1.rock mechanics.introduction

‫مهندسی سنگها‬
‫برای شیبها، پی ها و تونلها‬

Pictures from: http://www.cmrockeng.com/services.html
Engineering in Rocks for Slopes, Foundations and Tunnels

‫1. مقدمه‬

‫سؤاالت اساسی در مکانیک سنگ‬
‫1. مکانیک سنگ چیست؟‬
‫2. هدف از مکانیک سنگ چیست؟‬
‫3. ما چه اطالعاتی می خواهیم بدست آوریم؟‬
‫4. چه خصوصیاتی از سنگها را می توان اندازه گرفت؟‬
‫5. چه روشهایی برای تعیین خصوصیات سنگها استفاده می شود؟‬
‫6. من چه چیزی در انتهای این درس یاد خواهم گرفت (سؤال کلیدی)؟؟؟‬

‫‪Engineering in Rocks for Slopes, Foundations and Tunnels‬‬

‫1. مقدمه‬

‫مراجع درسی‬
Official test book:
T Ramamurthy (2008). Engineering in Rocks for
Slopes, Foundations and Tunnels (2nd edition).
Indian Institute of Technology Delhi, 731 pp.

Additional information:
John A. Hudson & John P. Harrison (2000).
Engineering Rocks Mechanics: An Introduction to
the Principals (2nd edition). Imperial Colledge of
Science, technology and Medicien, University of
London 458pp.

‫2. مکانیک سنگ چیست؟‬

‫‬‫-‬

‫-‬

‫-‬

‫برای اولین بار ‪ :ASEG‬رفتار مکانیکی علمی و کاربردی سنگها‬
‫طبق تعریف اخیر ‪ :ISRM‬کلیه مطالعات مرتبط با رفتار فیزیکی و‬
‫مکانیکی سنگها و توده سنگها و کاربرد آن برای درک بهتر فرایندهای‬
‫زمین شناسی و زمینه های مهندسی‬
‫مهندسی سنگ: مرتبط با بررسی، آزمایش، تحلیل، طراحی سازه و‬
‫نظارت بر اجرای ساختهای مهندسی داخل و یا بر روی توده سنگها‬
‫کلیه این عوامل بستگی به: خصوصیات مهندسی توده سنگ و چگونگی‬
‫تعامل آن با سازه مهندسی‬

‫‪ASEG: Australian Society of Exploration Geophysics, ISRM: International Society for Rock Mechanics‬‬


‫3. هدف از مکانیک سنگ‬
‫ 1) برای طراحی سازه ها: تعیین صالحیت مقاومتی و پایداری توده سنگ برای تحمل بار سازه های‬‫ساخته شده بر روی آن (سطحی و یا زیرزمینی)‬
‫‬‫‬‫‬‫‬‫‬‫‬‫‬‫‬‫-‬

‫ارزیابی خصوصیات انواع حفاری‬
‫مطالعات احداث جاده، مخازن دفن زباله و ...‬
‫ارزیابی مخاطرات زمین شناسی (سیل، زلزله و ...)‬
‫انتخاب مواد ساختمانی‬
‫انتخاب محل سازه‬
‫تحلیل پایداری‬
‫طراحی عملیات حفاری، سیستم نگهدارنده، برنامه های شکست هیدرولیکی و ابزار دقیق و ...‬
‫طراحی و ساخت سازه های مهندسی در انواع سنگها‬
‫مطالعات تغییرشکل سنگها در فشار و یا حرارت باال‬

‫2) شناسایی فرایندهای زمین شناسی‬

‫ ارزیابی مکانیزم گسلها‬‫ مطالعات مقاومت لیتوسفر‬‫- ارزیابی چگونگی انتشار امواج‬

‫ کاربرد در زمینه های مختلف مهندسی: زمین شناسی، معدن، نفت، ژئوفیزیک و عمران (اجرای‬‫تونلها، جاده ها، معادن، مخازن زیرزمینی، چاه های نفت، گاز، ژئوترمال، انرژی هسته ای و ...)‬

