ارزيابي تغييرات سرعت موج برشي و چگالي خشك سنگ شيست تحت تأثير هوازدگي

Evaluating the variations of shear wave velocity and dry density of schist rock under the weathering effect

چرخه‌هاي انجماد-ذوب يك هوازدگي طبيعي جدي براي پروژه‌هاي مهندسي سنگ و سازه‌هاي ساخته شده بر روي سنگ‌ها در مناطق كوهستاني مي‌باشد. لذا ارزيابي كاهش پارامترهاي ژئومكانيكي سنگ در اثر چرخه‌هاي انجماد-ذوب در اين مناطق بسيار حياتي است. در اين تحقيق سرعت موج برشي و چگالي خشك نمونه‌هاي سنگ شيست بكر و هوازده (چرخه‌هاي انجماد-ذوب 7، 15، 40 و 75) ديواره معدن انگوران اندازه‌گيري شده است. در هر چرخه هوازدگي 5 نمونه مورد آزمايش قرارگرفته و محاسبات بر مبناي ميانگين آن‌ها صورت گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش تعداد چرخه‌هاي هوازدگي، مقدار سرعت موج برشي و چگالي خشك نمونه‌ها به صورت نمايي كاهش مي‌يابد بطوريكه چرخه‌هاي اوليه انجماد-ذوب تأثير كمتري بر روي خواص سنگ داشته است. با برازش نتايج، روابطي تجربي جهت محاسبه سرعت موج برشي و چگالي خشك سنگ شيست به ازاي چرخه‌هاي مختلف انجماد-ذوب در اين تحقيق استخراج و پيشنهاد شده است. همچنين، بافت نمونه‌ها در حالت بكر و پس از 75 چرخه انجماد-ذوب به‌وسيله ميكروسكوپ الكترونيكي مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج مطالعه ميكروسكوپي نشان‌دهنده متراكم بودن بافت نمونه‌ها در حالت بكر مي‌باشد. همچنين پس از اعمال 75 چرخه انجماد-ذوب، فاصله بين ناپيوستگي‌ها افزايش يافته و ترك‌هاي جديدي در بدنه نمونه‌ها ايجاد شده است.

Freezing-melting cycles are a serious natural weathering for rock engineering projects and constructed structures on the rocks in mountainous regions. So evaluation of the rock geo mechanical parameters reduction due to freezing-thawing cycles is very crucial in these areas. In this study, shear wave velocity and dry density of intact and weathered schist samples (under freezing-thawing cycles of 7, 15, 25, 40 and 75) of the Angouran mine wall were measured. For each weathering cycle, 5 samples have been tested and calculations were made based on their average values. Results showed that by increasing the number of weathering cycles, the shear wave velocity and dry density values of samples are exponentially decreased while the initial cycles of freezing-thawing have the less effect on rock properties. By analyzing the obtained results, an experimental equation was extracted and proposed to calculate shear wave velocity and dry density in schist against the different cycles of freezing-thawing. Also, the texture of samples in intact status and after 75 cycles of freezing-thawing was studied by an electronic microscope. The results of microscopic study indicate that the texture of intact samples is denser than those of the weathered status. Also, after applying 75 cycles of freezing-thawing, the spacing between discontinuities has been increased and new cracks created in the samples body.