نشریه زمین شناسی مهندسی

---

هدف از این پژوهش، توسعۀ مدلی هوشمند، برای تخمین سرعت موج برشی در سنگ آهک است. سرعت موج برشی، از مهم‌ترین پارامترهای دینامیکی سنگ است. با توجه به پیچیدگی ساختار سنگ، تعیین مستقیم این پارامتر مستلزم زمان، هزینه و دقت است. از طرفی برای تعیین غیرمستقیم آن، روابط دقیقی در دسترس نیست و بیش‌تر روابط،­ تجربی هستند. در این تحقیق سعی می‌شود با استفاده از مجموعه داده‌های چندین سد‌ در ایران، به‏کمک روش­ اَنفیس (سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی) و جِپ (GEP) مدل و رابطه­ای برای پیش­بینی سرعت موج برشی در سنگ آهک تهیه شود. در مجموع، از 170 دسته داده برای مدل­سازی استفاده شد. 136 دسته داده برای ساخت مدل هوشمند و 34 داده دیگر برای ارزیابی عمل‌کرد آن به‌کار گرفته شد. پارامترهایی مانند سرعت موج فشاری، چگالی و تخلخل به­عنوان پارامترهای ورودی در نظر گرفته شدند. در پیش­بینی­های صورت‏گرفته به‌این منظور، میزان ²R و RMSE برای مدل اَنفیس به­ترتیب 958/0 و 620/113 است. این مقادیر برای رابطۀ جِپ 928/0 و 006/110 است. با توجه به‌دقت این نتایج، می‏توان آن­ها را برای پیش­بینی سرعت موج برشی در مقاصد آینده پیشنهاد کرد.

---

اخیراً کاربرد مکانیک سنگ در صنعت نفت سرعت چشم‌گیری پیدا کرده است. از جمله چنین کاربردهایی می‌توان به تحلیل پایداری در چاه‌های افقی و نیز تولید ماسه ضمن استخراج نفت از مخازن ماسه سنگی اشاره کرد. البته تخمین جهت و مقدار تنش‌های برجا پارامتر مهمی برای این‌گونه کاربردها است. این موضوع به‌قدری مهم است که تلاش جهانی برای اشتراک این‌گونه داده‌های گران‌قیمت صورت گرفته و نقشۀ جهانی تنش‌های برجا بر اساس گزارش‌های افراد مختلف از سراسر دنیا در حال تدوین است. در این تحقیق تلاش شده است که تنش‌های برجا در یک مخزن نفتی بر اساس داده‌های روتین مربوط به شکافت سنگ برای اسیدکاری تخمین زده شود که بر اساس معادلات مکانیک سنگ برای حفره‌های دایره‌ای می‌توان رابطۀ بین فشار لازم برای بازگشایی مجدد شکاف و مقدار تنش‌های برجا را به‌صورت تخمینی مشخص کرد. با استفاده از معادلات شناخته شده دارسی برای جریان در محیط‌های متخلخل، رابطۀ تخمینی بین حداقل و حداکثر تنش‌های برجا و پارامترهای مخزن نفت مثل نفوذپذیری، فشار مخزن، مدول الاستیسیته سنگ، ویسکوزیته اسید، فشار تزریق و غیره ارائه شده است. بنا بر این با داشتن سرعت جریان اسید تزریق شده برای تحریک چاه و سایر پارامترهای مخزن، می‌توان تنش‌های برجا را تخمین زد. این تکنیک امکان کسب اطلاعات مهم در مورد رفتار مکانیکی مخزن را فراهم می‌کند. سپس این روش در مخزنی به‌عنوان مطالعۀ موردی به‌کار گرفته شد. اهمیت این روش در مقیاس محلی و نیز در مقیاس جهانی برای کمک به توسعه و تطابق داده‌های مربوط به تنش‌های برجا در مناطق نفت‌خیز است.  

---

در این تحقیق از طریق مدل‌سازی در شبکه‌های عصبی مصنوعی، پیش‌بینی مقاومت بتن حاوی سنگ‌دانه‌های مختلف با استفاده از آزمون‌های غیرمخرب (آلتراسونیک) انجام شد. بدین منظور ابتدا مصالحی با ویژگی‌های متفاوت گردآوری و خواص آن‌ها در آزمایشگاه به‌روش‌های مخرب و غیرمخرب تعیین شده است. نکتۀ مهم این تحقیق، استفاده از سنگ‌دانه‌های مختلف با خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی متفاوت و هم‌چنین استفاده از دو آزمون غیرمخرب استاتیکی و دینامیکی است که به‌ترتیب مقاومت تک‌محوری و سرعت موج فشاری است. بنابراین مدل‌سازی شامل نمونه‌های مختلفی است و فضای پیش‌بینی نیز در برگیرنده روش‌های ایستا و پویا ‌است. نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی نه تنها سبب افزایش دقت می‌شود بلکه باعث کاهش حجم محاسبات و هم‌چنین تأثیر زیادی در کاهش زمان محاسبه خواهد شد.

---

کوهستان‌ها عموماً منشأ تشکیل بسیاری از عوارض طبیعی سطح زمین از جمله دشت‌های دامنه‌ای مجاور خود هستند. تفکیک و تعیین مرز دقیق واحدهای سنگ‌شناسی و جداسازی رخنمون واحدهای سنگ‌شناسی مناطق کوهستانی از مواد موجود در دشت‌ها که حاصل نهشته‌های تخریبی سنگ‌های کوهستانی است، دشوار می­باشد. در تحقیق حاضر در نظر است تا با تلفیق زمین‌ریخت‌شناسی و دورسنجی ابتدا واحدهای زمین‌ریخت‌شناسی کوهستانی و دشتی تفکیک شده و سپس واریزه‌های آهکی (سنگ‌های کوهستانی) از سازندهای غیرآهکی (نهشته‌های دشتی) با دقت مناسب تفکیک شوند. با انجام تحقیق حاضر به‌کمک داده‌های ماهواره‌ای لندست و تکنیک‌های مختلف پردازش تصویر نظیر نسبت‌گیری باندها، تجزیه مؤلفه‌های اصلی و تجزیۀ عاملی، مناسب‌ترین شاخص‌های تفکیک‌کننده واحدهای سنگی انتخاب و نقشۀ شناسایی واحدهای سنگی با ضریب مقایسۀ نقشه (کاپا) 51/0 به‌دست آمد. نهایتاً با هم‌پوشانی نقشۀ حاصل با نقشه واحدهای زمین‌ریخت‌شناسی و تفکیک مرز واریزه‌های آهکی در دشت‌ها از سازندهای غیرآهکی درکوه‌ها دقت نقشه سنگ‌شناسی به 73% افزایش یافت

---

امروزه استفاده از بتن‌های سنگین به‌عنوان سپر محافظ در مقابل پرتوهای پرانرژی گاما بسیار متداول است. در تولید بتن‌های سنگین می‌توان از سرباره سرب به‌عنوان مصالح اولیه استفاده کرد. کاربرد سرباره سرب در تولید بلوک‌های بتنی موجب صرفه‌جویی در استفاده از منابع طبیعی و هم‌چنین کاهش مشکلات زیست‌محیطی ناشی از ذخیره‌سازی این ضایعات صنعتی می‏شود. در عین حال بتن تولیدی نیز به‌دلیل وجود عناصر فلزی سنگین با عدد اتمی بالا می‏تواند به‌عنوان یک حفاظ مؤثر در مقابل تابش پرتوهای گاما استفاده شود. تحقیق حاضر به‌بررسی امکان استفاده از سرباره سرب تولیدی در فرآیند بازیافت باتری‌های سربی به‌عنوان سنگ‌دانه در تولید بتن می‏پردازد. برای این منظور مقاومت مکانیکی و ضریب تضعیف پرتو گاما برای نمونه‌های سیمانی تهیه شده با جای‌گزینی 40 تا 60 درصد سرباره سرب به‌جای سنگ‌دانه طبیعی اندازه‌گیری ‏شده است. هم‌چنین تأثیر 1 تا 5 درصد پودر سرب در زمان گیرش نمونه های سیمانی اندازه‌گیری شد. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که با افزایش میزان سرباره سرب، چگالی، مقاومت مکانیکی و ضریب تضعیف پرتو گاما برای نمونه‌های سیمانی افزایش قابل توجه پیدا می‌کند، ولی افزودن پودر سرب به خمیر سیمان زمان گیرش آن را شبیه سیمان‌های دیرگیر به تأخیر می‌‌اندازد. به‌طورکلی، ساخت بتن سرباره سرب مناسب با کم‌ترین ضخامت، هزینه ساخت حفاظ را کاهش داده و بیش‌ترین میزان تضعیف را فراهم می‏کند.

---

استفاده از روش‌های غیرمخرب به ویژه سرعت امواج اولتراسونیک برای برآورد ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی سنگ‌ها به علت سادگی، اقتصادی، سرعت و غیر مخرب بودن مورد استقبال زیادی قرار گرفته است. بناهای سنگی به طور وسیع از گذشته تاکنون در سطح جهان ساخته شده‌اند. تعیین مقاومت بناهای سنگی همچون آثار باستانی از طریق آزمایش‌های مرسوم مقاومت سنگ امکان پذیر نمی‌باشد. چون نمی توان برای تهیه نمونه آزمایش مقاومت فشاری آنها را تخریب نمود. ارائه روشی ارزان، ساده، غیر مخرب و در عین حال دقیق و کارآمد برای برآورد مقاومت چنین بناهایی کمک بسیار بزرگی خواهد بود. در این تحقیق آزمایش های مقاومت فشاری و اولتراسونیک روی نمونه های سنگی که تخریب آنها هیچ مسئله ای ندارد، انجام شده است، تا بتوان از نتیجه تحقیق به منظور برآورد مقاومت فشاری بناهای سنگی با استفاده از سرعت عبور استفاده نمود. بلوک‌ها و بناهای سنگی دارای شکل و اندازه‌های متفاوتی هستند، در این تحقیق بلوک‌هایی از سنگ‌های مرمریت، تراورتن، گرانیت و آهک دارای اندازه و شکل‌های متفاوت آماده سازی شده و سرعت امواج اولتراسونیک در جهات مختلف ابعاد بلوک‌ها و همچنین مقاومت فشاری یک محوری مغزه‌های حاصل از آنها نیز اندازه‌گیری شده است. نتایج نشان می‌دهد که شکل و اندازه نمونه‌ها بلوک های یک پارچه فاقد ناپیوستگی از مقیاس کوچک آزمایشگاهی تا قله های بزرگ به ابعاد حدود 2 متر در سرعت عبور موج اثر ندارد. در نهایت روابطی برای برآورد مقاومت فشاری یک محوری سنگ‌های مورد تحقیق با استفاده از سرعت امواج اولتراسونیک ارائه شده است. با استفاده از روابط ارائه شده می‌توان مقاومت بلوک‌ها و بناهای سنگی یک پارچه و فاقد ناپیوستگی از سنگ‌های مرمریت، تراورتن، گرانیت و آهک دارای هر شکل‌ و اندازه ای را توسط آزمون غیر مخرب، ساده، انعطاف پذیر و ارزان سرعت امواج اولتراسونیک برآورد نمود.

