شماره مدرك :
17836
شماره راهنما :
1954 دكتري
پديد آورنده :
قرباني، ساسان
عنوان :

توسعه ي كاربردهاي روش ليب در سختي سنجي ديناميكي سنگ ها

مقطع تحصيلي :
دكتري
گرايش تحصيلي :
مكانيك سنگ
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1401
صفحه شمار :
سيزده، 117ص.، : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
هادي حسيني، ابرهيم قاسمي
استاد مشاور :
كريستينا وانهينن، تقي شري زاده
توصيفگر ها :
سختي ديناميكي ليب , طبقه بندي سختي سنگ , بافت سنگ , ثابت هاي ديناميكي سنگ ها , زبري سطح
استاد داور :
پرويز معرف وند، لهراسب فرامرزي، احمد رضاييان
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/07/16
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي معدن
دانشكده :
مهندسي معدن
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/07/17
كد ايرانداك :
2864711
چكيده فارسي :
سختي به عنوان يكي از مشخصات ذاتي سنگ ها، نشان دهنده ي مقاومت سنگ در برابر تغييرشكل دائمي، خراش و نفوذ است. سختي ارتباط معناداري با پارامترهاي مكانيك سنگي داشته و لذا، ابزار مناسبي براي تحليل قابليت ماشين¬كاري سنگ ها به شمار مي آيد. در اين رساله تلاش شده است تا كاربرد روش سختي سنجي ديناميكي ليب در سنگ ها كه بر طبق استاندارد ASTM-A956-06 در سختي سنجي مواد فلزي كاربرد دارد، مورد بررسي قرار گيرد. براي نيل به اين هدف، نتايج در شش فاز شامل مرور جامعي بر روش هاي سختي سنجي در مهندسي سنگ، شرايط استفاده از روش ليب در مقياس آزمايشگاهي، ارائه ي طبقه بندي جديد سختي سنگ، تأثير بافت، تعيين ثابت هاي الاستيك ديناميكي سنگ ها و در نهايت تأثير زبري سطوح بر سختي ليب ارائه شده اند. پس از مرور منابع، همبستگي هاي بين روش هاي مختلف سختي ديناميكي سنگ ها با پارامترهاي فيزيكي و مكانيكي با استفاده از تحليل هاي رگرسيوني مورد بحث قرار گرفته اند. نتايج مطالعات آزمايشگاهي نشان داد كه مينيمم ضخامت و نسبت طول به قطر نمونه هاي بلوكي و مغزه اي براي انجام آزمون ليب به ترتيب cm 5 و 6/1 است. همچنين بررسي ارتباط بين دو پارامتر فيزيكي شامل تخلخل و چگالي با سختي ليب، نشان از تأثير نسبتًا معنادار خصوصيات فيزيكي بر سختي ليب دارد. با در نظر گرفتن روش سختي موهس به عنوان اساسي ترين و دقيق ترين روش سختي سنجي در مطالعات تجربي، طبقه بندي كيفي سختي ليب بر اساس اين روش سختي انجام شد. بر اساس مطالعات تطبيقي، سختي سنگ ها بر اساس روش سختي ليب در شش كلاس مختلف طبقه بندي شده است: بسيار نرم (1-250)، نرم (250-450)، متوسط نرم (450-750)، متوسط سخت (750-850)، سخت (850-920) و بسيار سخت (920-1000). بررسي دقيق ارتباط بين ويژگي هاي ژئومكانيكي و خصوصيات بافت سنگ ها براي تقريبًا هر نوع تجزيه و تحليل در پروژه هاي مهندسي سنگ ضروري است. براي تحليل خصوصيات بافت سنگ ها، عكس هاي ميكروسكوپي مقاطع نازك تهيه شده از 33 نمونه سنگ با استفاده از نرم افزار ImageJ مورد تجزيه و تحليل قرار گرفتند. چهار مشخصه ي پايه شامل محيط و مساحت دانه ها، طول قطر بزرگ و كوچك دانه ها محاسبه شدند. در ادامه، با استفاده از چهار مشخصه ي پايه ي بدست آمده، هفت ويژگي پتروگرافي شامل قطر معادل (يا اندازه ي دانه ها)، فشردگي دانه ها، فاكتور شكل، نسبت وضعيت دانه، شاخص قفل شدگي، شاخص يكنواختي اندازه ي ذرات و ضريب بافت بصورت كمي تجزيه و تحليل شدند. نتايج تحليل هاي صورت گرفته نشان داد كه سختي ديناميكي ليب با افزايش اندازه دانه، فشردگي دانه، يكنواختي اندازه ي ذرات، شاخص قفل شدگي و ضريب بافت افزايش مي يابد. در مقابل، سختي ليب با افزايش نسبت وضعيت دانه و فاكتور شكل روندكاهشي نشان داده است. همچنين نتايج بيانگر تأثير زياد ضريب بافت بر سختي ليب نسبت به ساير خصوصيات بافتي در هر دو نوع سنگ هاي رسوبي و آذرين است. علاوه بر اين، همبستگي بين سرعت امواج P، S و ثابت هاي الاستيك ديناميكي شامل مدول حجمي ديناميكي، مدول برشي ديناميكي و مدول الاستيسيته ديناميكي با سختي ديناميكي ليب مورد بررسي قرار گرفته اند. در ادامه، با تعيين شاخص كيفيت سنگ و با استفاده از تجزيه و تحليل نمودار شاخص كيفيت-تخلخل، تغييرات سختي ليب مورد بررسي و تحليل قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه بيشترين همبستگي در هر دو نوع نمونه هاي آذرين و رسوبي بين سختي ليب و مدول الاستيسيته ديناميكي است. بر اساس نتايج آزمايشگاهي بطور كلي مي توان گفت كه نقش پارامتر تخلخل در سنگ هاي رسوبي و وجود ريزترك ها در سنگ هاي آذرين در كاهش سختي ديناميكي ليب مؤثر هستند. در نهايت، نتايج آزمون هاي زبري نشان داد كه در نمونه سنگ هاي با Ra<2 μm، مي توان از آزمون سختي ليب با موفقيت استفاده كرد.