‫4.اطالعات مورد نظر‬

‫ چگونگی واکنش سنگ در برابر استرسهای وارده (طبیعی یا مصنوعی)؟‬‫ میزان ظرفیت تحمل سنگ ( در سطح یا در عمق)؟‬‫ میران مقاومت برشی سنگ؟‬‫ چگونگی رفتار سنگ تحت بارگذاری پویا ( ‪ )Dynamic‬و لرزه ای؟‬‫ مدول االستیسیته سنگ چیست و چگونه بدست می آید؟‬‫ اثرات سطوح ضعف (صفحات الیه بندی، تورق و شیستوزیته، درز و‬‫شکاف، حفرات و دیگرناپیوستگی ها) بر مقاومت سنگ چیست؟‬
‫- مکانیزم های شکست سنگ ها چه هستند؟‬


‫5. خصوصیات قابل اندازه گیری‬

‫1. سن سنگ؟‬
‫2. نوع هوازدگی سنگ؟‬
‫3. منشأ و جنس سنگ؟‬
‫4. شاخصهای مقاومتی سنگ بکر؟‬
‫5. شاخصهای مقاومتی توده سنگ؟‬

‫؟اثر هر یک بر مقاومت توده سنگ؟‬


Geological time scale

‫1. سن سنگها؟‬



‫2. نوع هوازدگی؟‬
Engineering classification of weathered rock



‫3. منشأ و جنس سنگ؟‬
Primary Rock Types by Geologic Origin



‫4. شاخصهای مقاومتی سنگ بکر؟‬
Index Properties of Intact Rock



‫4.1. وزن مخصوص؟‬
Specific Gravity of Rock Minerals



‫4.2. وزن واحد حجم؟‬
Unit Weights of Rocks



‫4.3. تخلخل و نفوذپذیری؟‬
1. Effects of Porosity
2. Relationship with Other Parameters
3. Porosity vs. Permeability

Pictures: www.engr.usask.ca

Rock Mass Indexes

‫5. شاخصهای مقاومتی‬
‫توده سنگ؟‬
* Description of Joints:
Orientation, Persistence,
Roughness, Wall Strength,
Aperture, Filling, Seepage,
Number of sets, Block size,
spacing.


‫6. روشهای مطالعه‬

‫بررسیهای ژئوتکنیکی:‬
‫چگونه شروع کنم؟‬
‫"برنامه ریزی، برنامه ریزی و برنامه ریزی"‬
‫• برنامه ریزی برای یک نتیجه قابل قبول‬

‫• بررسی مطالعات قبلی‬
‫• بررسی بهترین و مناسبترین روش‬
‫• بررسی مشکالت منطقی و عقلی طرح (لجستیک)‬
‫• مطالعه دقیق و شناسایی نهایی طرح‬

‫• برنامه ریزی برای سود قابل قبول‬

‫• در نظر گرفتن آمادمیک یا صنعتی بودن طرح‬
‫• در نظر گرفتن هزینه های پیش بینی نشده، تاخیرات و ...‬



‫‪ ‬تعیین اهداف:‬
‫عمق، ابعاد، سرعت و دقت و زمان‬

‫‪ ‬تعیین محدودیت ها:‬
‫امکانات، اقتصادی، سیاسی، اجتماعی، مذهبی‬

‫‪ ‬تعیین مشخصات طرح‬
‫‪ ‬تعیین مشخصات زمین شناسی و ژئوتکنیکی‬
‫‪ ‬تعیین و انتخاب روش مناسب:‬
‫موقعیت طرح، موانع، چگونگی اکتساب داده ها، پردازش، ذخیره سازی و کاربرد آنها‬


‫اجرای درست و برنامه ریزی شده‬
Cost and Benefits of a Geotechnical consultant

‫نتیجه بهتر‬
‫سود بیشتر‬


Rotary coring

1. Site Investigation
2. Sampling
3. Drilling , Coring & Probing
• Rotary coring
• Percussion drilling
• Rock probing

4. In-situ Tests
5. Laboratory Tests

Percussion drilling

• Strength tests
• Durability Tests
• permeability Tests

6. Geophysical Investigations
• Seismic Methods
• Gravity Methods
• Electrical, Electro-magnetic and …

7. Mathematical Equations from Solid Mechanics
Hooke’s Law: strain is directly proportional to stress
•Stress: quantity proportional to force
•Strain: recoverable deformation (elastic)
Moduli express the relationship between stress and strain

Shear Modulus μ

Modulus of elasticity or Young’s Modulus E

7. Mathematical Equations from Solid Mechanics
Uniaxial compression is not only subject to length reduction, but also expansion

Poisson’s Ratio v

At isotropic compression by pressure change exists volume change
Compression Modulus K

Compressibility β or κ
Moduli are expressed in pressure units (Pa or N/m²), except for v (dimensionless)

8. Empirical methods
Various classifications of rocks for
• Stability of rock mass
• Support

9. Numerical Methods

• Finite Element Method
• Boundary Element Methods

10. Modelling
• Equivalent Continuum Modelling of Jointed Rock Mass
• Geomechanical Modelling
• Rock probing



‫مقیاس مطالعه‬

‫‪Scale of Observations‬‬

‫در بیشتر مطالعات جهت درک بهتر فرایندهای زمین شناسی بایستی بررسیها در‬
‫مقیاس کوچک انجام گیرد.‬
‫پیش بینی رفتارهای ماکروسکوپیک بر اساس آنچه است که بطور فیزیکی در مقیاس‬

‫میکروسکوپیک رخ می دهد.‬
‫‪Mechanistic rather than Phenomenological Approach‬‬
‫راهکاری مکانیکی بجای پدیده شناختی‬


‫7. جامعه و مکانیک سنگ‬
:‫نقش های اجتماعی‬
‫• ایجاد روشهای پیشرفته مطالعاتی و تحقیقاتی‬
‫• آموزش محققین جوان‬
)‫• اجرای کارگاه های آموزشی و کنفرانس ها (منطقه ای، محلی‬
‫• تهیه و تدوین مجالت، کتاب های تخصصی و بروشورها‬
:‫• ایجاد انجمنها و ژورنالهای مرتبط برای مثال‬
ISRM (1966): International Society for Rock Mechanics
ARMA (2002): American Rock Mechanics Association
SRMEG (1998): Society For Rock Mechanics & Engineering Geology
IRSRM (1994): Iranian Society for Rock Mechanics
CARMA (1999): CAnadian Rock Mechanics Association And ...


‫7. جامعه و مکانیک سنگ‬

‫ژورنالهای علمی در زمینه مکانیک سنگ‬
International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences (IF: 1.2)
Original Research, New Developments and Case Studies in Rock Mechanics and
Rock Engineering for Mining and Civil Applications
Rock Mechanics and Rock Engineering (IF: 1.16)
Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering (JRMGE)
Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering


‫8. منابع و مراجع‬

1. T Ramamurthy (2008). Engineering in Rocks for Slopes,
Foundations and Tunnels (2nd edition). Indian Institute of
Technology Delhi, 731 pp. “Chapter 1: pages 1-2,
Chapter 2: pages 36- 46”
2. S Chandra (2010). Lectures on Rock Mechanics.
Department of Civil Engineering, Indian Institute of
Technology Kanpur, 35 PP.
3. www.wikipedia.org
4. D Faulkner (2010). Lectures on Rock Mechanics and
Engineering Geosciences, 33 pp.


1.rock mechanics.introduction

Recommended

Recommended

More Related Content

Featured

Featured (20)

1.rock mechanics.introduction