تخمين مقاومت فشاري با استفاده از چكش اشميت

[.MohammadReza. 19,850]

◄ تئوري آزمايش:

 

مطالعات نشان داده است که سختي سنگ ها با مقاومت فشاري تک محوري و مدول کشساني سنگ ها در ارتباط است در واقع سختي يكي از مفاهيم رايج است كه براي توصيف رفتاري سنگها بكار مي رود. سختي تابعي از عوامل ذاتي چون نوع كاني ها، ابعاد دانه ها، چسبندگي مرزي كاني ها، مقاومت و رفتار الاستيك و پلاستيك سنگ مي باشد. تركيب و اندركنش اين عوامل، تعيين كننده سختي يك سنگ است. روش هاي متعددي براي تعيين سختي سنگ پيشنهاد شده است كه يكي از اين روشها بكارگيري وسيله اي به نام چكش اشميت است. كه معروف به آزمايشهاي واجهشي يا ديناميكي است. در اين دسته از آزمايش ها از يك چكش يا وزنه براي ضربه زدن به سطح سنگ استفاده مي شود و ارتفاع واجهش وزنه مقياسي براي سنجش سختي است. هرگونه رفتار پلاستيك يا تغيير شكل بر اثر ضربه، انرژي الاستيك واجهش چكش را كاهش مي دهد.

 

 

◄ هدف آزمايش:

 

اين آزمايش براي تعيين سختي سنگ با استفاده از چكش اشميت در صحرا و يا آزمايشگاه بكار مي رود. با استفاده از اين سختي مي توان خصوصيات ديگر سنگ را مانند مقاومت فشاري آن، تخمين كرد. اين روش كه توسط انجمن بين المللي مكانيك سنگ isrm به صورت استاندارد در آمده است. در مورد سنگ هاي خيلي نرم يا خيلي سخت داراي محدوديت هايي بوده است و نتايج قابل اطميناني ارائه نمي دهد

[.MohammadReza. 19,850]

◄ وسايل مورد نياز:

 

+ چكش اشميت

 

پلانژر(ميله چكش) روي نمونه قرار گرفته وبا فشار دادن چكش به سنگ، به داخل بدنه فرو مي رود. اين عمل باعث فشرده شدن فنر داخل چكش مي گردد. ضامن فنر در سطح انرژي تراكمي مشخصي آزاد شده و به وزنه اي كه بالاي پلانژر قرار دارد ضربه وارد مي كند. ارتفاع واجهش وزنه از روي خط كش قرائت مي شود و به عنوان مقياسي براي تعيين سختي استفاده مي شود. اين وسيله قابل حمل بوده و در همه جا قابل استفاده است. مدلهاي گوناگوني از چكش اشميت با سطوح انرژي متفاوتي ساخته شده است. براي مثال چكش نوع l انرژي ضربه اي معادل 74/0 نيوتن متر توليد مي كند.

 

 

+ قاعده فولادي

 

قاعده فولادي به وزن حدودي 20 كيلوگرم كه نمونه را محكم در داخل خود نگه مي دارد. نمونه هاي استوانه اي شكل داخل يك غلافv شكل يا استوانه اي شكل با شعاعي برابر شعاع مغزه قرار مي گيرند.

 

 

+ آنويل(سندان) فولادي استاندارد براي كاليبره كردن چكش.

 

نمونه مورد آزمايش بايد معرف سنگ مورد مطالعه باشد. در صورت امكان بهتر است كه از قطعات بزرگتر براي آزمايش استفاده شود. چكش اشميت نوع بايد روي مغزه هاي (54 ميلي متر) يا بزرگتر و يا نمونه هاي بلوكي شكل كه هر ضلع آنها حداقل 6 سانتي متر باشد مورد استفاده قرار گيرد.

[.MohammadReza. 19,850]

◄ مراحل انجام آزمايش:

 

الف)چكش اشميت قبل از هر آزمايش توسط يك آنويل (سندان) استاندارد، كاليبره مي شود. ميانگين ده قرائت روي آنويل استاندارد محاسبه شده و از آن براي تعيين ضريب تصحيح استفاده مي شود.

 

ب)سطحي از نمونه كه زير پلانژر قرار مي گيرد بايد كاملا صاف و پرداخته شده باشد (چه در صحرا و چه در آزمايشگاه). اين سطح و همچنين ماده سنگي زير آن از هر گونه ناپيوستگي موضعي مربوط به توده سنگ باشد.

 

پ)قطعات مجزا و سنگ را بايد محكم به يك پايه صلب بست تا نمونه در طي آزمايش از هرگونه تكان يا لرزش محفوظ باشد.

 

ت)مقدار سختي بدست آمده بستگي به راستاي قرار گيري چكش دارد. طبق پيشنهادISRM بهتر است كه چكش در يكي از سه وضعيت قائم به سمت بالا، افقي و يا قائم به سمت پايين قرار بگيرد.

 

در هر حالت مقدار انحراف چكش نبايد بيشتر از مثبت و منفي 5 درجه باشد. در صورتي كه امكان انجام آزمايش در هيچ يك از جهات ذكر شده نباشد مي توان آزمايش را با زاويه اي دلخواه انجام داد و سپس نتايج را براي حالات قائم و يا افقي تصحيح نمود. منحني تصحيح معمولا توسط كارخانه سازنده چكش ارائه مي شود. زاويه قرارگيري چكش و هرگونه تصحيح انجام شده روي نتايج بايد يادداشت و گزارش گردد.

ث)دست كم 20 آزمايش مجزا بايد روي هر نمونه سنگ انجام گيرد. نقاط مورد آزمايش بايد حداقل به اندازه قطر پلانژر از هم فاصله داشته باشند. درصورت ايجاد هرگونه درزه و ترك بر اثر ضربه وارده، نتايج آزمايش باطل و نمونه مربوطه براي آزمايش هاي بعدي غير قابل استفاده خواهد بود. وجود هرگونه خطا در آماده سازي نمونه و روش آزمايش باعث ايجاد مقادير پايين تر سختي مي شود.

 

◄ محاسبات:

 

ضريب تصحيح قرائت ها با توجه به كاليبراسيون چكش از رابطه زير بدست مي آيد:

 

مقدار سختي استاندارد ويژه سندان

---------------------------------------------------------- = ضريب تصحيح

ميانگين 10 قرائت انجام شده روي سندان كاليبراسيون

 

 

براي تعيين سختي اشميت با توجه به اينكه احتمال وجود خطا در مقادير پايين بيشتر است، ابتدا نيمي از داده ها كه كمترين مقدار را دارند حذف شده و از بقيه داده ها ميانگين گرفته مي شود. اين ميانگين در ضريب تصحيح ضرب شده و عدد حاصل به عنوان سختي واجهشي اشميت در نظر گرفته مي شود.با استفاده از سختي واجهشي اشميت ، مي توان بر اساس جداول ارائه شده توسط كارخانه سازنده و زاويه برخورد چكش به نمونه ، مقاومت فشاري سنگ را تخمين زد.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام