بررسي آزمايشات دوام و كارايي شاخص دوام در برآورد مقاومت تراكمي تك محوره سنگ‌هاي سازند شمشك

Evaluation of slake-durability tests and the usage of slake-durability index in estimating Shemskakʹs Rocks UCS

هوازدگي پذيري سنگ‌هاي داراي رس و كاهش خواص ژيومكانيكي آن‌ها در مقابل خشك و تر شدن متناوب كه توسط آزمايشي به نام شاخص شكفتگي-دوام تعيين مي‌گردد، يكي از مهم‌ترين چالش‌هاي احداث سازه بر روي اين قبيل سنگ‌ها مي‌باشد. بررسي‌هاي بسياري ازجمله بررسي‌هاي انجام شده در اين تحقيق نشان دهنده‌ي آن است كه تعيين دوام-شكفتگي سنگ‌هاي سخت و مقاوم نظير ماسه‌سنگ‌ها با همان روش ابداعي مي‌تواند اطلاعات مفيدي را از ويژگي‌هاي ژيومكانيكي اين سنگ‌ها در اختيار قرار دهد. در اين تحقيق با انجام آزمايش‌هاي دوام-شكفتگي روي نمونه‌هاي متعلق به سازند شمشك، ضمن بررسي شاخص دوام-شكفتگي‌ انواع مختلف ماسه‌سنگ‌ها و سنگ‌هاي داراي رس متعلق به اين سازند، تاثير تعداد سيكل، مدت زمان چرخش نمونه در آب و گوشه‌داري قطعات سنگي بر شاخص دوام- شكفتگي، همچنين رابطه‌ي بين شاخص دوام-شكفتگي و مقاومت تراكمي تك محوره بررسي شده است. اين بررسي‌ها نشان دهنده‌ي آن است كه با افزايش تعداد سيكل، شاخص دوام-شكفتگي ماسه‌سنگ‌ها (انواع مختلف) و سنگ‌هاي داراي رس كاهش مي‌يابد. در بررسي تاثير مدت زمان چرخش نمونه در آب بر شاخص دوام-شكفتگي، مشخص شد كه اين عامل نيز تاثير معني‌داري بر شاخص دوام-شكفتگي نمونه‌هاي ماسه سنگي دارد. اما تاثير گوشه‌داري نمونه‌ها بر شاخص دوام-شكفتگي بسيار قابل ملاحظه است، به طوري‌كه در نمونه‌هاي با شاخص دوام-شكفتگي بيش از 98 درصد، در پايان سيكل دوم آزمايش، بيشتر گوشه‌هاي تيز قطعات گرفته شده و تفاوت قابل ملاحظه‌اي بين شاخص دوام-شكفتگي سيكل اول و دوم نمونه‌هاي گوشه‌دار و نمونه‌هاي گرد شده وجود دارد. اما در سيكل‌هاي سوم تا پنجم اين تفاوت، كاهش چشم‌گيري مي‌يابد. در سنگ‌هاي داراي رس با شاخص دوام-شكفتگي كمتر از 98 درصد، تاثير گوشه‌داري بر شاخص دوام- شكفتگي در سيكل‌هاي دوم به بعد، بيشتر از ماسه‌سنگ‌ها مي‌باشد. بررسي رابطه‌ي بين شاخص دوام- شكفتگي و مقاومت تراكمي تك محوره نشان مي‌دهد كه شاخص دوام-شكفتگي به ويژه در ماسه‌سنگ‌ها، ابزار قابل قبول و مناسبي براي تخمين مقاومت تراكمي تك محوره مي‌باشد.

Abstract Weatherablity of clay-bearing rocks and reduction of their geomechanical properties with wetting and drying cycles, which determine with slake-durability test, is one of the most important challenges in construction of structures on such rocks. However, many investiga¬tions, including the investigation carried out on this research; show that determining slake- durability index of hard and strong rocks such as sandstones using the initiated method can provide useful information from geomechanical properties of such rocks. In this research, some slake-durability tests have been carried out on some samples from Shemshak Forma¬tion and this index has been tested in different sandstones and clay-bearing rocks this forma¬tion. Meanwhile, the effect of the number of cycles, period of time the sample is rotating in water and angularity of the rock samples on the slake-durability index as well as the rela¬tion between this index and uniaxial compressive strength has been investigated. This study shows that the as the number of cycles increased the slake-durability index of sandstones (different types) and clay-bearing rocks decreased. Investigation on the effect of the time period the sample was rotating in water indicated that this factor has meaningful effect on the studied index of sandstone samples. However, the effect of the angularity of samples is quite considerable on the slake-durability index, so that in the samples with slake-durability index of above 98%, most of the angles are rounded at the end of the second cycle and there is a considerable differences between the slake-durability index in the first and second cycles of the angled samples and rounded samples. But the differences are much reduced in cycles three to five. In clay-bearing rocks with slake-durability index of lower than 98%, the effect of the angled nature on this index is more than sandstone samples, in cycles two and above. Investigation of the relation between the slake-durability index and uniaxial compressive strength shows that the slake-durability index is an acceptable and appropriate mean of esti¬mating uniaxial compressive strength, especially in the sandstones.