مطالعه خصوصیات ژئوتکنیکی ماسه‌سنگ‌های سازند قم و استفاده از آن‌ها به عنوان منابع قرضه (مطالعه موردی: روستای لتگاه، شمال همدان)

نویسندگان

گروه زمین شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

چکیده

رخنمون‌های ماسه‌سنگی‌ سازند قم در بخش زیادی از شمال شهر همدان گسترش دارند. در این پژوهش، به‌منظور شناخت خصوصیات و رفتار مهندسی این سنگ‌ها، ۱۵ بلوک از ماسه‌سنگ‌های لتگاه در شمال همدان انتخاب شدند. خصوصیات سنگ‌شناسی، ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی این دسته از ماسه‌سنگ‌ها تعیین ‌شده است. نمونه‌ها تحت آزمایش‌های سختی واجهشی اشمیت، دوام وارفتگی، شاخص بارنقطه‌ای، مقاومت فشاری تک‌محوری، مقاومت کشش برزیلی، سرعت موج  و  درصد سایش سنگدانه (لس‌آنجلس) قرار گرفته‌اند. نتایج این تحقیق نشان داد که تفاوت در خصوصیات سنگ‌شناسی و فیزیکی ماسه‌سنگ‌ها منجر به تغییر در خصوصیات مکانیکی آن‌ها شده است. به منظور بررسی ارتباط بین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ماسه‌سنگ‌ها، آنالیز رگرسیون انجام شده است. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، سنگ‌های مذکور برای استفاده به‌عنوان سنگ مالون و سنگ ساختمانی مناسب می‌باشند. نتایج نشان داد که بیش‌ترین انطباق بین نتایج آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری (UCS) با سرعت موج طولی در حالت خشک و اشباع است که میزان ضریب تعیین (r2) به ترتیب برابر 93 /0 و 91 /0 است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The study of geotechnical properties of Qom formation sandstones and their using as borrow material (case study: Latgah village, northern Hamedan)

نویسندگان [English]

  • M. H. Ghobadi
  • M. Amiri
  • M.R. Rasoli Farah
چکیده [English]

