معرفی دستگاه بارگذاری بر خرده ذرات منفرد و بررسی تکرارپذیری نتایج

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده زمین‌شناسی دانشگاه تهران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده زمین‌شناسی دانشگاه تهران

3 دانشیار دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تهران

چکیده

یکی از روش­های ارزیابی ویژگی­های مقاومتی سنگ بکر، بررسی مقاومت خرده ذرات مربوط به آن سنگ در قالب آزمایش­های بارگذاری مستقیم بر نمونه و آزمایش نفوذ استاتیک است. در این تحقیق ضمن معرفی دستگاه طراحی و ساخته شده، به تشریح بخش­ها و عملکرد دستگاه بارگذاری بر خرده ذرات مجزا پرداخته و تکرارپذیری نتایج به دست آمده از آزمایش­های بارگذاری و نفوذ استاتیکی بر نمونه­های همگن، بررسی و نمودارهای رفتاری مربوط به آنها رسم شده­است. تصویربرداری از شکل ذرات قبل و بعد از آزمایش صورت­گرفته و مکانیسم شکست ذرات مربوطه بررسی شده است. جهت بررسی تکرارپذیری نتایج استخراج شده از دستگاه طراحی شده، در تمامی آزمایش­ها، همخوانی نتایج و شباهت رفتاری ذرات آزمایش شده در قالب نمودارهای رفتار جمعی نمایش داده شده و درجه اعتبار نتایج به دست آمده با استفاده از تئوری کاهش نمونه­ها مورد بررسی قرار گرفته­است. به منظور ارزیابی کارایی دستگاه و نتایج به دست آمده در تخمین مقاومت فشاری تک‌محوری سنگ، بین نتایج مربوط به 480 آزمایش بارگذاری بر خرده ذرات آهکی میکرایتی و مقاومت فشاری تک‌محوری آنها همبستگی برقرار شده است. همبستگی‌های برقرار شده با ضرایب تعیین بزرگ تر از 83/0 نشان­دهنده کاربردی بودن نتایج به­دست آمده از دستگاه در تخمین غیر مستقیم مقاومت فشاری تک‌محوری با استفاده از خرده­ ذرات مجزای سنگی می­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Introducing single particle loading apparatus and repeatability of the results

نویسندگان [English]

  • Akbar Cheshomi 1
  • Ebrahim Ahmmadi Sheshde 2
  • Abbas Galandarzade 3
1 Assistant Professor of Engineering Geology, Faculty of Geology, Tehran University, Tehran, Iran.
2 M.Sc. Student of Engineering Geology, Faculty of Geology, Tehran University, Tehran, Iran.
3 Associate professor of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineerring, Tehran University, Tehran, Iran
چکیده [English]

One of the methods for evaluation mechanical characteristics of intact rock is studying on rock single particle strength. In these paper, single particles loading apparatus was introduced then design stage and component this apparatus was described. Repeatability test results from static and penetration test on homogeny particles were investigated and behavior charts this samples were drawn. Samples photographs before and after tests were taken and particles fracture mechanism were described.  For investigation repeatability test results, collective behavior graphs were drawn and were compared to each other and validation degree of results by using small sampling theory were evaluated. For evaluation the performance apparatus and results in estimating the UCS, 480 single particle loading (SCSI) of micro-crystalline limestone determined and compared with UCS, then presented relationship between them with correlation of coefficient larger than 0.83. This subject shows the ability apparatus in UCS indirect prediction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Single particle crusher apparatus
  • Single particles
  • Indentation test
  • Uniaxial compressive strength

جعفری، ا.، نیکودل، م.، احمدی، م.، 1389. ارزیابی ویژگی­های مقاومتی سنگ­ها با استفاده از نتایج آزمایش پانچ بلوکی و پانچ استوانه­ای. مجله علوم دانشگاه تهران، جلد 36، شماره1. صفحات 66-55.

Aubertin, M., Julien, M.R., Servant, S., Gill, D.E., 1999. A rate-dependent model for the ductile behavior of salt rocks. Canadian Geotechnical Journal, 36: 660–674.

Beekman, W.J., Meesters, M.H., Becker, T., Gaertner, A., Gebert, M., Scarlett, B., 2003. Failure mechanism determination for industrial granules using a repeated compression test, Powder Technology, 130: 367– 376.

Gill, D.E., Corthesy, R., Leite, M.H., 2005. Determining the minimal number of specimens for laboratory testing of rock properties. Engineering Geology, 78: 29–51.

Kayabali, K., Selcuk, L., 2010. Nailpenetration test for determining the uniaxial compressive strength of rock. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 47: 265–271.

Mateus, J., Saavedra, N.F., Carrillo, Z., Mateus, D., 2007. Correlation development between indentation parameters and unaxial compressive strength for colombian sandstones. C.T.F Cienc. Tecnol. Futuro, 3(3):  125-136.

Park, W.J., 1979. On estimation of sample size for testing composite materials. Journal of Composite Materials, 13: 219– 224.

Pitchumani, R., Zhupanska, O., Meesters, G.M.H., Scarlett, B., 2004. Measurement and characterization of particle strength using a new robotic compression tester. Powder Technology, 143– 144: 56– 64.

Protodyakonov, M.M., 1969. Method of determining the strength of rock under uniaxial compression. Mechanival Properties of Rocks, Academic Sciences, USSR, Transaction, Israel Prog. Sciencer Transactin, pp. 1 –8.

Ringstad, C., Lofthus, E.B., Sonstebo, E.F., Fjær, E., Zausa, F., and Giin-Fa Fuh., 1998. Prediction of rock parameters from micro-indentation measurements: The effect of sample size. Society of Petroleum Engineers. Conference paper. Document ID 47313-MS, Trondheim, Norway, July 8-10.

Sikong, L., Hashimoto, H. and Yashima S., 1990. Breakage behaviour of fine particles of brittle minerals and coals. Powder Technology, 61: 51-57.

Sulukcu, S., Ulusay, R., 2001. Evaluation of the block punch index test with particular reference to the size effect, failure mechanism and its effectiveness in predicting rock strength. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 38: 1091–1111.

Taylor, L.J., Papadopoulos, D.G., Dunn, P.J., Bentham, A.C., Mitchell, J.C., Snowden, M.J., 2004. Mechanical characterization of powders using Nano indentation. Powder Technology, 179: 143–144.

Unland, G., Szczelina, P., 2005. Coarse crushing of brittle rocks by compression, International Journal of  Minereral Processing, 74S: 209–217.

Vutukuri, U.S., Lama, R.D., Saluja, S.S., 1974. Handbook on Mechanical Properties of Rocks: Volume I. Testing Techniques and Results, Trans Tech. Pub. 280 p.

Yashima, S., Morohashi, S., Saito, F., 1979. Single particle crashing under slow rate of loading. Science reports of the Research Institute, Tokyo University. Series A, Physics, chemistry and metallurgy, 28(1): 116-133

Yamaguchi, U., 1970. The number of test-pieces required to determine the strength of rock, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Geomechanics Abstracts, 7: 209– 227.

Yegulalp, T.M., Wane, M.T., 1968. Application of extreme values statistics to test data, Transaction of the Society of Mining Engineers of AIME, 241: 372–376.

Yilmaz, I., 2009. A new testing method for indirect determination of the unconfined compressive strength of rocks. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 46: 1349–1357.