درس دوم مکانیک سنگ- خواص فیزیکی و شاخص سنگ ها
ويژگي هاي فيزيکي، مکانیکی و خواص شاخص سنگ ها
خواص فیزیکی: خواصی که تماماً وابسته به ذات سنگ هستند را خواص فیزیکی سنگ گویند.
خواص مکانیکی: خصوصیات رفتاری سنگ‌ها تحت نیروهای مکانیکی را خواص مکانیکی سنگ گویند.
خواص شاخص: خواصی هستند که، به کمک ویژگی های فیزیکی سنگ‌ها، براي تخمين خواص مکانيکي و ديناميکي سنگ‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. خواص شاخص به منظور توضيح کيفيت سنگ‌ها به کار گرفته میشوند و از خواص شاخص نمي‌توان براي توصيف جزئيات سنگ استفاده نمود.
نمونه سوال و تمرین خواص فیزیکی سنگ ها:
(1) مغزه ای استوانه ای شکل از ماسه سنگ شامل دانه های کوارتز، فلدسپات با سیمان کلسیتی به قطر mm 82 وطول mm 169 در دست است. پس از اشباع در آب وزن مرطوب این نمونه 21.42 نیوتن و پس از خشک کردن نمونه در کوره وزن آن برابر 20.31 نیوتن به دست آمده است.
• وزن مخصوص مرطوب و خشک و تخلخل کل نمونه را بدست آورید.( اشباع کامل)
• اگر نمونه دیگری را مربوط به همین سازند با چگالی مرطوب 128 پوند بر فوت مکعب (وزن مخصوص مرطوب تقریباً برابر است با 19.98 کیلونیوتن بر مترمکعب) اگر وزن مخصوص خشک آن برابر با 17.17 باشد، با فرض یکسان بودن حجم و تخلخل آن با حجم و تخلخل نمونه قبل، مقدار آب محتوی آن را محاسبه نمایید.
(2) جرم یک نمونه سنگ 2300 گرم و حجم آن 0.00121 مترمکعب است. این نمونه را در آزمایشگاه در کوره کاملاً خشک کرده و مجدداً وزن می نماییم و جرم آن 2070 گرم به دست آمده است. با فرض اینکه Gs یا چگالی نسبی جسم 2.72 باشد، مطلوب است :
• وزن مخصوص یا چگالی سنگ، مقدار آب یا درصد رطوبت(m) ، نسبت پوکی سنگ، تخلخل سنگ
(3) اگر وزن مخصوص نسبی سنگ نمونه ای (Gs) برابر 2.7 و مقدار آب آن %25 و نسبت پوچ آن %70 باشد، مطلوب است:
• وزن مخصوص مرطوب سنگ نمونه،
• وزن مخصوص خشک نمونه
• درجه اشباع نمونه.
(4) مشخصات یک نمونه سنگ به صورت زیر است. با غوطه ور کردن نمونه در آب آن را اشباع می کنیم. رطوبت سنگ در حالت اشباع(m) و γsat را محاسبه نمایید. e=0.8 m=24% Gs=2.68
(5) یک توده سنگ شیل کرتاسه شامل %60 ایلیت با چگالی نسبی 2/6 و %20 کلریت با چگالی نسبی 2/7 و %20 پیریت با چگالی نسبی 5 است. چگالی نسبی سنگ (G) را به دست آورید.
(6) وزن مخصوص خشک و اشباع شده یک نمونه سنگ به ترتیب 2.2 و 2.4 گرم بر سانتی مترمکعب است. مقدار تخلخل این سنگ برابر است با:
(7) نمونه سنگی که تخلخل موثر آن %12 و تخلخل واقعی آن %14 است، در شرایط اشباع 244 گرم وزن دارد. اگر حجم نمونه 100 سانتی مترمکعب باشد، وزن مخصوص خشک آن کدام است: ( وزن مخصوص آب را یک گرم بر سانتیمتر مکعب فرض نمائید.)
(8) روابط مقابل را اثبات کنید:
(9) جرم یک نمونه سنگ 2290 گرم و حجم آن 0.00115 متر مکعب می باشد. آن را به آزمایشگاه برده و سپس در کوره حرارتی آن را کاملاً خشک کرده و دوباره وزن می کنیم. این بار جرم آن 2035 گرم می باشد. بر فرض اینکه Gs=2/68 ، مطلوب است محاسبه ی:
چگالی کل سنگ (ρ)، وزن مخصوص سنگ (γ)، مقدار آب سنگ (m)، نسبت پوکی سنگ (e)، تخلخل سنگ (n)
(10) سنگی با نسبت تخلخل 0.43 و چگالی دانه ای 2.5 در هنگام اشباع شدن، به ازای هر کیلوگرم سنگ چقدر آب در خود ذخیره می کند؟
(11) اگر وزن مخصوص نسبی نمونه ای (Gs) برابر 2/7، مقدارآب نمونه 25 درصد و نسبت پوکی آن برابربا %70 باشد، وزن مخصوص خشک(γd) و درجه اشباع (S) به ترتیب برابرند با:
(12) اگر وزن مخصوص اشباع یک نمونه از سنگ 22 کیلو نیوتن بر متر مکعب و وزن مخصوص نسبی آن برابر با 2/7 و وزن مخصوص آب 9/8 کیلونیوتن بر متر مکعب در نظر گرفته شود، پوکی و در صد تخلخل نمونه سنگ چقدر است.
روابط اساسی وزنی حجمی سنگ ها:
روابط ترکیبی وزنی حجمی سنگ ها:
