ارزیابی برش‌پذیری ماسه‌سنگ‌ها بر اساس ویژگی‌های بافت سنگ و پارامترهای ژئومکانیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده سوانح طبیعی، گروه مخاطرات زمین‌شناختی، ایران

2 گروه زمین‌شناسی کاربردی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، ایران

3 گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

10.22034/anm.2026.23606.1695

چکیده

روش‌های حفر مکانیزه جایگزین مناسبی برای روش‌های حفر سنتی محسوب می‌شوند. از سویی دیگر به‌کارگیری موفق این فناوری‌ها در پروژه‌های معدنی و عمرانی مستلزم شناخت برش‌پذیری سنگ و تطابق شرایط زمین با طرح ماشین است. در حفاری مکانیکی، منظور از برش‌پذیری سنگ، راحت یا مشکل بودن شکست (برش) سنگ به‌وسیله ابزار برش است که توسط انرژی ویژه برش و نیروهای برشی بیان می‌شود و تابع ویژگی‌های ژئومکانیکی و بافت سنگ است. در این تحقیق با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی به‌دست‌آمده از ویژگی‌های فیزیکی، مکانیکی، بافتی و نیروی برشی نمونه‌های سنگ بکر از سازندهای متنوع (قرمز بالایی، لالون، گورپی و هزاردره) در نقاط مختلف کشور (تهران، قم و خوزستان)، سعی شده است تا ارزیابی دقیقی از برش‌پذیری سنگ‌ها با کمک این پارامترها بر اساس روش‌های آماری انجام شود. علاوه بر ویژگی‌های مکانیکی رایج، ویژگی‌های بافتی نمونه‌ها با تهیه و مطالعه مقطع نازک نمونه سنگ‌ها و کمی‌سازی پارامترهای آن تعیین شد. انرژی ویژه مهم‌ترین شاخص برش‌پذیری سنگ‌ها شناخته می‌شود که برای تعیین آن از آزمایش برش خطی کوچک‌مقیاس استفاده شد. در این تحقیق با کمک تحلیل رگرسیون خطی و چندمتغیره چگونگی همبستگی شاخص برش‌پذیری با سایر پارامترهای ژئومکانیکی و بافتی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تحلیل‌ها نشان‌دهنده طیف متنوعی از روابط بین پارامترهای ژئومکانیکی و بافتی با برش‌پذیری در ماسه‌سنگ‌ها و سنگ‌های آرژیلیتی موردمطالعه است. این روابط شامل همبستگی مستقیم، همبستگی غیرمستقیم و در برخی موارد، عدم ارتباط آماری معنادار میان این پارامترها است. بر همین اساس به‌منظور ارزیابی سریع‌تر و دقیق‌تر، شاخص برش‌پذیری سنگ بکر اصلاح‌شده با استفاده از پارامترهای بافتی و ژئومکانیکی مؤثر ارائه شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the cutability of Sandstones based on rock texture characteristics and geomechanical parameters

نویسندگان [English]

  • Pouria Heidaryan 1
  • Mogammad Reza Assef 2
  • Jafar Khademi Hamidi 3
1 Natural Disasters Research Institute, Geological Hazards Group, Iran
2 Dept. of Applied Geology, Faculty of Earth Sciences, Kharazmi University, Iran
3 Dept. of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Mechanized drilling methods are considered a suitable alternative to traditional drilling methods. On the other hand, the successful application of these technologies in mining and construction projects requires understanding the cuttability of the rock and matching the ground conditions with the machine design. In mechanical drilling, the cuttability of the rock refers to the ease or difficulty of breaking (cutting) the rock by the cutting tool, which is expressed by Specific Energy and cut forces and is a function of the geomechanical properties and texture of the rock. In this study, using laboratory data obtained from the physical, mechanical, textural properties and cutting force of intact rock samples from various formations (Upper Qormez, Lalun, Gurpi and Hezardareh) in different parts of the country (Tehran, Qom and Khuzestan), an attempt has been made to accurately evaluate the cuttability of rocks with the help of these parameters based on statistical methods. In addition to the common mechanical properties, the textural properties of the samples were determined by preparing and studying thin sections of the rock samples and quantifying their parameters. Specific energy is known to be the most important index of rock cutability, which was determined by a small-scale linear rock shear test. In this study, the correlation of the cutability index with other geomechanical and textural parameters was evaluated using linear and multivariate regression analysis. The analyses indicate a diverse range of relationships between geomechanical and textural parameters and cutability in the sandstones and argillaceous rocks studied. These relationships include direct correlations, indirect correlations, and, in some cases, no statistically significant relationship between these parameters. Accordingly, in order to evaluate more quickly and accurately, the cutability index of intact rock was modified using effective textural and geomechanical parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cutability
  • Linear cutting
  • Texture coefficient
  • Specific Cutting Energy
  • Regression analysis
  • Modified Intact Rock cutability index