به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "مقاومت فشاری تک محوری" در نشریات گروه "زمین شناسی"

تکرار جستجوی کلیدواژه «مقاومت فشاری تک محوری» در نشریات گروه «علوم پایه»
  • خدیجه محمودی*، هاجر مومنی
    یکی از چالش های ساخت و ساز روی خاک های رسی ضعیف، مقاومت فشاری کم و نشست پذیری زیاد خاک است؛ ازاین رو مهندسان ژئوتکنیک همواره سعی در بهبود مشخصات این نوع خاک با استفاده از روش های مختلف تثبیت خاک دارند. برآورد کارایی روش های مختلف تثبیت خاک، مستلزم انجام دادن آزمایش های متعدد است که فرایندی زمان بر و هزینه بر است. در این مقاله به بررسی روش های مختلف یادگیری ماشین ازجمله رگرسیون خطی، شبکه عصبی پرسپترون چندلایه (MLP)، K نزدیک ترین همسایه، تخمین گر ماشین بردار پشتیبان (SVR)، درخت تصمیم، جنگل تصادفی و تقویت گرادیان در تخمین میزان مقاومت فشاری تک محوری خاک پرداخته می شود. برای این منظور از نتایج آزمایش نمونه های خاک رس تثبیت شده با استفاده از دو نوع پوزولان در شرایط عمل آوری مختلف استفاده شد. متغیرهای موثر ورودی الگوریتم های یادگیری ماشین شامل زمان و شرایط عمل آوری، ملاریته فعال ساز قلیایی، نسبت وزنی پوزولان مورد استفاده در خاک رس، نوع پوزولان و نسبت وزنی فعال ساز به میزان رطوبت بهینه هستند. جهت بهینه سازی و تسریع عملکرد الگوریتم ها، تنظیم ابرپارامترها با روش جستجوی مشبک انجام شد. علاوه براین به منظور کاهش تغییرپذیری نتایج هنگام تقسیم بندی داده ها به مجموعه آموزشی- آزمایشی از روش اعتبارسنجی متقابل ده تایی استفاده و عملکرد الگوریتم ها با سه معیار متوسط مربعات خطا، ضریب تبیین و میانگین قدرمطلق خطا بررسی شد. با توجه به نتایج بسیار نزدیک به کارگیری روش های SVR و MLP، این دو روش برای برآورد مقاومت تک محوری خاک مورد مطالعه پیشنهاد می شوند. همچنین تحلیل حساسیت مدل ها بیانگر این است که متغیرهای ورودی پوزولان، ملاریته و زمان عمل آوری به ترتیب بیشترین درجه اهمیت را در پیش بینی مقاومت فشاری دارند.
    کلید واژگان: خاکستر آتشفشانی, خاک رس, سیمان, مقاومت فشاری تک محوری, یادگیری ماشین
    Khadije Mahmoodi *, Hajar Momeni
    One of the challenges in construction on poor clay soils is their low compressive strength and high settlement. Therefore, geotechnical engineers are always trying to improve the characteristics of this type of soil using different soil stabilization methods. Estimation of the efficiency of different soil stabilization methods requires numerous experimental tests, which can be time-consuming and costly. This article examines the performance of various machine learning methods, including linear regression (LR), multilayer perceptron neural network (MLP), K-nearest neighbor, support vector machine regressor (SVR), decision tree, random forest, and gradient boosting machine in estimating the unconfined compressive strength of stabilized clay soil using two types of pozzolans under different curing conditions. The input variables for the machine learning algorithms include time and curing conditions, the molarity of the alkaline activator, the binder replacement, the type of pozzolan, and ratio of the activator to the optimal moisture content. To optimize and speed up the performance of the algorithms, hyperparameter tuning was performed using a grid search method. In addition, to reduce the variability of the results with respect to data division into training and testing sets, a 10-fold cross-validation method was used. The performance of the algorithms was evaluated using three criteria, namely mean square error, coefficient of determination, and mean absolute percentage error. Given the very close results of the SVR method to the MLP method, these algorithms can be confidently recommended for the estimation of UCS of the studied soil. Moreover, based on the performance evaluation criteria, the linear regression method has the worst results among the models used on the experimental data. Also, the sensitivity analysis of the models shows that, in order of preference, the input variables of binder replacement, molarity and curing time have the highest effect on the predicted compressive strength. The results of parametric analysis represent that by increasing the curing time, for both types of binders, namely cement and volcanic ash, uniaxial compressive strength increases. In addition, by increasing the percentage of binders under the optimum water condition, the uniaxial strength of soil increases, while in dry condition with increasing the binder replacement, for volcanic ash stabilized soil, the UCS decreases and for cement stabilized soil it fluctuates. It is observed that the compressive strength has a direct relationship with the amount of molarity. The results indicate also that by increasing the alkali activator/optimum water content up to 1.2, for the curing time of 28 days, the compressive strength increases and then it will be constant.
    Keywords: Volcanic Ash, Clay, Cement, Uniaxial Compressive Strength, Machine Learning
  • مهدی تلخابلو*، محسن زارعی نیا، آرش هاشم نژاد

    هدف از این تحقیق بررسی تاثیر نوع سنگدانه (جنس، شکل و بافت سطحی) بر ویژگی های مکانیکی بتن (مقاومت فشاری) و سطوح اتصال بین خمیره سیمان و سنگدانه (بررسی مقاطع میکروسکوپی) در بتن می٬ باشد. مصالح سنگدانه ای استفاده شده برای ساخت بتن از انواع مختلف سنگ ها بر اساس نحوه تشکیل آن ها (رسوبی، آذرآواری و دگرگونی) از مناطق مختلف جغرافیایی استان تهران تهیه شده است. نمونه های انتخاب شده شامل آهک مارنی (سازند الیکا)، دولومیت (سازند سلطانیه)، توف (سازند کرج) و کوارتزیت (تاپ کوارتزیت) می ٬باشد. در ابتدا ویژگی های فیزیکی (وزن واحد حجم اشباع، تخلخل و جذب آب) سنگ ٬های منتخب تعیین شده است. در مرحله بعد، بلوک٬ های سنگی موجود به ذراتی به اندازه شن و ماسه خرد شده که از بخشی از آن با  استفاده از دستگاه لس آنجلس، سنگدانه گرد تهیه شده است. برخی از ویژگی های سنگدانه مثل بافت سطحی، شکل، کانی شناسی و دانه بندی تعیین شد. سپس با استفاده از طرح اختلاط ثابت با نسبت آب به سیمان 0/55، برای هر نوع سنگدانه، دو نمونه در دو شکل گرد شده و زاویه دار، یک نمونه برای مطالعه میکروسکوپی و یک نمونه برای بررسی مقاومت فشاری  7، 14، 28 و 90 روزه و یک نمونه نیز برای هر یک به عنوان نمونه شاهد تهیه گردید. از این رو دراین مطالعه در مجموع 16 نمونه مختلف تهیه و مورد آزمایش قرار گرفت.  بررسی مقاطع میکروسکوپی نشان دهنده وجود ناحیه انتقالی فصل مشترک با ضخامت ثابت در نمونه های بتن با سنگدانه آهکی و ضخامت متغیر در اطراف سنگدانه توفی است. همچنین بررسی٬ ها نشان می دهد که سنگدانه آهکی با تخلخل مناسب و با برقراری واکنش با خمیر سیمان اتصال بهتری نسبت به سایر سنگدانه ها ایجاد می کند. مقایسه نتایج مقاومت فشاری نیز نشان می دهد بتن ساخته شده با سنگدانه زاویه ٬دار نسبت به سنگدانه گرد شده در همان جنس، مقاومت به مراتب بیشتری دارد. به طور کلی بهترین سنگدانه ها برای استفاده در بتن، شامل سنگدانه ٬هایی هستند که قابلیت جذب آب پایینی داشته و تیز گوشه باشند و حاشیه واکنشی آن ها در کوتاه مدت سرعت رشد بالاتری داشته باشد. سنگدانه ٬های آهکی در این گروه قرار می گیرند.

