. اما پکرهای منبسط شونده پس از انجام هر آزمایش و پیش از آزمایش بعدی باید - از معایب این دستگاه آن است که هزینه خرید یا اجاره آن تا حد چشمگیری گران است. این دستگاه نمی‌تواند ترک‌های هیدرولیکی بسته شده پس از مرحله اعمال فشار را شناسایی نماید و اشکال دیگر این است که گمانه باید در طی برداشت پر از آب باشد. - کارکنان آزمایش: انجام آزمایش شکست هیدرولیکی ممکن است از نقطه‌ای به نقطه دیگر و از یک نوع سنگ به نوعی دیگر تغییر کند. تصمیم‌گیری سریع که اغلب در شرایط محل مورد نیاز می‌باشد. می‌تواند باعث تغییر در نتایج دریافتی از آزمایش به‌طور کامل آگاه بوده و تجربه انجام آزمایش در انواع مختلف سنگ. اعماق و نقاط متفاوت را داشته باشد. - کارکنان حفاری: حفاری با کیفیت خوب برای حفظ امتداد قائم چال و حفظ مقطع نزدیک به دایره آن از اهمیت بالایی برخوردار است. - تایید تجهیزات مورد استفاده: تایید تجهیزات برای اجرای آزمایش, شامل واسنجی وسایل و سامانه‌های ۷-۵-۳- روش انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این آزمایش اجرا می‌شود: الف- حفاری گمانه در بیش تر موارد به‌صورت عمودی و تا ژرفای مورد نظر صورت می‌پدذیرد. برای انجام حفاری. استفاده از سرمته مغزه‌گیر الماسه توصیه می‌گردد. این انتخاب باعث می‌شود که دیواره چال صاف و به شکل ب- آزمایش باید در مناطق سالم و بدون شکستگی انجام شود. برای شناسایی این گونه مناطق, می‌توان از مفزهای مشاهده‌گر گمانه‌ای. قطرسنج., چگالی‌سنج و ...) و یا لاگ‌های ژئوفیزیکی استفاده کرد. ج- برای آب‌بندی محدوده آزمایش. سامانه پکر به ژرفای مورد نظر فرستاده می‌شود. فشار هیدرولیکی طوری اعمال می‌شود که پکرها منبسط شده و به دیوارهای گمانه بچسبند. اعمال فشار با آب و با یک پمپ فشار قوی که در سطح قرار دارد. از راه لوله‌های فشار قوی به پکر» صورت می‌گیرد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۰ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ د- برای اطمینان از وجود هرگونه مانع در مسیر عبور تجهیزات آزمایش, توصیه می‌شود که گمانه پیش از انجام آزمایش کاملا پاک‌سازی شود. ه- برای این که پکرها به‌خوبی به دیوار مهار شوند. معمولا فشار آب داخل پکر را تا حد ۳ مگاپاسکال بالا برده و فشار هیدرولیکی با سرعت جریان ثابت به محدوده گمانه حد فاصل پکرها اعمال می‌شود. سرعت جریان ممکن است از یک محل به محل دیگر تغییر کند و اغلب به نفوذپذیری سنگ بستگی دارد (هرچه نفوذپذیری بالاتر باشد. نرخ جریان بالاتر خواهد بود). اصل کلی. بررسی اثر شکست هیدرولیکی در مدت یک دقیقه یا از آغاز افزایش فشار می‌باشد. در زمان اعمال شود. فشار به صورت ناگهانی افت کرده و به مقدار پایین‌ترین فشار می‌رسد. فشار در این حالت فشار محبوس نامیده می‌شود. با تکرار مرحله یاد شده بالا با سرعت جریان مشابه, فشار شکستگی ثانویه (یعنی مقدار فشار لازم برای باز شدن دوباره یک شکست هیدرولیکی) و مقادیر مضاعف فشار محبوس, به‌دست می‌آید. و- در کلیه مراحل اعمال فشارء منحنی‌های فشار - زمان و سرعت جریان < زمان با آزمایش بعدی, به گمانه ز- متداول‌ترین ابزاری که برای سنجش راستای ترک هیدرولیکی استفاده می‌شود. پکر شکل‌پذیر (شکل ۱۷-۳) فشاری بیش‌تر از فشار ثانویه یا فشار بحرانی متورم می‌شود. به این‌ترتیب پکر به آرامی شکست هیدرولیکی را باز نموده و پوشش لاستیکی نرم را قادر می‌سازد تا شکل شکاف را به‌خود بگیرد. ح- یک کمپاس مغناطیسی یا ژیروسکوپ روی پکر نصب شده و آزیموت را در نقطه‌ای ثابت تعیین می‌کند. پس از گذشت ۳۰ تا ۶۰ دقیقه از اعمال فشارء پکر شکل‌پذیر تخلیه شده و از گمانه بیرون آورده می‌شود. سپس شکل مهر شده روی پکرء ترسیم شده و امتداد آن نسبت به نقطه ثابت روی پکر محاسبه می‌شود. به گونه‌ای می‌توان ان را با جهت شمال نیز تطبیق داد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ )۸۶ شکل ۱۷-۳- تجهیزات پیشنهادی داخل گمانه‌ای و سطحی برای اعمال فشار در شکست هیدرولیکی ۸-۵-۳ محاسبات - کلیات: محاسبه تنش‌های اصلی بر جای ارائه شده» معمولا برای گمانه‌های قائم استفاده می‌شود. داده‌های استفاده می‌شود. آگاهی از وضعیت شکست هیدرولیکی در دیواره گمانه برای استفاده مناسب از معادلات و است. در این صورت تنش عمودی تنها از تخمین وزن روباره با استفاده از رابطه زیر به‌دست می‌آید: 6 7 20 )۲۰-۳( که در آن: > تنش عمودی (گیگاپاسکال)» 1 > ستبرای هر لایه (متر)» :1 > چگالی متوسط لایه‌های سنگی در بالای افق آزمایش (کیلونیوتن برمترمکعب). -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۶۲ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ٩‏ تنش‌های افقی: دو تنش اصلی افقی از روابط (۲۱-۳) و (۲۲-۳) به‌دست می‌آیند. لازم به یادآوری است. برای این که فشارهای قرائت شده در محل آزمایش از دقت کافی برخوردار باشند بهتر است برای اعمال فشار از آب استفاده شود تا افت فشار در اثر اصطکاک به کم‌ترین مقدار برسد و قابل صرف‌نظر کردن باشد. (۲۱-۳) > 6 (۲۲-۳) ر8- ب80- 1+36 - ره که در آن‌ها: 1 > فشار محبوس در تراز انجام آزمایش (کیلوپاسکال) بر6 < تنش بر جای افقی بیشینه (کیلوپاسکال)» (6 * تنش بر جای افقی کمینه (کیلوپاسکال)» 7 مقاومت کششی سنگ مورد آزمایش (کیلوپاسکال) 0 > فشار آب زیرزمینی در محل انجام آزمایش (کیلوپاسکال) ٩‏ فشار شکستگی (۲) متناظر با نقطه اوج منحنی فشار - زمان در اولین سیکل بارگذاری می‌باشد. به دنبال شکست سنگ. ترک‌ها باز می‌شود و نفوذ ناگهانی سیال به این ترک‌ها باعث افت قابل ملاحظه فشار می‌شود. فشار محبوس برابر با مقدار فشار پس از توقف پمپاژ است که به‌دلیل بسته شدن این ترک‌ها ایجاد می‌شود. فشار محبوس مرحله اول به‌دلیل این که شکاف‌های هیدرولیکی ایجاد شده گسترش محدودی دارد. دارای مقدار بالاتری نسبت به دیگر مراحل می‌باشد. در سیکل‌های بارگذاری بعدی, اعمال فشار تا مدت زمان کوتاهی پس از بازشدن ترک‌ها (یک دقیقه) ادامه می‌یابد و ترک‌ها به‌خوبی گسترش می‌یابند و فشار محبوس در این حالت برابر با تنش افقی کمینه می‌باشد و تنها درصورتی که ترک‌های هیدرولیکی توسعه یافته و درزهای باز موجود را قطع کرده و جریان آب پکرها را دور بزندء فشار محبوس کم و بیش از یک سیکل تا سیکل بعدی ثابت می‌ماند. * به‌طور کلی مقاومت کششی (]) یک پارامتر ثابت نمی‌باشد و با نرخ بارگذاری, اندازه نمونه و اندازه ذرات هیچ روش مستقیمی برای محاسبه مقاومت کششی در گمانه وجود ندارد. با این فرض که پس از رسیدن فشار به حد فشار منفذی اولیه. شکاف هیدرولیکی ایجاد شده به‌طور کامل بسته می‌شود. در معادله (۲۲-۳) می‌توان به‌جای ری فشار لازم برای باز شدن دوباره شکستگی در مرحله .۳ را قرار داد. بنابراین: (۲۳-۳) ۵ - ۳ - 36 > ره -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۸۶۳ ٩‏ تنها تفاوت معادلات (۲۲-۳) و (۲۳-۳» این است که در معادله (۲۳-۳) فرض شده است که 7- 8 < و8 می‌باشد. زیرا مقاومت کششی سنگ پس از شکست (که در سیکل اول اتفاق افتاده است) برابر صفر است. اگر ترک‌ها کاملا بسته شود. شیب منحنی فشار - زمان عینا برابر اولین سیکل بارگذاری است. تا زمانی که ترک‌ها باز شده و شیب تغییر کند. نقطه تغییر شیب ,۳ در نظر گرفته می‌شود. اگر ترک‌ها کاملا بسته نشوند.ء شیب منحنی فشار - زمان. معادل آولین سیکل بارگذاری نخواهد بود و روش تعیین غیرمستقیم مقاومت کششی قابل استفاده نیست. توصیه می‌شود که مقدار م۳ تنها از سیکل دوم بارگذاری که در آن ترک‌های هیدرولیکی تازه بوده و فرسایش نیافته‌اند. به‌دست آید. جهت تنش افقی ( ,6) از امتداد ترک قائم و جهت تنش افقی ,6 از راستای عمود بر ترک قائم به‌دست می‌آید. جهات یاد شده بر پایه فرضیات تایید شده اجرایی است که معمولا ترک‌های ایجاد شده در راستای - ترک‌های قائم و افقی: وقتی که ,6 تنش اصلی کمینه باشد. راستای شکست هیدرولیکی اطراف گمانه آزمایش افقی می‌باشد. با وجود این» در دیواره گمانه. پراکنش تنش در توده سنگ در برگیرنده» باعث گسترش ترک قائم در راستای بره خواهد شد. بنابراین ترک هیدرولیکی اولیه قائم خواهد بود و در اولین سیکل. رفتار منحنی فشار - زمان همانند شکست‌های قائم خواهد بود. در سیکل‌های بعدی, ترک‌ها در جهت عمود بر تنش اصلی کوچک‌تر گسترش می‌یابند. بدین ترتیب به یک ترک افقی تبدیل می‌شوند. فشار محبوس در این حالت به‌مقدار تنش قائم نزدیک می‌شود. استفاده از پکر شکل‌پذیر یا لاگ مشاهده‌گر صوتی داخل گمانه. وجود دو ترک افقی و قائم را تایید خواهد کرد. این وضعیت ترک‌هاء امکان محاسبه مستقیم هر سه تنش اصلی را فراهم می‌سازد. (۲۴-۳) 6 > 0 ۵ - ۳ - 1+36 - ره (۲۵-۳) ۳۵ > .6 ۵ - و۳ - بر36 > بره6 که در آن: * فشار محبوس اول (کیلو پاسکال)» و < فشار محبوس دوم (کیلو پاسکال) -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ * اگر مقدار سیال پمپ شده به داخل شکاف طوری محاسبه شود که گسترش شکاف بیش از ۳ تا ۴ برابر قطر چال نشود. شکاف قائم و فشار شکستگی آن برای سیکل دوم تا سوم ثابت باقی می‌ماند. پس از آن مقدار فشار شکستگی به‌طور پیوسته کاهش می‌یابد (گاهی اوقات برای ۲ تا ۳ سیکل) تا وقتی که به مقدار ثابت برسد که این حالت هم زمان با گسترش ترک‌های افقی می‌باشد. - ترک‌های افقی: زمانی که .6 تنش اصلی کوچک‌تر باشد و دیواره گمانه دارای عوارضی مانند سطوح لایه‌بندی, تنها می‌توان ,6 را از طریق آزمایش شکست هیدرولیکی محاسبه کرد. (۲۶-۳۲) > 6 تنها ارزیابی کمی از تنش‌های آفقی از معادله (۲۷-۳) به‌دست خواهد آمد: (۲۷-۳۲) ( ۳ >)ی6 < و6 < بره6 - ترک‌های کششی مورب: گاهی‌اوقات شکاف هیدرولیکی ممکن است مورب باشند. این حالت زمانی اتفاق می‌افتد که محور گمانه نسبت به جهت‌های اصلی انحراف داشته باشند. اگر صفحه شکست کم‌تر از ۱۵ درجه از وضعیت عمودی منحرف شود. می‌توان از معادلات شرح داده شده در بخش‌های پیشین برای تعیین تقریبی تنش‌های اصلی استفاده کرد. یک روش دقیق به‌دست آوردن تنش‌های برجا توسط کرنت و والت. ۰۱۹۸۴ پیشنهاد شده است. این روش نیازمند دست کم ۷ آزمایش موفقیت‌آمیز در گمانه می‌باشد. محاسبه تمام درایه‌های تانسور تنش با استفاده از شیب و امتداد شکستگی‌های ایجاد شده در این آزمایش‌ها و همچنین فشارهای محبوس حاصل و با فرض افزایش خطی تنش نسبت به ژرفاء انجام می‌گیرد. کم‌ترین اطلاعاتی که باید در گزارش این آزمایش آورده شود به‌شرح