شماره مدرك :
16864
شماره راهنما :
14951
پديد آورنده :
صالحي، احسان
عنوان :

بررسي تاثير شرايط آب و هوايي بر مكانيزم شكست سنگ هاي كربناته

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مكانيك سنگ
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1400
صفحه شمار :
س، 117ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
لهراسب فرامرزي
استاد مشاور :
عليرضا باغبانان
توصيفگر ها :
بارگذاري شرايط محيطي , پتانسيل خورندگي و انحلال پذيري , چقرمگي شكست , سنگ آهك كريستاله , آسيب بين دانه اي
استاد داور :
مسعود چراغي، محمود بهنيا
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/09/20
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي معدن
دانشكده :
مهندسي معدن
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/09/20
كد ايرانداك :
2783266
چكيده فارسي :
بررسي تاثير باران هاي اسيدي بر خواص فيزيكي و مكانيكي سنگ، از اهميت ويژه اي برخوردار است. سنگ هاي كربناته با توجه به تركيب شيميايي خاصي كه دارند، در مقابل شرايط آب و هوايي يا محيطي مي توانند پتانسيل خورندگي و انحلال پذيري بالايي را داشته باشند. ارزيابي كمي تاثير شرايظ جوي بر مشخصات فيزيكي و مكانيكي سنگ مي تواند اطلاعات پايه اي و كاربردي را در مورد رفتار مكانيكي سنگ فراهم كند. در اين تحقيق، پس از آماده‌سازي نمونه‌ها طبق استاندارد ISRM، پارامترهاي فيزيكي و مكانيكي شامل چگالي، تخلخل، سرعت موج فشاري، سرعت موج برشي، نفوذپذيري، شاخص دوام سنگ، مقاومت كششي غيرمستقيم براي نمونه‌ها در شرايط مختلف جوي با اعمال اسيديته محلولهاي شيميايي تعيين شد. همچنين پارامترهاي شكست شامل، چقرمگي شكست مد اول، مد دوم، مد تركيبي، زاويه شروع و مسير گسترش ترك بررسي شد. عمل‌آوري نمونه‌ها تحت بارگذاري شرايط محيطي در 7 چرخه بصورت 2، 4، 6، 8 ،10، 12، 24 ساعته بوده است. براي بررسي تاثير محلول شيميايي، دو حالت 24 ساعته و 48 ساعته نيز به كار اضافه شده است. در مجموع 3 حالت اصلي در نظر گرفته شده است. به اين معني كه در حالت اول، تمام نمونه ها تحت عمل آوري چرخه هاي زماني تعيين شده قرار گرفتند و براي حالت دوم، علاوه بر چرخه هاي زماني، نمونه ها در ابتدا 24 ساعت تحت تاثير محلول شيميايي بودند. در نهايت براي حالت سوم، نمونه ها ابتدا 48 ساعت تحت تاثير محلول شيميايي قرار گرفته و بعد از مدت زمان مشخص شده تحت تاثير چرخه هاي زماني تعيين شده عمل آوري شدند. همچنين به منظور مطالعه دقيق‌تر بر روي نمونه‌هاي سنگ آهك كريستاله، مطالعات ميكرسكوپي شامل تهيه مقاطع نازك، قبل و بعد از عمل‌آوري نمونه‌ها انجام شد. نتايج به دست آمده در اين تحقيق نشان دادكه مهمترين عامل تغيير در ويژگي‌هاي ژئومكانيكي نمونه سنگ آهك كريستاله، وجود ريزترك‌هاي بين دانه‌اي و تا اندازه‌اي درون دانه‌اي در اثر آسيب بين دانه¬اي مي‌باشد. اين آسيب¬پذيري باعث مي¬شود كه خواص فيزيكي از جمله، تخلخل، نفوذپذيري، درصد جذب آب افزايش يابد. در بحث چقرمگي شكست، نتايج نشان داد كه معيار بيشترين كرنش مماسي توسعه يافته (EMTSN)، به خوبي قادر به پيش‌بيني پوش منحني چقرمگي شكست براي نمونه‌هاي SCB تحت تأثير بارگذاري شرايط محيطي مي‌باشد. در نهايت تحليل نتايج حاصل از تغييرات خواص فيزيكي و مكانيكي و پارامترهاي شكست تحت شريط جوي مدلسازي شده در آزمايشگاه نشان دادكه ميزان آسيب ايجاد شده، پارامتر بسيار خوبي براي ارزيابي درجه هوازدگي در سنگهاي مختلف مي¬باشد.
چكيده انگليسي :
Because chemical solutions can cause large changes in the microscopic surface such as increased porosity, weakening of the microscopic structures, creating intergranular cracks, etc. in the rock, and these changes lead to macroscopic scale fractures such as geological disasters like landslide and earthquakes, the investigation of the acid rain effect on the physical and mechanical properties of rock is of special importance. Due to their particular chemical composition, carbonate rocks can have high corrosion and solubility potential in the face of climatic or environmental conditions. Realizing the effects of the rock chemical solution of (alkaline and acidic) on the physical and mechanical properties of the rock, can provide basic and practical information about it’s mechanical behavior. In this study, after preparing the samples according to ISRM standard, physical and mechanical parameters including density, porosity, compressive wave velocity, shear wave velocity, permeability, rock durability index, indirect tensile strength were determined for the samples. Fracture parameters including, fracture toughness of first mode, second mode, combined mode, starting angle and the path of crack expansion were investigated as well. The processing of the samples under the environmental conditions loading was happened during 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24 hours in 7 cycles. To eva‎luate the effect of the chemical solution, two cases of 24-hour and 48-hour have also been added. Altogether, 3 main cases are considered. This means that in the first case, all samples were processed at set time cycles and for the second case, in addition to the time cycles, the samples were initially immersed in the chemical solution for 24 hours. Finally, for the third case, the samples were first immersed in the chemical solution for 48 hours and then processed under the set time cycles after the specified time. Altogether, 63 density measurement tests, 36 permeability tests, 432 compression wave velocity tests, 56 shear wave velocity tests, 210 relaxation durability index test cycles, 50 indirect tensile tests and 72 fracture toughness tests were performed. Also, in order to study the crystalline limestone samples in more details, microscopic studies including thin section preparation and scanning electron microscopy (SEM) test were performed before and after processing the samples. The results obtained in this study demonstrated that the most important factor in changing the geomechanical properties of the crystalline limestone samples, is the presence of intergranular and to some extent intragranular microcracks due to intergranular cement dissolution and the change in the texture of the crystals due to the loading of environmental conditions. In general, the longer the immersion time of the samples for a high concentration chemical solution, the greater the damage to the sample. Finally, some physical properties such as porosity, permeability, water absorption percentage increase. Also, according to the mineralogy and strength of the sample, the maximum amount of changes for the relaxation durability index of the rock was equal to 9%. In investigating the tensile behavior of the rock, the softening state created on the samples, causes the samples to produce more secondary cracks when subjected to compressive load. In the study of the fracture toughness, the results showed that the fracture theory criteria based on the non-singular parameter T, such as the maximum modified tangential stress (MMTS) criterion, were well able to predict the fracture toughness curve for SCB samples under the loading environmental conditions. The reason for this is the dependence of these samples on the T parameter. The results also showed that the starting angle of crack of the samples is relatively consistent with the starting angle of crack after loading the environmental conditions predicted by the theory of failure criteria.
استاد راهنما :
لهراسب فرامرزي
استاد مشاور :
عليرضا باغبانان
استاد داور :
مسعود چراغي، محمود بهنيا
لينک به اين مدرک :

بازگشت