آزمایشگاه مکانیک سنگ
مجموعه آزمایشگاهی آرمان صنعت تدبیر اندیش از بخش های مختلفی تشکیل شده است که به طور کلی به دسته بندی آزمایشگاه بتن و مصالح ساختمانی، آزمایشگاه مکانیک خاک و ژئوتکنیک، آزمایشگاه مواد و متالورژی، آزمایشگاه آسفالت، آزمایشگاه مکانیک سنگ و… تقسیم می شود. که در این بخش به معرفی آزمایشگاه مکانیک سنگ می پردازیم.
خدمات آزمایشگاه مکانیک سنگ آرمان صنعت تدبیر اندیش
فعالیت های عمرانی و معدنی از زمانهای بسیار دور با سنگ سر و کار داشته و بسیاری از پروژه های عمرانی کشور نظیر سدسازی، راهسازی، معادن روباز و زیرزمینی همواره با حجم سنگینی از عملیات سنگی روبرو هستند. تعیین پارامترهای مکانیکی سنگ، نقش کلیدی در طراحی صحیح این پروژه ها ایفا می‌نماید. از آنجایی که انجام آزمایش های صحرایی همواره به سادگی امکان پذیر نبوده و هزینه بالایی در بر دارد، هنوز هم عمدتاً آزمایشات آزمایشگاهی به عنوان منبع اصلی شناسایی خواص سنگ مطرح می باشد.
آزمونهای شاخص سنگ (Index Tests)
- جرم و حجم: برای تعیین جرم دانه های جامد سنگ
- درصد رطوبت: منظور از درصد رطوبت، نسبت وزن آب موجود در منافذ نمونه سنگ به وزن نمونه کاملا خشک شده آن بر حسب درصد است.
- چگالی و تخلخل: تخلخل در سنگ ها که عبارت است از نسبت حجم فضاهای خالی بین دانه ها به حجم کل، عامل مهمی در رفتار مکانیکی و هیدرولیکی سنگ می باشد. تخلخل به دلایل مختلفی از جمله شرایط تشکیل (تخلخل اولیه) و فرآیندهای ثانوی مثل هوازدگی، دگرسانی، انحلال کانی ها، تبلور مجدد و غیره (تخلخل ثانویه) به وجود می آید که در این آزمایش این مقدار به صورت کمی تعیین می شود.
- درجه اشباع: نسبت حجم آب موجود در سنگ به حجم کل فضاهای خالی موجود بیانگر درصد اشباع سنگ می باشد که در تعیین میزان نفوذ آب به سازه نقش بسزایی دارد.
- وزن حجمی: وزن حجمی معمولا در سه حالت وزن حجمی کل (γ)، وزن حجمی خشک (dryγ) و وزن حجمی اشباع (satγ) بیان می شود. این پارامتر یکی از عوامل کنترل کننده فشار وارد بر سازه های زیرزمینی می باشد.
آزمایش مقاومت تک محوری و تعیین شکل پذیری:
آزمایش مقاومت تک محوری متداول ترین آزمون آزمایشگاهی برای مطالعات مکانیک سنگی بر روی سنگ بکر می‌باشد. در این آزمایش نمونه سنگ در داخل یک فریم قرار داده شده و توسط یک جک با ظرفیت مناسب تحت بارگذاری قرار می‌گیرد. برای آنکه بارگذاری کاملا غیر نقطه ای باشد از یک مفصل کروی بر روی نمونه استفاده می شود. بارگذاری تحت سرعت کنترل شده تا زمان وقوع شکستگی در سنگ ادامه می یابد.
آزمایش مقاومت بار نقطه ای سنگ
این آزمایش روی مغزه های سنگی و به صورت قطری انجام می گیرد. نمونه سنگ توسط 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 پرتابل بوده و وسیله مناسبی برای مطالعات اولیه و صحرایی می باشد.
آزمایش مقاومت فشاری سه محوری سنگ
از اين آزمايش براي شبيه سازی شرايط تنش سه محوری كه در اعماق زمين به سنگ ها وارد می‌گردد، استفاده می‌شود. ساده ترين روش اعمال تنش سه محوری در آزمايشگاه به نمونه سنگ، استفاده از سلول هوک می‌باشد كه توسط آن ضمن اعمال يک فشار جانبی هيدروليکی، نمونه تحت تنش قائم نيز قرار می‌گيرد. با انجام اين آزمايش تحت مقادير مختلف تنش جانبی، پوش گسيختگی سنگ ترسيم شده و بر اساس آن پارامترهای مقاومتی چسبندگی و زاويه اصطكاک داخلی تعيين می‌گردند.
آزمایش مقاومت کششی سنگ
به دليل مشكلات اندازه گيری مستقيم مقاومت كششی سنگ معمولاً از آزمايش برزيلی برای اين منظور استفاده می‌شود. در اين آزمايش نمونه هايی به شكل ديسكی بين دو فک به صورت قطری تحت بارگذاری قرار گرفته تا با گسترش يک ترک قائم كششی گسيخته شود.
مقاومت برشی درزه ها
برای به دست آوردن پارامترهای برشي درزه ها از آزمايش مقاومت برشی درزه استفاده می‌شود. در اين آزمايش مقاومت برشی نمونه در امتداد يک ناپيوستگی و يا سطح ضعيف از پيش تعيين شده اندازه گيری می‌شود. نمونه سنگ در پلاستر يا سيمان تثبيت شده، سپس بين دو فک (كه يكی ثابت و ديگری متحرک می‌باشد) قرار می‌گيرد و در حالی كه تحت اثر نيروی قائم قرار دارد، توسط نيروی افقی تحت برش قرار می‌گيرد. در حین انجام آزمايش، نيروهای قائم و برشی و همچنين جابجايی قائم و برشی اندازه گيری می‌شود.
آزمایش تعیین سرعت عبور موج از داخل سنگ
امروزه استفاده از روشهای دینامیکی برای برآورد دقیق و سریع ثابت های الاستیک در مهندسی سنگ کاملا پذیرفته شده است و از آنجاییکه این آزمایش ها غیرمخرب هستند، مورد استقبال زیادی قرار گرفته‌اند.
روش کار عبارت است از ارسال امواج الاستیک به داخل نمونه و اندازه گیری سرعت امواج درآن. سرعت این امواج بستگی به مقاومت فشاری و کششی سنگ یا به طور کلی کیفیت سنگ دارد.
تعیین سختی واجهشی اشمیت (چکش اشمیت)
این روش آزمایش برای تعیین سختی سنگ با استفاده از چکش اشمیت در صحرا و یا آزمایشگاه به کار می رود.
