ارزيابي خصوصيات ژئومكانيكي سنگ‌هاي آرژيليتي در منطقه مكران جنوبي (راه‌آهن چابهار- نيك شهر)

Evaluation of geomechanical properties of argillite rocks in the region of south Makran (Chabahar-Nikshahr railway)

سنگ‌هاي آرژيليتي از جمله سنگ‌هاي ضعيف هستند كه به دليل تورم پذيري، شكفتگي زياد و مقاومت كم در اجراي پروژه‌هاي مهندسي باعث مشكلاتي مي‌شود. پهنه ساختاري مكران جنوبي در قسمت جنوب شرقي ايران حد فاصل بين دو گسل تراستي مكران و قصر- قند و شامل دو زير پهنه مكران ساحلي و مكران بيروني قرار دارد. عمده رسوبات از خرده‌هاي كوارتز در حد سيلت با زمينه كربناته داراي كاني‌هاي فرعي كلسيت و خرده‌هاي فسيل است كه نشان‌دهنده محيط دريايي كم‌عمق و كم انرژي به سن نئوژن مي‌باشد. توزيع دانه‌ها عمدتاً سيلتي و زاويه‌دار در يك زمينه عمدتاً كربناته با درصد كربنات كلسيم كمتر از 15 درصد و در مكران ساحلي به دليل تشكيل كلسيت اسپارايتي بين 70 تا 80 درصد است. در اين پژوهش به‌منظور تعيين ويژگي‌هاي فيزيكي و مكانيكي سنگ‌هاي آرژيليتي مكران جنوبي در امتداد محور راه‌آهن چابهار- نيك شهر، آزمايش‌هاي تعيين چگالي، تخلخل، آزمايش مقاومت بار نقطه‌اي و آزمايش فلورسانس پرتوايكس (XRF) و نتايج پراش اشعه ايكس (XRD) انجام‌شده است. نتايج XRF نمونه‌ها نشان مي‌دهد كه عمده اكسيدهاي تشكيل‌دهنده SiO2، Al2O3، Fe2O3 و CaO مي‌باشد و نتايج XRD نشان‌دهنده كاني‌شناسي عمدتاً سيلتي شامل: كوارتز، كلسيت، آلبيت، كلينوكلر، مسكويت و دولوميت مي‌باشد. برداشت صحرائي در هركدام از زير پهنه‌ها به‌منظور طبقه‌بندي مهندسي سنگ و نمونه‌برداري جهت آزمون‌هاي آزمايشگاهي براي تعيين ويژگي‌هاي ژئومكانيكي مورد استفاده قرار گرفت. مطابق طبقه‌بندي مهندسي سنگ عمده رسوبات در طبقه‌بندي ضعيف و خيلي ضعيف به دليل شرايط تكتونيكي و هوازدگي زياد قرار دارند. مطالعات سنگ‌شناسي و تعيين خصوصيات فيزيكي نشان مي‌دهد رسوباتي كه در مكران ساحلي قرار دارند به دليل جوان بودن حوضه رسوب‌گذاري داراي تخلخل بيشتر و سيمان كمتر مي‌باشند و براساس مقاومت بار نقطه‌اي (Is50<2MPa) مطابق طبقه‌بندي بينياوسكي در رده سنگ‌هاي ضعيف قرار مي‌گيرند مقادير مقاومت تراكمي تك‌محوره نشان مي‌دهد كه عمده سنگ‌ها داراي مقاومت كمتر از 20 مگا پاسكال مي‌باشند كه داراي همبستگي بالايي (R2=0.94). با مقدار تخلخل مي‌باشد؛ و همچنين رابطه مقاومت فشاري تك‌محوري با دانسيته و كربنات كلسيم به ترتيب برابر (R2=0.81) و (R2=0.89) مي‌باشد.

Argillite rocks are among the weak rocks that cause problems in engineering projects due to their swelling, high cracking, low strength. The southern Makran structural zone is located in the southeastern part of Iran, between the two faults of Makran Trust and Qasr Ghand, and includes two sub-zones of coastal Makran and outer Makran. Most of the sediments are Quartz fragments (silt size) with carbonate cement containing sub-minerals of calcite and fossil fragments, indicating a shallow and low-energy marine environment of the Neogene age. The distribution of grains is mainly silty and angular in a Carbonate cement field with a calcium carbonate content of less than 15% and in coastal Makran due to the formation of sprite calcite between 70 and 80%. In order to determine the physical and mechanical properties of southern Makran argillaceous rocks along the Chabahar-Nikshahr railway axis in this research, porosity tests, plate load test (PLT), X-ray fluorescence test (XRF) and diffraction results X-ray (XRD) are conducted. The results of XRF samples show that the major constituent oxides are SiO2, Al2O3, Fe2O3 and CaO, and the results of XRD indicate mainly silty mineralogy including: Quartz, calcite, albite, Muscovite, Clinochlore and Dolomit. The Field study in each of the sub-zones was used for rock mass classification and sampling for laboratory tests to determine geotechnical properties. According to the rock mass classifications, most sediments are in poor and very poor classifications due to tectonic conditions and high weathering. Petrological studies and determination of physical properties show that sediments located in coastal Makran have more porosity and less cement due to the young sedimentation basin and are in the category of weak rocks based on point load strength (Is50<2MPa) according to Bieniawski classification. Indirect results of the uniaxial compaction test show that the sediments have a strength of less than 20 MPa, which has a high correlation with the amount of porosity (R2 = 0.95). Also, the relationships between uniaxial compressive strength and density and Calcium carbonate are (R2 = 0.81) and (R2 = 0.89), respectively.