ارتباط خواص کانی‌شناسی و بافتی میکروسکوپی با خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ‌های گابرو و دیوریت نطنز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1. دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک سنگ، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استادیار دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان

3 دانشیار دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

خصوصیات میکروسکوپی و ژئومکانیکی سنگ‌های ساختمانی آذرین شامل مواردی از جمله میزان دگرسانی، وجود ریزدرزه‌ها، مقاومت نهایی، تخلخل، میزان کانی‌های مضر و ... می‌باشد. براساس پژوهش‌های قبلی، تخلخل در سنگ‌های آذرین به شدت بر روی مقاومت نهایی نمونه‌ی سنگی تأثیرگذار بوده و آن را کاهش می‌دهد. در این تحقیق یک نمونه سنگ گابرویی و یک نمونه سنگ دیوریتی متعلق به یکی از معادن سنگ ساختمانی غرب نطنز انتخاب شدند و مورد بررسی‌های میکروسکوپی و ژئومکانیکی قرار گرفتند. با توجه به مطالعات مقاطع نازک سنگ میزان دگرسانی، وجود ریزدرزه‌ها و کانی‌های مضر مؤثر بر روی استحکام سنگ‌های ساختمانی برآورد گردید. سپس آزمایش‌های ژئومکانیکی مانند تعیین چگالی، تخلخل، شاخص دوام، آزمون کشش برزیلی و مقاومت سه محوره مطابق استانداردهای ISRM انجام شد. داده‌های حاصل با مقادیر استاندارد تطبیق داده شد و پس از آن رابطه‌ی کیفی بین مقاومت و خواص میکروسکوپی مشاهده شد که بیانگر اهمیت مطالعات میکروسکوپی سنگ‌های ساختمانی می‌باشد. از رابطه‌ی به دست آمده می‌توان در مراحل اکتشاف، استخراج و فرآوری سنگ‌های ساختمانی بهره جست و از صرف هزینه‌های گزاف، تخریب محیط‌زیست و منابع ملی که پیامد حذف این مطالعات می‌باشد، جلوگیری به عمل آورد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Correlation of microscopic mineralogical and textural properties versus physical and mechanical properties of gabbroic and diorite rocks in Natanz area

نویسندگان [English]

  • Masood Torkan 1
  • Mohammadreza Irannezhadi 2
  • Alireza Baghbanan 3
1 MSc Student of Rock Mechanics, Department of Mining Engineering, Isfahan University of Technology.
2 Assistant Professor, Department of Mining Engineering, Isfahan University of Technology.
3 .Associate Professor, Department of Mining Engineering, Isfahan University of Technology.
چکیده [English]

Microscopic and geomechanical properties of construction igneous rocks include the degree of alteration, the presence of microfractures, peak strength, porosity, the proportion of detrimental minerals, etc. As reported in the literature, porosity in igneous rocks has a significant negative on the peak strength of rock samples. In this research, samples of gabbro and diorite rocks from a construction stone quarry in west of Natanz were selected and subject to microscopic and geomechanical investigations. As per thin section investigations, the degree of alteration, the presence of microfractures, and the minerals detrimental to the strength of construction stones were studied. Therefore, the geomechanical experiments including determination of density, porosity, durability index, the Brazilian and triaxial tests were conducted. The obtained data were compared to standard values and consequently a qualitative correlation between strength and microscopic properties was detected, accentuating the importance of microscopic studies in the investigations upon construction stones. The correlation thereupon may be applied in the different stages of exploration, exploitation, and processing of the construction stones and in order to avoid prodigious costs and destruction in the environment and domestic resources. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microscopic Properties
  • Geomechanics Properties
  • Alteration
  • Gabbro
  • Diorite

بخشعلی بختیاری، س؛ میرزایی علویجه، ح؛ 1381، راهنمای انتخاب سنگ ساختمانی، مرکز تحقبقات ساختمان و مسکن، چاپ سوم، 56 صفحه.

عطایی، م، 1387، استخراج سنگ‌های ساختمانی، انتشارات دانشگاه صنعتی شاهرود، چاپ اول، 286 صفحه.

فهیمی‌فر، ا، سروش، ح، 1380،" آزمایشگاه مکانیک سنگ مبانی نظری و استانداردها"، جلد اول، شرکت سهامی آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک وزارت راه و ترابری و مرکز نشر پرفسور حسابی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ۷۴۰ صفحه.

نبیان، ا، فرهادیان، م. ب، برادران، م، حمیدی انارکی، غ. ر، 1370، سنگ‌‌های تزیینی و نما، وزارت معادن وفلزات، معاونت اکتشافی و معدنی، چاپ اول، 213 صفحه.

هنرمند، م.، موید، م.، جهانگیری، ا.، احمدیان، ج.، بهادران، ن.، پاییز 1389، بررسی ویژگی‌های ژئوشیمیایی مجموعه‌ی نفوذی نطنز، شمال اصفهان، مجله پترولوژی، سال اول، شماره سوم، ، صفحه 65-88.

Akai B. S, 1980, Properties of Rock Materials for Engineering Aggregates, University of New South Wales, 274 p.

Akesson, U, Stigh, J, Lindqvist JE, Go¨ransson, M, 2003, the influence of foliation on the fragility of granitic rocks, image analysis and quantitative microscopy, Engineering Geology, 68: p 275–288.

Amrollahi, H, Baghbanan, A, Hashemolhosseini, H, 25 June 2011,  Measuring fracture toughness of crystalline marbles under modes I and II and mixed mode I–II loading conditions using CCNBD and HCCD specimens, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 48, p 1123–1134.

Eberhardt E, Stimpson B, Stead D, 1999, the influence of mineralogy on the initiation of micro fractures in granite. In: In: Proceedings of the 9th International congress on rock mechanics. Rotterdam, A.A. Balkema, p 1007–10.

Gunes Yilmaz,N, Karaca, Z, Goktan, R.M., Akal,C, January 2009, Relative brittleness characterization of some selected granitic building stones, Influence of mineral grain size, Construction and Building Materials, Volume 23, Issue 1, Pages 370-375

Hajiabdolmajid,V, Kaiser,P, 2003, Brittleness of rock and stability Assessment in hard rock tunneling,  Tunnel Underground Space Technol,18, p 35–48.

ISRM, 1978, Suggested Methods for Determining Sound Velocity, International Journal of Rock Mechanic and Mining Science and Geomechanical Abstract. Vol. 15, pp. 53-58.

ISRM, 1978, Suggested Methods for Determining the Strength of Rock Materials in Triaxial Compression, International Journal of Rock Mechanic and Mining Science and Geomechanical Abstract Vol.15.pp.47-51.

ISRM, 1985, Point Load Test Method, International Journal of Rock Mechanic and Mining Science and Geomechanical Abstract, Volume 22; No. 2; pp. 51-60.

Seo, YS, Jeong, GC, Kim, JS, Ichikawa, Y, 2002, Microscopic observation and contact stress analysis of granite under compression. Engineering Geology, 63:259–75.

Sousa, LMO; Rio, LMS; Calleja, L; Argandona ,VGR; Rey, AR., 2005, Influence of microfractures and porosity on the physico-mechanical properties and weathering of ornamental granites, Engineering Geology, 77, p.153–68.

Tham, LG, Li, L, Tsui, Y, Lee, PKK, 2003 A replica method for observing microcracks on rock surfaces. Int J Rock Mech Min Science Geomechanical Abstract, 40: p785–94.

Wong, RHC, Lin, P, Tang CA., 2006, Experimental and numerical study on splitting failure of brittle solids containing single pore under uniaxial compression. Mech Mater, 38: p 142–59.