زیر می‌باشد. بدیهی است که هرگونه اطلاعات تکمیلی را نیز می‌توان به موارد زیر افزود: ۱-۹-۵-۳ کلیات شامل: - اهداف آزمایش, به‌عنوان مثال برای طراحی تونل یا مغار»ء طراحی پوشش تونل تحت فشارء مشخص کردن ساختارهای تکتونیکی, - جزییات محل آزمایش شامل نقشه توپوگرافی و عرض و طول جغرافیایی, ا ‏ 4 ۷۵۱۵۵ :۵ ۲۵۳۵۵۱ -1 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۸۵ - جزییات گمانه آزمایش مانند شیب چال. قطرء ژرفاء روش حفاری, میزان بازیاشت مغزه» سطح آب در چال و تغییرات ناگهانی در فشار آب. در صورت وجود. - زمین‌شناسی محل آزمایش شامل خلاصه‌ای از زمین‌شناسی محلی, نوع سنگ یا سنگ‌های موجود در گمانه آزمایش, زمین‌شناسی تفصیلی در محدوده مورد آزمایش و بخش‌های بالاتر و پایین‌تر از آن, توصیف ویژگی‌های کلی زمین‌شناسی مانند گسل‌هاء دسته درزه‌هاء چین خوردگی‌ها و ویزژگی‌های تکتونیکی محل آزمایش. ۳-۹-۵-۳- روش انجام آزمایش تاریخ آخرین واسنجی. - توصیف دقیق روشی که برای انجام آزمایش به کار گرفته شده است و شامل مقادیر جریان, شمار سیکل‌های اعمال فشار و سرعت جریان در هر سیکل. همچنین شمار دفعات انجام آزمایش و دلایل انتخاب ژرفاء توضیح داده شود. - اگر دستگاه‌های انجام آزمایش یا روش اجرای آن. متفاوت از موارد یاد شده در این استاندارد می‌باشد. باید هرگونه تغییرء دلیل و شرح اثرات آن بر انجام آزمایش بیان شود. ۳-۹-۵-۳- زمینه تئوری انجام آزمایش شرح و توصیف تمامی معادلات به‌کار برده شده در آزمایش. هرگونه تغییری در معادلات باید به دقت بررسی شده و ۴-۹-۵-۳ نتایج آزمایش, موارد زیر را در برمی گیرد: - منحنی‌های فشار - زمان و جریان سیال- زمان همراه با جدولی شامل شماره آزمایش, ژرفاء فشار منفذی, شماره سیکل, فشار شکست. فشار لازم برای باز شدن دوباره ترک‌ها و شکستگی و مقدار سیال جاری شده در چال باید در پیوست آرائه شود. روش محاسبه فشارهای مختلف مورد نیاز برای تعیین تنش‌های برجاء باید به همراه با پیوستی از اثرات شکست بر روی پکر شکل‌پذیر یا عکس‌هایی از لاگ نمایش‌گر صوتی (بسته به روش -------- صفحهٔ بعد -------- ۶۶ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ - تنش‌های اصلی قائم و افقی با استفاده از محاسبات و جدولی شامل شماره آزمایش, ژرفای آزمایش, فشار منفذی, فشار بحرانی انتخابی یا فشار لازم برای باز کردن دوباره ترک‌ها یا هر دوی آن‌هاء فشار محبوس و مقاومت کششی (در صورت وجود) همراه با تنش قائم تنش افقی کمینه. تنش افقی بیشینه محاسبه شده همراه با راستای آن برای هر آزمایش نیز ارائه شود - ارائه نموداری که شامل مقدار و راستای تنش‌های اصلی (برای مثال, به‌عنوان تابعی از ژرفا و به صورت نمودارهای استریو گرافیک) باشد. - اطلاعات دیگری که می‌توان به این بخش افزود. عبارتند از: سطح تنش در هریک از ساختارهای سنگی آزمایش شده. تغییرات تنش با ژرفاء رابطه تنش اندازه‌گیری شده با ویژگی‌های زمین‌شناسی محل انجام آزمایش شامل, انواع گسل, رابطه بین تنش اندازه‌گیری شده با گسل موجود در محل آزمایش با زمین‌لرزه‌های محل. ۵-۹-۵-۳ تخمین خطا - آرزیابی خطای مربوط به صحت تجهیزات الکترونیکی و تصحیح مقادیر مختلف فشار مانند ,۰ ری وی - محاسبه اثر خطای مربوط به اندازه‌گیری در تنش‌های محاسبه شده و مقادیر خطا بر حسب فشار یا درصد با هر دوی آن‌ها از روی مقادیر ارائه شده تنش. ۶-۹-۵-۳- دقت و میزان انحراف به دلیل طبیعت مواد سنگی آزمایش شده توسط این روش, تهیه چندین نمونه که خواص فیزیکی یکنواختی داشته باشند امکان‌ناپذیر یا بسیار پرهزینه است. هرگونه تغییر مشاهده شده احتمالی در اطلاعات. می‌تواند مربوط به تغییرات نمونه, اپراتور یا تغییرات آزمایشگاه باشد. مرجع قابل قبولی برای این روش آزمایش که دقت معتبری را پیشنهاد کند وجود ندارد. بنابراین میزان انحراف غیرقابل تعیین است. ۱-۵-۳ نکته‌های کلی اهم نکته‌ها و یادآوری‌هایی که در این آزمون مطرح‌اند. به شرح زیر می‌باشند: - افزودن دو پیوست به گزارش توصیه می‌شود که یکی از آن‌ها شامل کلیه اطلاعات محلی جمع‌آوری شده در ضمن آزمایش شکست هیدرولیکی یعنی مقادیر اندازه‌گیری شده فشار - زمان» سرعت جریان سیال- زمان و گزارش دیگر. اطلاعات شامل داده‌های مربوط به شکاف‌های هیدرولیکی بر روی دیواره گمانه همراه با جهت شکست نسبت به شمال است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۸۳۷ - درصورتی که فشار در سطح زمین اندازه گیری می‌شود. با اضافه کردن فشار معادل ستون بین سطح و محل آزمایش به مقادیر اندازه گیری شده, فشار در ژرفا به‌دست می‌آید. هنگامی که آزمایش با فشار آب انجام می‌گیرد. فشار در اثر اصطکاک به کم‌ترین مقدار رسیده و قابل صرف‌نظر کردن می‌باشد. - اگر محور گمانه نسبت به راستای تنش اصلی بیش از ۱۵ درجه انحراف داشته باشد. دقت نتایج به‌طور قابل ملاحظه‌ای کاهش خواهد یافت. ۶-۳- دستورالعمل اندازه‌ گیری تنش برجا به روش آزمایش مغزه‌گبیری محیطی با استفاده از ۰ ۰ ۳1 ۱ کرنش‌سنج سی.اس.ای.ار ۱-۶-۳ هدف ۰ 1 1 ۰ ع ۲ ۰ ۰.۰ ۳ ۰ 1 ۰ ۰ 1 ۰ 1 با انجام ازمایش مغزه‌گیری محیطی با استفاده از محفظه کرنش‌سنج سی.اس.ای.ار می‌توان مقدار تانسور تنش و تنش‌های اصلی و راستای آن‌ها را در یک ژرفای مشخص, تعیین نمود. این دستورالعمل با استفاده از دستورالعمل ۲-۶-۳ اهمیت و موارد استفاده یکی از پارامترهای مرتبط با طراحی سازه‌های زیرزمینی, مقدار تنش بر جای اولیه زمین در محدوده‌ی سازه می‌باشد. افزون بر آن در برخی از رده‌بندی‌های توده سنگ. نیاز به دانستن مقدار تنش زمین بوده و نیز این آزمایش ممکن است با اهداف تحقیقاتی انجام شود. تنش بر جا به عوامل چندی از جمله میزان وزن طبقات بالایی» گسل‌هاء چین‌خوردگی و زیرمغزه گیری" و مغزه‌گیری محیطی تعیین می‌شود. هرکدام از روش‌های یاد شده دارای مزایا و معایبی می‌باشد. کمیته ۰۰ محیطی پیشنهاد نموده‌اند. روش پیشنهادی آی.اس.آر.ام نسبت به روش ای.اس.تی.ام ساده‌تر و تجهیزات کم‌تری را لازم ۱- ‏انعسام0ه‎ 1۵۲ 51011116 200 130۹1۳ ۵[ 116۹۵ ))511٩( 2- 0۷۵۳ 58 3- ۵1| ۴ اندازه گیری تنش بر جا در ایران به روش پیشنهادی آی.اس.آر.ام در پروژه‌های نیروگاهی سد شهید عباسپور و تلمبه‌ی ذخیره‌ای سیاه بیشه انجام شده ال ۳1۵1 -5 68[ |۲1۵۵ -6 58 06۴ 1] -7 -------- صفحهٔ بعد -------- [ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ دارد. در ایران برای انجام این آزمایش در سنگ. استفاده از روش‌های آی.اس.آر.ام به‌دلیل وجود تجهیزات مورد نیاز و آشنایی با روش‌های اروپایی, معمول‌تر می‌باشد. با انجام این آزمایش در نقطه مورد نظر زیرزمین با اندازه‌گیری ‎٩‏ مقدار کرنش یا به‌عبارتی تانسور کرنش, تانسور تنش محاسبه خواهد شد. با داشتن تانسور تنش می‌توان تنش‌های اصلی در آن نقطه را محاسبه نمود. همچنین می‌توان راستای تنش‌های اصلی را مشخص نمود. با داشتن راستای تنش‌های اصلی. می‌توان نسبت تنش افقی به قائم (۴) را تعیین کرد. در این آزمایش ژرفای گمانه معمولا بین ۱۵ تا ۳۰ متر است. در ژرفاهای بیش‌تر به دلیل مشکلاتی که معمولا در عملیات حفاری پیش می‌آید. انجام آن توصیه نمی‌شود. همچنین اجرای این آزمایش در سنگ‌های شکسته با فاصله کم‌تر از ۱۳ سانتی‌متر مشکل بوده و برای یافتن نتایج درست. اجرای چندین آزمایش لازم خواهد بود. ۳-۶-۳ تجهیزات ویژگی‌های تجهیزات مورد نیاز این آزمایش به شرح زیر می‌باشد: - تجهیزات حفاری: برای انجام عملیات حفر گمانه. نیاز به دستگاه حفاری و مته‌های مختلف زیر می‌باشد: ۹ دستگاه حفاری مناسب برای حفر گمانه تا ژرفای مورد نظر همراه با مته‌های حفاری و پرداخت کننده و مغزه‌گیرهایی که قادر به حفاری و نمونه‌گیری با قطرهای ۸۶ میلی‌متر و یا بیش‌تر باشند. * مته‌های مغزه‌گیری با قطر ۳۸ میلی‌متر برای حفر چال پیشرو در انتهای گمانه. * چنان‌چه حفاری در فضاهای زیرزمینی انجام می‌شود تمهیدات لازم برای کنترل تخلیه هوا (اگزوز) و درصورتی که محیط گازدار باشد. ابزار کنترل جرقه باید فراهم شود. - «سلول کرنش‌سنج» که توسط سی.اس.آی.آر" در کشور آفریقای جنوبی طراحی و ساخته شده است. به‌صورت استوانه‌ای می‌باشد و دور آن سه دسته کرنش‌سنج با زاویه ۱۳۰۰ نسبت به هم قرار دارند. هر دسته کرنش‌سنج از سه تا چهار کرنش‌سنج تشکیل شده است که به‌صورت ضربدری روی هم قرار گرفته‌اند. این کرنش‌سنج‌ها کرنش‌سنج لازم می‌باشد. ۳ قرائت دیگر به‌منظور کنترل و یا درصورت از بین رفتن بعضی از قرائت‌ها استفاده می‌شوند. در شکل (۱۸-۳) نحوه قرارگیری کرنش‌سنج‌های سی.اس.آی.آر نشان داده شده است [۱] - تجهیزات استقرار به منظور آماده‌سازی گمانه و نصب سلول کرنش در داخل چال پیشرو لازم می‌باشد. همچنین مواد پاک‌کننده برای پاکسازی و خشک کردن دیواره چال باید در دسترس باشد. - یک توپی برای بستن و آب‌بندی کردن چال پیشروء در هنگام مغزه‌گیری محیطی, لازم می‌باشد. - دستگاه الکتریکی جهت قرائت کرنش‌سنج‌ها با دقت اندازه گیری برابر با ۵۷۱۰۱ میلی‌متر, لازم است. [۵ 13۵۹۳ 20 ۹5۵6۱۱۱1۵ 1۵۳ انمسا0) -| -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۸۳۹ - مواد حلال برای آماده‌سازی محل چسبانیدن کرنش‌سنج‌ها و چسب‌های مخصوص برای اتصال کرنش‌سنج‌ها به کرنش محوری (۱عددی) کرنش سنج شعاعی( ۴عددی) تسا درد رش ۹ ی (الف) (ب) شکل ۱۸-۳ الف - نحوه قرارگیری سه دسته کرنش‌سنج در پیرامون محفظه ب - یک دسته کرنش‌ سنج تا چهار عددی ۴-۶-۳- مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این آزمایش اجرا می‌شود: الف - با توجه به نقشه‌های زمین‌شناسی و اطلاعات گمانه‌های اکتشافی و نحوه قرارگیری لایه‌هاء. محل مناسب گمانه در داخل گالری یا دستک مشخص می‌شود. گمانه با قطر تقریبی ۸۶ میلی‌متر می‌تواند به‌صورت قائم مایل و با با زاویه کوچکی نسبت به افق حفر شود. گمانه تا زرفای از پیش تعیین شده. حفره می‌شود. بهتر است از گمانه مغزه گیری هم بشود تا شرایط توده سنگ مورد آزمایش, شناسایی شود. گمانه باید تا حد امکان مستقیم و با قطر ثابت حفاری شود. پس از رسیدن گمانه به نقطه مورد نظر مته‌ها از گمانه خارج شده و ته گمانه با مته‌های پرداخت کننده کاملا صاف می‌شود. ب- پس از آن یک چال پیشرو با قطر ۳۸ میلی‌متر و به درازای ۵۵ سانتی‌متر در ته گمانه و به صورت هم محور با گمانه حفر می‌شود. حفاری با مغزه‌گیری انجام می‌شود تا از مغزه بتوان برای شناخت سنگ اطراف گمانه و انجام آزمایش‌های دیگر بهره جست. نکته مهم این که پیرامون چال پیشرو باید سالم و بدون شکستگی باشد. درغیراین‌صورت گمانه ۸۶ میلی‌متر باید حدود ۰/۵ متر یا بیش‌تر ادامه داده شود. تا سنگ سالم به‌دست آید. نصب شود.