---

هوک و براون روشی را برای تخمین پارامترهای مقاومتی و تغییر شکل‌پذیری توده‌سنگ‌ها پیشنهاد کردند. زمانی که این روش پیشنهاد گردید، در طراحی‌های مهندسی سنگ به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. در طراحی‌ها اغلب از میانگین مقادیر پارامتر‌های هوک و براون استفاده می‌شود، با توجه به تغییرپذیری خواص توده‌سنگ در دامنه وسیعی از اعداد این عمل نمی-تواند مناسب باشد. در چنین مواردی تحلیل احتمالاتی خواص توده‌سنگ اهمیت پیدا می‌کند. شاخص مقاومت زمین‌شناسی از مهمترین پارامترهای موجود در روابط هوک و براون می‌باشد که عدم قطعیت‌های موجود در تعیین آن بیشتر از سایر پارامترها است. در این مقاله بر ‌اساس نتایج آزمایش‌های مکانیک‌سنگ بر روی نمونه‌های سنگی معدن گل‌گهر سیرجان و همچنین برداشت‌های صحرایی مورد نیاز، به بررسی میزان حساسیت پارامترهای ژئومکانیکی توده‌سنگ نسبت به تغییر نوع تابع توزیع آماری شاخص مقاومت زمین‌شناسی در هنگام استفاده از روش شبیه‌سازی مونت کارلو در تحلیل آماری این پارامترها پرداخته شد. نتایج نشان داد که میزان حساسیت روابط هوک و براون برای تعیین پارامترهای مختلف ژئومکانیکی توده‌سنگ نسبت به تغییر نوع تابع توزیع شاخص مقاومت زمین‌شناسی یکسان نیست. به طوری که میزان حساسیت پارامترهای ژئومکانیکی زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی، مقاومت کلی و مدول توده‌سنگ نسبت به تغییر نوع تابع توزیع شاخص مقاومت زمین‌شناسی بسیار کمتر از مقاومت فشاری تک‌محوره و مقاومت کششی توده‌سنگ می‌باشد. بیشترین میزان تغییرات با تغییر نوع تابع توزیع شاخص مقاومت زمین‌شناسی برای پارامترهای زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی و مقاومت کلی کمتر از 5%، برای مدول کمتر از10%، و برای مقاومت فشاری تک‌محوره و مقاومت کششی کمتر از 25%، است.

---

مقاومت و دوام‌پذیری ماسه‌سنگ‌ها و میزان تأثیرپذیری آن‌ها از شرایط طبیعی مهم‌ترین عواملی هستند که هنگام استفاده به‌عنوان سنگ‌های ساختمانی باید به‌ آن توجه شود. در این پژوهش، اثر پدیدۀ ذوب-انجماد و فرایند تبلور نمک بر مقاومت و دوام‌پذیری ماسه سنگ‌های سازند قرمز بالایی در جنوب استان قزوین (محدودۀ آوج-آبگرم) بررسی شد. تعداد 9 نمونه ماسه‌ سنگ (مشخص شده با حروف A، B، C، CG، S، S1، Tr، Min و Sh) از بخش‌های مختلف منطقۀ مذکور جمع‌آوری شده و خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آن‌ها بررسی شد. به‌منظور ارزیابی اثر پدیدۀ ذوب- انجماد بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی نمونه‌های سنگی، آزمایش ذوب- انجماد طی 60 دور انجام شده است. هم‌چنین برای بررسی اثر پدیدۀ تبلور نمک بر مقاومت ماسه سنگ‌ها، آزمایش تبلور سولفات سدیم (محلول اشباع 100% وزنی Na₂SO₄) نیز طی 20 دور انجام گرفته است. خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ماسه سنگ‌های بررسی شده از قبیل افت وزنی، شاخص بار نقطه‌ای، مقاومت کششی برزیلی و سرعت عبور موج (V_p) در دور‌های مختلف تعیین شد. به‌منظور ارزیابی اثر فرایندهای ذوب- انجماد و تبلور سولفات‌سدیم بر دوام‌پذیری، آزمایش دوام‌پذیری بعد از فرایندهای مذکور روی نمونه‌های ماسه سنگی انجام شده و تغییرات شاخص دوام شکفتگی در 15 دور بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل از این بررسی‌ها مشخص شد که تبلور نمک در مقایسه با ذوب- انجماد، به‌طور چشم‌گیری می‌تواند میزان مقاومت و دوام‌پذیری ماسه سنگ‌ها را کاهش داده و آن‌ها را تخریب کند. هم‌چنین مشخص شد که می­توان رفتار ماسه سنگ‌ها را طی چرخه‌های ذوب- انجماد و تبلور نمک براساس نتایج حاصل از آزمایش‌های شاخص بار نقطه‌ای، مقاومت کششی برزیلی، تعیین سرعت عبور موج و افت وزنی پیش‌بینی کرد.

