بررسي اثر رطوبت، دما و فشار بر مقدار سختي واجهشي چكش اشميت در سنگ‌هاي مختلف

The Effects of Moisture, Temperature and Uniaxial Pressure on Schmidt Rebound Hardness Value of Rocks

چكش اشميت امكان اندازه‌گيري سريع و ارزان سختي سطح سنگ را به‌صورت برجا و آزمايشگاهي فراهم مي‌آورد. اين پارامتر به‌طور گسترده در تخمين خواص مكانيكي سنگ‌ها از جمله مقاومت فشاري تك‌محوره و ضريب يانگ استفاده مي‌شود. سختي واجهشي چكش اشميت هم‌چنين مي‌تواند در ارزيابي كيفيت ساختاري سنگ، پيش‌بيني پارامترهاي حفرپذيري1 و برش‌پذيري2 و ميزان سايندگي سنگ، هوازدگي آن و تعيين مقاومت ديواره درزه استفاده شود. عوامل مختلفي مانند ابعاد نمونه آزمايش شده، زبري سطح، هوازدگي، محتواي رطوبت، نوع چكش اشميت و روش اندازه‌گيري و غيره بر نتايج سختي واجهشي اشميت اثر مي‌گذارند. در مقاله حاضر بعد از مرور نتايج تحقيق‌هاي اخير انجام گرفته در زمينه تاثيرات اين عوامل، به بررسي آزمايشگاهي اثر عوامل رطوبت، درجه حرارت و بارگذاري تك‌محوري بر سختي واجهشي اشميت چندين نوع سنگ سالم و نيز نمونه بتن پرداخته شده است. نتايج حاصل نشان داد كه رطوبت عموماً سبب كاهش مقدار سختي واجهشي اشميت سنگ مي‌شود. ميزان اين كاهش وابسته به نوع سنگ است. هم‌چنين دما تاثير زيادي بر مقدار سختي واجهشي اشميت دارد. رابطه بين كاهش سختي با افزايش حرارت براي سنگ‌هاي آزمايش شده، به شكل خطي بوده است. از طرفي اندازه‌گيري سختي نمونه تحت بارگذاري تك‌محوره نشان داد كه اعمال بار روي سنگ، سبب افـزايش سختي واجهشي اشميت نمونه مي‌شود. به اين امر بايد اندازه‌گيري برجاي سختي در ديواره فضاهاي زيرزميني كه سنگ‌ها تحت بارگذاري قرار دارند، مورد توجه قرار گيرد.

The Schmidt hammer provides a quick and inexpensive measure of surface hardness that is widely used for estimating the mechanical properties of rock material such as uniaxial compressive strength and Young’s modulus. On the other hand, Schmidt rebound hardness can be used for a variety of specific applications. In the mining industries, it is used to determine the quality of rock, which is common practice when constructing rock structures such as those found in long wall mining, room and pillar mining, open-pit mining, gate roadways, tunnels, dams, etc. However, a number of issues such as specimen dimensions, water content, hammer type, surface roughness, weathering, testing, data reduction and analysis procedures continue to influence the consistency and reliability of the Schmidt hammer test results. This paper presents: a) a critical review of these basic issues; and b) evaluation of the effect of temperature, moisture and uniaxial compressive stress on Schmidt hammer hardness. It was found that water content has a significant effect on the Schmidt rebound hardness (SRH) of rocks. An increase in water content substantially decreases the SRH of samples. Temperature also had a considerable influence on the SRH. However, relationship between SRH riduction with increasing temperature for tested samples was linear. Also tests results showed that uniaxial loading of samples increases the SRH values