بررسي تاثير انجماد - ذوب بر ويژگي هاي مكانيكي ماسه سنگ هاي سازند قرمز بالايي بر اساس اندازه گيري سرعت سير موج و تخلخل

Investigation of effect of freeze-thaw on mechanical properties of Upper Red Formation sandstones based on measurement of P-wave velocity and porosity

هدف از اين تحقيق تخمين مقاومت فشاري تك­ محوري و مدول الاستيسيته ماسه ­سنگ ­هاي سازند قرمز بالايي با استفاده از ويژگي­هاي فيزيكي در چرخه ­هاي مختلف آزمايش انجماد – ذوب مي­باشد. به­ همين منظور تعداد 6 بلوك بزرگ از نقاط مختلف سازند قرمز بالايي در غرب قم برداشته شده است. در اين پژوهش آزمايش انجماد و ذوب در 30 چرخه انجام شده است. در پايان هر 10 چرخه، تغييرات سرعت موج طولي، تخلخل، مقاومت فشاري تك­محوري و مدول الاستيسيته نمونه­ ها مطابق با استانداردISRM اندازه ­گيري شده است. نتايج اين مطالعه نشان مي­دهد كه با افزايش تعداد چرخه­ هاي انجماد و ذوب، مقاومت فشاري تك ­محوري، مدول الاستيسيته و سرعت سير موج طولي نمونه­ هاي ماسه­ سنگ كاهش مي­يابد، در حالي­كه تخلخل مؤثر روندي افزايشي را نشان مي­دهد. بر اين اساس مشاهده شده است كه مقاومت فشاري تك­محوري نمونه­ ها بين 41 تا 85 درصد كاهش داشته است، در حالي­كه ميزان كاهش مدول الاستيسيته بين 47 تا 70 درصد مي­باشد. در نهايت يك­سري روابط تجربي به منظور تخمين ويژگي­هاي مقاومتي ماسه­ سنگ ­ها با استفاده از سرعت سير موج و تخلخل مؤثر در چرخه ­هاي مختلف آزمايش انجماد - ذوب ارائه شده است.

The aim of this research is the estimation of uniaxial compressive strength and modulus of elasticity of Upper Red Formation sandstones using the physical properties in different cycles of freeze-thaw test. For this purpose, 6 large rock blocks from different locations of Upper Red Formation in southwestern of Qom were obtained. In this research, the freeze-thaw test was carried out in 30 cycles. Freeze–thaw test was carried out for 30 cycles and the variations of P-wave velocity, porosity, uniaxial compressive strength and modulus of elasticity of specimens were determined after every 10 cycles according to ISRM. The results of this study show that an increase in number of freeze–thaw cycles decreases uniaxial compressive strength, modulus of elasticity and P wave velocity, whereas the effective porosity increases. Based on this, it was observed that uniaxial compressive strength of specimens decreases between 41 and 85%, whereas the modulus of elasticity decreases between 47 and 70%. Finally, for prediction of strength properties of selected sandstones using the P-wave velocity and effective porosity in different cycles of freeze-thaw test, a series of predictive relationships were also proposed.