Sandstone outcrops of the Qom formation extend to a large part of northern Hamedan. This rocks are used as construction materials in Hamedan city. In this research, in order to identify the characteristics and engineering behavior of the sandstones, 15 rock blocks from Latgah (northern Hamedan) were selected. Lithological characteristics, physical and mechanical properties of these sandstones are determined. The samples were tested under the Schmidt hammer hardness test, durability, point load strength index, uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength and longitudinal wave velocity. The results of this study showed that the differences in the lithological and physical properties of sandstones have led to change in their mechanical properties. The relationship between physical and mechanical properties of sandstone has determined by regression analysis. Based on the obtained results, the mentioned rocks are suitable for use as Malone stone and building stone. The highest correlation between the uniaxial compressive strength (UCS) test with longitudinal wave velocity in dry and saturated state, were obtained that the determination coefficient (R2) are 0.93 and 0.91, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Qom Formation
  • Physical and Mechanical Properties
  • Sandstone
  • Borrow Material
  • Hamedan
آقانباتی، ع (۱۳۸۳) زمین‌شناسی ایران، انتشارات سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
استاندارد ملی بتن 6440. (1394) سازمان ملی استاندارد ایران، تجدیدنظر اول،  .ICS:91.100.10
سازمان زمین‌شناسی و اکتشاف معدنی کشور، نقشه زمین‌شناسی چهارگوش همدان، مقیاس ۱:۱۰۰۰۰۰، تهران.
عبدی، ی.، قاسمی­دهنوی، آ (1398) پیش­بینی مقاومت فشاری تک­محوری و مدول­الاستیک ماسه­سنگ­ها با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و آنالیز رگرسیون چندمتغیره. مجله یافته­های نوین زمین­شناسی کاربردی، دوره 13، شماره 26، ص 45-54.
عبدی، ی (1399) کاربرد آنالیز رگرسیون چندمتغیره برای پیش‌بینی مقاومت فشاری تک­محوری و مدول­الاستیسیته ماسه‌سنگ‌ها با استفاده از خصوصیات پتروگرافی. مجله یافته­های نوین زمین شناسی کاربردی، دوره 14، شماره 27، ص 147-157.
فهیمی‏فر، ا.، و سروش، ح (۱۳۸۰) آزمایش‏های مکانیک سنگ، مبانی نظری و استانداردها، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، چاپ اول.
قبادی، م. ح.، حیدری، م.، رفیعی، ب.، موسوی، س (1392) بررسی تأثیر و زمان چرخه‌ها بر روی رفتار دوام‌پذیری ماسه‌سنگ‌های سازندهای سازند آغاجاری در جنوب استان خوزستان، هشتمین همایش اﻧﺠﻤﻦ زمین‌شناسی ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ و محیط‌زیست اﯾﺮان، دانشگاه فردوسی مشهد.
قبادی، م. ح.، رسولی­فرح، م (1391) مطالعه خصوصیات زمین‌شناختی مهندسی گرانیت‌های برجرود، مجله انجمن زمین‌شناسی مهندسی ایران، جلد پنجم، ص 1-16.
محمدی، د.، موسوی، س.، محمدی، ن (1395) بررسی ویژگی‌های زمین‌شناسی مهندسی ماسه‌سنگ‌های سازند آغاجاری در شمال و شمال­شرق استان خوزستان، نهمین همایش ملی زمین‌شناسی مهندسی و محیط‌زیست ایران،  دانشگاه خوارزمی تهران.    
ASTM (2001) Standard method for determination of the point load strength index of rock, ‍ ASTM Standards on Disc 04.08.; Designation D5731.
ASTM (2001) Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Intact Rock Core Specimens, D3967.
ASTM (2001) Annual Book of ASTM Standard – Natual Building Stone: Soil and Rock, part 19. ASTM Publication office. Philadelphia.
Anon (1979) Callssification of rocks and soils for engineering geological mapping, part:Rack and soil materials. Report of the Commission of Engineering Geological Mapping, Bulletion International Association of Engineering Geology, 19: 364-371
Bell, F. G (2000) Engineering properties of soils and rocks, Blackwell Science, 482p.
Boggs, S (2009) Petrology of sedimentary rocks, Cambridge University press London, England.
Bryson, L. S., Gomez-Gutierrez, I. C. and Hopkins, T. C (2012) Development of a new durability index for compacted shale, Engineering Geology, 139(140): 66-75.
Cargill, J. S., Shakoor, A (2004) Evaluation of empirical methods for measuring the uniaxial compressive strength of rock, International Journal of Rock Mechanics and Mining Science and Geomechanics Abstract, 27(6): 495-503.
Cargil, J., S., Shakoor, A (1990) Evaluation of empirical method for measuring the uniaxial compressive strength, International Journal of Rock Mechanics and Mining sciences, 27: 495-503.
Deere, D. U (1968) Geological Considerations, In Rock Mechanics in Engineering.
Deere, D. U. and Miller, R. P (1966) Engineering classification and index properties for intact rock, Technical report AFWLTR- 65116, A. F. Weapons Laboratory, Kirtland AFB, NM.
Folk, R. L (1974) Petrology of sedimentary rocks, Hemphill Publishing CompanyTexas, USA.
Franklin, J. A. Chandra, A (1972) The Slake durability test. Int. J. Rock Mech. Min. Sci, 9: 325-341.
Gamble, J. C (1971) Durability plasticity classification of shale and other argillaceous rocks. P.h.D. Thesis University of Illinots.
Gokceoglu, C., Zorlu, K (2004) A fuzzy model to predict the uniaxial compressive strength and themodulus of elasticity of a problematic rock, Engineering Applications of Artificial Intelligence, 17: 61–72.
Gupta, V., Sharma, R (2012) Relationship between textural, petrophysical and mechanical properties of quartzites: A case study from northwestern Himalaya, Engineering Geology, 135(136): 1–9.
Goodman, R. E (1989) Introduction to rock mechanics, John Wiley & Sons, New York, USA.
Heidari, M., Mohseni. H., Jalali, Hosein (2018) Prediction of Uniaxial Compressive Strength of Some Sedimentary Rocks by Regression Models, Geotechnical and Geological Engineering, 36: 401-412.
ISRM (2007) The Complete ISRM, Suggested Methods for Rock characterization testing and monitoring, International Society of rock mechanics.
Read, J. R. L., Thornten, P. N., & Regan, W. N (1980) A rational approach to the point load test, Proc. Third Australia-New Zealand Conferance on Geomechanics.  
Sabatakakis, N., Koukis, G., Tsiambaos, G., Papanakil, S(2009) Consolidation on strength of intact sedimentary rocks, Engineering Geology, 72: 261-273.
Tugrul, A (2004) The effect of weathering on pore geometry and compressive strength of selected rock types from, Turkey. Engineering Geology, 75( 3–4): 215–227.
Ulusay, R., Tureli, K., Ider, M. H (1994) Prediction of engineering properties of a selected litharenite sandstone from its petrographic characteristics using correlation and multivariable statistical techniques. Engineering Geology, 37: 135– 157
Yasar, E., Ranjith, P. G., Perera, M. S. A (2010) Physico-mechanical behaviour of southeastern Melbourne sedimentary rocks, International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, 47: 481-487.
Zorlu, K., Gokceoglu, C., Ocakoglu, F, Nefeslioglu, H. A., Acikalin, S (2008) Prediction of uniaxial compressive strength of sandstones using petrography-based models, Engineering Geology, 96: 141–158.