---

با انتخاب 222 متر از مغزه­های حفاری در محور سرریز ساختگاه سد دوستی از سنگ­های مارنی سازند آب تلخ و انجام طبقه­بندی تودۀ سنگ در سیستم­های RQD، RSR، RMR و Q، نمونه­های بررسی شده در رده­های مختلف طبقه­بندی­های مذکور قرار گرفت و فروانی هریک به‌دست آمد. نتیجه تحقیق نشان می­دهد که طبقه­بندی RMR مناسب­ترین روش ارزیابی تودۀ سنگ مارن بررسی شده است و بیش‌ترین هم‌بستگی را با شاخص RQD نشان می­دهد. اعتبارسنجی روابط مختلف بین Q-RMR با استفاده از نسبت خطا (ER) نشان می‌دهد که رابطۀ کامرون و همکاران (1981) و مورنو (1982) دارای کم‌ترین نسبت خطا است و در سنگ­های مارنی بررسی شده دارای بیش‌ترین اعتبار است. رابطۀ بنیاوسکی (1989) تعیین­کننده حدپایینی منحنی Q-RMR و رابطۀ کامرون و  همکاران (1981) حد بالایی این رابطه در سنگ­های مارنی است.

---

ترکیب شبکه عصبی تطبیقی مبتنی بر سیستم استنتاج فازی (ANFIS) و خوشه‌بندی کاهشی (SC) برای ارزیابی مدول تغییرشکل‌پذیری تودۀ سنگ (E_m) و مقاومت فشاری توده سنگ (UCS_m) با در نظر گرفتن عمق اندازه‌گیری‌ها استفاده شده است. برای این منظور، 125 داده متشکل از 9 متغیر مقاومت فشاری توده سنگ (UCS_m)، مدول تغییرشکل‌پذیری توده سنگ (E_m)، عمق اندازه‌گیری، فاصله‌داری درزه، تداوم درزه، بازشدگی درزه، مقاومت فشاری سنگ بکر (UCS_i)، شاخص ژئومکانیکی (RMR) و مدول الاستیک (E_i) برای یادگیری مدل ANFIS مبتنی بر خوشه‌بندی کاهشی (ANFISBSC) استفاده شده است. سپس در مرحلۀ دوم، مدل آموزش یافته ANFISBSC در مجموعه داده‌های 40 گانه آزمایش شده است. بنابراین، با در نظر گرفتن تأثیر پیچیدگی مدل در صحت ارزیابی، توده سنگ با مدل‌های 2 تا 6 متغیره شبیه‌سازی شده است. نتایج شبیه‌سازی مدل‌های چندمتغیره توده سنگ برای ارزیابی مقاومت فشاری توده سنگ (UCS_m) و مدول تغییرشکل‌پذیری توده سنگ (E_m) نشان داده است که با پیچیده شدن مدل ANFISBSC از 2 متغیره به 6 متغیره، صحت روش افزایش می‌بابد. مطابق نتایج به‌دست آمده، مدل سه متغیره شبیه‌سازی به‌روش ANFISBSC اگرچه روند کلی تخمین مقاومت فشاری توده سنگ (UCS_m) و مدول تغییرشکل‌پذیری توده سنگ (E_m) را به دست می دهد ولی همراه با 20 -30 درصد خطا می باشد؛ در حالی که در مدل 6 متغیره، مدول تغییر شکل‌پذیری توده سنگ (E_m) و مقاومت فشاری توده سنگ (UCS_m) به‌صورت موفقیت‌آمیزی با خطای کم‌تر از 3 درصد تخمین زده می‌شود. هم‌چنین، شیب خط نمودار داده‌های اندازه‌گیری و داده‌های تخمین زده شده در مدل 6 متغیره به 1 نزدیک می‌شود و در مدل 3 متغیره، شیب این خط، 94/0 است. بنابراین نتیجه‌گیری می‌شود که مدل 6 متغیره شبیه‌سازی شده با ANFISBSC پیش‌بینی قابل‌قبولی از مدول تغییرشکل‌پذیری توده سنگ (E_m) و مقاومت فشاری توده سنگ (UCS_m) را به‌دست می‌دهد

