زمین شناسی مهندسی ایران

زمین شناسی مهندسی ایران

ارزیابی کارایی روش اولتراسونیک در تخمین مشخصات مقاومتی مواد شبه‌سنگی دانه ریز تا دانه درشت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد مکانیک سنگ، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
2 کارشناسی ارشد مکانیک سنگ، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 استادیار گروه مهندسی ژئومکانیک، دانشکده مهندسی علوم زمین، دانشگاه صنعتی اراک
10.22034/jiraeg.2026.563799.1364
چکیده
تعیین خواص مقاومتی مصالح سنگی و شبه‌سنگی برای تحلیل و طراحی سازه‌های معدنی و عمرانی اهمیت ویژه‌ای دارد. روش‌های آزمایشگاهی متداول اگرچه دقیق‌اند، اما ماهیت مخرب، زمان‌بر بودن و نیاز به نمونه‌های استاندارد، استفاده گسترده از آن‌ها را در مراحل اولیه طراحی دشوار می‌کند. در مقابل، روش سرعت پالس اولتراسونیک به دلیل سهولت اجرا و امکان اندازه‌گیری در محل، گزینه‌ای مناسب برای تخمین اولیه خواص مقاومتی است. در این پژوهش، کارایی روش سرعت پالس اولتراسونیک در تخمین مقاومت‌های مقاومتی چهار نوع ماده شبه‌سنگی با دانه‌بندی‌های متفاوت بررسی شد. برای هر نمونه آزمایش‌های سرعت پالس اولتراسونیک، مقاومت فشاری تک‌محوری، کشش برزیلی، خمش سه‌نقطه‌ای و خمش چهار‌نقطه‌ای انجام و مدل‌های رگرسیونی متناظر استخراج شد. نتایج نشان داد مدل نمایی تورگوت برای مقاومت فشاری با میانگین خطای 6.64% و مدل رگرسیونی خطی با خطای 9.46% برازش مناسبی دارند. در تخمین مقاومت کششی برزیلی دقت بیشتری به‌دست آمد (میانگین خطای 3.65%). آزمایش خمش سه‌نقطه‌ای بیشترین پراکندگی را نشان داد (17.67%) و خمش چهار نقطه‌ای عملکرد بهتری داشت (8.21%). یافته‌ها بیانگر آن است که روش سرعت پالس اولتراسونیک برای تخمین مقاومت فشاری، کشش برزیلی و خمش چهار نقطه‌ای قابل اعتماد است و مقایسه همزمان چهار دانه‌بندی و چهار آزمایش مقاومتی امکان ارائه روابط تجربی کاربردی در شرایط محدودیت آزمایش‌های مخرب را فراهم می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of the Efficiency of the Ultrasonic Method in Estimating the Strength Properties of Fine- to Coarse-Grained Rock-Like Materials

نویسندگان English

Abolfazl Faqhihi 1
Reza Mohseni Afkham 2
Hadi Atapour 3
1 Master of Science in Rock Mechanics, Faculty of Mining Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2 Master of Science in Rock Mechanics, Faculty of Mining Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Geomechanical Engineering, Faculty of Geoscience Engineering, Arak University of Technology
چکیده English

Determining the mechanical strength properties of rock and rock-like materials is Impor for the analysis and design of mining and civil engineering projects. Although conventional experimental methods are accurate, their destructive nature, time-consuming procedures, and requirement for standard specimens limit their application during the early stages of design. In contrast, the ultrasonic pulse velocity method, due to its ease of implementation and ability to be performed in situ, serves as a suitable option for preliminary estimation of strength properties. In this study, the effectiveness of the ultrasonic pulse velocity method in estimating the mechanical strengths of four types of rock-like materials with different grain sizes was investigated. For each specimen, ultrasonic pulse velocity, uniaxial compressive strength (UCS), Brazilian tensile strength (BTS), three-point bending (TPBT), and four-point bending (FPBT) tests were conducted, and corresponding regression models were developed. The results showed that the Turgut exponential model for compressive strength achieved a mean error of 6.64%, and the linear regression model demonstrated an acceptable fit with a mean error of 9.46%. Higher accuracy was obtained in estimating the Brazilian tensile strength (mean error of 3.65%). The three-point bending test exhibited the greatest scatter (17.67%), while the four-point bending test performed better (8.21%). Overall, the findings indicate that the ultrasonic pulse velocity method is reliable for estimating uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength, and four-point bending strength. Simultaneous comparison of four grain sizes and four mechanical tests enables the development of practical empirical relationships when destructive testing is constrained.

کلیدواژه‌ها English

Ultrasonic pulse velocity
uniaxial compressive strength
Brazilian test
three-point bending test
four-point bending test

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 11 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 15 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 18 شهریور 1405