    کلید واژگان: بتن, ناحیه انتقالی فصل مشترک, خمیر سیمان, سنگدانه, مقاومت فشاری تک محوری
    Mehdi Talkhablou*, Mohsen Zarenia, Arash Hashemnejad

    The objective of this research is to investigate the influence of aggregate properties (material, shape, and surface texture) on the mechanical properties of concrete (compressive strength) and the interfaces between cement and aggregates. Different types of aggregates were used in concrete production, sourced from various geological regions within the province of Tehran. Selected samples include marl limestone, dolomite, tuff, and quartzite. The initial properties of the selected aggregates were studied, followed by crushing the rock specimens using the Los Angeles apparatus. The characteristics of aggregates, such as surface texture, shape, petrography, and particle size distribution, were determined. Concrete mixtures were prepared with a constant ratio of water to cement (0.55) for each type of angular and rounded aggregates to study the microscopic and compressive strength properties of concrete samples at ages of 28, 14, 7, and 90 days. Microscopic examinations revealed the presence of a transition zone in the matrix, demonstrating a uniform thickness in concrete samples with limestone aggregates compared to variable thickness in the case of tuff aggregates. The results also indicate that limestone aggregates, with suitable porosity and establishing a reaction with cement, create a stronger bond compared to other aggregates. The comparison of compressive strength results shows that concrete made with angular aggregates generally exhibits higher resistance compared to crushed aggregates of the same type. In general, aggregates suitable for use in concrete, including lightweight aggregates with low water absorption capabilities and angular shapes, tend to have higher short-term strength.

    Keywords: Interfacial Transition Zone, Cement Hydration, Aggregates
  • مریم مختاری*

    مقاومت تک محوری و مدول الاستیسیته سنگ ها در مهندسی ژیوتکنیک، مکانیک سنگ و مهندسی زمین شناسی، جزو پارامترهای حیاتی در طراحی می باشد. بدین منظور از دو روش رگرسیون اجزا اصلی و روش هیبریدی الگوریتم بهینه سازی ذرات بر مبنای ماشین های برداری رگرسیون استفاده شده است. پارامترهای استفاده شده در این مدلسازی شامل سرعت موج فشاری، نسبت پواسون و تخلخل دینامیکی می باشد. مدل سازی بر مبنای نتایج حاصل از آزمایش مقاومت تک محوری فشاری و التراسونیک بر روی 115 نمونه سنگ آهک انجام شده است. دقت مدل های توسعه یافته با استفاده از شاخص های آماری شامل ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای مطلق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که دقت هر دو روش در تخمین پارامترهای هدف بالا می باشد. مقدار الگوریتم بهینه سازی ذرات به منظور تعیین بهینه حالت محدودیت جعبه و حالت اپسیلون مورد استفاده قرار گرفت. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت تک محوری با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.78، 22.45 و 0.363 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.76، 22.51 و 0.357 بدست آمده است. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت مدول الاستیسیته با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.71، 34.23 و 0.421 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.7، 34.23 و 0.43 بدست آمده است.مدل سازی در روش رگرسیون ماشین برداری به استفاده از چهار تابع کرنل خطی، درجه دوم، مکعبی و گوسین انجام شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد تابع کرنل درجه دوم نتایج بهتری در تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته ارایه می کند. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت تک محوری با استفاده از تابع کرنل در ماشین های بردار پشتیبان به ترتیب 0.83، 16.98 و 0.329 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.76، 22.15 و 0.296 بدست آمده است. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت مدول الاستیسیته با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.73، 29.11و 0.45 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.7 ، 25.67 و 0272 بدست آمده است.مدل سازی در روش رگرسیون ماشین برداری به استفاده از چهار تابع کرنل خطی، درجه دوم، مکعبی و گوسین انجام شد. به علاوه، مقایسه نتایج حاصل از رگرسیون اجزا اصلی و ماشین برداری رگرسیون نشان می دهد که ماشین برداری رگرسیون نتایج بهتری را ارایه می نماید.

    کلید واژگان: مقاومت فشاری تک محوری, مدول یانگ دینامیکی, ماشینبرداری پشتیبان, رگرسیون اجزا اصلی, آزمایش التراسونیک
    Maryam Mokhtari*

    In geotechnical engineering, rock mechanics and engineering geology, depending on the project design, uniaxial strength and static Youngchr('39')s modulus of rocks are of vital importance. The direct determination of the aforementioned parameters in the laboratory, however, requires intact and high-quality cores and preparation of their specimens have some limitations. Moreover, performing these tests is time-consuming and costly. Therefore, in this study, it was tried to precisely predict the desirable parameters using physical characteristics and ultrasonic tests. To do so, two methods, i.e. principal components regression and support vector regression, were employed. The parameters used in modelling included density, P- wave velocity, dynamic Poisson’s ratio and porosity. Accordingly, the experimental results conducted on 115 limestone rock samples, including uniaxial compressive and ultrasonic tests, were used and the desired parameters in the modelling were extracted using the laboratory results. By means of correlation coefficient (R2), normalized mean square error (NMSE) and Mean absolute error (MAE), the developed models were validated and their accuracy were evaluated. The obtained results showed that both methods could estimate the target parameters with high accuracy. In support vector regression, Particle Swarm Optimization method was used for determining optimal values of box constraint mode and epsilon mode, and the modelling was conducted using four kernel functions, including linear, quadratic, cubic and Gaussian. Here, the quadratic kernel function yielded the best result for UCS and cubic kernel function yielded the best result for Es. In addition, comparing the results of the principal components regression and the support vector regression indicated that the latter outperformed the former.

    Keywords: Uniaxial compressive strength, Static young’s module, Support vector regression, Principal components regression, Ultrasonic test
  • سیامک مرادی، مهرداد امیری*، مجتبی رحیمی شهید، سید سجاد کراری

    در پروژه های مهندسی (سدها، تونل ها و پایداری شیب) ویژگی های مقاومتی سنگ ها بر عملیات ساخت وساز تاثیرگذار است. گاهی اوقات انجام آزمون های آزمایشگاهی مستقیم سخت، زمان گیر و پرهزینه است. به همین دلیل محققان مختلف برای پیش بینی خواص مقاومتی سنگ ها مانند مقاومت فشاری تک محوری (UCS) روابط تجربی را ارایه کرده اند. مقاومت فشاری تک محوری جزء مهم ترین پارامترهای سنگ در مطالعات مکانیک سنگ است. این پارامتر را می توان به صورت مستقیم در آزمایشگاه تعیین کرد و یا به صورت غیرمستقیم با روش های ارایه شده نظیر آزمایش چکش اشمیت تخمین زد. تخمین مقاومت فشاری تک محوری با عدد چکش اشمیت بسیار آسان تر، سریع تر و ارزان تر از اندازه گیری مستقیم آن است. هدف اصلی این مطالعه تجزیه و تحلیل روابط بین مقاومت فشاری تک محوری سنگ ها با سختی اشمیت است. در این پژوهش بر روی 3 نمونه سنگ شامل ماسه سنگ آغاجاری، مارن سازند قم و توف کرج مطالعه انجام شده است. با توجه به اهمیت این موضوع در این پژوهش روابط تجربی جدیدی برای محاسبه مقاومت فشاری تک محوری سنگ ها ارایه شده است، که کاربرد آن ها نتایج مطلوبی را نشان می دهد. برای رسیدن به هدف مورد نظر مناسب ترین و معنادارترین روابط بین آزمون سختی اشمیت با مقاومت فشاری تک محوری با استفاده از روش رگرسیون ارایه شده است. روابط بین مقاومت فشاری تک محوری، چکش اشمیت و دانسیته خشک سنگ با استفاده از تکنیک های رگرسیون ساده (SR) و چندگانه (MR) با استفاده از نرم افزارMinitab 16 انجام شده است. تحلیل های آماری وجود همبستگی قوی بین مقاومت فشاری تک محوری، سختی سنگ و دانسیته خشک را در نمونه های ماسه سنگ، مارن و توف نشان می دهند. براساس مطالعه انجام شده رگرسیون چند متغیره نتایج معتبرتری را ارایه می نماید.

