پیش بینی مقاومت فشاری تک محوری سنگ حین پایش مقاومت‌ویژه الکتریکی با رگرسیون چند متغیره

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی معدن-اکتشاف مواد معدنی، دانشگاه ارومیه

2 دانشیار گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه

3 استاد گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه

چکیده

مقاومت فشاری تک‌محوری یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های مکانیکی سنگ‌ها است که در اکثر پروژه‌های مهندسی سنگ، پیش‌بینی آن امری ضروری است. اخیراً پژوهش‌های متعددی در خصوص بررسی ارتباط خواص پتروفیزیکی و ژئومکانیکی سنگ‌ها با پارامترهای ژئوفیزیکی انجام شده است، که در این میان؛ روش‌های ژئوالکتریک و لرزه‌ای بیشترین کاربرد و بهره‌وری را داشته‌اند. در این پژوهش، پیش‌بینی مقاومت فشاری تک محوری با استفاده از روش‌ ژئوالکتریکی بررسی شده است. در پژوهش حاضر؛ پس از نمونه‌برداری از محدوده مورد مطالعه، در محیط آزمایشگاهی، نمونه مغزه‌ها اشباع و با نصب الکترودهای مخصوص، تغییرات مقاومت‌ویژه الکتریکی حین بارگذاری تنش فشاری اندازه‌گیری و پایش گردید. نمونه‌های آزمایشگاهی بر اساس ساخت و بافت متفاوت؛ رفتارهای الکتریکی متفاوتی حین اعمال تنش فشاری نشان دادند، که نتایج بیانگر تاثیر قابل توجه، نسبت حجمی سنگ‌دانه‌ها بر روی خصوصیات پتروفیزیکی و ژئومکانیکی است.
در نمونه مغزه‌های تهیه شده از برش‌های گسلی و مصالح آبرفتی با نسبت حجمی بلوکی 25-75 درصد، همبستگی معنا‌داری بین مقاومت فشاری تک محوری و مقادیر مقاومت‌ویژه الکتریکی اندازه‌گیری شده، مشاهده گردید. مدل ارائه شده با ضریب تعیین (R2) 13/89 درصد، خطای جذر مجموع مربعات (RMSE) 683/8 و میانگین هندسی نسبت خطا (GMER) 911/0؛ می‏تواند مقاومت فشاری تک محوری(UCS) سنگ را بر اساس پارامترهای مقاومت ظاهری الکتریکی و VBP پیش‏بینی نماید. با توجه به بررسی‌های انجام شده مشخص شــد که آزمایش‌های غیر‌مخرب، روش مناسبی برای تخمین مقادیر مقاومت فشــاری تک محوره بوده و می‌توان با اســتفاده از آن‌ها، از انجام آزمایش‌های پرهزینه، وقت‌گیر و مخرب جهت برآورد این پارامتر اجتناب کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Predicting uniaxial compressive strength of rock during Electrical Resistivity monitoring by multivariate regression method

نویسندگان [English]

  • B. Taghavi 1
  • F. Hajizadeh 2
  • H. moomivand 3
چکیده [English]

Petrophysical and Geomechanical properties of rocks are important parameters in the design of engineering works and classification of rocks for engineering purposes. Recent studies indicate that geophysical methods, especially seismic and electrical, are able to estimate mechanical parameters and recognize spatial variations. In this research, to develop a predictive model for the uniaxial compressive strength (UCS), special electrodes were installed on the saturated core samples and simultaneously, the uniaxial compressive strength test and electric current flowing through the samples was done and variation of electrical resistivity during loading was measured in the laboratory. The results indicated that the structure and texture of rock had an important effect on the resistivity behavior during a mechanical loading.

In this study, thirty core samples from the Fault breccias and Bimrocks (Block-in-matrix-rocks), were collected from different locations of Sabzkouh tunnel route in Chahar Mahal and Bakhtiari Provence. Regression analysis showed that there were generally strong correlations between the UCS and Resistivity in the samples having volumetric block proportion (VBP) of 25–75%. Multiple regression equations were derived for the prediction of UCS based on the resistivity and VBP values. The coefficient of determination (R2) and the root mean square error (RMSE) and the geometric mean error ratio (GMER) indices were calculated as 89.13%, 8.683 and 0.911, respectively, to characterize the prediction performance of the MLR model. The statistical test showed that the MLR model was valid and acceptable for predicting UCS.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Petrophysics
  • Geomechanics
  • Resistivity
  • Block Volume Ratio
  • GMER