%53تخفیف

بررسی رابطه ی بین سرعت امواج لرزه ای و ناهمسانگردی در سنگ های متورق برای تعیین پارامتر های فیزیکی و مکانیکی

Name: بررسی رابطه ی بین سرعت امواج لرزه ای و ناهمسانگردی در سنگ های متورق برای تعیین پارامتر های فیزیکی و مکانیکی
SKU: 8144
Price: 210000 IRR
Availability: InStock

رشته ژئوفیزیک – لرزه شناسی

چکیده

امروزه کاربرد روشهای لرزهای در مطالعات علوم مهندسی به سرعت رو به افزایش است. این روشها به منظور بهدست آوردن اطلاعات غیرمستقیم از کیفیت تودهسنگ یا خاک و همچنین سایر پارامترهای فیزیکی، دینامیکی و ژئوتکنیکی میباشند. مطالعهی آزمایشگاهی خواص فیزیکی و مکانیکی سنگها و ارتباط بین این خواص به فهم بهتر و جامعتر دادههای ژئوفیزیکی و پتروفیزیکی کمک میکند. در این تحقیق با استفاده از نمونه مغزههای سنگی متورق شیستی که از بلوکهای سنگی برداشت شده از معدن سرب و روی انگوران تهیه شدهاند، به بررسی خواص فیزیکی، کشسانی، مکانیکی و ناهمسانگردی لرزهای در مقیاس آزمایشگاهی و تأثیر زاویهی جهتیافتگی بر روی سرعت انتشار امواج طولی و برشی، تعیین روابط بین سرعت امواج، ویژگیهای دینامیکی و مقاومت فشاری با زاویه جهتگیری در آنها پرداخته شده است. سرعت امواج نمونهها از طریق برداشت اولین زمان رسیدها از سیگنالهای پالس عبوری ثبت شده بهدست آمد. پس از آن، به بررسی رفتار مدولهای الاستیک دینامیکی و تحلیل ناهمسانگردی سرعت امواج، تعیین پارامترهای ناهمسانگردی و رابطهی آنها با مقادیر مقاومت تکمحوره و سختی اشمیت نسبت به زاویهی جهتگیری و تورق در نمونهها پرداخته شد. نتایج بهدست آمده نشان داد که سرعت امواج P و S با افزایش زاویهی جهتیافتگی نسبت به راستای انتشار کاهش پیدا میکنند. تأثیر جهتگیری کانیها و زاویهی تورق بر مدولهای الاستیک دینامیکی و نسبت پواسون به همان اندازهای که بر سرعت انتشار امواج داشت، بر این ضرایب نیز تأثیر میگذارد و با افزایش زاویهی تورق نسبت به محور تقارن نمونهها، مقادیر مدولهای کشسانی یک روند نزولی دارند. این مقادیر نشان میدهند که ضرایب الاستیک دینامیکی نسبت به زاویهی جهتیافتگی دارای خاصیت ناهمسانگردی هستند. هر چه زاویهی جهتیافتگی نسبت به راستای انتشار امواج بیشتر میشود مقادیر پارامترهای ناهمسانگردی افزایش و نسبت بههم اختلاف مییابند. مقادیر پارامترهای ناهمسانگردی تامسون در جهات موازی با محور تقارن، صفر یا نزدیک به صفر بهدست آمدند و این نشاندهندهی خاصیت همسانگردی عرضی نمونهها در زوایای جهتگیری نزدیک به صفر درجه میباشد. نمونههای با زاویهی جهتیافتگی غیر صفر درجه نسبت به محور تقارن از فرض ناهمسانگردی الاستیک ضعیف پیروی میکنند. نمونههای مورد آزمون، دارای مقادیر بالای مقاومت فشاری تکمحوره در جهتگیریهای موازی و عمود بر محور تقارن و مقاومت حداقل در زاویهی 30 درجه نسبت به محور تقارن در نمونه ها میباشند. همچنین منحنی سختی اشمیت بهدست آمده تقریباً با نمودار مقاومت تکمحوره مطابقت خوبی دارد.

دسته: زمین شناسی, فنی و مهندسی برچسب: امواج لرزهای و, بررسی, بین, پارامترهای, تعیین, رابطه ی, سرعت, سنگهای, فیزیکی, متورق, مکانیکی, ناهمسانگردی

توضیحات

بررسی رابطه ی بین سرعت امواج لرزه ای و ناهمسانگردی در سنگ های متورق برای تعیین پارامتر های فیزیکی و مکانیکی

فهرست مطالب

1- فصل اول. 8

1-1- مقدمه. 9

1-2- روش آزمون آلتراسونیک… 10

1-3- امواج لرزه­ای.. 12

1-4- خصوصیات امواج لرزه­ای.. 12

1-4-1 – امواج حجمی یا پیکره­ای.. 13

الف) امواج طولی.. 13

ب) امواج عرضی.. 14

1-4-2 – امواج سطحی.. 15

1-5- امواج فراصوتی.. 16

1-6- نحوه تولید امواج فراصوتی در آزمایشگاه 17

1-7- عوامل مؤثر بر سرعت امواج لرزه­ای.. 18

1-7-1 – اثر تورق و زاویه­ی جهت­گیری لایه­ها 21

1-8- ناهمسانگردی سرعتی.. 21

1-9- انواع ناهمسانگردی.. 23

1-9-1 – ناهمسانگردی لرزه­ای.. 23

1-10- اهمیت موضوع. 25

2- فصل دوم. 28

2-1- مقدمه. 29

2-2- ژئومکانیک سنگ­ها 30

2-3- نظریه کشسانی مواد. 30

2-3-1 – تنش… 31

2-3-2 – کرنش… 32

2-3-3 – قانون هوک.. 33

2-3-4 – مدول یانگ… 34

2-3-5 – مدول کپه­ای.. 34

2-3-6- مدول برشی.. 34

2-3-7 – مدول محوری.. 35

2-3-8 – نسبت پواسون. 36

2-3-9 – ثابت­های لامه. 36

2-4- روابط بین ضرایب کشسانی.. 37

2-5- ناهمسانگردی در سنگ­ها 38

2-6- تعریف ناهمسانگردی.. 39

2-7- تفاوت ناهمسانگردی و ناهمگنی.. 40

2-8- بررسی­های تئوری ناهمسانگردی.. 41

2-8-1 – محیط همسانگرد کامل.. 41

2-8-2 – محیط همسانگرد عرضی.. 43

2-8-3 – ناهمسانگردی الاستیک ضعیف… 48

2-9- پیشینه تحقیق.. 54

2-9-1 – مطالعات کینگ در سال 1970. 55

2-9-2 – مطالعات لو و همکاران در سال 1986. 56

2-9-3 – مطالعات ساروغلو و همکاران در سال 2004. 63

3- فصل سوم. 68

3-1- مقدمه. 69

3-2- روش کار. 70

3-4- زمین­شناسی محل نمونه­برداری.. 70

3-5- سنگ­های شیستوزیته. 72

3-6- روش نمونه­برداری.. 74

3-7- عملیات آزمایشگاهی.. 75

3-7-1 مغزه­گیری از بلوک­های سنگ… 75

3-7-2 – آماده­سازی نمونه­ها 76

3-8- شرح دستگاه اندازه­گیری سرعت.. 77

3-9- اندازه­گیری­های آزمایشگاهی.. 79

3-10- آزمون­های مکانیک سنگ بر روی نمونه­ها 83

3-10-1 – روش تعیین سختی با استفاده از چکش اشمیت.. 83

3-10-2 -تعیین مقاومت تک­محوری بر روی نمونه­ها 86

4- فصل چهارم. 88

4-1- مقدمه. 89

4-2- رفتار سرعت امواج نسبت به زاویه جهت­یافتگی.. 89

4-3- رابطه­ی ضریب کندی سرعت نسبت به زاویه­ی ناهمسانگردی.. 92

4-4- سرعت برونراند نرمال ( ) 94

4-5- تعیین رابطه­ی بین مدول­های الاستیک دینامیکی و زاویه­ی ناهمسانگردی.. 95

4-5-1 – رابطه­ی مدول­های الاستیک دینامیکی نسبت به زاویه­ی ناهمسانگردی.. 96

4-6- محاسبه­ی پارامترهای ناهمسانگردی سرعت.. 99

4-7- تأثیر جهت­یافتگی و لایه­یندی بر روی خصوصیات مکانیکی.. 105

4-7-1 – تعیین رابطه­ی بین مقاومت سختی اشمیت و زاویه­ی ناهمسانگردی.. 108

4-7-2 – تعیین رابطه­ی بین مقاومت فشاری تک­محوره و زاویه­ی ناهمسانگردی.. 108

4-8- مقایسه­ی رفتار ضرایب الاستیک دینامیکی با پارامتر مقاومت تک­محوره 108

4-8-1 – مدول ارتجاعی دینامیکی و مقاومت تک­محوره با زاویه­ی ناهمسانگردی.. 108

4-8-2 – تعیین رابطه­ی بین سرعت موج P و مقاومت فشاری تک محوره 111

5- فصل پنجم. 113

5-1- نتیجه­گیری.. 114

5-2- پیشنهادات.. 115

5-3- منابع. 116

فهرست شکل­ها

شکل ‏1‑1: شماتیکی از سیستم اندازه­گیری سرعت امواج با استفاده از دستگاه آلتراسونیک… 11

شکل ‏1‑2: تغییر شکل الاستیک و حرکت ذرات نسبت به سیر موج. 15

شکل ‏1‑3: تغییر شکل الاستیک و حرکت ذرات نسبت به سیر موج. 16

1-3- امواج لرزهای.. 12

1-4- خصوصیات امواج لرزهای.. 12

1-4-1 – امواج حجمی یا پیکرهای.. 13

1-7- عوامل مؤثر بر سرعت امواج لرزهای.. 18

1-7-1 – اثر تورق و زاویهی جهتگیری لایهها 21

1-9-1 – ناهمسانگردی لرزهای.. 23

2-2- ژئومکانیک سنگها 30

2-3-5 – مدول کپهای.. 34

2-3-9 – ثابتهای لامه. 36

2-5- ناهمسانگردی در سنگها 38

2-8- بررسیهای تئوری ناهمسانگردی.. 41

3-4- زمینشناسی محل نمونهبرداری.. 70

3-5- سنگهای شیستوزیته. 72

3-6- روش نمونهبرداری.. 74

3-7-1 مغزهگیری از بلوکهای سنگ… 75

3-7-2 – آمادهسازی نمونهها 76

3-8- شرح دستگاه اندازهگیری سرعت.. 77

3-9- اندازهگیریهای آزمایشگاهی.. 79

3-10- آزمونهای مکانیک سنگ بر روی نمونهها 83

3-10-2 -تعیین مقاومت تکمحوری بر روی نمونهها 86

4-2- رفتار سرعت امواج نسبت به زاویه جهتیافتگی.. 89

4-3- رابطهی ضریب کندی سرعت نسبت به زاویهی ناهمسانگردی.. 92

4-5- تعیین رابطهی بین مدولهای الاستیک دینامیکی و زاویهی ناهمسانگردی.. 95

4-5-1 – رابطهی مدولهای الاستیک دینامیکی نسبت به زاویهی ناهمسانگردی.. 96

4-6- محاسبهی پارامترهای ناهمسانگردی سرعت.. 99

4-7- تأثیر جهتیافتگی و لایهیندی بر روی خصوصیات مکانیکی.. 105

4-7-1 – تعیین رابطهی بین مقاومت سختی اشمیت و زاویهی ناهمسانگردی.. 108

4-7-2 – تعیین رابطهی بین مقاومت فشاری تکمحوره و زاویهی ناهمسانگردی.. 108

4-8- مقایسهی رفتار ضرایب الاستیک دینامیکی با پارامتر مقاومت تکمحوره 108

4-8-1 – مدول ارتجاعی دینامیکی و مقاومت تکمحوره با زاویهی ناهمسانگردی.. 108

4-8-2 – تعیین رابطهی بین سرعت موج P و مقاومت فشاری تک محوره 111

5-1- نتیجهگیری.. 114

فهرست شکلها

شکل ‏1‑1: شماتیکی از سیستم اندازهگیری سرعت امواج با استفاده از دستگاه آلتراسونیک… 11

شکل 2-3: سطوح برگوارگی و خطوارگی در یک المان از محیط جهتیافته. 47

شکل ‏2‑4: تصویر شماتیکی از برگوارگی در نمونههای استوانهای شکل. 47

شکل 2-5: انتشار جبههی امواج لرزهای در یک محیط ناهمسانگردی بیضوی………………………………………………….51

شکل ‏2‑6: بررسی تغییرات سرعتهای امواج تراکمی و برشی با فشار خارجیدر نمونههای سنگی. 58

شکل ‏2‑8: تغییرات نسبت پواسون با فشار خارجی برای سنگهای بریا و بویس 60

شکل ‏2‑12: نمودار تغییرات مقاومت تکمحوره با زاویهی جهتگیری تورق در نمونهها 66

شکل ‏3‑1 : نقشهی موقعیت جغرافیایی محل نمونهبرداری- معدن سرب و روی انگوران. 71

شکل ‏3‑2: شیستهای کانسار انگوران (کوارتزمیکاشیست) و جهتیافتگی آنها 71

شکل ‏3‑3: تصاویر میکروسکوپی سنگهای شیستوزیته مغزهگیری شده زیر نور طبیعی و پلاریزان. 74

شکل ‏3‑4: مغزهگیری از بلوکهای سنگی شیستوزیته با استفاده از دستگاه مغزهگیر. 75

شکل ‏3‑5: نمونه مغزههای تهیه شده و نامگذاری آنها جهت تستهای سرعتی.. 77

شکل ‏3‑6: سیستم اندازهگیری سرعت امواج P و S در نمونههای سنگ شیستی.. 77

شکل ‏3‑7: اندازهگیری زمان اولین رسید امواج P و S در نمونهها 80

شکل ‏3‑8: نمونه شکلهای ثبت شدهی امواج بر روی نمایشگر دستگاه 81

شکل ‏3‑11: انجام آزمون مقاومت فشاری تکمحوره بر روی نمونهها 78

شکل ‏4‑1: نمودار تغییرات سرعت امواج P نسبت به زاویهی جهتگیری از صفر تا 90 درجه. 89

شکل 4-2: نمودار تغییرات سرعت امواج S نسبت به زاویهی جهتگیری از صفر تا 90 درجه. 90

شکل ‏4‑3: نمودار تغییرات سرعت امواج P و S نسبت به زاویهی جهتیافتگی.. 90

شکل ‏4‑4: تصویر میکروسکوپی از سنگهای شیستی مورد آزمون و جهتیافتگی آنها 91

شکل ‏4‑6: نمودار کندی سرعتهای موج P و S با زاویهی جهتگیری نسبت به راستای انتشار امواج.. 92

شکل ‏4‑7 : نمودار تغییرات نسبت سرعتها به زاویهی ناهمسانگردی در نمونهها 93

شکل ‏4‑8: نمودار تغییرات نسبت سرعتها نسبت به موج P. 93

شکل ‏4‑9: نمودار تغییرات نسبت سرعتها نسبت به موج S. 94

شکل 4-10: نمودار برونراند نرمال سرعت امواج P و S نسبت به زاویهی ناهمسانگردی در نمونهها 95

شکل ‏4‑11: نمودار تغییرات ضریب ارتجاعی دینامیکی با زاویهی ناهمسانگردی.. 96

شکل ‏4‑12: نمودار تغییرات ضریب تراکمناپذیری دینامیکی با زاویهی ناهمسانگردی.. 97

شکل ‏4‑13: نمودار تغییرات ضریب برشی دینامیکی با زاویهی ناهمسانگردی.. 97

شکل ‏4‑14 : نمودار تغییرات ثابت لامهی λ با زاویهی ناهمسانگردی.. 98

شکل ‏4‑15: نمودار تغییرات نسبت پواسون دینامیکی با زاویهی ناهمسانگردی.. 98

شکل ‏4‑16: نمودار تغییرات پارامتر ناهمسانگردی ɛ با زاویهی ناهمسانگردی. 101

شکل 4-17: نمودار تغییرات پارامتر ناهمسانگردی γ با زاویهی ناهمسانگردی.. 102

شکل ‏4‑18: نمودار تغییرات پارامتر ناهمسانگردی δ با زاویهی ناهمسانگردی.. 102

شکل 4-22: نمودار تغییرات پارامترهای ناهمسانگردی نسبت به زاویهی ناهمسانگردی.. 105

شکل ‏4‑23: نمودار تغییرات سختی اشمیت با زاویهی ناهمسانگردی.. 106

شکل ‏4‑24: نمودار تغییرات مقاومت فشاری تکمحوره با زاویهی ناهمسانگردی.. 107

شکل ‏4‑25: الگوی شکست نمونهها با تغییرات زاویهی جهتگیری در نمونهها 107

شکل ‏4‑26 : مقایسهی نمودار تغییرات مقاومت فشاری تکمحوره و مدول ارتجاعی دینامیکی.. 108

شکل ‏4‑27: مقایسهی نمودار تغیرات مقاومت فشاری تکمحوره و مدول تراکمناپذیری دینامیکی.. 108

شکل ‏4‑28: مقایسهی نمودار تغییرات مقاومت فشاری تکمحوره و نسبت پواسون دینامیکی. 109

شکل ‏4‑29: مقایسهی نمودار تغییرات مقاومت فشاری تکمحوره و مدول برشی دینامیکی.. 109

شکل ‏4‑30 : مقایسهی نمودار تغییرات مقاومت فشاری تکمحوره و ثابت لامهی λ دینامیکی.. 110

شکل ‏4‑31: منحنی بهدست آمده برای موج P نسبت به مقاومت فشاری تکمحوره 111

شکل ‏4‑32: منحنی بهدست آمده برای موج S نسبت به مقاومت فشاری تکمحوره. 112

فهرست جدولها