تخمين مقاومت فشاري تك‌محوري سنگ آهك ميكرايتي با استفاده از آزمايش نفوذ

Estimation the Uniaxial Compressive Strength of Microcrystalline Limestones Using Indentation Test

تعيين مقاومت فشاري تك محوري (UCS) سنگ در بيش‌تر پروژه هاي مهندسي ضروري است. در حفاري‌هاي عميق براي دست‌يابي به منابع هيدروكربوري و يا حفاري هاي اكتشافي براي تونل هاي عميق تهيه نمونه مناسب براي اندازه گيري مستقيم UCS مشكل، هزينه بر و گاهي غيرممكن است. بنا بر اين استفاده از روش هاي غيرمستقيم (نظير استفاده از خرده هاي حفاري) براي تخمين UCS متداول شده است. استفاده از نفوذ كننده‌اي سخت كه به داخل خرده سنگ تثبيت شده در يك چسب نگه‌دارنده نفوذ مي‌كند و به‌عنوان آزمايش نفوذ1 شناخته مي شود، يكي از اين روش ها است. در اين مقاله تعداد 8 نمونه سنگ آهك ميكرايتي تهيه و پس از تعيين UCS آن‌ها در آزمايشگاه، نمونه ها خرد و آزمايش نفوذ با نفوذ كننده هايي به قطرهاي 6/0، 8/0 و 1 ميلي‌متر روي 720 خرده ذره با اندازه هاي 2، 3 و 4 ميلي‌متر انجام شده و نيروي انتقال بحراني (CTF) كه معرف مقاومت نهايي خرده ذره در مقابل ورود نفوذكننده به داخل آن است، تعيين شده است. روابط تجربي بين UCS و CTF براي نمونه ها و نفوذكننده‌هاي با قطرهاي مختلف با R2 ? 0.78 پيشنهاد شده است. با استفاده از رگرسيون چند متغيره، رابطه اي كلي بين UCS، CTF، اندازه ذرات (D) و قطر نفوذكننده (I) با R = 0.85 ارايه شده است. صحت روابط تجربي پيشنهادي با انجام 135 آزمايش نفوذ روي 3 نمونه سنگ آهك ميكرايتي و مقايسه UCS اندازه گيري شده در آزمايشگاه با UCS تخمين زده شده ارزيابي شده كه شباهت 88% آن‌ها نشان دهنده رواداري روابط تجربي پيشنهادي در تحقيق حاضر است.

Measuring of uniaxial compressive strength (UCS) of intact rocks is necessary in many engineering projects. In deep well drilling for petroleum production or exploration drilling in deep tunnels, because of depth of wells, obtaining suitable core samples for UCS test is too extensive and sometimes impossible. Therefore, indirect methods for UCS determine (for example using rock particles) are common. One of these methods is known as indentation test. In this test an indenter that is hard penetrate into rock particle which is surrounded by resin is used. In this paper, 11 microcrystalline limestone block samples from carbonate Zagros formation outcrops were prepared and UCS test in laboratory was performed. Then cores are crushed and 720 rock particle samples with 2, 3 and 4 millimeters size was prepared. Indentation test with indenter 0.6, 0.8 and 1 millimeters diameter was done and critical transitional force (CTF) for each particles was determined. Empirical equation between UCS and CFT for different samples and indenter with R2?0.78 is suggested. Using multiple regression general equation between UCS, CFT, particle size (D) indenter diameter (I) with R2=0.85 is proposed. Verification of the proposed equations with 135 indentation tests on 3 microcrystalline limestone samples and comparing measuring UCS in laboratory with estimate UCS are evaluated. This comparison showed that 88% they are similar.