    کلید واژگان: مقاومت فشاری تک محوری, چکش اشمیت, ماسه سنگ, توف, مارن
    Siamak Moradi, Mehrdad Amiri *, Mojtaba Rahimi Shahid, Sajjad Karrari

    In engineering projects (dams, tunnels, and slope stability) the strength properties of the rocks affect the construction operations. In some cases, conducting field experiments is difficult, time-consuming, and expensive. Therefore, researchers have introduced practical relationships for predicting strength properties of rocks (e.g. uniaxial compressive strength (UCS)). Uniaxial compressive strength is one of the most important rock parameters in studies of rock mechanics. This parameter can be determined directly in the laboratory or can be estimated through indirect methods like the Schmidt hammer. The estimation of uniaxial compressive strength via the number of Schmidt hammer is easier, faster, and cheaper than a direct measurement. The major purpose of this study is to analyze the relationships between the uniaxial compressive strength of rocks with the Schmidt stiffness. In this research, three samples of rock have been studied including Aghajari sandstone, Qom marly formation, and Karaj tuff. With respect to the importance of this subject in this study, new practical relationships have been presented to calculate uniaxial compressive strength whose application show desired results. In order to achieve this aim, the most appropriate and logical relationships between Schmidt hardness tests with uniaxial compressive strength has been introduced by the regression method. The relationships between uniaxial compressive strength, the Schmidt hammer, and dry density of rock have been evaluated by simple and multiple regression (SR/ MR) techniques using Minitab 19 software. The statistical analyses revealed the existence of powerful correlations between the uniaxial compressive strength, Schmidt hardness features of rocks, and dry density in samples of sandstone, marl, and tuff. According to this study, multivariate regression presents more credible results. 

    Keywords: Uniaxial compressive strength, Schmidt hammer, Sandstone, Tuff, Marl
  • محمد کریمی، مهدی خداپرست*، حامد بایسته، حمد حسین محمدرضایی

    خاک مارن، خاکی مساله دار است که در بسیاری از مناطق ایران به خصوص شهر قم گستردگی قابل توجهی دارد. به منظور ساخت و ساز بر روی خاک های مارن، لازم است تا قبل از ساخت، بهسازی این خاک ها با روش های موجود انجام شود. امروزه یکی از روش های رایجی که به منظور بهسازی خاک های مارنی مورد توجه قرار گرفته است، بهسازی با افزودنی های مختلف است. در این مقاله اثر متقابل سیمان و سرباره مس بر پارامتر های ژیوتکنیکی خاک مارن شهر قم مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله، از سیمان پرتلند تیپ دو و سرباره مس مصرفی از کارخانه ذوب مس تهران به عنوان تثبیت کننده خاک مارن استفاده شده است. نمونه ها با استفاده از منحنی تراکم در درصد تراکم های 95 و 90 درصد و با رطوبت های سمت خشک و سمت تر منحنی تراکم ساخته شده و افزودنی ها به میزان 5 و 10 درصد وزن خشک خاک با نسبت آب به افزودنی 44 درصد به آن اضافه شده اند و نمونه ها در دو زمان عمل آوری 7 و 28 روز تحت آزمایش مقاومت فشاری تک محوری قرار گرفته اند. همچنین درادامه به منظور بررسی و تحلیل ریز ساختاری نمونه های بهسازی شده با سیمان و سرباره مس، نمونه ها با استفاده از آزمایش های XRD و SEM مورد تحلیل قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده از آزمایش مقاومت فشاری تک محوری نشان می دهد که افزودن سیمان به تنهایی باعث افزایش مقاومت فشاری خاک می شود اما افزودن سرباره مس به تنهایی تغییر چندانی در مقاومت فشاری خاک به همراه ندارد. این در حالیست که با افزودن پنج درصد سیمان، با افزایش مقدار سرباره ی مس، مقاومت نمونه ها کاهش خواهد یافت، اما با اضافه کردن 10 درصد سیمان، افزایش مقدار سرباره ی مس منجر به افزایش مقاومت نمونه ها خواهد شد. نتایج بدست آمده از آزمایش های XRD و SEM نشان می دهد که با افزودن سیمان و سرباره مس به خاک مارن، اندازه ذرات افزایش می یابد و ساختار متراکم در خاک تثبیت شده ایجاد می شود که البته افزایش اندازه ذرات در درصد های مختلف سیمان و سرباره مس، تفاوت چندانی با یکدیگر ندارد. حد روانی نمونه ها نیز با افزایش درصد سیمان افزایش یافته و افزایش درصد سرباره مس باعث کاهش حد روانی می شود.

    کلید واژگان: خاک مارن, سیمان, سرباره مس, تثبیت خاک, بهسازی, مقاومت فشاری تک محوری
  • شهام آتش بند، محسن صابرماهانی*، حمیدرضا الهی

    در مناطق صنعتی ساحلی، علاوه بر وجود خاک سست اشباع، حمله سولفاتی به المان‌های بهسازی خاک از نوع خاک-سیمان به‌عنوان یک مشکل مضاعف مطرح است. استفاده از سیمان ضد سولفات تیپ پنج به‌عنوان روشی کاهنده اثرات تخریبی مربوط توصیه ‌شده است. با توجه به منابع محدود تولیدکننده این نوع سیمان، اولا تعیین رابطه بین عیار سیمان مصرفی و مقاومت حاصل در محیط‌های سولفاته از سوالات مهم مهندسی در این زمینه است و ثانیا به‌عنوان گزینه‌ای جای‌گزین، استفاده از سیمان تیپ دو که در دسترس‌تر است در ترکیب با افزودنی‌های دیگر موردتوجه قرار می‌گیرد. تحقیق حاضر دو هدف مذکور را با ساخت نمونه‌های استوانه‌ای خاک-سیمان با ماسه، آب و سیمان‌های پرتلند ضد سولفات دنبال می‌کند. سولفات سدیم به‌عنوان سولفات موجود در خاک و آب استفاده شده است. در این تحقیق، اولا رابطه عیار سیمان تیپ پنج و مقاومت تک‌محوری خاک-سیمان در سولفات 0% تا 5% به‌دست آمده است  که نشان می‏دهد عیار 400 کیلوگرم بر مترمکعب به شکل مناسبی افت مقاومت را در سولفات 2% کاهش می‏دهد. ثانیا ، ترکیب سیمان تیپ دو با کلرید و هیدروکسید باریم آزموده شده است. نتایج حاکی از آن است که ترکیب سیمان تیپ دو با کلرید و هیدروکسید باریم، مقاومت‌های بیش‌تری، به‌ترتیب حدود 7/2 تا 3/3 برابر (در 362 روز) نسبت به خاک-سیمان حاوی سیمان تیپ پنج نتیجه می‌دهد؛ هم‌چنین مشاهده می‌شود که افزودنی هیدروکسید باریم در مقایسه با کلرید باریم (با همان نسبت اختلاط) بهتر توانسته است اثرات منفی سولفات بر مقاومت را کاهش دهد.

