مقاومت فشاری تک محوری، مدول الاستیسیته و مقاومت کششی برزیلی از جمله ویژگی های مهم سنگ ها هستند که به طور گسترده ای در مهندسی سنگ مورد استفاده قرار می گیرند. تعیین این ویژگی ها در آزمایشگاه یک فرآیند زمان بر، مشکل و پرهزینه است. لذا در این مطالعه سعی شده است که روابط تجربی برای تخمین ویژگی های مکانیکی ماسه سنگ ها با استفاده از سرعت سیر موج و چکش اشمیت به عنوان دو آزمایش غیرمخرب و ساده توسعه داده شود. به همین منظور تعداد 30 بلوک سنگی از نقاط مختلف سازند قرمز بالایی در غرب قم جمع-آوری شده و پس از انجام عملیات مغزه گیری مورد آزمایش قرار گرفته اند. این آزمایش ها شامل تعیین سرعت موج، عدد سختی اشمیت، مقاومت فشاری تک محوری، مدول الاستیسیته و مقاومت کششی برزیلی می باشد. با استفاده از آنالیز رگرسیون خطی، بهترین روابط تجربی بین ویژگی های مکانیکی و سرعت موج یا عدد سختی چکش اشمیت پیشنهاد شده است. به منظور اعتبارسنجی روابط تجربی، آزمون t و F انجام شده است که نتایج صحت و اعتبار این روابط را تأیید می کند. هم چنین، مقایسه بین نتایج نشان می دهد که سرعت موج در مقایسه با عدد سختی چکش اشمیت قابلیت بیش تری برای پیش بینی ویژگی های مکانیکی ماسه سنگ های مورد مطالعه دارد.

چکش اشمیت امکان اندازه گیری سریع و ارزان سختی سطح سنگ را بصورت برجا و آزمایشگاهی فراهم می آورد. این پارامتر بطور گسترده در تخمین خواص مکانیکی سنگ ها از جمله مقاومت فشاری تک محوره و ضریب یانگ مورد استفاده قرار می گیرد. سختی چکش اشمیت همچنین می تواند در ارزیابی کیفیت ساختاری سنگ، پیش بینی پارامترهای حفرپذیری و برش پذیری و میزان سایندگی سنگ، هوازدگی آن و تعیین مقاومت دیواره ی درزه مورد استفاده قرار گیرد. عوامل مختلفی مانند ابعاد نمونه ی مورد آزمایش، زبری سطح، هوازدگی، محتوای رطوبت، نوع چکش اشمیت و روش اندازه گیری و غیره بر روی نتایج سختی اشمیت اثر می گذارند. در مقاله ی حاضر بعد از مرور نتایج تحقیق های اخیر انجام گرفته در زمینه ی تاثیرات این عوامل، به بررسی آزمایشگاهی اثر عوامل رطوبت، درجه ی حرارت و بارگذاری تک محوری بر روی سختی اشمیت چندین نوع سنگ سالم و نیز نمونه ی بتن پرداخته شده است. نتایج حاصل نشان داد که رطوبت عموما سبب کاهش مقدار سختی اشمیت سنگ می گردد. میزان این کاهش وابسته به نوع سنگ می باشد. همچنین دما تاثیر زیادی بر روی مقدار سختی اشمیت دارد. رابطه ی بین کاهش سختی با افزایش حرارت برای سنگ های مورد آزمایش، به شکل خطی بوده است. از طرفی اندازه گیری سختی نمونه ی تحت بارگذاری تک محوره نشان داد که اعمال بار بر روی سنگ، سبب افزایش سختی اشمیت نمونه می شود. این امر باید در اندازه گیری برجای سختی در دیواره ی فضاهای زیرزمینی که سنگ ها تحت بارگذاری قرار دارند، مورد توجه قرار گیرد.

از چکش اشمیت بمنظور محاسبه مقاومت فشاری دیواره درزه ها (JCS) و مدول الاستیسیته سنگ ها، در بسیاری از پروژه های مهندسی استفاده می شود. استفاده از این ابزار، به عنوان یک روش سریع، ارزان و غیرمخرب تلقی شده و از این رو مزیت به حساب می آید. در این زمینه پس از استفاده از چکش اشمیت و ثبت عدد بازگشتی از روی آن، محققان مختلف و از جمله بارتون و کوبی، دییر، کیدبینزکی، آفموت و ISRM برای محاسبه پارامترهای مذکور روابط تجربی متعددی ارائه کرده اند که در این مقاله به بررسی و تحلیل این روابط می پردازیم. با توجه به اهمیت این موضوع در این پژوهش روابط تجربی جدیدی برای محاسبه این پارامترها ارائه شده است که کاربرد آن ها برای سنگ های سخت نتایج بسیار خوبی را نشان می دهد. لازم به توضیح است که این روابط با استفاده از 827 مورد از نتایج واجهش به وسیله چکش اشمیت بر روی سطوح درزه توده سنگ های سخت نظیر گرانیت، دیوریت و هورنفلس صورت پذیرفته است که در حاشیه جاده گنج نامه - شهرستانه واقع در جنوب غرب شهرستان همدان قرار دارند.

کانال های انتقال و توزیع آب از سازه های آبی هستند که برای جلوگیری از تلفات نشت آب در مسیر جریان، بستر آنها با استفاده از پوشش بتنی غیرمسلح پوشش داده می شود. کیفیت این نوع پوشش ها اغلب با روش مخرب و پرهزینه ی مغزه گیری و انتقال مغزه ها به آزمایشگاه ارزیابی می شود. در این پژوهش، سه کانال اصلی قلعه قباد، نهر شعبان و جهان آباد از شبکه ی آبیاری نهر شعبان در نهاوند به دو روش مخرب و غیر مخرب ارزیابی شد. برای این منظور در مجموع 6 کیلومتر از کانال های شبکه ی آبیاری نهر شعبان در نظر گرفته شد و در 13 نقطه از آن به فواصل 500 متری 12 مغزه در هر مقطع و در کل 156 مغزه تهیه گردید. در نقاط مورد نظر آزمایش عدد چکش اشمیت حاصل از به کارگیری آن نیز اجرا شد. در آزمایشگاه، مقاومت فشاری، جذب آب اولیه و جوشیده و جذب آب مویینه روی آنها آزمایش شد. روابط بین آزمایش غیر مخرب چکش اشمیت با هر یک از پارامترهای حاصل از آزمایش های آزمایشگاهی روی مغزه ها که به روش مخرب تهیه گردیده بودند، بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد بین مقادیر عدد چکش اشمیت با مقاومت فشاری رابطه ی نمایی مستقیم با ضریب همبستگی 86 درصد برقرار است. همچنین، بین عدد چکش اشمیت و پارامترهای جذب آب اولیه، جوشیده و مویینه که از پارارمترهای دوام پوشش بتنی در مناطق سردسیر هستند، رابطه ی توانی معکوس با ضریب همبستگی به ترتیب 72، 70 و 71 درصد برقرار است. با توجه به این روابط با همبستگی مناسب، در کانال های آبیاری با پوشش بتنی، بدون مغزه گیری و تنها با آزمایش غیرمخرب چکش اشمیت در محل می توان مقادیر مقاومت فشاری، جذب آب اولیه، جوشیده و مویینه را برآورد کرد که از شاخص های دوام هستند. بین جذب آب نیم ساعته و جوشیده نیز رابطه ی مستقیم با ضریب همبستگی بالای 95 درصد برقرار است. برای تعیین درصد آب جوشیده ی مورد استفاده در تعیین ظرفیت جذب آب که نیاز به بیش از 3 روز زمان دارد می توان از نتایج جذب آب اولیه استفاده کرد. مشخص شد بین جذب آب جوشیده و مقاومت فشاری رابطه ی معکوس درجه 3 با ضریب همبستگی بالای 96 درصد برقرار است و با افزایش مقدار جذب آب، مقاومت فشاری کاهش می یابد. مطابق این نتیجه، کیفیت پوشش بتنی در کانال های آبیاری بر مبنای روابط به دست آمده در این پژوهش، به روش غیرمخرب و با دقت بالایی قابل برآورد خواهد بود.