چكيده انگليسي :
Hardness, as one of the inherent characteristics of rocks, indicates the resistance of the rock to permanent deformation, scratch, and penetration. The hardness has a significant relationship with the rock parameters and therefore, is a good tool for analyzing the machinability of rocks. The application of the Leeb dynamic hardness method in rocks, which is utilized in metallic materials according to ASTM-A956-06, was investigated in this thesis. To achieve this goal, the results in six phases include a comprehensive review of hardness methods in rock engineering, the conditions for using the Leeb method on a laboratory scale, the presentation of a new classification of rock hardness, the effect of texture, prediction of the dynamic elastic constants of the rocks, and finally the effect of surface roughness on the Leeb hardness are presented. After the literature review, the correlations between different methods of the dynamic hardness of rocks with physical and mechanical parameters have been analyzed using regression analysis. The results showed that the minimum thickness and length-to-diameter ratio of block and core samples for the Leeb test are 5 cm and 1.6, respectively. Also, the relationships between two physical parameters, including porosity and density with Leeb hardness, show the relatively significant effects on Leeb hardness. Due to the Mohs hardness method as the most basic and accurate hardness measurement method in experimental studies, the qualitative classification of Leeb hardness was performed based on this hardness method. Based on comparative studies, rock hardness is classified into six different categories based on the Leeb hardness method: Extremely Soft (1-250), Soft (250-450), Moderately Soft (450-750), Moderately Hard (750-850), Hard (850-920), and Extremely Hard (920-1000). Careful study of the relationship between geomechanical properties and texture properties of rocks is essential for almost any type of analysis in rock engineering projects. To analyze the texture properties of the rocks, microphotographs taken from 33 rock samples were analyzed using ImageJ software. Four basic characteristics, including grain perimeter, grain area, and length of minor and major axes, were measured. Next, seven textural quantities, including equivalent diameter, grain compactness, shape factor, aspect ratio, interlocking index, grain size homogeneity index, and texture coefficient, were calculated based on those basic parameters and were statistically analyzed. The results show that the Leeb dynamic hardness increases with increasing the equivalent diameter, grain compactness, grain size homogeneity index, grain interlocking, and texture coefficient. In contrast, Leeb's hardness decreases with increasing the aspect ratio and shape factor. The results also indicate the high effect of texture coefficient on Leeb hardness compared with other textural properties in both sedimentary and igneous rocks. In addition, the relationships between ultrasonic wave velocities and dynamic elastic constants with the Leeb hardness were investigated. Thereafter, by determining the rock quality index (IQ) using microscopic studies and by analyzing the quality index-porosity plot, the variation of the Leeb hardness values was studied. The results of the analyses show that, in both igneous and sedimentary rocks, the dynamic modulus of elasticity has significant correlations with the Leeb hardness. based on the microscopic studies, it was observed that the existence of the porosity in sedimentary rocks and intercrystalline and intracrystalline fissures in igneous rocks sharply reduce the Leeb hardness. Finally, it was found that for studied rock samples with Ra <2μm, the Leeb hardness test (D-type) can be used properly.
استاد راهنما :
هادي حسيني، ابرهيم قاسمي
استاد مشاور :
كريستينا وانهينن، تقي شري زاده
استاد داور :
پرويز معرف وند، لهراسب فرامرزي، احمد رضاييان
لينک به اين مدرک :

بازگشت