    کلید واژگان: بهسازی خاک, خاک-سیمان, کلرید و هیدروکسید باریم, سیمان ضد سولفات, مقاومت فشاری تک محوری
    Shaham Atashband, Mohsen Sabermahani *, Hamidreza Elahi

    In coastal industrial areas, in addition to the presence of loose soil, sulfate attack on soil improvement elements, such as soil-cement, is a double problem. Generally, the use of type V cement is recommended as one of the methods to reduce the detrimental effects. Considering the limited resources of this type of cement, firstly to determin the relationship between the cement content and the strength obtained in sulfated environments is one of the important engineering question in this field and secondly, as an alternative option, the use of type II cement which is more available, is suggested to use in combination with suitable additives. The present study pursues the above two goals by making cylindrical soil-cement specimens with sand, water and Portland sulfate resistant cements. Sodium sulfate is used as the sulfate in soil and water. In the research, first of all, the relation between type V cement content and unconfined compressive strength of soil-cement is obtained at 0% to 5% sulfate concentration, which results in a cement content of 400 kg/m3 completely limited the sulfate attack effects in a sulfate concentration of 2%. Secondly, the combination of type II cement with barium chloride and hydroxide was tested. The related results show that the combination of type II cement with barium chloride and hydroxide had higher strengths, about 2.7 to 3.3 times, respectively (in 362 days), than the soil-cement containing type V cement.

    Keywords: Soil improvement, soil-cement, barium chloride, hydroxide, sulfate resistant cement, unconfined compressive strength
  • یاسین عبدی*
    تعیین دقیق مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته سنگ ها با استفاده از روش های آزمایشگاهی نیازمند صرف زمان و هزینه زیادی می باشد. به منظور غلبه بر این مشکلات، توسعه روابط و مدل های پیش بینی کننده برای تخمین ویژگی های مکانیکی در مهندسی سنگ، ضروری می باشد. این مطالعه با استفاده از آنالیز رگرسیون چندمتغیره، به پیش بینی مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته ماسه سنگ ها از طریق خصوصیات پتروگرافی می پردازد. به همین منظور، تعداد 20 بلوک ماسه سنگ از نقاط مختلف سازند قرمز بالایی در جنوب غرب قم جمع آوری شده است. مطالعات پتروگرافی شامل تعیین 16 پارامتر پتروگرافی برای همه نمونه ها انجام شده است. همچنین به منظور تعیین ویژگی های فیزیکی و مکانیکی شامل تخلخل، دانسیته، مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته، نمونه ها مورد آزمایش قرار گرفته اند. به منظور تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته ماسه سنگ های مورد مطالعه با استفاده از خصوصیات پتروگرافی، انالیز رگرسیون ساده و چند متغیره انجام شده است. سرانجام تعدادی معادله پیش بینی کننده چندمتغیره برای پیش بینی ویژگی های مکانیکی با استفاده از خصوصیات پتروگرافی توسعه داده شده است. عملکرد پیش بینی معادلات توسعه داده شده با استفاده از شاخص های آماری R، RMSE و VAF ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد معادلات توسعه داده شده در این مطالعه دقت پیش بینی بالایی دارند.
    کلید واژگان: خصوصیات پتروگرافی, مقاومت فشاری تک محوری, مدول الاستیسیته, آنالیز رگرسیون, ماسه سنگ
    Y. Abdi *
    The accurate determine of uniaxial compressive strength (UCS) and modulus of elasticity (E) using laboratory methods requires substantial time and cost. To overcome these difficult, development of predictive empirical equations to estimate the UCS and E of rocks is very important in rock engineering. This study deals with the prediction of UCS and E of sandstones from petrographic characteristics using multivariable linear regression analysis (MLR). For this purpose, 20 rock blocks were collected from sandstones in different locations of Upper Red Formation in southwestern Qom. Samples were subjected to petrographic examination, which included the observation of 16 parameters and modal analysis. The specimens were also tested to determine the uniaxial compressive strength, modulus of elasticity, porosity, and dry density. Based on the results of statistical analysis, multiple predictive equations were developed to estimate the mechanical properties using petrographic characteristics. The performance of developed equations was assessed using R, RMSE and VAF. Based on the results, it was observed that the proposed equations have a good performance in predicting the UCS and E.
    Keywords: Petrographic properties, UCS, Modulus of elasticity, Regression analysis, Sandstone
  • سلمه افشار، محمد غفوری*، ناصر حافظی مقدس، غلامرضا لشکری پور

    سنگ های اولترامافیک از بخش های مهم مجموعه افیولیتی جنوب غرب مشهد هستند که در این پژوهش در دو گروه متا پریدوتیت ها و متا پیروکسنیت ها مورد بررسی قرار گرفته اند. پس از تعیین درصد سرپانتینی شدن در مقاطع نازک، آزمایش های ژئوتکنیکی بر روی نمونه های جمع آوری شده، صورت گرفته و رفتار سنگ ها مقایسه شده است. نتایج نشان دهنده ارتباط نزدیک بین فرایند سرپانتینی شدن و مقاومت تک محوری در سنگ های اولترامافیک منطقه است؛ به طوری که در درجه سرپانتینیتی متوسط در نمونه هایی که 25 تا40 درصد سرپانتینی شده اند، درجه مقاومت بسیار سخت (MPa250-100)، 40 تا60 درصد سرپانتینی شده مقاومت سخت (MPa100-50)،60 تا 75 درصد سرپانتین، مقاومت نسبتا سخت (MPa50-25) و در درجه سرپانتینیتی شدید با شدت 75 تا 95 درصد مقاومت ضعیف (MPa25-5) مشاهده می شود. مطابق این پژوهش به دلیل درجات مختلف سرپانتینی شدن احتمال وقوع لغزش، ناپایداری و یا ریزش ترانشه در این سنگ ها زیاد است

    کلید واژگان: سرپانتینی شدن, مقاومت فشاری تک محوری, ویژگی های ژئوتکنیکی, افیولیت های پالئوتتیس
    Salameh Afshar, Mohammad Ghafoori*, Naser Hafezi Moghaddas, Gholam Reza Lashkaripour
    Introduction

    In the southern margin of the Mashhad plain in Northeastern Iran, there are strips with tens of kilometers length consisting of metamorphic rocks and ophiolite complexes with the NE-SW trend. Ophiolites are fragments of ancient Oceanic crust (Ghaseminejad and Torabi, 2015; Khanchuk et al., 2016; Shirdashtzadeh et al, 2017) most of which consists of ultramafic rocks. Ophiolites are formed during tectonic displacement in the southern part of the Mashhad plain (Alavi, 1991; Karimpour et al., 2010; Sheikholeslami and Kouhpeyma, 2012; Zanchetta et al., 2013; Shafaii Moghadam and Stern, 2014). These undergoing metamorphosed regions ultimately lead to the formation of serpentines complex due to factors of pressure and temperature. Subsequently, tectonic variations create different levels of serpentinization in the region. Different degrees of serpentines have different geotechnical properties that are discussed in this study.

    Materials and methods

    To conduct the lithological studies, 313 samples were collected from surface and trenches in the studied area. Following the preparation of the microscopic cross-section of all specimens, the mineralogical characteristics, texture changes, color changes, degradation and microcrack development were studied. Then, the samples were classified based on the general classification of ultramafic rocks (Streckeisen, 1974). According to this classification, the ultramafics extracted from the studied area were classified in the metaperidotite and metapyroxenite groups. After separating various metaperidotites and metapyroxenites the percentage of serpentinization in all specimens were determined and 60 samples with different serpentinite percentages were selected. Also, the stone blocks were provided for preparing the core samples. Physical tests (such as dry and saturated unit weights, porosity, and water absorption percentage), and mechanical tests (such as uniaxial compressive strength, point load strength, and Brazilian tensile strength) were performed based on the Brown (1981) method in the laboratory of the Ferdowsi University of Mashhad.

