لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

از مهمترین مسائل مرتبط در طراحی و اجرای سازه های مهندسی، ارزیابی و بررسی دوام آن ها در مقابل فرآیند سایش و تر و خشک شدن های متوالی است. با توجه به این که دوام عبارت است از مقاومت سنگ در برابر هوازدگی فیزیکی و شیمیایی، حفظ شکل، اندازه و وضیعت ظاهری اولیه در یک مدت زمان طولانی و در شرایط محیطی حاکم بر سنگ، ارزیابی و بررسی آن دارای اهمیت زیادی می باشد. از آنجایی که دستگاه آزمایش دوام استاندارد برای ارزیابی و بررسی دوام سنگ های آرژیلیتی و نرم طراحی شده است در نتیجه، ضروری به نظر می رسد دستگاه دوامی طراحی شود که بتواند برای ارزیابی دوام سنگ های سخت کارایی لازم را داشته باشد. بدین منظور، با تلاش محققین گروه زمین شناسی مهندسی دانشگاه تربیت مدرس تهران، دستگاه دوامی تحت عنوان «دستگاه دوام بزرگ مقیاس» طراحی و ساخته شد. طول و قطر این دستگاه به ترتیب 6 و 4.3 برابر دستگاه دوام استاندارد طراحی شده توسط فرانکلین و چاندر (1972) است و در انجام آزمایش به ده نمونه با وزن 400 تا 600 گرم نیاز دارد. برای بررسی کارایی این دستگاه در ارزیابی دوام سنگ های سخت، 17 نمونه سنگ با منشا آذرین، رسوبی، دگرگونی و آذر آواری تهیه و ویژگی های کانی شناسی، فیزیکی و مکانیکی آن ها بررسی شد. در ادامه آزمایش های دوام استاندارد و بزرگ مقیاس تا 15 چرخه انجام شد و داده های بدست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان می دهد دستگاه دوام بزرگ مقیاس کارایی بیشتر و مناسبتری نسبت به دستگاه دوام استاندارد در ارزیابی دوام سنگ های سخت دارد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

طراحی و انتخاب ماشین مناسب و پیش بینی عملکرد آن به منظور برنامه ریزی و تخمین هزینه های پروژه در استخراج مکانیکی و حفر مکانیزه تونل ها ضروری است. ارزیابی برش پذیری سنگ در روش های حفر مکانیزه شامل بررسی رفتار سنگ و اندرکنش آن با تیغه است و انجام آزمون های برش در مقیاس آزمایشگاهی، مطمئن ترین راه برای ارزیابی دقیق رفتار سنگ و تیغه در شرایط نزدیک به محیط واقعی است. در این مطالعه، از آزمون برش خطی کوچک مقیاس برای ارزیابی برش پذیری سنگ و ارتباط آن با پارامترهای مکانیکی سنگ استفاده شده است. بدین منظور، نمونه هایی از ماسه سنگ قرمز بالایی قم انتخاب شده و همزمان آزمون های استاندارد برای شناسایی نوع سنگ و تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی آن انجام شده است. نتایج آزمون های برش خطی کوچک مقیاس نشان می دهد نیرو و انرژی ویژه برش به ترتیب یک رابطه خطی مستقیم و یک رابطه غیرخطی با عمق برش دارد. همچنین، سرعت برش رابطه ی معنی داری با نیرو و انرژی ویژه ندارد. علاوه بر این، نیروهای حاصل از آزمون برش خطی با نتایج مدل ایوانس (Evans) مقایسه شد. مقایسه نتایج، تطابق خوب روش آزمایشگاهی با مدل نظری را نشان داد. با وجود این، آزمون های بیشتری به منظور دریافت نتایج دقیق تر و ارائه یک مدل جدید برش پذیری سنگ در حال انجام است.

در این پژوهش میزان ارتعاش ناشی از برش سنگ های تزیینی کربناتی و گرانیتی از طریق ساخت یک دستگاه برش در مقیاس آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور پارامترهای 7 نمونه سنگ کربناتی و 5 نمونه سنگ گرانیتی تعیین شده و 211 آزمایش برش صورت گرفته است. مدل های پیش بینی کننده با ترکیب های مختلفی از پارامترهای فیزیکی و مکانیکی سنگ ها با روش های آماری و هوش مصنوعی ساخته و برسی شده اند. همچنین عملکرد بهترین مدل ها بر اساس چهار معیار برای دو نوع از داده های آزمون شامل داده هایی که جنس سنگ آن ها در ایجاد مدل موجود بوده و دسته ای که نوع سنگ آن ها در ایجاد مدل موجود نبوده ارزیابی شده است. در نهایت بر اساس استراتژی های مختلف اولویت بندی، نتایج معیارهای ارزیابی، سرعت، سهولت و قابلیت اطمینان روش ایجاد مدل، بهترین مدل برای هر خانواده از سنگ ها معرفی شده است. نتایج نشان داده است که بهترین مدل برای هر دو خانواده از سنگ های کربناتی و گرانیتی به صورت مدل رگرسیون چند متغیره غیرخطی است. پارامترهای مشترک ورودی در این دو مدل عمق برش، نرخ برش و فاکتور سایندگی شیمازک بوده است. علاوه بر این پارامترها، در سنگ های کربناتی مدول یانگ و در سنگ های گرانیتی مقاومت فشاری تک محوری نیز جزو پارامترهای ورودی بوده اند که مطابق با نتایج تحلیل حساسیت برای تعیین تاثیرگذارترین پارامترها در هر خانواده از سنگ ها بوده است.

یکی از معیارهای ارزیابی برش سنگ ساختمانی با استفاده از سیستم سیم برش الماسه انرژی مصرفی دستگاه سیم برش است. در این پژوهش به منظور ارزیابی میزان انرژی مصرفی در فرایند برش، یک سیستم سیم برش الماسه آزمایشگاهی، با قابلیت تغییر و تثبیت مؤلفه های عملیاتی و ابزاری برش، شامل سرعت خطی، سرعت کشش به عقب و زاویه برخورد سیم الماسه طراحی و ساخته شد. با هدف تعیین ارتباط بین مشخصات فیزیکی و مکانیکی سنگ با انرژی مصرفی دستگاه برش، 6 نمونه مختلف، سنگ تراورتن از معادن استان های آذربایجان شرقی و غربی، اصفهان، یزد و مرکزی تهیه و مقادیر مشخصات فیزیکی و مکانیکی شامل چگالی، تخلخل، جذب آب، مقاومت فشاری تک محوری، مقاومت کششی و سرعت عبور امواج فراصوت از آن ها در آزمایشگاه اندازه گیری شد. سپس با برش بلوک های مکعبی از نمونه ها با سیستم سیم برش الماسه آزمایشگاهی، انرژی مصرفی دستگاه در حالت های مختلف زاویه برخورد سیم با نمونه، ثبت شد. با استفاده از رگرسیون و برازش تک متغیره، ارتباط میان هر یک از خصوصیات سنگ ها و انرژی ویژه برش با توجه به توابع خطی، لگاریتمی، توانی و نمایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی ها نشان داد بهترین مقدار زاویه ی برخورد سیم با نمونه که در آن زاویه، کمترین میزان انرژی ویژه مصرفی ثبت شده است، زاویه 15 درجه بوده است.

انرژی مصرفی دستگاههای برشدهنده سنگ یکی از فاکتورهای مهم هزینه ساز در طی فرآیند برش سنگهای ساختمانی است. با پیش بینی دقیق انرژی مصرفی دستگاه برش، علاوه بر تخمین هزینههای برش، می توان به شرایط بهینه عملیاتی برش در جهت کاهش مصرف انرژی نزدیک شد. در این پژوهش، سعی شده است تا با استفاده از سیستم های طبقه بندی فازی چند فاکتوره، میزان قابلیت برشپذیری سنگ های ساختمانی نرم را از دیدگاه شدت جریان مصرفی دستگاه برش اره با توجه به مشخصات فیزیکی و مکانیکی از قبیل مقاومت کششی برزیلی، درصد کوارتز محتوای سنگ، اندازه متوسط دانه، مقاومت فشارشی تک محوری، مدول یانگ و سختی موس مورد ارزیابی قرار داد. بدین منظور، پس از توسعه سیستم طبقهبندی فازی، هفت نمونه سنگ ساختمانی کربناته شامل تراورتن آذرشهر، تراورتن حاجی آباد، تراورتن درهبخاری، مرمریت هرسین، مرمریت صلصالی، مرمریت انارک و مرمریت هفتومان با استفاده از سیستم فازی ارایه شده، ردهبندی شد و نتایج با میزان شدت جریان مصرفی دستگاه برش اره مورد ارزیابی و اعتبارسنجی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی ها نشان داد که سیستم طبقه بندی فازی سه ردهای، قادر به ارزیابی بهتری از قابلیت برشپذیری سنگهای ساختمانی نرم از دیدگاه برق مصرفی دستگاه برش سنگ است.

رفتار مکانیکی مواد سنگریزه ای و مصالح فقط به اندازه دانه ها و تراکم آنها بستگی ندارد بلکه بیشتر به مقاومت و ویژگی های لیتولوژیکی آنها وابسته است. در این مقاله، رفتار تنش - کرنش این مواد با استفاده از آزمایشات سه محوری (300x600 mm) و برش مستقیم (300x300mm) مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این مطالعه، دو نوع مصالح با ویژگی های لیتولوژیکی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته اند و نتایج حاصله نشان داد که چگونه مصالح با اندازه ذرات مساوی رفتارمقاومتی را که ناشی از تفاوت در لیتولوژی آنها و روش آزمایشات است دارا می باشد.