ء خشک شده و محلول‌های ویژه‌ای برای گیرش بهتر چسب. به دیواره چال مالیده می‌شود. د- سلول کرنش‌سنج‌ها به دستگاه نصب کننده متصل و سیم‌های رابط به کرنش‌سنج‌ها وصل می‌شود. پس از تمیز نمودن کرنش‌سنج‌ها با حلال, با چرخاندن محفظه کرنش‌سنج‌ها از کارایی وسایل جهت‌یابی و حرکت رو به -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۷۰ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ه- بر روی هر دسته کرنش‌سنج. لایه‌ای به ستبرای ۲ تا ۲ میلی‌متر از چسب مالیده می‌شود. سپس دستگاه نصب کننده به همراه محفظه کرنش‌سنج با لوله به داخل گمانه فرستاده می‌شود. سلول کرنش‌سنج با لوله‌های رابط چسبانده می‌شوند. با ثابت نگاه داشتن فشارء زمان کافی برای گیرش داده می‌شود. و پس از اطمینان از اتصال کرنش‌سنج‌ها به دیواره چال, اولین قرائت از کرنش‌سنج‌ها آغاز شده و مقادیر ثبت ح- دوباره گمانه با قطر ۸۶ میلی‌متر به‌صورت مغزه‌گیری حفاری می‌شود. کم‌ترین درازای مغزه‌گیری برابر ۵۵ سانتی‌متر می‌باشد. به این ترتیب سلول کرنش‌سنج مغزه‌گیری محیطی می‌شود. این عمل باعث آزاد شدن تنش‌ها در اطراف چال یا به عبارتی محفظه کرنش‌سنج خواهد شد. مغزه محیطی از گمانه خارج شده و دستگاه‌های ثبت کرنش به محفظه کرنش‌سنج وصل و شروع به قرائت خواهد شد. قرائت کرنش‌سنج‌ها تا زمانی که به مقدار ثابتی برسند. ادامه خواهد یافت. با انجام این مرحله. آزمایش به اتمام خواهد رسید. درصورت تکرار مختلف انجام آزمایش مغزه‌گیری محیطی در شکل‌های (۱۹-۳) و (۲۰-۳) نشان داده شده است. ۹ 1 اصلی ( مر 2 .۰ یکی پا یدنه ۱ 2 1 قرص سنگی حسی ۵ حراری ۹ شکل ۱۹-۳- سلول کرنش سه محوره‌ی سی.اس. آی.آر -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل سوم- دستورالع و شکل ۲۰-۳- مرا مل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۰ ۹۶/۱۰/۱۶ 4 اه / ۵ ۸ هم ۸ ۰ لب اتهای کب یگمه سیم 0 و 5 (الف) ۵ سانتی‌متر ۹ 7 , ۰ سل رم ۹ رز ۳ یک م۳7 / 7 ۹ (ب) وس ۸ 0 ۹ مها ۹ جک ریاس رسد اس 9 وه که ی 8 ۹9 97 ا تشک هوای فشرده کابل الکتریکی ۹ ی )ج) درپوش شش 6 3 خی 0 ی 0 ۳/7 یش هه )۵( ی نم و رت (ه) حل مختلف انجام آزمایش مغزه‌گیری محیطی الف - حفاری گمانه تا ژرفای مورد نظرء ب- حفاری چ ج- نصب محفظه کرنش‌سنج. د- نصب درپوش و ه- مغزه آزاد شده از گمانه ۱۷| -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۷۲ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ ۵-۶-۳ محاسبات به‌منظور تعیین تنش‌های اصلی و راستای آن‌هاء افزون بر اطلاعات به‌دست آمده از انجام آزمایش مغزه‌گیری محیطی. نیاز به دانستن ضریب کشسانی و نسبت پواسون توده سنگ محل اندازه‌گیری تانسورهای کرنش می‌باشد. بنابراین در صورت نداشتن مقادیر یاد شده» باید بر روی مغزه‌های به‌دست آمده. آزمایش مقاومت فشاری تک محوره و یا برروی نمونه‌های استوانه توخالی آزمایش دومحوره فشاری انجام داد. تا مقادیر یاد شده در بالا محاسبه شوند. با استفاده از اطلاعات آزمایش, مقادیر کرنش در هر راستا از میانگین قرائت ثبت شده پیش و پس از مغزه‌گیری محیطی به‌دست خواهد آمد. موقعیت (راستا) هر کرنش‌سنج در دسته کرنش‌سنج نسبت به محورها براساس جهت گمانه - مقادیر کرنش رهایی از تقسیم میانگین قرائت‌های به‌دست آمده پیش و پس از بیش مغزه‌گیری محاسبه می‌شوند. در سامانه مختصات مرجعء محور 7 در راستای محور چال و هم راستا با حفاری و محورهای ۷و از در راستای عمود بر آن (مطابق با روال دست راست) می‌باشند. موقعیت کرنش‌سنج‌های گلچه‌ای روی دیواره‌ی چال با آزیموت آن‌ها نسبت به محورها مشخص می‌شود. چنان‌چه از دهانه‌ی گمانه نگاه شود. این آزیموت در جهت خلاف حرکت عقربه‌های ساعت می‌باشد. وضعیت هر کرنش‌سنج در گلچه با زاویه‌ی بین محور 7 و امتداد آن در جهت خلاف حرکت عقربه‌های ساعت مشخص می‌شود. شکل (۱۸-۳) این مطلب را کاملا روشن‌تر می‌سازد. - به‌منظور نسبت دادن کرنش‌های اندازه گیری شده به مولفه‌های تانسور تنش با فرض این‌که سنگ اطراف سلول کرنش‌سنج همسانگرد می‌باشد از روابط زیر استفاده خواهد شد: (۲۸-۲) ورگ و۸ + وروت و۸ + ور وا + ررکرر۸ + وک و۸ + مورک ۸ <8 که در آن ضرایب ۸ عبارتند از: (۲۹-۳) [20 009 (200 00 -0(- 1 - هو ۲ - ی ۸ (۲۰-۲) [20 608 (200 008 -3(1- 1 - دومن 1 سا - رر۸ (۳۱-۳) (2وون شیم لا < رره (۲۲-۳) 0 51 (2۷۷ 005 - رشسات ۸ (۲۳-۲۳) (۵9م و 4۳۷ بر ۸ (۳۴-۲) (0 51 خن سس پر ۸ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۷۳ برای هر اندازه گیری کرنش, معادله (۲۸-۳) باید نوشته شود. مولفه‌های ,۸ و برر۸ و ...