بررسي قابليت پارامترهاي مختلف امواج التراسونيك در ارزيابي ويژگي هاي فيزيكي و مكانيكي و دوام سنگ هاي كربناته

Investigation of the ability of ultrasonic parameters to evaluate the physical and mechanical characteristics and durability of carbonate rocks

در اين تحقيق با تحليل سيگنال امواج التراسونيك و استخراج پارامترهاي مختلف التراسونيك در نه سنگ كربناته متعلق به مناطق مختلف ايران، قابليت اين پارامترها در تعيين و ارزيابي ويژگي هاي فيزيكي و مكانيكي و دوام سنگ ها مورد بررسي قرار گرفت. براي اين منظور در ابتدا ويژگي هاي پتروگرافي، فيزيكي و مكانيكي سنگ هاي مورد مطالعه تعيين شد و سپس براي تعيين دوام، اين سنگ ها در معرض آزمايش دوام شكفتگي تا 15 چرخه و آزمايش دوام در مقابل چرخه هاي متوالي تر و خشك شدن تا 50 چرخه قرار گرفتند. همچنين با استفاده از يك دستگاه دقيق التراسونيك با قابليت ثبت سيگنال موج، سنگ ها قبل و بعد از چرخه هاي تر و خشك شدن مورد آزمايش التراسونيك قرار گرفتند و پارامترهاي مختلف التراسونيك شامل سرعت موج تراكمي (VP)، دامنه حداكثر موج (Amax)، ميرايي فاصله اي موج (αs) و ميرايي زماني موج (αt) از سيگنال هاي ثبت شده، تعيين و استخراج گرديد. بررسي رابطه بين پارامترهاي التراسونيك و ويژگي هاي سنگ هاي مورد مطالعه نشان مي دهد هر يك از پارامترهاي التراسونيك قابليت هاي متفاوتي دارند به نحوي كه در تعيين ويژگي هاي فيزيكي و مكانيكي VPقابليت بيشتري دارد. از طرف ديگر دو پارامتر Amax و αs قابليت بيشتري در ارزيابي دوام سنگ‌ها دارند و توسعه ريزترك هاي ناشي از چرخه هاي تر و خشك شدن و پيشرفت هوازدگي در سنگ را بهتر از VP آشكار مي كنند. با اصلاح αt به αtc اين پارامتر نيز مي تواند به خوبي پيشرفت هوازدگي در سنگ را آشكار كند.

In this research by analyzing the signals of ultrasonic waves and obtaining the ultrasonic parameters in nine carbonate rocks from different parts of Iran, the ability of these parameters to assess the physical and mechanical properties and durability of rocks was investigated. For this purpose, firstly the petrographic, physical and mechanical properties of studied rocks were determined and then, in order to determine the durability of samples, long-term weathering tests of slake durability and wetting-drying up to 15 and 50 cycles were carried out, respectively. Moreover, a precise ultrasonic device capable to record wave signal was used and ultrasonic parameters of compressional wave velocity (VP), maximum amplitude (Amax), spatial attenuation (αs), and temporal attenuation (αs) were determined from recorded signals, before and after wetting-drying cycles. Results indicated that each of the ultrasonic parameters has different capabilities in rock characterization, such as VP can assess both physical and mechanical properties more accurate in comparison with other ultrasonic parameters. Results also indicated that Amax and αs detect the development of the microcracks resulted from wetting-drying cycles and the development of weathering within rocks more better than VP. On the other hand, αt is not sensitive to the weathering development in rock, while if this parameter is corrected and converted to αtc, it can detect the development of weathering within rocks.