ارايه روشي جديد براي برآورد مقاومت بلوك‌هاي سنگي با استفاده از آزمون غير مخرب امواج اولتراسونيك

Development of a New Method for Estimating Strength of Rock Blocks Using Non-destructive Ultrasonic Wave Velocity

استفاده از روش‌هاي غيرمخرب به‌ويژه سرعت امواج اولتراسونيك براي برآورد ويژگي‌هاي فيزيكي و مكانيكي سنگ‌ها بهعلت سادگي، اقتصادي، سرعت و غيرمخرب بودن مورد استقبال زيادي قرار گرفته است. بناهاي سنگي به‌طور وسيع از گذشته تاكنون در سطح جهان ساخته شده‌اند. تعيين مقاومت بناهاي سنگي مانند آثار باستاني از طريق آزمايش‌هاي مرسوم مقاومت سنگ امكان‌پذير نيست زيرا نمي‌توان براي تهيه نمونه آزمايش مقاومت فشاري آن‌ها را تخريب كرد. ارايه روشي ارزان، ساده، غيرمخرب و در عين حال دقيق و كارآمد براي برآورد مقاومت چنين بناهايي كمك بسيار بزرگي است. در اين تحقيق آزمايش‌هاي مقاومت فشاري و اولتراسونيك روي نمونه‌هاي سنگي كه تخريب آن‌ها هيچ مسيله‌اي ندارد، انجام شده است، تا بتوان از نتيجه تحقيق به‌منظور برآورد مقاومت فشاري بناهاي سنگي با استفاده از سرعت عبور استفاده كرد. بلوك‌ها و بناهاي سنگي داراي شكل و اندازه‌هاي متفاوتي هستند، در اين تحقيق بلوك‌هايي از سنگ‌هاي مرمريت، تراورتن، گرانيت و آهك داراي اندازه و شكل‌هاي متفاوت آماده‌سازي شده و سرعت امواج اولتراسونيك در جهات مختلف ابعاد بلوك‌ها و هم‌چنين مقاومت فشاري يك‌محوري مغزه‌هاي حاصل از آن‌ها نيز اندازه‌گيري شده است. تايج نشان مي‌دهد كه شكل و اندازه نمونه‌ها بلوك‌هاي يك پارچه فاقد ناپيوستگي از مقياس كوچك آزمايشگاهي تا قله‌هاي بزرگ به ابعاد حدود 2 متر در سرعت عبور موج اثر ندارد. در نهايت روابطي براي برآورد مقاومت فشاري يك‌محوري سنگ‌هاي بررسي شده با استفاده از سرعت امواج اولتراسونيك ارايه شده است. با استفاده از روابط ارايه شده مي‌توان مقاومت بلوك‌ها و بناهاي سنگي يك پارچه و فاقد ناپيوستگي از سنگ‌هاي مرمريت، تراورتن، گرانيت و آهك داراي هر شكل‌ و اندازه‌اي را با آزمون غيرمخرب، ساده، انعطاف‌پذير و ارزان سرعت امواج اولتراسونيك برآورد كرد.

Non-destructive methods such as ultrasonic wave velocity are extensively used for estimating physical and mechanical properties of rock due to the simplicity, economical, fast and damageless nature. Rock constructions have been made worldwide from past to present. Determination of strength of rock constructions such as archeological evidence is not possible using conventional rock strength tests. Developing a cheap, simple, non-destructive, efficient and accurate method to estimate the strength of such constructions can be useful. Rock blocks and constructions have various shapes and sizes. Rock blocks having various shapes and sizes have been prepared from marble, travertine, granite, and limestone and ultrasonic wave velocity at various directions of the blocks dimensions and the uniaxial compressive strength of cylindrical core obtained from the blocks have been measured. The results show that shape and size have no effect on the ultrasonic wave velocity. Finally relationships between uniaxial compressive strength and ultrasonic wave velocity have been computed. The uniaxial compressive strength of blocks and rock constructions can be estimated by the obtained relationships using non-destructive, simple and indeed low cost method of ultrasonic wave velocity