۰ برای هر کرنش از فرمول‌های (۲۹-۳) تا (۳۳-۳) محاسبه شوند. زوایای ۷۷ و0 مربوط به هر کرنش‌سنج قابل تعیین می‌باشند. بر پایه شمار کرنش‌سنج‌ها ۶ تا ‎٩‏ معادله حاصل خواهد شد که از آن‌ها تانسور تنش قابل محاسبه خواهد بود. پس از یافتن تانسور تنش براساس روابط تئوری کشسانی» می‌توان تنش اصلی و جهت‌های آن‌ها را محاسبه کرد. ۶-۶-۳- گزارش نتایج گزارش انجام این آزمایش باید حاوی مطالب و اطلاعات زیر باشد: - موقعیت. جهت‌داری و درازای گمانه. - برداشت (لاگ) زمین‌شناسی هریک از گمانه‌ها به‌همراه ژرفا و ویژگی‌های زمین‌شناسی و ساختمانی محل آزمایش. - توضیح مختصری پیرامون روش آزمایش و تجهیزات آن همراه با نمودار و عکس, - جدولی شامل جهت‌داری هر کرنش‌سنج و قرائت‌های انجام شده آن و منحنی‌های مربوط به قرائنت هر - ضرایب کشسان و نسبت‌های پواسون اندازه‌گیری شده برای هر نقطه اندازه‌گیری کرنش, - توضیح درخصوص روش اندازه‌گیری زیربند آخر ۴-۵-۳ و ارائه منحنی‌های مربوط به آزمایش, - مقادیر محاسبه شده تانسور تنش با دقت ۱/* مگاپاسکال, - مقادیر محاسبه شده تانسور تنش‌های اصلی و راستای آن‌ها و ارائه انحراف معیار و خطاهای تخمینی در هر ۷-۶-۳ نکته‌های کلی اهم نکته‌ها و یادآوری‌هایی که در این آزمون مطرح هستند. به قرار زیر می‌باشند: - در فضاهای زیرزمینی معمولا" گمانه را به صورت افقی و با شیبی به سمت بیرون حفر می‌کنند تا زهکشی به راحتی صورت گیرد. - در این روش لازم است که میدان تنش, درزه‌ها و ترک‌های موجود در سنگ به‌گونه‌ای باشد که امکان گرفتن مغزه‌هایی با درازای کم و بیش ۲ تا ۳ برابر قطر گمانه وجود داشته باشد. - در گمانه‌های حفاری شده در سنگ‌های اشباع, به دلیل چسبندگی نامناسب سنجشگر به دیواره گمانه, اجرای این روش چندان عملی نبوده و ممکن است با مشکلاتی همراه باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۷۴ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ - این روش با فرض همگن بودن توده سنگ معتبر بوده و چنان‌چه توده سنگ به‌طور چشمگیری با این فرضیات - این روش در سنگ‌های دارای شکستگی زیاد. توصیه نمی‌شود. ۷-۳- دستورالعمل تعیین مقاومت برشی مستقیم بر جای توده سنگ ۱-۷-۳ هدف براساس تابعی از تنش عمودی (نرمال) اعمال شده بر صفحه‌ی ضعف سنگ تعیین می‌شود. این دستورالعمل با استفاده از دستورالعمل‌های آزمایشی آی.اس,.آر.ام [۳] و ای.اس.تی.ام» شماره 14554 [۲] تهیه شده است. ۲-۷-۳ اهمیت و موارد استفاده مقاومت برشی در سطح ضعف در سنگ و یا توده سنگ (رویه گسل, سطح لایه‌بندی» درزه» شیستوزیته و ...) یکی از داخلی ( م) تشکیل شده است که هرکدام از این دو خود به عوامل بیشماری وابسته می‌باشند. آزمایش برش برجارابه روش‌های مختلف از جمله به‌صورت بارگذاری مورب موازی و پیچشی می‌توان انجام داد. این دستورالعمل بر پایه روش بارگذاری مورب تهیه شده است که روش انجام آزمایش برش مستقیم برجا می‌باشد. از عوامل کارا در مقاومت برشی. آزمایش در تحلیل پایداری شیروانی‌های سنگی, پی‌سدها و تونل‌ها استفاده می‌شود [۱]. ۳-۷-۳ تجهیزات ویژگی‌های تجهیزات مورد نیاز این آزمایش به شرح زیر می‌باشد: - تجهیزات مربوط به بریدن سنگ شامل سامانه حفاری, تیغه آره, قلم و چکش و همچنین تجهیزات مربوط به قالب گیری شامل قالب با ابعاد مناسب. پلی‌استر یا پرکننده ضعیف دیگر ابزار و مصالح مورد نیاز برای قالب‌گیری نمونه با بتن مسلح, - سامانه اعمال بار عمودی از جک‌های تخت. هیدرولیکی و یا سامانه وزنه‌ای (بار مرده) با ظرفیت کافی تشکیل حدود ۲ درصد بار نهایی انتخاب شده در کل آزمایش را داشته باشد. وسایل جانبی مربوط به بار عمودی شامل صفحه فولادی, شبکه‌های بالایی و پایینی و غلتک می‌باشد که در شکل (۲۱-۳) نشان داده شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرابی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۷۵ ۹ دینامومتر (دوعدد) شکل ۲۱-۳- نمایش تجهیزات مورد نیاز بر حسب محل قرارگیری در آزمایش برش برجا - سامانه اعمال نیروی برشی که از یک یا چند جک هیدرولیکی با جک تخت با ظرفیت مناسب تشکیل شده است. قابلیت جابه‌جایی این جک‌ها بر طبق دستورالعمل ای.اس.آر.ام [۳] باید دست‌کم معادل ۷۰ میلی‌متر باشد که بسته به شرایط آزمایش به‌کار گرفته می‌شود. به‌منظور ایجاد فشار در جک‌ها از پمپ هیدرولیکی استفاده خواهد شد. همچنین از یک سامانه انتقال بار برای اعمال نیروی برشی به بلوک سنگی بهره‌گیری می‌شود که در شکل (۲۲-۳) نشان داده شده است. نیروی برشی با توجه به روش آزمایش به‌طور مورب با زاویه ۱۵ درجه نسبت به سطح برش طوری اعمال می‌شود که همانند شکل (۲۳-۳) از مرکز سطح عبور نماید. را [ ۷ تا شکل ۲۲-۳- نحوه عبور محور اعمال نیرو از مرکز سطح در آزمایش برش برجا ۱-40 که در آن 4 فاصله افقی مرکز سطح برش تا سطح خارجی قاب بتنی است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۷۶ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ - وسایل اندازه‌گیری نیروهای برشی و عمودی با خطای بیشینه ۲ درصد نسبت به بیشینه نیروی اعمال شده در آزمایش, به‌کار گرفته می‌شوند. - برای اندازه گیری جابه‌جایی برشی» از جابه‌جایی سنج‌های عقربه‌ای با الکتریکی با قابلیت جابه‌جایی ۷۰ میلی‌متر و دقت ۰/۰۱ میلی‌متر و برای اندازه‌گیری جابه‌جایی عمودی و جانبی افقی, باید از جابه‌جایی‌سنج‌های عقربه‌ای یا الکتریکی با قابلیت جابه‌جایی ۲۵ میلی‌متر با دقت ۰۵/* میلی‌متر استفاده نمود. باید نقاط مرجع اندازه گیری‌ها (یعنی تیرهاء مهاری‌ها یا گیره‌ها) پس از نصب به اندازه کافی صلب باشند. بهتر است از تنظیم دوباره سنجشگرها در مدت زمان آزمایش پرهیز شود. ۴-۷-۳- مراحل انجام آزمایش مراحل زیرء در مورد این آزمایش اجرا می‌شود: الف - آماده‌سازی بلوک: بلوک سنگی طوری انتخاب می‌شود که صفحه برشی بر قاعده‌ی آن منطبق باشد. این آزمایش نسبت به راستای برش بسیار حساس است و در راستاهای مختلف نتایج متفاوتی را ارائه خواهد نمود. بنابراین راستای اعمال نیروی برشی باید تا حد امکان همان راستایی باشد که در شرایط واقعی استفاده خواهد شد. ب- پیش از آزادسازی بلوک. درصورتی که سنگ قابلیت آماس کردن را داشته باشد. برای جلوگیری از آماس کردن بلوک باید تمهیدات ویژه‌ای اعمال شود (ای.