رفتن به محتوای اصلی
x
توسعه ی كاربردهای روش لیب در سختی سنجی دینامیكی سنگ ها
تاریخ دفاع
استاد

ابراهيم قاسمي

دانشکده
مهندسی معدن

  سختی به عنوان یکی از مشخصات ذاتی سنگها، نشاندهندهی مقاومت سنگ در برابر تغییرشکل دائمی، خراش و نفوذ است . سختی ارتباط معناداری باپارامترهای مکانیک سنگی داشته و لذا، ابزار مناسبی برای تحلیل قابلیت ماشینکاری سنگها به شمار میآید . در این رساله تلاش شده است تا کاربردروش سختیسنجی دینامیکی لیب در سنگها که بر طبق استاندارد ASTM-A956-06 در سختیسنجی مواد فلزی کاربرد دارد، مورد بررسی قرار گیرد.برای نیل به این هدف، نتایج در شش فاز شامل مرور جامعی بر روشهای سختیسنجی در مهندسی سنگ، شرایط استفاده از روش لیب در مقیاسآزمایشگاهی، ارائهی طبقهبندی جدید سختی سنگ، تأثیر بافت، تعیین ثابتهای الاستیک دینامیکی سنگها و در نهایت تأثیر زبری سطوح بر سختی لیبارائه شدهاند. پس از مرور منابع، همبستگیهای بین روشهای مختلف سختی دینامیکی سنگها با پارامترهای فیزیکی و مکانیکی با استفاده از تحلیلهایرگرسیونی مورد بحث قرار گرفتهاند. نتایج مطالعات آزمایشگاهی نشان داد که مینیمم ضخامت و نسبت طول به قطر نمونههای بلوکی و مغزهای برای انجامآزمون لیب به ترتیب cm 5 و 6 / 1 است. همچنین بررسی ارتباط بین دو پارامتر فیزیکی شامل تخلخل و چگالی با سختی لیب، نشان از تأثیر نسبتًا معنادارخصوصیات فیزیکی بر سختی لیب دارد. با در نظر گرفتن روش سختی موهس به عنوان اساسیترین و دقیقترین روش سختیسنجی در مطالعات تجربی،طبقهبندی کیفی سختی لیب بر اساس این روش سختی انجام شد. بر اساس مطالعات تطبیقی، سختی سنگها بر اساس روش سختی لیب در شش کلاسمختلف طبقهبندی شده است: بسیار نرم ) 1-250 (، نرم ) 250-450 (، متوسط نرم ) 450-750 (، متوسط سخت ) 750-850 (، سخت ) 850 - 920 ( و بسیارسخت ) 920-1000 (. بررسی دقیق ارتباط بین ویژگیهای ژئومکانیکی و خصوصیات بافت سنگها برای تقریبًا هر نوع تجزیه و تحلیل در پروژههایمهندسی سنگ ضروری است. برای تحلیل خصوصیات بافت سنگها، عکسهای میکروسکوپی مقاطع نازک تهیه شده از 33 نمونهسنگ با استفاده ازنرمافزار ImageJ مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. چهار مشخصهی پایه شامل محیط و مساحت دانهها، طول قطر بزرگ و کوچک دانهها محاسبه شدند.در ادامه، با استفاده از چهار مشخصهی پایهی بدست آمده، هفت ویژگی پتروگرافی شامل قطر معادل )یا اندازهی دانهها(، فشردگی دانهها، فاکتور شکل،نسبت وضعیت دانه، شاخص قفلشدگی، شاخص یکنواختی اندازهی ذرات و ضریب بافت بصورت کمی تجزیه و تحلیل شدند. نتایج تحلیلهای صورتگرفته نشان داد که سختی دینامیکی لیب با افزایش اندازه دانه، فشردگی دانه، یکنواختی اندازهی ذرات، شاخص قفلشدگی و ضریب بافت افزایش مییابد.در مقابل، سختی لیب با افزایش نسبت وضعیت دانه و فاکتور شکل روندکاهشی نشان داده است. همچنین نتایج بیانگر تأثیر زیاد ضریب بافت بر سختیلیب نسبت به سایر خصوصیات بافتی در هر دو نوع سنگهای رسوبی و آذرین است. علاوه بر این، همبستگی بین سرعت امواج P ، S و ثابتهای الاستیکدینامیکی شامل مدول حجمی دینامیکی، مدول برشی دینامیکی و مدول الاستیسیته دینامیکی با سختی دینامیکی لیب مورد بررسی قرار گرفتهاند. در ادامه،با تعیین شاخص کیفیت سنگ و با استفاده از تجزیه و تحلیل نمودار شاخص کیفیت -تخلخل، تغییرات سختی لیب مورد بررسی و تحلیل قرار گرفتند. نتایجنشان داد که بیشترین همبستگی در هر دو نوع نمونههای آذرین و رسوبی بین سختی لیب و مدول الاستیسیته دینامیکی است. بر اساس نتایج آزمایشگاهیبطور کلی میتوان گفت که نقش پارامتر تخلخل در سنگهای رسوبی و وجود ریزترکها در سنگهای آذرین در کاهش سختی دینامیکی لیب مؤثرهستند. در نهایت، نتایج آزمونهای زبری نشان داد که در نمونهسنگهای با m? 2<aR ، میتوان از آزمون سختی لیب با موفقیت استفاده کرد.

تحت نظارت وف ایرانی