---

تاکنون شاخص‌ها و روش‌های مختلفی برای ارزیابی قابلیت سایندگی سنگ‌ها ارائه شده است. به طور کلی این شاخص‌ها را می‌توان به دو دسته روش‌های مبتنی بر ذات سنگ و روش‌های مبتنی بر ابزار‌های ابتکاری تقسیم‌بندی نمود. روش شاخص شیمازک یکی از قوی‌ترین و پرکاربردترین روش‌های ارزیابی سایندگی سنگ است. این شاخص بر مبنای اندازه‌ دانه‌ها، مقاومت کششی برزیلی و میزان کوارتز محتوی معادل ارائه شده است. با توجه به اینکه ارزش هر سه پارامتر فوق در شاخص شیمازک یکسان در نظر گرفته شده است، لذا در بعضی مواقع این شاخص قدرت تشخیص مناسبی را ندارد. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی دلفی (FDAHP) وزن هر یک از سه معیار فوق در سایندگی سنگ اعمال شده و بر طبق این وزن‌ها شاخص شیمازک اصلاح شود. در مرحله بعد برای اعتبارسنجی شاخص جدید 10 نمونه سنگ ساختمانی مورد مطالعه قرار گرفته و شاخص سایندگی قدیمی و اصلاح شده آن‌ها محاسبه شده است. سپس سرعت برش هر سنگ تبت شده و رابطه ریاضی بین سرعت برش و شاخص قدیمی و شاخص جدید به دست آمده است. نتایج نشان می‌دهد که شاخص سایندگی شیمازک جدید توانایی به مراتب بالاتری نسبت به شاخص قدیمی دارد.

---

در سنگ‌ها ترک‌های ریزی وجود دارد، هنگامی که سنگ تحت تأثیر تنش قرار می‌گیرد تنش در نوک این ترک‌ها متمرکز شده و باعث می‌شود که سنگ قبل از رسیدن به مقاومت نهایی خود بشکند. پارامتری که میزان بحرانی ضریب شدت تنش بر نوک ترک سنگ را نشان می‌دهد چقرمگی شکست است.
از آن‌جا که تعیین چقرمگی شکست مودI  به‌وسیلۀ انجام آزمایش، وقت‌گیر و پرهزینه است بنابراین، روشی ساده برای تعیین چقرمگی شکست سنگ  مفید است. در این پژوهش آزمون برزیلی و آزمون خمش سه  نقطه روی  نمونه‌های نیم دایره‌ای سنگ انجام شده است. پژوهش حاضر با هدف ارائۀ یک رابطۀ تجربی برای تخمین چقرمگی شکست مود I سنگ است .نتایج نشان می‌دهد که چقرمگی  شکست مود  Iسنگ‌ها را می‌توان با سطح بالایی از دقت و با استفاده از رابطۀ ارائه شده که دارای ضریب تعیین ۷۹۷۷/۰ است  برآورد کرد.
 

---

در بسیاری از پروژه‌های مهندسی، تعیین دقیق ویژگی‌های مقاومتی و رفتاری سنگ‌ها اهمیت زیادی دارد. مقاومت فشاری تک‌محوری از جمله ویژگی‌های مهم در توصیف رفتار مقاومتی سنگ‌ها است که به‌عنوان یک پارامتر مهم در طراحی سازه‌ها به‌ویژه سازه‌های زیرزمینی استفاده می‌شود. تعیین این پارامتر با استفاده از روش‌های مستقیم از جمله آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری پرهزینه و وقت‌گیر است و در برخی از موارد تهیه و آماده‌سازی نمونه استاندارد به‌دلیل وجود سطوح ضعیف در بسیاری از سنگ‌ها مشکل است. در چنین مواردی انجام برخی آزمون‌های ساده و غیرمخرب و استفاده از روابط تجربی می‌تواند منجر به افزایش سرعت ارزیابی و کاهش هزینه‌ها شود. وجود این روابط حتی به‌صورت منطقه‌ای و یا محلی (مثلاً در محدوده‌ یک سازند زمین‌شناسی و یا یک لیتولوژی واحد) می‌تواند کمک مؤثری در تخمین این پارامتر به‌منظور استفاده در پروژه‌های ژئوتکنیکی باشد. در این تحقیق از سنگ‌های آهک موجود در محدودۀ شمال ساوه نمونه‌هایی تهیه شده و آزمایش‌های مقاومت تراکم تک‌محوری، بارنقطه‌ای، چکش اشمیت و سرعت موج برشی روی آن‌ها انجام شده است. سپس با ارزیابی‌های آماری انجام شده روی نتایج به‌دست آمده، روابط تجربی بین مقاومت فشاری تک‌محوری و نتایج سه آزمایش دیگر به‌دست آمده است. مقایسه بین مقادیر مقاومت فشاری تک‌محوری پیش‌بینی شده و مقادیر مشاهده شده نشان‌دهندۀ اعتبار روابط تجربی به‌دست آمده است. این روابط برای تخمین مقاومت فشاری سنگ‌های آهک در محدودۀ بررسی شده و سنگ‌های با شرایط مشابه زمین‌شناسی نتایج قابل قبولی را به‌دست دهد.

