ارزیابی برش پذیری ماسه سنگ قرمز فوقانی با استفاده از آزمون برش خطی کوچک مقیاس

طراحی و انتخاب ماشین مناسب و پیش‌بینی عملکرد آن به‌منظور برنامه‌ریزی و تخمین هزینه‌های پروژه در استخراج مکانیکی و حفر مکانیزه تونل‌ها ضروری است. ارزیابی برش‌پذیری سنگ در روش‌های حفر مکانیزه شامل بررسی رفتار سنگ و اندرکنش آن با تیغه است و انجام آزمون‌های برش در مقیاس آزمایشگاهی، مطمئن‌ترین راه برای ارزیابی دقیق رفتار سنگ و تیغه در شرایط نزدیک به محیط واقعی است. در این مطالعه، از آزمون برش خطی کوچک‌مقیاس برای ارزیابی برش‌پذیری سنگ و ارتباط آن با پارامترهای مکانیکی سنگ استفاده شده است. بدین منظور، نمونه‌هایی از ماسه‌سنگ قرمز بالایی قم انتخاب شده و همزمان آزمون‌های استاندارد برای شناسایی نوع سنگ و تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی آن انجام شده است. نتایج آزمون‌های برش خطی کوچک‌مقیاس نشان می‌دهد نیرو و انرژی ویژه برش به ترتیب یک رابطه خطی مستقیم و یک رابطه غیرخطی با عمق برش دارد. همچنین، سرعت برش رابطه‌ی معنی‌داری با نیرو و انرژی ویژه ندارد. علاوه‌بر‌این، نیروهای حاصل از آزمون برش خطی با نتایج مدل ایوانس (evans) مقایسه شد. مقایسه نتایج، تطابق خوب روش آزمایشگاهی با مدل نظری را نشان داد. با وجود این، آزمون‌های بیشتری به منظور دریافت نتایج دقیق‌تر و ارائه یک مدل جدید برش‌پذیری سنگ در حال انجام است.

Cuttability assessment of UpperRed Sandstone using small scale linear cutting test

Design and selection of a proper machine and its performance prediction is a very delicate and important part for planning and estimation of project costs in mining and mechanized tunneling. Assessment of rock cuttability in mechanized excavation includes the study of rock behavior and rocktool interaction. Accordingly, laboratory rock cutting test is the most reliable method to precisely evaluate the behavior of rock and tool in a close condition to real field situation. In this study, the small scale linear cutting machine was used for assessing the rock cuttability and its relationship with rock mechanical parameters. To do this, test specimens were selected from Qom Upper Red Sandstones. At the same time, standard tests were carried out for detailed rock characterization and determination of its physical and mechanical properties. Upon performing the tests, the cutting force and specific energy respectively showed linear and nonlinear relationship with the cutting depth. Also, the cutting speed didn’t show a meaningful relation with cutting force and specific energy. The results obtained from rock cutting tests were compared with those from Evans rock cuttability model. Although the experiment is in good agreement with theory, more tests are underway to achieve more accurate results and develop a new model for determination of rock cuttability.