ارزیابی برش پذیری ماسه سنگ ها بر اساس ویژگی‌های بافت سنگ و پارامترهای ژئومکانیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده سوانح طبیعی، گروه مخاطرات زمین شناختی

2 دانشگاه خوارزمی، دانشکده علوم زمین، گروه زمین شناسی کاربردی

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

10.22034/anm.2026.23606.1695

چکیده

روش‌های حفر مکانیزه جایگزین مناسبی برای روش‌های حفر سنتی محسوب می‌شوند. از سویی دیگر بکارگیری 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 برش پذیری 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 می‌باشد. در این تحقیق با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی بدست آمده 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 برش پذیری 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 برش پذیری سنگ‌ها شناخته می‌شود که برای تعیین آن از آزمایش برش خطی کوچک مقیاس استفاده شد. در این تحقیق با کمک تحلیل رگرسیون خطی و چند متغیره چگونگی همبستگی شاخص برش پذیری 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 مورد مطالعه است. این روابط شامل همبستگی مستقیم، همبستگی غیرمستقیم، و در برخی موارد، عدم ارتباط آماری معنادار میان این پارامترها می‌باشد. بر همین اساس به منظور ارزیابی سریع‌تر و دقیق‌تر، شاخص برش پذیری سنگ بکر اصلاح شده با استفاده از پارامترهای بافتی و ژئومکانیکی موثر 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
  • MoHAMMAD REZA Assef 2
  • Jafar Khademi Hamidi 3
1 Natural Disasters Research Institute ,Department of Geological Hazard
2 Faculty of Earth Sciences,Department of Applied Geology, Kharazmi University
3 Mining Engineering Department, Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University.
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

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 23 دی 1404
  • تاریخ دریافت: 11 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری: 25 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش: 23 دی 1404