    Results

    The results show that there is a good relationship between the percentage of serpentinization of samples and uniaxial compressive strength (the most important geotechnical parameter in rocks). The ultramafic rocks are divided into three groups based on uniaxial strength and 25 to 40% of serpentine are very strong, 40 to 60% of serpentine are strong and 60 to 75% serpentine are of medium strength. Also, the ultramafics with 75% to 95% of serpentine, are named as serpentinite rocks with weak uniaxial compressive strength.

    Discussion

    Although most of the ultramafic rocks have good strength as the foundation for building, the construction of a structure on these rocks has numerous problems due to the formation of minerals such as serpentine and talc with one-directional cleavage. With increasing the degree of serpentinization, some phenomena such as slope instability, sliding, excavation collapse will occur. The results of the present research indicated the priority of serpentinization degree of ultramafic rocks compared to their strength. As it is seen, although in a high degree of serpentinization, the metapyroxenites have higher strength and lower water absorption compared to metaperidotites. Therefore, the mentioned issues demonstrated the importance of the degree of serpentinization compared to strength in ultramafic rocks. 

    Acknowledgements

    The authors would like to thank Professor Mohammad Hassan Karimpour for his helpful and effective guidance on the petrography of ultramafics rocks in this paper.

    Keywords: serpentinization, uniaxial compressive strength, geotechnical properties, Paleotethys ophiolites
  • یاسین عبدی*، آرتیمس قاسمی
    تعیین دقیق ویژگی های ژئومکانیکی سنگ ها از جمله مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیک با استفاده از روش های مرسوم آزمایشگاهی، بسیار مشکل و نیازمند صرف زمان و هزینه زیادی می باشد. این موضوع به خصوص در مورد سنگ های ناهمسانگرد، با سطوح لایه بندی، متخلخل و ضعیف مطرح می باشد. به منظور غلبه بر این مشکلات، توسعه روابط و مدل های پیش-بینی کننده برای تخمین این پارامترها در مهندسی سنگ ضروری به نظر می رسد. هدف از این مطالعه، پیش بینی مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیک ماسه سنگ ها با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و آنالیز رگرسیون چند متغیره می باشد. به همین منظور، تعداد 130 نمونه مغزه سنگی تهیه شده و آزمایش های جامعی بر روی آنها انجام شده است. برای توسعه مدل شبکه عصبی پیش بینی کننده، ویژگی های فیزیکی سنگ های مورد مطالعه شامل سرعت موج، تخلخل، دانسیته خشک، شاخص دوام و درصد جذب آب به عنوان داده های ورودی در نظر گرفته شده اند، در حالی که مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیک پارامترهای خروجی می باشند. عملکرد پیش بینی مدل شبکه عصبی پیشنهاد شده و آنالیز رگرسیون چند متغیره با استفاده از شاخص های آماری از قبیل R، RMSE و VAF ارزیابی شده است. مقایسه نتایج نشان می دهد که عملکرد شبکه عصبی مصنوعی پیشنهاد شده در پیش بینی مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیک به مراتب بهتر از آنالیز رگرسیون می باشد.
    کلید واژگان: مقاومت فشاری تک محوری, مدول الاستیک, شبکه عصبی مصنوعی, آنالیز رگرسیون, ماسه سنگ
    Y. Abdi *, A. Ghasemi
    Accurate determination of geo-mechanical properties of rocks such as uniaxial compressive strength (UCS) and modulus of elasticity (E) using standard laboratory tests is a difficult, expensive and time consuming task. This is particularly true for anisotropic, thinly bedded, highly fractured, porous and weak rocks. In order to overcome these difficulties, the development of predictive models for the estimation of these properties seems to be essential in rock engineering projects. The main purpose of this study is prediction of UCS and E of sandstones using artificial neural network (ANN) and multiple regression analysis (MLR). For this, a database of laboratory tests (including 130 sandstone samples) was prepared, which includes porosity, P-wave velocity, dry density, slake durability index, and water absorption as input parameters and UCS and E as output parameter. The performance of the MLR and ANN models are evaluated by comparing statistic parameters, including correlation coefficient (r), root mean square error (RMSE), and variance account for (VAF). Comparison of the multiple linear regressions and ANNs results indicated that respective ANN models were more acceptable for predicting UCS and E than the other.
    Keywords: Uniaxial compressive strength, Modulus of elasticity, Artificial neural network, Regression analysis, Sandstone
  • محمدحسین قبادی، حسن محسنی، سجاد احمدی*
    تعیین پارامترهای ژئوتکنیکی مورد نیاز در طراحی سازه‏های واقع در توده سنگ یکی از مسائل عمده در زمین‏شناسی مهندسی، عمران و معدن است، مقاومت فشاری تک محوری و مقاومت کششی از جمله این پارامترها هستند که به طور گسترده‏ای در طراحی سازه‏ها در توده سنگ استفاده می‏شوند. با توجه به این که آزمایش بار نقطه‏ای از یک سو هزینه و دشواری کمتری نسبت به آزمایش‏های مقاومت فشاری تک محوری و کششی دارد و هم چنین می‏تواند در محل پروژه و روی نمونه‏های با هندسه نامنظم نیز انجام شود، لذا می‏توان از آن به عنوان معیاری برای برآورد اولیه مهندسی در رابطه با مقاومت‏های کششی و فشاری سنگ‏ها استفاده نمود. در این پژوهش ارتباط میان این پارامترها با تحلیل‏های آماری بررسی شده و بهترین روابط تجربی برای آن ها ارائه گردیده است. هم چنین به علت گستردگی سنگ‏های کربناته در کشور و کاربرد آن ها در پروژه‏های عمرانی مختلف، ارتباط مقاومت‏های فشاری تک محوری، کششی و بار نقطه‏ای با ارزش ضربه‏ای سنگدانه که یکی از شاخص‏های بررسی کیفیت مصالح سنگی می‏باشد نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در رگرسیون تک متغیره بالاترین ضریب تعیین به مقدار 897/0، مربوط به رابطه بین مقاومت فشاری تک محوری با شاخص بار نقطه‏ای در حالت خشک و کمترین ضریب تعیین به مقدار 653/0، مربوط به رابطه بین مقاومت کششی برزیلی با ارزش ضربه‏ای سنگدانه در حالت خشک است، هم چنین استفاده از رگرسیون چند متغیره منجر به تخمین بسیار بهتری از مقاومت فشاری تک محوری شده است.
    کلید واژگان: مقاومت فشاری تک محوری, مقاومت کششی برزیلی, شاخص بار نقطه‏ای, ارزش ضربه‏ای سنگدانه, سنگ کربناته
    Mohammad Hosein Ghobadi, Hasan Mohseni, Sajad Ahmadi*
    Determination of geotechnical parameters required for design of rock mass structures are one of the major issues in the engineering geology, civil and mining. Uniaxial compressive strength and tensile strength are among of these parameters which are widely used in the design of structures in rock mass. Among them, the point load index test not only has less cost and difficulty than uniaxial compressive strength and tensile strength tests; but also can be carried out at the site of the project and on samples with irregular geometry; therefore, it can be used as a criterion for the initial engineering judgment regarding tensile and compressive strength of rocks. In the research, the relationship between these parameters is analyzed with statistical analysis and the best experimental relations are presented. Moreover, due to the vast spatial occurrences of carbonate rocks in the country and their application in various development projects, the relationship between uniaxial compressive strengths, tensile strength and point load strength with aggregate impact value is also studied, which is one of the indicators for assessing the quality of materials stone. In the bivariate equations, the highest coefficient of determination is 0.897, that related to the relationship between the uniaxial compressive strength and the point load index in dry condition and the lowest coefficient of determination is 0.653, that relates to the relationship between the Brazilian tensile strength and the aggregate impact value in dry condition, also the use of multivariate regression leads to a much better estimate of uniaxial compressive strength.