اس.تی.ام شماره 4554 10) [۲]. بلوک مورد آزمایش معمولا ابعاد ۰ میلی‌متر (بلندا * پهنا * درازا) را دارد. به‌عنوان استاندارد این ابعاد را می‌توان با توجه به ماهیت صفحه برشی (به ویژه زبری آن) تغییر داد. بدین‌صورت که در مورد سطوح کم و بیش صاف از بلوک‌های کوچک‌تر و در مورد سطوح بسیار زبر یا ناهموار از بلوک‌های بزرگ‌تر استفاده نمود. بهتر است ابعاد و شکل بلوک طوری انتخاب شود که وجوه آن موازی با سامانه درزه و ترک‌ها و تا حد امکان منطبق بر آن‌ها باشد. در این صورت آماده‌سازی بلوک با کم‌ترین دست‌خوردگی صورت می‌گیرد. لازم است پستی و بلندی‌هایی که در مرحله‌ی قالب‌گیری مشکل‌ساز شده و یا ستبرای قالب را محدود می‌سازند برداشته شوند. شرایط رطوبت طبیعی سطح برش باید تا لحظه آزمایش حفظ شود. دور تا دور قاعده بلوک. شیاری به ژرفای تقریبی ۲۰۰ میلی‌متر و پهنای ۸۰ میلی‌متر ایجاد شده تا امکان جابه‌جایی آزاد بلوک فراهم شود. سپس لایه‌ای به ستبرای دست کم ۲۰۰ میلی‌متر از جنسی ضعیف (مثل فوم پلی‌استیرن ) در اطراف قاعده بلوک ریخته می‌شود. برای جلوگیری از خرد شدن نمونه, بخش‌های دیگر آن نیز با بتن مسلح یا چارچوب فلزی مناسب یا مصالحی مشابه. با مقاومت و صلبیت کافی قالب‌گیری می‌شود. |- 0 6 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۱۷۷ قالب گیری به گونه‌ای انجام می‌شود که سطوح باربری بالایی قالب با دقت ۱ * میلی‌متر صاف بوده و با دقت ۱ درجه با صفحه برش موازی باشد. در آخرین مرحله‌ی آماده‌سازی, بالشتک‌های انتقال, مهاری‌ها و دیگر تجهیزات در جای خود قرار می‌گیرند. این تجهیزات زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند که از سنگ‌های سالم اطراف به عنوان تکیه‌گاهی برای سامانه‌های بارگذاری برشی و عمودی استفاده می‌شود. همچنین باید زمان لازم برای گیرش بتن و رسیدن آن به مقاومست ج- تحکیم: در مرحله‌ی تحکیم. به نمونه و به ویژه مواد پرکننده‌ی سطح برش این فرصت داده می‌شود که پیش از آغاز مرحله‌ی تحکیم. دامنه‌ی نرخ جابه‌جایی برشی را محدود کند. تحکیم نمونه. شامل مراحل زیر می‌باشد: - کلیه وسایل اندازه گیری جابه‌جایی از نظر استحکام. قابلیت جابه‌جایی و آزادی حرکت کنترل شده و قرائت‌های اولیه بار و جابه‌جایی ثبت می‌شوند. - بار عمودی افزایش می‌یابد تا به‌مقدار تعیین شده برای آزمایش برسد. در این حالت جابه‌جایی عمودی بلوک (ناشی از تحکیم) به صورت تابعی از زمان و بار اعمال شده ثبت می‌شود. در شکل (۲۳-۳) منحنی‌های تحکیم به‌دست آمده در سه تنش عمودی مختلف و در جدول (۴-۳)» برگه ثبت قرائت‌ها نشان داده شده است. - نحوه اعمال بار عمودی به این ترتیب می‌باشد که بار قائم باید در پنج مرحله به بلوک اعمال شده و در هر مرحله, جابه‌جایی‌های عمودی پس از ۳۰۱ ۵ و ۱*۶ دقیقه قرائت شوند. چنان‌چه میزان نشست تحکیمی مرحله‌های چهارم و پنجم کم‌تر از ۵*/* میلی‌متر باشد. مرحله‌ی تحکیم پایان یافته است. در غیراین‌صورت زمان تحکیم آن‌قدر ادامه می‌یابد که میزان جابه‌جایی عمودی هر سنجشگر در مدت زمان آزمایش, دست‌کم ۰ دقیقه. کم‌تر از ۰/۰۵ میلی‌متر باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۷۸ و ۶ «دستورالعمل انجام آزمون‌های ] بار عمودی سوم نقطه‌ای که در آن ۱۰۰ درصد تنش (5۱/0۵) : ۳ اسمی قائم به نمونه اعمال می‌گردد بار عمودی دوم (3۱10۵) یوش بار عمودی اول (:م/۱۱) ۱۰۰ ۱۰ ۱ 1 شکل ۲۳-۳- منحنی تحکیم بار عمودی ی -------- صفحهٔ بعد -------- 6 ۹ ۱ 5 یگ ۲ 1 0 3 جدول ۳ سطح 7 ۳7 ری ۲۳ تصحیح (مگاپاسکال) ا(مگاپاسکال) /(مگاپاسکال) | (کیلونیوتن) | شده (متر) شش شش شش سل سس با شش ان مسا شش سل سس با شش ان شا آزمایش کننده: تاریخ: ش‌نویس ورودی اطلاعات برای آزمایش ک مورد آزمایش: وازدگی: نیرو قرائت‌ها ات سل با با با اب با با با ایا برش برجا . رطوبتی: امس سس ی جابه‌جایی عمودی (,۸) نیروی عمودی (,۳) 2 (دفیقه) میانگین قرائت‌ها یرو قرائت نبا سول سل سول رل سول لس سول لانشن نا -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۰ ۶ -دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرایی مکانیک سنگ د۵- برش: هدف از مرحله برش این است که مقادیر مقاومت برشی مستقیم بیشینه و ماندگار (باقی‌مانده) سطح مورد روی هر صفحه برش آماده‌سازی و مورد آزمایش قرار گیرد. آزمایش برش طی مراحل زیر اجرا می‌شود: - نیروی برشی به‌صورت مرحله‌ای و یا به‌طور پیوسته و به‌گونه‌ای اعمال می‌شود که نرخ جابه‌جایی قابل کنترل باشد. - لازم است که پیش از رسیدن به نقطه‌ی مقاومت نهایی, به‌طور تقریبی ده مجموعه قرائت انجام شده باشد. - باید نرخ جابه‌جایی برشی پیش از انجام یک سری قرائنت و در یک دوره‌ی زمانی ۱۰ دقیقه‌ای کم‌تر از ۰/۱ جابه‌جایی باید طوری انتخاب شود که بتوان نقطه‌ی نهایی منحنی تنش - جابه‌جایی برشی را به دقت ثبت کرد. در شکل (۲۴-۳) منحنی تنش جابه‌جایی برشی برای یک آزمایش با دو تنش عمودی نشان داده شده است. ۱/۳۲ ۵ 1 1 7 1 ۳ ۱/۰ تا کته "مش 1: ی ماه ۸ ۱ / 2 57 اْ مقاومت حداکثر ۳ ۰۶ ح لا 1 1 اس ماند گار ار ل ۷ تنش برشی . جسامشی مرحله ۷ سس مرحله ۷۱ ]۰/۲ جابه‌جابی عمود سم 8 جابهجایی عمودی (۱۷102) 2.5<,ه6 (۱1۳2) 6.