---

خاک‌های کربناته ازلحاظ ویژگی‌های مقاومتی، خردشدگی دانه‌ها و نشست خاک، از خاک‌های مسئله‌دار در طبیعت هستند که گاهی مشکلاتی را برای مهندسان ژئوتکنیک به‌وجود می‌آورند. بخش اعظم این خاک‌ها در بستر آب‌های کم‌عمق مناطق گرمسیری واقع‌شده است. در ایران نیز در سواحل و جزایر خلیج‌فارس و دریای عمان لایه‌های نسبتاً ضخیمی از رسوبات کربناته موجود است. با توجه به اهمیت و گستردگی پروژه‌هایی بزرگی نظیر ساخت پل بزرگ خلیج‌فارس مابین بندرعباس و جزیره قشم، مخازن ذخیره نفت و گاز، سکوهای استخراج نفت و ساخت اسکله‌ها که اخیراً در این مناطق در دست اجرا هستند، شناخت و بررسی چنین خاک‌هایی اهمیت فراوانی دارد. در این تحقیق به بررسی تأثیر بافت رسوبات کربناته بر خردشدگی دانه‌ها می‌پردازیم. نتایج تحقیق نشان می‌دهد افزایش اندازه مؤثر دانه‌ها و ضریب شکل آن‌ها به‌صورت توانی با خردشدگی آن‌ها ارتباط داشته و با افزایش هم‌زمان دو پارامتر فوق میزان خردشدگی تشدید می‌شود

---

معدن­کاری از منابع بالقوه ورود فلزات به داخل محیط به­ویژه خاک و گیاهان است. در این پژوهش غلظت و  دسترس­پذیری فلزات سنگین در خاک­ها و گیاهان اطراف سدهای باطله معدن ایرانکوه به‌عنوان بزرگ‌ترین معادن سرب و روی کشور بررسی شده است. برای این منظور 31 نمونه خاک از زمین­های گلخانه‌ای اطراف سد باطله فرآوری معدن برداشت شد و غلظت فلزات سنگین، محتوای دسترس­پذیر آن­ها به‌همراه برخی خواص فیزیکوشیمیایی خاک اندازه­گیری شد. نتایج نشان‌دهندۀ غلظت بالای فلزات Zn، Pb و Cd در نمونه‌های خاک (میانگین به‌ترتیب 955، 261 و 17/2 میلی‌گرم بر کیلوگرم) است و با نزدیک شدن به سد باطله بر درجۀ آلودگی هر سه فلز افزوده می‌شود. هم‌چنین این سه فلز با سایر فلزات هم‌بستگی ضعیفی داشته و از بین خواص خاک نیز با درصد رس هم‌بستگی معناداری نشان می‌دهند. برای استخراج فلزات از 17 نمونه خاک منطقه از محلول DTPA استفاده شد. بر اساس نتایج به‌دست آمده از این روش، سهم غلظت دسترس­پذیر از غلظت کل برای فلز Cd از دو فلز دیگر بیش‌تر است (60 % برای کادمیم، 20 % برای روی و 10 % برای سرب) و با توجه به ماهیت قلیایی نمونه‌های خاک بخش دسترس‌پذیر برای هر سه فلز درصد کمی از غلظت کل آن­ها را شامل می‌شود. تعیین غلظت کل فلزات در سبزیجات کشت شده در خاک‌های گلخانه‌ای (گیاه ریحان- (Ocimum basilicumنیز نشان داد که غلظت هر سه فلز بررسی شده بسیار بیش‌تر از غلظت مجاز آن در گیاهان غیرآلوده است و هم‌بستگی منفی و معناداری بین غلظت فلزات در ریشه و میزان زیست­دسترس­پذیر آن­ها در خاک دیده می­شود. که با توجه به نتایج، مصرف این سبزیجات می‌تواند با ایجاد خطر سلامتی برای مصرف‌کنندگان در طولانی مدت همراه باشد

---

یکی از چالش‌های مهندسان  مکانیک‌سنگ، تغییر خواص مکانیکی سنگ‌ها با تغییر اندازۀ نمونه، با عنوان تأثیر مقیاس است. در بحث تأثیر مقیاس بر مقاومت کششی، پژوهش‌های انجام شده روی سنگ‌ها بسیار محدود است و غالباً روی بتن انجام گرفته است. نتایج تعدادی از تحقیقات گذشته حاکی از کاهش مقاومت با افزایش قطر است، در حالی‌که در تعدادی دیگر بی‌تأثیر بودن مقیاس یا افزایش مقاومت گزارش شده است. هم‌چنین، اغلب این آزمایش‌ها روی دامنۀ کوچکی از قطر انجام شده و رابطه‌ای کلی که تأثیر مقیاس بر مقاومت کششی سنگ‌ها را نشان دهد و دارای مقبولیت باشد، وجود ندارد. در این مقاله، تأثیر ابعاد نمونه بر مقاومت کششی برزیلی بررسی می‌شود. برای این منظور، نمونه‌های ماسه سنگ با قطر بین 19 تا 145 میلی‌متر تهیه و آزمایش برزیلی روی این نمونه‌ها انجام شد. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش قطر نمونه مقاومت کششی کاهش می‌یابد. در ادامه این بررسی، با استفاده از آنالیز رگرسیون غیرخطی و با استفاده از مدل‌های هوک و براون، قانون تأثیر مقیاس SEL و قانون مقیاس چند فراکتال MFSL، روابطی برای تخمین مقاومت کششی در قطرهای مختلف ارائه شده و مشخص شد مدل SEL تخمین بهتری از تأثیر مقیاس بر مقاومت کششی ارائه می‌کند