    Keywords: Uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength, point load index, Aggregate impact value, Carbonate rock
  • امین جمشیدی
    در تحقیق حاضر، تاثیر چگالی و تخلخل بر میزان دقت روابط تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته از سختی واجهشی اشمیت بررسی شده است. . برای رسیدن به این اهداف، 15 نمونه سنگ آهک تهیه و ویژگی های فیزیکی (چگالی و تخلخل) و مکانیکی (مقاومت فشاری تک محوری، مدول الاستیسیته و سختی واجهشی اشمیت) آن ها تعیین شده است. در ادامه آنالیزهای رگرسیونی ساده و چند متغیره بر اساس سختی واجهشی اشمیت، چگالی و تخلخل برای تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته ارائه شده است. روابط ارائه شده بر اساس آزمون های آماری مورد بررسی قرار گرفتند که نشان دهنده صحت و دقت مناسب آن ها می باشد. مقایسه روابط ساده و چند متغیره نشان می دهد چگالی و تخلخل نقش مهمی در افزایش میزان دقت تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته از سختی واجهشی اشمیت دارند. همچنین نتایج دلالت بر این دارد هنگامی که سختی واجهشی اشمیت و چگالی به عنوان پارامتر ورودی رابطه رگرسیون استفاده می شوند، مقدار ضریب تعیین برای تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته به ترتیب برابر با 88/0 و 83/0 هستند. در حالی که اگر سختی واجهشی اشمیت و تخلخل به عنوان پارامتر ورودی استفاده شوند، مقدار ضریب تعیین برای تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته به ترتیب برابر با 91/0 و 74/0 هستند.
    کلید واژگان: تخلخل, چگالی, مقاومت فشاری تک محوری, مدول الاستیسیته, سختی واجهشی اشمیت
    Amin Jamshidi
    In the present study, the effect of density (ρ) and porosity (n) on the accuracy of correlation between uniaxial compressive strength (UCS) and modulus of elasticity (E) with Schmidt rebound hardness (HR) was investigated. For this purpose, 15 different limestones were selected and their petrographical characteristics, physical (ρ, n) and mechanical (UCS, E, HR) properties were determined. In the following, simple and multivariable regression analyses based on the HR, ρ and n for estimating the UCS and E were proposed. The relationships proposed based on the statistical tests have been investigated, which indicates their appropriate accuracy. Comparison of simple and multivariate relationships shows that ρ, n play an important role in increasing the estimation accuracy of UCS and E from HR. Moreover, the results show When HR and ρ be used as the input parameter in the regression analysis, the value of the determination coefficient for estimating the UCS and E are 0.88 and 0.83, respectively. Whereas, if HR and n be used as input parameters, the value of the determination coefficients for estimating the UCS and E are 0.91 and 0.74, respectively.
    Keywords: Porosity, Density, Uniaxial Compressive Strength, Modulus of Elasticity, Schmidt hardness rebound
  • یاسین عبدی*، غلامرضا خانلری
    هدف از این تحقیق تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته ماسه سنگ های سازند قرمز بالایی با استفاده از ویژگی-های فیزیکی در چرخه های مختلف آزمایش انجماد – ذوب می باشد. به همین منظور تعداد 6 بلوک بزرگ از نقاط مختلف سازند قرمز بالایی در غرب قم برداشته شده است. در این پژوهش آزمایش انجماد و ذوب در 30 چرخه انجام شده است. در پایان هر 10 چرخه، تغییرات سرعت موج طولی، تخلخل، مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته نمونه ها مطابق با استانداردISRM اندازه گیری شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که با افزایش تعداد چرخه های انجماد و ذوب، مقاومت فشاری تک محوری، مدول الاستیسیته و سرعت سیر موج طولی نمونه های ماسه سنگ کاهش می یابد، در حالی که تخلخل موثر روندی افزایشی را نشان می دهد. بر این اساس مشاهده شده است که مقاومت فشاری تک محوری نمونه ها بین 41 تا 85 درصد کاهش داشته است، در حالی که میزان کاهش مدول الاستیسیته بین 47 تا 70 درصد می باشد. در نهایت یک سری روابط تجربی به منظور تخمین ویژگی های مقاومتی ماسه سنگ ها با استفاده از سرعت سیر موج و تخلخل موثر در چرخه های مختلف آزمایش انجماد - ذوب ارائه شده است.
    کلید واژگان: ماسه سنگ, انجماد-ذوب, سازند قرمز بالایی, مقاومت فشاری تک محوری, سرعت موج طولی
    G. Reza Khanlari, Yasin Abdi *
    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.
    Keywords: Sandstone, Freeze-thaw, Upper Red Formation, Uniaxial compressive strength, P-wave velocity
  • علی محمد رجبی، علیرضا حسینی، علیرضا حیدری
    در بسیاری از پروژه های مهندسی، تعیین دقیق ویژگی های مقاومتی و رفتاری سنگ ها اهمیت زیادی دارد. مقاومت فشاری تک محوری از جمله ویژگی های مهم در توصیف رفتار مقاومتی سنگ ها است که به عنوان یک پارامتر مهم در طراحی سازه ها به ویژه سازه های زیرزمینی استفاده می شود. تعیین این پارامتر با استفاده از روش های مستقیم از جمله آزمایش مقاومت فشاری تک محوری پرهزینه و وقت گیر است و در برخی از موارد تهیه و آماده سازی نمونه استاندارد به دلیل وجود سطوح ضعیف در بسیاری از سنگ ها مشکل است. در چنین مواردی انجام برخی آزمون های ساده و غیرمخرب و استفاده از روابط تجربی می تواند منجر به افزایش سرعت ارزیابی و کاهش هزینه ها شود. وجود این روابط حتی به صورت منطقه ای و یا محلی (مثلا در محدوده یک سازند زمین شناسی و یا یک لیتولوژی واحد) می تواند کمک موثری در تخمین این پارامتر به منظور استفاده در پروژه های ژئوتکنیکی باشد. در این تحقیق از سنگ های آهک موجود در محدوده شمال ساوه نمونه هایی تهیه شده و آزمایش های مقاومت تراکم تک محوری، بارنقطه ای، چکش اشمیت و سرعت موج برشی روی آن ها انجام شده است. سپس با ارزیابی های آماری انجام شده روی نتایج به دست آمده، روابط تجربی بین مقاومت فشاری تک محوری و نتایج سه آزمایش دیگر به دست آمده است. مقایسه بین مقادیر مقاومت فشاری تک محوری پیش بینی شده و مقادیر مشاهده شده نشان دهنده اعتبار روابط تجربی به دست آمده است. این روابط برای تخمین مقاومت فشاری سنگ های آهک در محدوده بررسی شده و سنگ های با شرایط مشابه زمین شناسی نتایج قابل قبولی را به دست دهد.
    کلید واژگان: مقاومت فشاری تک محوری, بارنقطه ای, چکش اشمیت, سرعت موج برشی, سنگ آهک
    Ali M. Rajabi Dr, Alireza Hossini, Alireza Heidari
