ارزيابي برش پذيري ماسه سنگ قرمز فوقاني با استفاده از آزمون برش خطي كوچك مقياس

Cuttability assessment of Upper-Red Sandstone using small scale linear cutting test

طراحي و انتخاب ماشين مناسب و پيش بيني عملكرد آن به منظور برنامه ريزي و تخمين هزينه هاي پروژه در استخراج مكانيكي و حفر مكانيزه تونل ها ضروري است. ارزيابي برش پذيري سنگ در روش هاي حفر مكانيزه شامل بررسي رفتار سنگ و اندركنش آن با تيغه است و انجام آزمون هاي برش در مقياس آزمايشگاهي، مطمئن ترين راه براي ارزيابي دقيق رفتار سنگ و تيغه در شرايط نزديك به محيط واقعي است. در اين مطالعه، از آزمون برش خطي كوچك مقياس براي ارزيابي برش پذيري سنگ و ارتباط آن با پارامترهاي مكانيكي سنگ استفاده شده است. بدين منظور، نمونه هايي از ماسه سنگ قرمز بالايي قم انتخاب شده و همزمان آزمون هاي استاندارد براي شناسايي نوع سنگ و تعيين خواص فيزيكي و مكانيكي آن انجام شده است. نتايج آزمون هاي برش خطي كوچك مقياس نشان مي دهد نيرو و انرژي ويژه برش به ترتيب يك رابطه خطي مستقيم و يك رابطه غيرخطي با عمق برش دارد. همچنين، سرعت برش رابطه ي معني داري با نيرو و انرژي ويژه ندارد. علاوه بر اين، نيروهاي حاصل از آزمون برش خطي با نتايج مدل ايوانس (Evans) مقايسه شد. مقايسه نتايج، تطابق خوب روش آزمايشگاهي با مدل نظري را نشان داد. با وجود اين، آزمون هاي بيشتري به منظور دريافت نتايج دقيق تر و ارائه يك مدل جديد برش پذيري سنگ در حال انجام است.

Design and selection of a proper machine and its performance prediction is a very delicate and important part for planning and estimation of project costs in mining and mechanized tunneling. Assessment of rock cuttability in mechanized excavation includes the study of rock behavior and rock-tool interaction. Accordingly, laboratory rock cutting test is the most reliable method to precisely evaluate the behavior of rock and tool in a close condition to real field situation. In this study, the small scale linear cutting machine was used for assessing the rock cuttability and its relationship with rock mechanical parameters. To do this, test specimens were selected from Qom Upper Red Sandstones. At the same time, standard tests were carried out for detailed rock characterization and determination of its physical and mechanical properties. Upon performing the tests, the cutting force and specific energy respectively showed linear and nonlinear relationship with the cutting depth. Also, the cutting speed didn't show a meaningful relation with cutting force and specific energy. The results obtained from rock cutting tests were compared with those from Evans rock cuttability model. Although the experiment is in good agreement with theory, more tests are underway to achieve more accurate results and develop a new model for determination of rock cuttability.