توصيفگر ها :
زبري سطح درزه , ضريب زبري سطح درزه سنگها , فرآيند چرخشي , روش اندازه گيري شعاعي و چرخشي زبري , فتوگرامتري
چكيده فارسي :
ضريب زبري سطح درزه سنگ¬ها شاخصي است كه براساس مشخصه¬هاي هندسي سطح تعريف مي¬شود و با مقاومت برشي مكانيكي توده¬سنگ¬ها ارتباط دارد. براين اساس تعيين دقيق ضريب زبري سطح درزه¬سنگ¬ها براي ارزيابي تأثير آن بر رفتار برشي درزه¬سنگ¬ها ضروري است و از طرف ديگر ساختار و قوانين حاكم بر فرآيند برشي چرخشي درزه سنگ¬ها با ساختار فرآيند خطي متفاوت مي¬باشد كه تاكنون مورد بررسي قرار نگرفته است. از اينرو مطالعه حاضر مسائل پيرامون زبري سطح درزه¬ها را در دو مرحله مورد ارزيابي قرار داده است. در مرحله اول با بهره¬گيري از روش اندازه¬گيري شعاعي و چرخشي، به¬عنوان روش پيشنهادي مطالعه، و با استفاده از روش فتوگرامتري براي سنجش سطح درزه¬ها به برآورد دقيق ضريب زبري سطح درزه سنگ¬ها پرداخته است. آزمايش انجام شده براي برش و شكست سطح درزه سنگ¬ها، آزمايش فرآيند برشي چرخشي مي¬باشد كه با تعيين فرآيند برشي چرخشي و توسعه دستگاه آزمايشگاهي مرتبط با آن طرح و الگوي آزمايش ارائه شد. در مرحله دوم مطالعه تعيين فرآيند مؤثر بر سطح درزه و نحوه¬ي پياده¬سازي آزمايش مذكور صورت گرفته است. در نهايت براي دست¬يابي به هدف مطالعه، بررسي¬هاي متعددي برروي ظرفيت¬هاي آزمايشگاهي صورت گرفت كه منجر به توسعه دستگاه اعمال فرآيند برشي چرخشي براي برآورد زبري چرخشي و مقاومت چرخشي سطح درزه¬ سنگ¬ها شد. آزمايش مذكور در سه سيكل بارگذاري با سه نوع تنش نرمال مختلف برروي هشت جفت سطح درزه با ضريب زبري مختلف انجام شد. همچنين در اين مطالعه با بهره¬گيري از روابط تئوريك و موجود در ساير مباحث مهندسي برپايه فرآيند برشي چرخشي و با تعميم و گسترش روابط به مباحث زبري سطح درزه سنگ¬ها به ارائه يك چارچوب مستحكم و مبتني بر فرآيند چرخش و پيچش پرداخته است؛ تا كليه پارامترهاي مؤثر بر فرآيند چرخشي در محاسبه JRC سطح درزه سنگ¬ها برپايه اصول، مفاهيم درست و بديهي لحاظ گردد. بدين منظور براي سنجش سطوح درزه سنگ¬هاي آهكي از سازند آسماري روش¬¬هاي شانه بارتن و فتوگرامتري با دو نوع اندازه¬گيري خطي و شعاعي و چرخشي مورد استفاده و بررسي قرار گرفتند. روش اندازه¬گيري زبري پيشنهادي با مش¬بندي شعاعي با نرخ شعاع cm0.2 و تعداد 20 مقطع مقادير ضريب زبري را براي هر سطح درزه تخمين زده است. با اين حال، روش اندازه¬گيري خطي زبري سطح درزه كه توسط روش¬هاي شانه-بارتن و فتوگرامتري صورت گرفت، به ترتيب با مش بندي cm0.5 و cm0.25 ارزيابي زبري سطح درزه¬ سنگ¬ها را انجام داده¬اند. آزمايش-هاي متعدد ديگري نيز براي محاسبه پارامترهاي مقاومت فشاري سطح درزه، وزن واحد حجم خشك، زاويه اصطكاك باقي¬مانده و حتي ايجاد سطح درزه طبيعي در سنگ انجام شده است. اندازه¬گيري¬هاي سطح درزه منوط به دو مرحله قبل و بعد از آزمايش فرآيند برشي چرخشي مي¬باشد. نتايج بدست آمده از روش¬ اندازه¬گيري شعاعي و چرخشي به¬خوبي نشان مي¬دهد كه اين روش قابليت بهتر و ارزيابي جامع¬تري را نسبت به ديگر روش¬هاي اندازه¬گيري از سنجش سطح درزه¬ سنگ¬ها ارائه مي¬دهد. نتايج ارائه شده توسط روش پيشنهادي نشان مي¬دهد كه برآوردها به راستاي اندازه¬گيري زبري وابسته نيستند. معيار زبري سطح درزه¬ها به صورت مطلق برآورد شده كه نسبت به ديگر مطالعات از تخصيص نسبي مقدار ضريب زبري سطح درزه¬ها استفاده نشده است. از طرفي ديگر با انجام محاسباتي برگشتي براساس معيار بارتن-بنديس برروي داده¬هاي آزمايشگاهي جهت تخمين مقادير JRC از روش¬هاي غيرمستقيم نشان داده شد كه اين معيار براي مسائل فرآيند برشي چرخشي سطوح درزه سنگ¬ها قابل تعميم نيست و محاسبات در اين زمينه منجر به ارائه نتايج غيرمتعارف مي¬شود. در نتيجه رابطه بارتن در محدوده فرآيند برشي خطي قابل استناد مي¬باشد و براي فرآيند برشي چرخشي و شعاعي بايد از روابط تئوريك مربوطه بهره-گرفت و مطابق چارچوب تعيين شده در اين مطالعه عمل كرد.
چكيده انگليسي :