    In many rock engineering projects, accurate identification of rock strength properties is very important. Uniaxial compressive strength is one of the most important features to describe the resistive behavior of rocks which is used as an important parameter in the design of structures especially underground openings. Determination of this parameter using direct methods, including uniaxial compressive strength tests is costly and time-consuming, and also sometimes preparation of standard samples in many rocks is difficult. In such cases, the implementation of some simple and non-destructive tests and using empirical relations can increase the evaluation speed and reduce costs. These relations even regional or local (For example within a geological formation or a single lithology) can help in the estimation of these parameters in order to be used in geotechnical projects. In this study, samples of existing limestones in south west of Tehran (Capital of Iran) were prepared and uniaxial compressive strength, point load, Schmidt hammer and Shear wave velocity tests on which have been performed. Then by the statistical evaluations of the results, the empirical relations between uniaxial compressive strength and the results of other tests are obtained. The comparison between the predicted and observed values of uniaxial compressive strength represents the validity of obtained empirical relations. The application of the proposed relations for limestones in the study area and those with similar geological conditions will provide acceptable results.
    Keywords: Uniaxial compressive strength, Point load, Schmidt hammer, Shear wave velocity, limestone, Correlation
  • مجتبی حیدری*
    در این مقاله، اعتبار شاخص نفوذ سوزن (NPI) حاصل ازآزمایش نفوذ سوزن، به منظور تخمین مقاومت فشاری تک محوری سنگ های رسوبی شامل ژیپس، مارن، سیلتستون و ماسه سنگ سازند قم ارزیابی شده است. کارایی شاخص نفوذ سوزن، با انجام آزمایش های نفوذ سوزن و مقاومت فشاری تک محوری با استفاده از آنالیز رگرسیونی و محاسبه شاخص های آماری مانند ضریب تعیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و شاخص عملکرد (VAF) بررسی شد. بررسی های رگرسیونی، بین UCS و NPI ، یکبار برای ژیپس، مارن، سیلتستون و ماسه سنگ به صورت مجزا و یکبار برای تمامی سنگ ها انجام شد. نتایج برای تمامی سنگها به استثنای ماسه سنگها، بطور قابل توجهی معنا دار است. با توجه به اینکه شاخصNPI از نفوذ سوزن تا عمق 10 میلیمتری قشرسطحی سنگ بدست آمده است، نمی تواند نمایانگر ویژگی های ذاتی سنگ (مانند بافت و کانی شناسی و...) باشد. ویژگی های ذاتی مقاومت فشاری تک محوری سنگ را کنترل می کنند. از ترسیم نسبت UCS/NPI در مقابل مقاومت فشاری تک محوری و تحلیل رگرسیونی برای رفع این عدم اطمینان استفاده شد. این روش در مقایسه با روش مرسوم ترسیم «مقاومت فشاری تک محوری در مقابل شاخص نفوذ سوزن» ، نتایج قابل اطمینان-تری نشان داد. روابط استخراج شده، مطابقت خوبی با روابط پیشنهاد شده توسط سایر محققین دارد. افزون بر این، داده های کنترلی برای اطمینان ازصحت روابط بکار برده شد.
    کلید واژگان: مقاومت فشاری تک محوری, آزمایش نفوذ سوزن, شاخص نفوذ سوزن, سازند قم
    Mojtaba Heidari *, Hasan Mohseni, Seyed Hosein Jalali
    In this paper, the needle penetrometer test was utilized to explore the reliability of the Needle Penetration Index (NPI) for estimating the Unconfined Compressive Strength (UCS) of sedimentary rocks including gypsum, marl, siltstone and sandstone collected from the Qom Formation. Following the UCS and NP test, regression analyses were carried out to control the predictive performances of NPI. Statistic performance indices such as determination coefficient (R2) the Root Mean Square Error (RMSE) and Variance Account For (VAF) are calculated. Regression analyses suggest meaningful relationships between UCS and NPI, for gypsum, marl, siltstone and all rock types as whole. The results are reasonably meaningful, excluding for sandstone which NPI does match with values of UCS prediction. As NPI could only penetrate to a maximum of 10 mm depth, it is not representative of intrinsic properties (e.g. texture and mineralogy) that control their UCS. Cross-plot of UCS/NPI vs. UCS and regression analysis was carried out to overcome this uncertainty. Results obtained from this purposed approach suggest that it is more reliable than those achieved from UCS vs. NPI. The derived equations are in good corresponding with those suggested by other researchers. Additionally, control data test was applied to make sure their validation.
    Keywords: Uniaxial Compressive Strength, Needle penetration test, Needle penetration index, Qom Formation
  • امین جمشیدی، محمدرضا نیکودل*، ماشااله خامه چیان
    در مناطق سردسیر، چرخه های یخبندان یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار روی ویژگی های مکانیکی و در نتیجه دوام سنگ ها هستند. مقاومت فشاری تک محوری، کششی برزیلی و سرعت موج P از ویژگی های مکانیکی مهم به کار برده شده در ارزیابی دوام سنگ ها در این مناطق هستند. از آنجایی که تعیین این ویژگی ها در طی آزمایش یخبندان بسیار وقت گیر و طاقت فرساست می توان از روابط آماری برای برآورد آنها استفاده کرد. در پژوهش حاضر یک مدل آماری چندمتغیره برای 15 نمونه تراورتن معرفی شده است که می تواند مقادیر مقاومت فشاری تک محوری، کششی برزیلی و سرعت موج P را در هر چرخه از آزمایش یخبندان برآورد کند. در این مدل ویژگی های مکانیکی پس از چرخه های یخبندان به عنوان متغیر وابسته و همان ویژگی های مکانیکی در شرایط بکر، جذب آب و تعداد چرخه آزمایش یخبندان به عنوان متغیر مستقل در نظر گرفته شده اند. نتایج آزمون های آماری و استفاده از داده های دیگر پژوهشگران نشان می دهد که مدل ارائه شده دقت و درستی قابل قبولی در برآورد مقاومت فشاری تک محوری، کششی برزیلی و سرعت موج P در چرخه-های یخبندان و در نتیجه دوام نمونه ها دارد.
    کلید واژگان: چرخه های یخبندان, مدل آماری, مقاومت فشاری تک محوری, مقاومت کششی برزیلی, سرعت موج P
    A. Jamshidi, M. R. Nikudel*, M. Khamehchiyan
    In cold regions, freeze-thaw cycles are one of the most important agents affecting on the mechanical properties of stones and consequently their durability. Uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength and P-Wave velocity are among important mechanical properties in assessing the durability of the stones used in cold regions. As regards of determination these properties during the freeze-thaw cycles experiment is very time consuming and cumbersome, statistical relationships can be used to estimate the mechanical properties. In this study, a multivariate statistical model is presented for 15 samples of travertine, which can estimate uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength and P-Wave velocity in each cycle of the freeze-thaw experiment. In this model, mechanical properties after freeze-thaw cycles were considered to be the dependent variable that dependent on the variables of the initial mechanical properties, water absorption and the number of freeze-thaw cycle. The statistical tests results and also data from other researchers show that model presented is reasonably accurate in estimating uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength, P-Wave velocity and consequently their durability of the travertines in each cycle of the freeze-thaw experiment.
    Keywords: Freeze, thaw cycles, Statistical model, Uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength, P, Wave velocity
  • ابراهیم احمدی ششده، اکبر چشمی
