جمعه، 9 خرداد 1399 تماس با ما نقشه سایت صفحه اصلی English
 
 
 
 
     

مقدمه
 
بسیاری از پروژه ­های عمرانی کشور مانند سدسازی، راه­ سازی، معادن روباز و زیرزمینی همواره با حجم عظیمی از عملیات سنگی روبرو هستند. بدیهی است که تعیین پارامترهای مکانیکی سنگ، نقشی کلیدی در طراحی صحیح این پروژه­ ها ایفا می­ کند. از آنجا که انجام آزمایش­ های صحرائی همواره به سادگی امکان­پذیر نیست و هزینه ­های بالایی در بر دارد، آزمون ­های آزمایشگاهی اغلب به عنوان منبع اصلی شناسایی ویژگی­ های سنگی مورد توجه قرار می­ گیرند.
دانشکده مهندسی معدن دانشگاه صنعتی سهند به عنوان اولین مرکز آموزشی و پژوهشی در رشته معدن در شمال غرب کشور شناخته شده و آزمایشگاه مکانیک سنگ این دانشکده با استفاده از توان اعضا هیئت علمی و تجهیزات خود، آماده سرویس ­دهی به پروژه ­های گوناگون در راستای اهداف ذکر شده است. مجموعه آزمایش­ ها و تجهیزاتی موجود در این آزمایشگاه، به اختصار در این مجموعه تشریح شده است.



مغزه گیری و برش سنگ (Rock Coring and Cutting)
در صورتی که نمونه­ های مورد نظر برای انجام آزمایش ­ها به صورت مغزه نباشند، در آزمایشگاه از قطعات بزرگ سنگ، مغزه­ گیری می­ شود. سپس نمونه ­های به دست آمده بوسیله اره سنگ برش داده می­ شوند. این کار با استفاده از دستگاه تراش و سنگ ویژه انجام می­ گیرد. هدف از مجموعه این عملیات، آماده­ سازی نمونه­ها، طبق استانداردهای موجود، برای انجام سایر آزمایش ­ها می ­باشد.
 
95 mm 54 mm 42 mm 38 mm قطر مغزه ­های قابل تهیه



 
آزمایش­ های اندیس (Index Tests)
آزمایش­ های اندیس، با هدف تعیین پارامترهای زیر انجام می­شوند:
  1. آب محتوی (Water Content): منظور از درصد آب محتوی، نسبت وزن آب موجود در منافذ نمونه سنگ به وزن نمونه کاملاً خشک شده آن بر حسب درصد است.
  2. تخلخل (Porosity): تخلخل در سنگ­ها عبارت است از حجم فضاهای خالی بین دانه­ها به حجم کل. تخلخل عامل مهمی در رفتار مکانیکی و هیدرولیکی سنگ­هاست. تخلخل به دلایل مختلفی از جمله شرایط تشکیل (تخلخل اولیه) و فرآیندهای ثانوی مثل هوازدگی، دگرسانی، انحلال کانی­ها، تبلور مجدد و ... (تخلخل ثانویه) به وجود می ­آید. با انجام آزمایش ­های مربوطه، می­توان تخلخل را به صورت کمّی تعیین نمود.
  3. درصد اشباع (Degree of Saturation): نسبت حجم آب موجود در سنگ به حجم کل فضاهای خالی، بیانگر درصد اشباع سنگ می ­باشد.
  4. وزن حجمی (Unit Weight): وزن حجمی معمولاً در سه حالت وزن حجمی کل (γ)، وزن حجمی خشک (γdry) و وزن حجمی اشباع (γsat) بیان می ­شود. این پارامتر یکی از عوامل کنترل کننده فشار وارد بر سازه­ های زیرزمینی است. پارامترهای یاد شده با استفاده از ترازوی دقیق و خشک­کن (oven) تعیین می ­شوند.
 
 
 



دستگاه تعیین مقاومت فشاری تک محوره و مدول یانگ (Uniaxial Compressive Test and Young’s Modulus)
آزمایش مقاومت تک محوره (یا نامحصور)، متداول­ترین آزمون آزمایشگاهی برای مطالعات مکانیک سنگی بر روی ماده سنگ می­باشد. در این آزمایش، نمونه سنگ در داخل یک فریم قرار داده شده و با استفاده از یک جک با ظرفیت مناسب، تحت بارگذاری قرار می­ گیرد. برای اینکه بارگذاری کاملاً غیر نقطه ­ای باشد، از یک مفصل کروی بر روی نمونه استفاده می­ شود. بارگذاری با سرعت کنترل شده، تا زمان وقوع شکستگی در سنگ ادامه می یابد. با استفاده از سنسورهای مختلف، می­توان کرنش­های طولی، عرضی و نیروهای قائم را به دقت تعیین و ثبت نمود و نمودارهای بار – تغییر شکل­ های محوری و بار – تغییر شکل ­های قطری را برای تعیین پارامترهای مدول یانگ و ضریب پوآسون، به دست آورد.


2000 kN ظرفیت اعمال بار محوری



 
آزمایش مقاومت فشاری سه محوره (Triaxial Compressive Test)
برای شبیه­ سازی شرایط تنش سه محوره، که به سنگ در اعماق زمین وارد می­ شود، از این آزمایش استفاده می­ شود. متداول­ترین روش برای اعمال تنش سه محوری در آزمایشگاه به نمونه سنگی، استفاده از سلول هوک می ­باشد که در آن، ضمن اعمال یک فشار جانبی هیدرولیکی، نمونه تحت تنش قائم قرار می­ گیرد.
با انجام این آزمایش، تحت مقادیر مختلف تنش جانبی، پوش گسیختگی سنگ ترسیم شده و بر اساس آن، پارامترهای مقاومت سنگ (چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی) تعیین می ­شود. اعمال بار قائم با دستگاه مقاومت فشاری تک محوری انجام می­ گیرد.


700 bar ظرفیت اعمال فشار جانبی
 
آزمایش مقاومت برشی درزه
(Direct Shear Test on Joints)
در این آزمایش، مقاومت برشی نمونه در امتداد یک ناپیوستگی و یا سطح ضعیف از پیش تعیین شده، اندازه­ گیری می­ شود. نمونه سنگ در پلاستر یا سیمان تثبیت شده و سپس میان دو فک (که یکی ثابت و دیگری متحرک است) قرار می­ گیرد. نمونه در حالی که تحت اثر نیروی قائم قرار دارد، بوسیله نیرویی افقی تحت برش قرار می­ گیرد. به هنگام انجام این آزمایش، نیروهای قائم، برشی و همچنین جابجایی قائم و برشی، اندازه­ گیری می ­شود.


50 kN ظرفیت اعمال نیروی قائم
50 kN ظرفیت اعمال نیروی برشی

 

آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم (Brazilian Test)
به دلیل مشکلات اندازه­ گیری مستقیم مقاومت کششی سنگ، معمولاً از آزمایش برزیلی برای این منظور استفاده می­ شود. در این آزمایش، نمونه­ هایی به شکل دیسکی میان دو فک به صورت قطری تحت بارگذاری قرار می­گیرد تا با گسترش یک ترک قائم کششی، گسیخته شود. با توجه به روابط موجود، می­توان مقاومت کششی سنگ را برآورد نمود.
 



آزمایش اندیس بار نقطه­ای (Point Load Strength Test)
در این آزمایش، نمونه سنگ، که می ­تواند به شکل مغزه یا کلوخ ه­ای نامنظم باشد، با اعمال بار نقطه­ ای، از طریق یک جفت فک مخروطی شکل با نوک کروی، شکسته می­ شود. در هنگام شکست نمونه، مقدار بار اعمالی بر روی گیج­ های موجود ثبت شده و سپس اندیس بار نقطه ­ای و مقاومت فشاری تک محوری سنگ تعیین می­ شود. این دستگاه ساده و قابل حمل بوده و وسیله مناسبی برای انجام مطالعات اولیه و صحرائی می ­باشد.



50 kN        ظرفیت بارگذاری


 
 
آزمایش چکش اشمیت (Schmidt Hammer Test)
این آزمایش برای تعیین سختی سنگ در صحرا و یا در آزمایشگاه طراحی شده است و در مورد سنگ­ های با سختی متوسط به کار می­ رود و می­توان به کمک آن، سختی سطوح درزه سنگی را نیز برآرود نمود. برای انجام این آزمایش، میله چکش روی نمونه قرار گرفته و با فشار دادن چکش به سنگ، فنر داخل چکش فشرده می­ شود. در اثر این ذخیره شدن انرژی، ضامن فنر در سطح انرژی تراکمی مشخصی آزاد شده و به وزنه­ای که روی میله چکش قرار گرفته، ضربه می­زند. ارتفاع واجهشی وزنه از روی خط­کش دستگاه قرائت شده و به عنوان مقیاسی برای تعیین سختی سنگ استفاده می ­شود.

 

 

آزمایش تعیین سرعت عبور موج از داخل سنگ (P-Wave Speed Test)
این آزمایش برای تعیین سرعت گذر امواج از داخل سنگ طراحی شده است. با این دستگاه، موجی از نوع فشاری به داخل مغزه ارسال شده و زمان عبور آن بوسیله سنسورهای مناسبی که در دو طرف نمونه قرار می­گیرد، اندازه­ گیری می­ شود. با اطلاع از سرعت انتشار امواج طولی و عرضی می­توان برآوردهایی از خواص دینامیکی سنگ به دست آورد.


 
 
 
 
آزمایش نفوذپذیری (Permeability Test)
سهولت عبور جریان مایعات از داخل حفره ­های رسوب­ها یا سنگ­ها را نفوذپذیری می ­نامند. مقدار نفوذپذیری به اندازه حفره ­ها، غلظت مایع و نیروی کششی، که با کاهش اندازه دانه­ ها کم می ­شود، بستگی دارد. در واقع، عواملی که بر تخلخل اولیه موثرند، در میزان نفوذپذیری نیز موثر می­ باشند. با این آزمایش، می­توان مقدار نفوذپذیری نمونه ­های مختلف سنگی را تعیین نمود.


4000 kPa    ظرفیت اعمال هد ثابت

 
آزمایش کشش بولت (Pull-Out Test)
این آزمایش برای تعیین ظرفیت چسبندگی بولت به سیمان انجام می ­شود. در این آزمایش، انواع مختلف بولت که در دوغاب سیمان قرار گرفته، تحت آزمایش بیرون کشی قرار می­ گیرد تا در مورد بهترین نوع بولت و ترکیب دوغاب، قضاوت کرد. این آزمایش را هم می­توان در آزمایشگاه و هم در سایت انجام داد. در این آزمایش، سنسورهای دقیق جابجایی سنجی و فشار که همگی از طریق سیستم اتوماتیک جمع ­آوری داده به کامپیوتر متصل می­ باشند، رفتار دقیق بولت را در هنگام آزمایش، ثبت می­ کنند.


60  ton ظرفیت نیروی کششی

 

       
 
صفحه اصلی | وب سایت دانشگاه صنعتی سهند | تماس با ما
دانشگاه صنعتی سهند ، دانشکده مهندسی معدن - صندوق پستی: 1996-51335 | روابط عمومی: 33444312 041 | info.mie@sut.ac.ir