---

سنگ‌های ساختمانی ذخایر معدنی با ارزش هستند و صنعت سنگ‌ساختمانی نیز به‌عنوان صنعت اقتصادی مهم به‌شمار می‌رود. این صنعت به‌صورت یک زنجیره است و کنترل کیفیت، حلقۀ گم شده این زنجیره در ایران است که موجب کاهش بهره‌وری این صنعت شده است. کیفیت سنگ ساختمانی تابع عوامل مختلفی است و وجود ناپیوستگی‌ها، حفره‌ها، فضاهای خالی و لایه‌بندی‌های ظریف روی کیفیت سنگ تأثیر منفی دارند. در پژوهش حاضر از روش ژئوفیزیکی غیرمخرب رادار نفوذی به زمین (GPR) برای ارزیابی و کنترل کیفیت بلوک‌های استخراجی تراورتن مجتمع معدنی حاجی‌آباد محلات در استان مرکزی، قبل از عملیات فرآوری، استفاده شده است. برای این منظور ابتدا با استفاده از برنامه مدل‌سازی عددی پیش‌رو، به‌روش تفاضل محدود دوبعدی بهبود یافته در حوزۀ فرکانس در محیط نرم‌افزار MATLAB، پاسخ GPR دوبعدی مدل‌های مصنوعی فرضی به‌شکل مکعب مستطیل (معرف کوپ‌های سنگی) شامل لایه‌بندی‌های ظریف و ناپیوستگی در جهت‌های مختلف، شبیه‌سازی شد تا از نتایج آن‌ها برای تفسیر نگاشت‌های راداری واقعی استفاده شود. نتایج مدل‌سازی نشان می‌دهد که پاسخ GPR مرزهای مشترک لایه‌ها (ناشی از وجود لایه‌بندی‌های ظریف) و ناپیوستگی‌های برجسته درون بلوک سنگ، در نگاشت‌های راداری به‌وضوح قابل تشخیص هستند. بررسی نتایج حاصل از تفسیر نگاشت‌های راداری واقعی، پس از اعمال فیلترهای مختلف نیز حاکی از قابلیت بالای روش GPR در شناسایی لایه‌بندی‌های ظریف و ناپیوستگی‌های درون بلوک‌های سنگی و در نتیجه تعیین کیفیت آن‌ها در محدودۀ بررسی شده است. در هر صورت در مورد داده‌های واقعی به‌دلیل ناهمگنی لایه‌های ظریف، وجود انواع مختلف نوفه‌ها و بازتاب‌های چندگانه، پاسخ ناپیوستگی‌های ساختاری کوچک واقع در زیر ناپیوستگی‌های برجستۀ کم عمق، با پاسخ‌های دیگر پوشش داده شده و قابل شناسایی نیستند

---

حفاری و برش سنگ، به‌عنوان یکی از عملیات مهندسی، در زمینه­های مختلف فنی و مهندسی معدن، کاربردهای وسیع و تعیین‌کننده‌ای دارد. تخمین قابلیت حفاری و برش سنگ با دستگاه­های حفاری و سیم برش الماسه، در تخمین هزینه­ها و طراحی معادن نقش مهمی دارد. در این مقاله به‌منظور پیش‌بینی آهنگ حفاری و برش، نمونه‌های سنگ ساختمانی کربناته از معادن مختلف ایران، بررسی شد. به‌منظور ارزیابی تأثیر مشخصات بافتی بر آهنگ حفاری و برش، ابتدا از هر مقطع نازک میکروسکوپی نمونه سنگ بررسی شده، عکس تهیه و سپس مساحت، محیط، بزرگ‌ترین قطر و کوچک‌ترین قطر دانه­های موجود در مقاطع تعیین شد و مشخصات دیگر بافتی، طبق روابط ریاضی به‌دست آمد. در مرحلۀ بعد ارتباط بین پارامترهای ذکر شده با آهنگ حفاری و برش در برازش تک متغیره تعیین شد. در پایان برای دست‌یابی به ضریب هم‌بستگی بیش‌تر، از برازش چند متغیره استفاده شد. از میان خصوصیات بافتی مؤثر بر آهنگ حفاری، ضریب بافت، محیط دانه، قطر معادل، نسبت وضعیت دانه و شاخص یک‌نواختی ارتباط خوبی با آهنگ حفاری و هم‌چنین از میان خصوصیات بافتی مؤثر بر آهنگ برش، ضریب بافت، محیط دانه، مساحت دانه، قطر معادل، فشردگی، فاکتور شکل، شاخص قفل­شدگی و شاخص یک‌نواختی ارتباط خوبی با آهنگ برش داشتند و رابطۀ نهایی برای پیش‌بینی آهنگ حفاری و برش بر حسب این پارامترها به‌دست آمد.

