تخمين مقدار شكنندگي S20 با استفاده از خصوصيات مكانيكي نمونه‌هاي سنگهاي آذرين (استان همدان)

Estimation of brittleness value of S20 using mechanical properties of igneous rock samples (Hamadan province)

يكي از مهمترين خواص مكانيكي سنگ‌ها كه در عمليات حفاري و سازه‌هاي زيرزميني مانند تونل از اهميت بسزايي برخوردار است، شكنندگي سنگ مي‌باشد. در حال حاضر روش استانداردي براي اندازه‌گيري مستقيم شكنندگي سنگ در دسترس نمي‌باشد. به همين دليل محققين، روابط تجربي متفاوتي را براي اندازه‌گيري و تعيين ميزان شكنندگي سنگ‌ها ارائه كرده‌اند. نتايج حاصل از اين روش‌ها تا حدود زيادي با هم اختلاف دارند. با اين حال اكثر محققين، شكنندگي را تابعي از مقاومت فشاري تك محوري (UCS) و مقاومت كششي سنگ (BTS) مي‌دانند. در اين پژوهش براي تخمين مقدار شكنندگي S20 از خصوصيات مكانيكي (مقاومت فشاري تك محوري، مقاومت كششي برزيلي و مقاومت بار نقطه‌اي) و ديناميكي (سرعت موج فشاري) 4 نمونه از سنگ‌هاي آذرين شامل سنگ‌هاي گرانيتوئيدي و مافيك- حدواسط استان همدان استفاده شده است. در نهايت با استفاده از آناليز رگرسيوني ساده و چندگانه روابطي بين شاخص شكنندگي S20 با ضرايب شكنندگي(B1، B2، B3، B4 و B5) استخراج گرديد. نتايج حاصل نشان داد كه مقاومت كششي برزيلي، بار نقطه‌اي و ضرايب شكنندگي B3 و B4 براي پيش بيني مقدار شكنندگي S20 مفيدتر هستند. آناليز رگرسيوني ساده خطي، بيشترين ضريب تعيين (R2=0.967) را بين مقدار شكنندگي S20 و B3 نشان داد. همچنين آناليز رگرسيوني ساده غير خطي نشان داد كه بيشترين همبستگي ميان مقاومت بار نقطه‌اي با مقدار شكنندگي S20 با ضريب تعيين (R2=0.998) مي‌باشد. نتايج حاصل از رگرسيون چندگانه خطي نشان داد كه پارامترهاي مقاومت بار نقطه‌اي و B3 با ضريب تعيين (R2=0.999) و مقدار آزمون F، (F=498.919) براي تخمين مقدار شكنندگي S20 مفيدتر مي‌باشد.

One of the most important mechanical properties of rocks, which is of great importance in excavation operations and underground structures such as tunnels, is rock fragility. Currently, there is no standard method for direct measurement of rock fragility. For this reason, researchers have presented different experimental relationships to measure and determine the brittleness of rocks. The results of these methods differ to a large extent. However, most researchers consider brittleness as a function of uniaxial compressive strength (UCS) and rock tensile strength (BTS). In this research, mechanical (uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength and point load resistance) and dynamic (compressive wave velocity) properties of 4 samples of igneous rocks including granitoid and mafic-intermediate rocks of Hamedan province were used to estimate the brittleness value of S20. Finally, using simple and multiple regression analysis, relationships between S20 fragility index and fragility coefficients (B1, B2, B3, B4 and B5) were extracted. The results showed that Brazilian tensile strength, point load and brittleness coefficients B3 and B4 are more useful for predicting the brittleness value of S20. The simple linear regression analysis showed the highest coefficient of determination (R2=0.967) between the fragility value of S20 and B3. Also, simple non-linear regression analysis showed that the highest correlation between point load resistance and brittleness value of S20 is with coefficient of determination (R2=0.998). The results of multiple linear regression showed that the parameters of point load resistance and B3 with the coefficient of determination (R2=0.999) and the value of F test (F=498.919) are more useful for estimating the fragility value of S20.