The joint surface roughness coefficient (JRC) is an index that is defined by surface geometric characteristics and is related to the rock mass mechanical shear strength. Additionally, the rules of the rotation shear mechanism related to joints can be different from the linear shear mechanism and it has not been examined. Therefore, the present study has investigated the joint surface roughness problems in two steps. In first step, we use radial or rotational measurement method, as study procedure, by photogrammetric evaluation method in the presence of a rotational shear under the title of shear test and rotational or radial evaluation for finding the joint surface roughness coefficient of rocks. This study related to shear and rock joint fractures named rotational shear mechanism test, test pattern is showed by examining the type of mechanism and inventing laboratory device related to it. In the second step, determination of effective mechanism on the joint surface and execution related test is formed. Finally, to achieve the goal of the study, several tests were conducted on laboratory capacities that led to the invention of rotational shearing mechanism device to evaluate the rotational roughness and rotational resistance of the surface of rock joint. Also, in this study, by using the theoretical relations in other engineering topics based on the rotation shear mechanism and its extension to surface roughness of the rock joints relationships in order to provide a strong framework based on the rotation and twisting process. Consequently, all the parameters affecting the rotation process would be taken into account in the JRC calculation of surface of the rock joints based on the principles, correct and obvious concepts. For this purpose, Barton combs and photogrammetric methods with two types of linear and radial and rotational measurements were used and investigated to measure the surface of limestone rock joints from the Asmari Formation. The proposed roughness measurement method with radial meshing with a radius rate of 0.2 cm and the number of 20 sections has estimated the roughness coefficient values for each joint surface. However, the linear measurement method of joint surface roughness, which was formed by Barton combs and photogrammetric methods, evaluated the roughness of the rock joint surface with 0.5 cm and 0.25 cm mesh, respectively. Many other tests have been done to calculate the compressive strength parameters of the joint surface, unit weight of dry volume, residual friction angle and even to create a natural joint surface in the rock. Measurements of the joint surface are subjected to two stages before and after the rotary shear process test. The results obtained from the radial and rotational measurement methods show that this method provides a better capability and a more comprehensive evaluation than other measurement methods of measuring the surface of the rocks. The results obtained from the radial and rotational measurement methods show that this method provides a better capability and a more comprehensive evaluation than other measurement methods of measuring the surface of the rocks to give results provided by the proposed method show that the estimates are not dependent on the direction of roughness measurement. On the other hand, by performing back calculations based on the Barton-Bendis criterion on the laboratory data to estimate the JRC values from indirect methods, it was shown that this criterion cannot be generalized for the rotational shear process of rock joint surface problems and the calculations related to this field leads to unconventional results.