---

سنگ مصنوعی ترکیبی از سنگ‌دانه‌های طبیعی و ماده‌ای چسباننده مانند رزین‌های پلیمری و یا سیمان است. از آن‌جاکه این سنگ‌ها به‌طور مهندسی ساخته می‌شوند بنابراین خصوصیات آن‌ها از نظر رنگ، استقامت و ابعاد هندسی متناسب با نیاز بازار مصرف تعیین می‌‌شود. مصالح استفاده شده در تهیۀ سنگ‌های مصنوعی باطله‌های معادن و دورریز کارگاه‌های سنگ‌بری است درنتیجه ارزش افزوده آن‌ها از نظر اقتصادی چشم‌گیر است. در این مقاله تأثیر نوع سنگ‌دانه‌های سیلیکاته بر تغییر خصوصیات زمین‌شناسی مهندسی سنگ‌های مصنوعی نسبت به سنگ طبیعی بررسی شده است. در این راستا سه نوع سنگ آذرین شامل توف، گرانیت و آندزیت انتخاب شدند و سنگدانه‌های مورد نیاز برای تهیۀ سنگ مصنوعی از آن‌ها تهیه شد. مادۀ چسباننده استفاده شده رزین پلیمری است و از آن به‌میزان 15% وزنی در تهیۀ سنگ مصنوعی به‌کار گرفته شد. نمونه‌ها در قالب فولادی ریخته شده و به‌مدت 24 ساعت تحت فشاری معادل 12 مگاپاسکال قرار گرفتند. مغزه‌هایی از نمونه‌ها برای انجام آزمایش‌های مختلف از جمله مقاومت فشاری تک‌محوری تهیه شدند. نتایج بررسی‌ها از وجود تفاوت‌هایی در خصوصیات زمین‌شناسی مهندسی و فیزیکی سنگ‌های تهیه شده از سنگ‌دانه‌های مختلف نسبت به خصوصیات سنگ اولیه نشان می‌دهند. بدین‌ترتیب که سنگ‌های مصنوعی تولید شده از سنگدانه‌های گرانیتی دارای 86% کاهش جذب‌آب و 24% افزایش مقاومت را نسبت به نمونه‌های گرانیت طبیعی نشان دادند. درمقابل دو سنگ مصنوعی دیگر تولید شده از سنگ‌دانه‌های توف و آندزیت دارای کاهش شاخص‌های مقاومتی 56% و 59% ، افزایش 137% و 527% جذب آب سنگ‌های اولیه بوده‌اند. 

---

در صنعت نفت به‌منظور افزایش شاخص تولید و بازیافت از چاه‌هایی که به‌علت برداشت طولانی مدت، بازدۀ آن کاهش یافته است یا سنگ‌های اطراف چاه میزان نفوذپذیری کمی دارند از شکست هیدرولیکی استفاده می‌شود. از آن‌جاکه عملیات شکست هیدرولیکی، عملیاتی پر هزینه است، به‌دست آوردن فشار لازم برای شکست هیدرولیکی و تعیین پمپ مناسب برای این عملیات، برای مجریان پروژه، اهمیت به‌سزایی دارد. در این تحقیق به مدل‌سازی آزمایشگاهی و عددی شکست هیدرولیکی در ماسه سنگ‌های لوشان پرداخته شد. هدف از این مدل‌سازی‌ها بررسی نحوۀ شکست هیدرولیکی، وضعیت تنش‌های اصلی در هنگام آغاز شکست و فشار لازم برای آغاز شکست در این سنگ‌ها است. در این تحقیق، مدل‌های عددی ساخته شده بدون ترک و شکستگی پیش فرض است و مسیر و نحوۀ رشد ترک بدون هیچ پیش‌داوری و تعیین قبلی بررسی شد. فشار شکست‌های به‌دست آمده از مدل‌سازی عددی با آن‌چه از آزمایشگاه به‌دست آمده است اختلاف کمی دارد. در اغلب موارد ترک از قسمت مرکزی نمونه آغاز شده و به‌سمت دو سر نمونه گسترش می‌یابد و راستای گسترش ترک در راستای محور گمانه و عمود بر تنش جانبی است. مجریان طرح شکست هیدرولیکی می‌توانند با روش ارائه شده در این تحقیق و مدل‌سازی آزمایشگاهی و عددی شکست هیدرولیکی، فشار شکست هیدرولیکی در شرایط مختلف را به‌دست آورده و پمپ مناسب برای عملیات را انتخاب کنند. با توجه به این‌که نتایج به‌دست آمده از مدل‌سازی‌های عددی مطابقت خوبی با نتایج مدل‌سازی‌های آزمایشگاهی دارد، محدودیت ظرفیت پمپ موجود در آزمایشگاه را می‌توان با مدل‌سازی عددی جبران کرد.