    تعیین مقاومت فشاری تک محوری (UCS) سنگ در اکثر پروژه های مهندسی ضروری است. در حفاری های عمیق برای دستیابی به منابع هیدروکربوری و یا حفاری های اکتشافی برای تونل های عمیق تهیه نمونه مناسب برای اندازه گیری مستقیم UCS مشکل، هزینه بر و گاهی غیر ممکن است. بنابراین استفاده از روش های غیر مستقیم (نظیر استفاده از خرده های حفاری) برای تخمین UCS متداول شده است. استفاده از یک نفوذ کننده سخت که به داخل خرده سنگ تثبیت شده در یک چسب نگهدارنده نفوذ می نماید و به عنوان آزمایش نفوذ (Indentation test) شناخته می شود، یکی از این روش ها است. در این مقاله 11 نمونه سنگ آهک میکرایتی تهیه و پس از تعیین UCS آنها در آزمایشگاه، نمونه ها خرد و آزمایش نفوذ با نفوذ کننده هایی به قطرهای 6/ 0، 8/ 0 و 1 میلیمتر بر روی 720 خرده ذره با اندازه های 2، 3 و 4 میلیمتر انجام شده و نیروی انتقال بحرانی (CTF) که معرف مقاومت نهایی خرده ذره در مقابل ورود نفوذ کننده بداخل آن می باشد، تعیین شده است. روابط تجربی بین UCS و CTF برای نمونه ها و نفوذ کننده های با قطرهای مختلف با R2 ≥ 0.78 پیشنهاد شده است. با استفاده از رگرسیون چند متغیره، رابطه ای کلی بین UCS، CTF، اندازه ذرات (D) و قطر نفوذ کننده (I) با R = 0.85 ارائه شده است. صحت روابط تجربی پیشنهاد شده با انجام 135 آزمایش نفوذ بر روی 3 نمونه سنگ آهک میکرایتی و مقایسه UCS اندازه گیری شده در آزمایشگاه با UCS تخمین زده شده ارزیابی گردیده که شباهت 88% آنها نشاندهنده رواداری روابط تجربی پیشنهادی در تحقیق حاضر می باشد.
    کلید واژگان: آزمایش نفوذ, مقاومت فشاری تک محوری, نیروی انتقال بحرانی, خرده حفاری
    Akbar Cheshomi
    Measuring of uniaxial compressive strength (UCS) of intact rocks is necessary in many engineering projects. In deep well drilling for petroleum production or exploration drilling in deep tunnels، because depth wells، obtain suitable core samples for UCS test is too extensive and sometimes impossible. Therefore indirect method for UCS determine (for example using rock particles) is common. One of these methods is known as indentation test. In this test an indenter that is hard penetrate in to rock particle which surrounded by resin is used. In this paper، 11 microcrystalline limestone block samples from carbonate Zagros formation outcrops is prepared and UCS test in laboratory is performed. Then cores are crushed and 720 rock particle samples with 2، 3 and 4 millimeters size is prepared. Indentation test with indenter 0. 6، 0. 8 and 1 millimeters diameter is done and critical transitional force (CTF) for each particles is determined. Empirical equation between UCS and CFT for different samples and indenter with R2≥0. 78 is suggested. Using multiple regression general equation between UCS، CFT، particle size (D) indenter diameter (I) with R2=0. 85 is proposed. Verification of the proposed equations with 135 indentation tests on 3 microcrystalline limestone samples and comparing measuring UCS in laboratory with estimate UCS are evaluated. This comparison showed that 88% they are similar.
    Keywords: indentation test, uniaxial compressive strength, critical transitional force, drilling cutting
  • احمد ذلولی، ماشالله خامه چیان، محمدرضا نیکودل
    مقاومت فشاری تک محوری یکی از فاکتورهای مهم در انتخاب سنگ ساختمانی می باشد، به ویژه زمانی که به عنوان سنگ فرش به کار می رود. تبلور نمک یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار روی دوام و مقاومت سنگ های ساختمانی می باشد. سولفات منیزیم یکی از نمکهای مخرب سنگ ساختمانی به شمار می رود. بدین منظور 15 نمونه تراورتن از معادن شهرستان آذرشهر، فیروزکوه و محلات انتخاب شد و ویژگی های سنگ شناسی و برخی از ویژگی های فیزیکی و مکانیکی بدست آمد. سپس به منظور بررسی تغییرات مقاومت فشاری تک محوری تحت آزمونهای تبلور نمک در محلول سولفات منیزیم 14 درصد وزنی قرار گرفتند. مدل تابع زوال (نیمه عمر و ثابت زوال) برای ارزیابی تغییرات مقاومت فشاری تک محوری بکار برده شد. ارتباط افت مقاومت فشاری با تخلخل موثر، مقاومت کششی برزیلین نمونه ها و ارتباط ثابت زوال با تخلخل موثر و مقاومت کششی برزیلین با انجام آنالیزهای رگرسیون برقرار شد. نتایج نشان داد که با افزایش تخلخل موثر و کاهش مقاومت کششی برزیلین افت مقاومت فشاری تک محوری افزایش می یابد بعلاوه افت مقاومت در نمونه هایی با ساخت لایه ای بیشتر بود. ثابت زوال در نمونه ها از حدود 004/0 تا 019/0 تغییر می کند که وابسته به تخلخل موثر و مقاومت کششی و ساخت نمونه ها می باشد.
    کلید واژگان: تراورتن, مقاومت فشاری تک محوری, تبلور نمک, مدل تابع زوال, سولفات منیزیم
  • محمدحسین قبادی، محمدرضا رسولی فرح
    استفاده از سختی واجهشی چکش اشمیت برای برآورد مقاومت و شکنندگی سنگ راهکاری مناسب و کم هزینه است. شکنندگی تابعی از مقاومت است که نشان دهنده استحکام سنگ در مقابل تغییر شکل در محدوده الاستیک می باشد. با توجه به این که روش های مستقیم برای اندازه گیری شکنندگی استاندارد نشده اند در این پژوهش با استفاده از سختی واجهشی چکش اشمیت و آزمون های مقاومت فشاری تک محوری و کششی برزیلی بر روی 7 نوع سنگ گرانیت منطقه بروجرد، ضمن تعیین مفاهیم شکنندگی B1، B2،B3، B4 و شاخص شکنندگی(BI) ارتباط این پارامترها با سختی واجهشی سنگ تعیین گردید. نتایج نشان می-دهد که در رطوبت طبیعی بین سختی واجهشی، مفاهیم شکنندگی و شاخص شکنندگی سنگ ها ارتباطی مستقیم با همپوشانی بالاتر از 7/0 برقرار است. گرانیت های بروجرد از نظر شاخص شکنندگی در رده 4 قرار دارند که از نظر توصیفی اکثرا کمی شکننده هستند. بیشترین شاخص شکنندگی در حالت خشک 94/4 و کمترین آن 13/3 می باشد. با افزایش رطوبت طبیعی، شکنندگی سنگ ها کاهش می یابد. درحالت اشباع حداقل مقدار مفهوم شکنندگی) B4 (برابر با 27/5 مگاپاسگال است. مونزوگرانیت ها با B4 نزدیک به 28 مگاپاسگال بسیار شکننده و از نظر قابلیت حفاری بسیار سخت می باشند.
    کلید واژگان: سختی واجهشی اشمیت, شکنندگی, مقاومت فشاری تک محوری, مقاومت کششی برزیلی, گرانیت, بروجرد
    M. H. Ghobadi, M. R. Rasouli Farah
    For estimating the rock strength and brittleness, Schmidt rebound hammer hardness value (SRH) is a useful and inexpensive technics. Brittleness depends on rock strength indicating the resistance of rock to elastic deformation. Since the direct methods for measuring of brittleness were not standardized, indirect methods such as Schmidt hammer were used in engineering geology. For this purpose, Schmidt rebound number, uniaxial compressive strength and Brezilian tensile test of seven granite rocks outcrops in Borujerd area were measured. Also, B1, B2, B3 and B4 concepts of brittleness and brittleness index (BI) as well as their relations with Schmidt rebound hammers hardness value (SRH) of the rocks were determined (in natural water content). The results show a good positive corrolation among Schmidt rebound hammers hardness value (SRH), brittleness index (BI) and brittleness concepts of these rocks(r2>0.7). Borujerd granites according to brittleness classificatoin system fall in to slighty brittle. The maximum and minimum brittleness index value in dry condition of rocks are 4.94 and 3.13, respectively. The study shows that the brittleness of the rocks decrease with an increase in water content. In saturation condition, the minimum brittleness concept(B4) is 5.27 Mpa. Monzogranites having B428 Mpa are very brittle and hard for drilling.
    Keywords: Schmidt rebound hammer hardness value (SRH), brittleness, uniaxial compressive strength, tensile strength, granite, Borujerd
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال