مقدمه
در زمان انجام طراحی های مهندسی، علاوه بر اطلاعات توصیفی و کیفی که توسط بررسیهای صحرایی و اکتشافات زیر زمینی گردآوری می شود، داده های کمی و عددی درباره ویژگیهای ذاتی یا اکتسابی مصالح نیز مورد نیاز است. از این رو سنگ و
خاک را در آزمایشگاه، یا در صحرا و به طور برجا، مورد آزمایش قرار می دهیم . هدف از بررسیهای مربوط به تعیین ویژگیهای مصالح زمین شناسی را به گونه زیرمی توان خلاصه کرد:
الف) شناسایی و
طبقه بندی مصالح(سنگ و خاک)
ب) تعیین روابطی که ما بین ویژگیهای مختلف مصالح وجود دارد.
ج) تجزیه و تحلیلها و ارزیابیهای مهندسی
ویژگیهای ژئوتکنیکی مصالح
ویژگیهای ژئو تکنیکی مصالح زمین شناسی را می توان با توجه طبیعت و کارائیهایشان به 4 گروه زیر تقسیم کرد:
1)
ویژگیهای اساسی: به ویژگیهای پایه ای مصالح اطلاق می شود و برای شناسایی و تعیین ارتباط و همبستگی(کرولاسیون) بین مصالح بکار می روند. برخی از این مشخصات در محاسبات مهندسی نیز کاربرد دارند.
تخلخل ، رطوبت،
چگالی و سختی از ویژگیهای اساسی مصالح اند.
2)
ویژگیهای شاخص: گروهی از ویژگیهای فیزیکی است که اساساً در طبقه بندی و همچنین برای تعیین ارتباط (همبستگی یا کرولاسیون) با ویژگیهای مهندسی به کار می روند. دانه بندی ، حد روانی ، خمیری و مقاومت فشاری تک محوری و شاخص بار گذاری نقطهای از ویژگیهای شاخص مصالح اند.
3)
ویژگیهای هیدرولیکی: گروهی از ویژگیهای مصالح اند که بر حسب
نفوذ پذیری بیان می شوند. ویژگیهای هیدرولیکی، وضعیت جریان سیالات را در محیط زمین شناسی مشخص می کنند.
4)
ویژگیهای مکانیکی: مقاومت مصالح در برابر گسیختگی و مشخصات مربوط به تغییر شکل غیر شکننده از این گرو ه اند. این بخش از ویژگیهای مصالح به دو گروه استاتیک و دینامیک تقسیم می شوند.
از میان چهار گروه فوق، اندازه گیری ویژگیهای مکانیکی و هیدرولیکی، که پایه ای برای تمام تجزیه و تحلیلهای مهندسی اند، اغلب پر خرج و اجرای دقیق آنها معمولاً وقتگیر و مشکل است. ویژگیهای هیدرولیکی و مکانیکی مصالح را مجموعاً ویژگیهای مهندسی نیز می نامند. گرد آوری اطلاعات در مورد ویژگیهای ژئو تکنیکی مصالح ممکن است توسط آزمونهای آزمایشگاهی یا صحرایی حاصل شود.
نمونه های سنگ بکر که بصورت
مغزه سنگی از حفاری بدست می آید اغلب در آزمایشگاه و به ندرت در صحرا آزمایش می شوند. مغزه های سنگی در درجه اول برای تعیین ویژگیهای اساسی و شاخص مورد آزمایش قرار می گیرند. بطور کلی ویژگیهای مهندسی مهم سنگ را نمی توان از روی نمونه کوچکی از سنگ یکپارچه تعیین نمود.
ویژگیهای اساسی و شاخص سنگ بکر
ویژگیهای اساسی سنگ بکر عبارت است از: روابط وزنی و حجمی، ویژگیهای شاخص سنگ بکر نیز عبارت است از: مقاومت فشاری تک محوری، شاخص بار گذاری نقطه ای و سرعت امواج صوتی در سنگ. بررسیها و اندازه گیریهای فوق در آزمایشگاه و بر روی نمونه سنگ بکر، یا نمونه تا حدی
هوازده ولی عاری از سطوح ضعیف و گسستگی اجام می شود.
روابط وزنی و حجمی: در ارتباط با روابط وزنی و حجمی سنگ، ذکر چند نکته ضروری است: الف) چگالی نسبی اغلب کانیهای تشکیل دهنده ی سنگها دامنه ای از 65/2 الی80/2 دارد.البته در مواردی که کانیهای سنگینتر مثل
هورنبلند،
اوژیت یا
هماتیت وجود داشته باشد، نسبی می تواند از 3 تا5 باشد. ب) تخلخل در
سنگهای آذرین ، وابسته به میزان حفرات و در سنگهای رسوبی وابسته به درجه سیمانی شدن سنگ است. علاوه بر آن در نمونه دستی سنگ بکر میزان تخلخل وابسته به حفرات موجود در سنگ است. در چنین نمونه هایی نفوذپذیری ارتباط مستقیم با تخلخل دارد. خلاصه اینکه ارتباطی قوی بین چگالی، تخلخل و مقاومت سنگ بکر موجود است.
ویژگیهای اساسی و شاخص توده سنگ
مفهوم توده سنگ در مورد وضعیت سنگ در صحرا و بطور برجا به کاربرده می شود. بدیهی است که توده سنگ ممکن است حاوی سطوح ضعف گوناگون یا درجات مختلفی از هوازدگی باشد. بطور کلی از میان ویژگیهای اساسی توده سنگ می توان چگالی و از میان ویژگیهای شاخص آن سرعت امواج صوتی و کیفیت مغزه حفاری ( RQD) را نام برد.
چگالی توده سنگ: مناسبترین روش برای تعیین چگالی سنگ بطور برجا استفاده از روش چاهنگاری
ژئوفیزیکی گاماگاما است. نتایج این روش از هوازدگی، شکستگیها، بازشدگیها و حفرات کوچک موجود در سنگ، که مجموعاً عوامل کاهش دهنده چگالی اند، تأثیر پذیرفته و در نتیجه واقعی چگالی واقعی توده سنگ برجا را به دست می دهد.
قابلیت حفاری: این واژه برای نمایش میزان سهولت خرد شدن سنگ بار وسایل ساختمانی حفاری و گودبرداری به کار می رود و چون رابطه مستقیمی با کیفیت سنگ از نقطه نظر سختی و میزان شکستگیها دارد لذا می توان آنرا با روش لرزه ای انکساری تعیین نمود. در مواردی که سنگی با وسایل مکانیکی مرسوم قابل حفاری نباشد باید از چالزن هوای فشرده و آتشکاری استفاده کرد.
ویژگیهای هیدرولیکی سنگها
در سنگ بکر ،نفوذپذیری به اندازه فضاهای موجود در سنگ و نحوه ارتباط آنها و درصد اشباع سنگ وابسته است. مقدار ضریب نفوذپذیری(K) در توده سنگ بیش از همه متاثر از مشخصات شکستگیهای سنگ میزان اشباع، و طبیعت
تنش اعمال شده است. به عنوان مثال، تنشهای کششی در زیر یک سد بتنی قادر است درزها و فولیاسیونها را به مقدار قابل توجه بار نموده و به این ترتیب نفوذپذیری را افزایش می دهد.
موضوعات مرتبط با عنوان:
