محمد رضائی

سرعت امواج عبوری از توده سنگ یکی از پارامترهای موثر بر رفتار آن است که نقش مهمی در شناخت توده سنگ ایفا می کند. با ارزیابی این پارامتر و شناخت کامل خصوصیات ناپیوستگی موجود در توده سنگ، می توان برآورد دقیق تری از وضعیت توده سنگ و کیفیت آن داشت. در این تحقیق، از مدل های آزمایشگاهی، آماری و عددی برای بررسی و تأثیر پنج خاصیت مهم ناپیوستگی شامل زبری، تراکم، دهانه، زاویه و نوع ماده پر کننده بر سرعت موج طولی استفاده شده است. بدین منظور، ابتدا هر کدام از خواص فوق در گروه های مختلف طبقه بندی گردیده است. سپس، نمونه های مصنوعی با ابعاد 15×15×15 سانتیمتر متناسب با هر گروه بر اساس ترکیب بهینه 75% ماسه، 15% سیمان و 10% آب در آزمایشگاه ساخته و سرعت موج طولی عبوری از آنها اندازه گیری شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که رابطه دو پارامتر تراکم درزه، زبری و دهانه درزه با سرعت موج طولی به صورت معکوس می باشد. همچنین، رابطه سرعت موج طولی با زاویه درزه به صورت سینوسی است. به منظور بررسی تأثیر ماده پر کننده درزه بر سرعت موج طولی، از اکسید آهن، کلسیت، سیلیس، رس و گچ به عنوان ماده پر کننده استفاده شده است که در آن، بیشترین و کمترین سرعت موج طولی به ترتیب مربوط به پر کننده های گچ و اکسید آهن می باشد. همچنین، سرعت موج طولی مربوط به نمونه های کلسیت و رس به هم نزدیک بوده و هر دو مقداری کمتر از سیلیس است. مدل سازی آماری داده ها بر اساس آنالیز واریانس (جدول آنوا) نشان داد که در بین روابط مورد ارزیابی (خطی، چند جمله ای درجه دو، لگاریتمی، نمایی و توانی)، رابطه چند جمله ای درجه دو بهینه ترین رابطه بین سرعت موج طولی با هر کدام از پارامترهای تراکم، دهانه، زاویه و زبری درزه است. در نهایت، مطالعات اعتبارسنجی با استفاده از نمونه های مصنوعی جدید، صحت قابل قبول روابط پیشنهادی را تأیید کرد. در ادامه، نمونه ها ی مصنوعی با خواص ناپیوستگی ذکر شده با استفاده از روش عددی و نرم افزار PFC2D مدل سازی شده است. پس از مدل سازی نمونه ها، سرعت موج طولی عبوری آنها با استفاده از نرم افزار فوق محاسبه و تأثیر خصوصیات ناپیوستگی بر سرعت موج طولی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدل سازی عددی نشان داد که رابطه سه پارامتر تراکم، دهانه و زبری درزه با سرعت موچ طولی به صورت معکوس و رابطه زاویه درزه با سرعت موج طولی به صورت سینوسی است که همگی منطبق بر روند نتایج آزمایشگاهی و مدل سازی آماری است. با این حاصل، تفاوتی نسبی در مقادیر پارمترهای حاصل از مدل سازی عددی با مقادیر آزمایشگاهی وجود دارد که ناشی از خصوصیات متفاوت نمونه های کالیبراسیون در مدل های عددی با نمونه های واقعی است.