۳0.5 ۷۰ ۶۰ ۵۰ ۴۰ ۳۰ ۲۳۰ ۱۰ جابه‌جایی برشی ,۸ (میلی‌متر) شکل ۲۴-۳- منحنی تنش برشی - جابه‌جایی برشی و جابه‌جایی عمودی - جابه‌جایی برشی در آزمایش برش برجا 1 ۰ ۹ ۳ ۱ 0 ۸ ۰ ح 1 در مورد آزمایش‌های زهکشی شده (به‌ویژه وقتی که ناپیوستگی حاوی موادپرکننده‌ی رسی باشد)» مدت زمان لازم برای رسیدن به مقاومت بیشینه باید از و61 بیش‌تر باشد. مقدار وور1 همان‌طور که در شکل (۲۲-۳) نشان گام‌های بعدی نیروی برشی را به تاخیر انداخت تا این ضرورت تامین شود. قرائت‌هایی در فواصل جابه‌جایی ۰/۵ تا ۵ میلی‌متری انجام می‌شود. نرخ جابه‌جایی برشی در یک دوره زمانی ۱۰ 40 -[ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- دستورالعمل «انجام آزمایش‌های صحرایی مکانیک سنگ» ۹۶/۱۰/۱۶ ۸۱ دقیقه‌ای پیش از انجام قرائت‌ها باید بین ۰/۰۲ تا ۰/۲ میلی‌متر بر دقیقه باشد. این نرخ در فاصله‌ی انجام قرائت‌ها نباید از یک میلی‌متر بر دقیقه تجاوز کند. - زمانی می‌توان مقدار مقاومت برشی ماندگار را تعیین نمود که جابه‌جایی برشی زیر تنش برشی ثابتی ادامه یابد. این حالت وقتی اتفاق می‌افتد که طی یک سانتی‌متر جابه‌جایی برشی» تغییرات تنش برشی از ۵ درصد بیش‌تر نشود. در این فاصله باید دست کم چهارسری قرائت متوالی انجام شود. - پس از این‌که مقاومت ماندگار مشخص شد. می‌توان تنش عمودی را افزایش یا کاهش داد و آزمایش را تا رسیدن به مقاومت ماندگار دیگر تکرار کرد. لازم است که نمونه زیر هر تنش عمودی جدید دوباره تحکیم شده و مرحله برش مطابق با معیارهای یاد شده در تمام موارد زیربند سوم بند ۴-۷-۳ روش آزمایش, انجام شود. و- پس از انجام آزمایش, بلوک سنگی وارونه شده و از سطح برش عکس رنگی تهیه شود. این سطح باید به‌طور کامل تشریح گردد. اندازه‌گیری مساحت. زبری» شیب و جهت شیب صفحه برش الزامی است. نمونه‌هایی از سنگ. ماده پر کننده و خرده‌های ناشی از برش باید برای انجام آزمایش‌های لازم در آزمایشگاه تهیه شود. ۵-۷-۳ محاسبات با انجام این ازمون. مقادیر پارامترهای تنش‌های برشی 0 عمومی با توجه به نکته‌های زیر و با استفاده از روابط مربوط - منحنی جابه‌جایی عمودی - لگاریتم زمان در مرحله تحکیم. با توجه به داده‌های ثبت شده., ترسیم می‌گردد (شکل ۲۳-۳). زمان «م,1 یعنی زمان لازم برای تکمیل تحکیم اولیه مطابق شکل با رسم مماس‌هایی به شاخه‌های منحنی به‌دست می‌آید. زمان رسیدن به مقاومت نهایی از شروع مرحله برشی نباید کم‌تر از و6 - میانگین جابه‌جایی عمودی و برشی اندازه‌گیری شده به‌عنوان جابه‌جایی عمودی متوسط (,۸) و جابه‌جایی برشی متوسط (و۸) در نظر گرفته می‌شود. جابه‌جایی‌های جانبی صرفا برای ارزیابی رفتار نمونه در مدت زمان - تنش‌های برشی و عمودی از روابط زیر محاسبه می‌شوند: کی هه ۸ ۸ را را چا (۳۶-۳) اس ۸ 2 6 )۳۵-۲( ۱- ۳۳۱۵۲۷ ۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۲ ۶ دستورالعمل انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و صحرابی مکانیک سنگ که در آن: 57 تنش برشی (مگاپاسکال). * تنش عمودی (مگاپاسکال) ۵ > نیروی برشی کل (کیلونیوتن) 8 > نیروی عمودی کل (کیلونیوتن) ۵ - نیروی برشی اعمال شده (کیلونیوتن) ۵ > نیروی عمودی اعمال شده (کیلونیوتن) زاویه نیروی برشی نسبت به صفحه برشی (درجه) ۸ مساحت صفحه برش که با توجه به جابه‌جایی برشی تصحیح می‌شود (مترمربع). اگر 0 بزرگ‌تر از صفر باشد. باید نیروی عمودی اعمال شده را پس از هر افزایش نیروی برشی, به میزان 0 510 ,۳ کاهش داد تا تنش قائم تقریبا ثابت بماند. همچنین می‌توان این نیرو را را در مدت زمان آزمایش, به‌منظور تصحیح اثرات کاهش سطح. به‌میزان کاهش داد ( ۸۶5 برحسب میلی‌متر). - برای هر آزمایش برشی نمودارهای تنش یا نیروی برشی - جابه‌جایی برشی و جابه‌جایی عمودی - جابه‌جایی برشی ترسیم می‌شود (جدول ۳-۳). - تنش‌های عمودی و هرگونه تغییر در آن روی منحنی‌ها یادداشت می‌شود تا تفسیر و تحلیل آن‌ها در مراحل بعدی امکان‌پذیر باشد. مقادیر مقاومت برشی بیشینه و ماندگارء تنش‌های عمودی و جابه‌جایی‌های برشی و عمودی مربوط به آن‌ها از روی این نمودار استخراج می‌شود. - با استفاده از نتایج به‌دست آمده از کلیه آزمایش‌های برشی با تنش‌های عمودی مختلف می‌توان منحنی مقاومت برشی - تنش عمودی در حالت‌های نهایی و باقی‌مانده را ترسیم و با توجه به آن‌ها پارامترهای مقاومت برشی شامل ")۰ ۰0,2 ,0.۰0 را استخراج نمود (شکل ۲۵-۳).