بررسی اثر عوامل دستگاهی و مشخصات هندسی نمونه بر سرعت موج فشاری در نمونه های سنگی تراورتن

برآورد شاخص های مکانیکی و فیزیکی سنگ ها برای طراحی و تحلیل سازه های سنگی مانند شیب های سنگی، تونل ها، سدها، ترانشه های عمیق و مغارها بسیار حائز اهمیت است. روش مستقیمی که با آن بتوان شاخص های سنگ را بدون اجرای مراحل پرزحمت، پرهزینه و وقت گیر آزمایشگاهی یا برجا تعیین کرد، وجود ندارد. بنابراین به یک روش آسان، با اطمینان قابل قبولو غیرمستقیم برای تعیین ویژگی های مکانیکی و فیزیکی سنگ ها نیاز است. در بین این روش ها از روش فراصوتی به منزله یک راهکار کم هزینه، آسان، سریع و با دقتی قابل قبول برای تعیین ویژگی های سنگ می توان بهره جست. در روش فراصوتی با تعیین سرعت موج در نمونه، این امکان وجود دارد که بتوان سایر پارامتر های شاخص سنگ و همچنین کیفیت سنگ را تعیین کرد. اندازه گیری سرعت موج فشاری را هم در محیط بزرگ مقیاس برجا و هم در محیط آزمایشگاهی می توان عملی ساخت. سرعت امواج فشاری در سنگ ها با ویژگی های سنگ بکر ارتباط نزدیکی دارد و با اندازه گیری سرعت موج فشاریدر محیط سنگی می توان ساختار و بافت سنگ را ارزیابی کرد.نگارنده رابطjalalisme@shahroodut.ac.irCorresponding author: روش سرعت تپ (پالس) یا فراصوتی زمان عبور موج فرا صوتی را درون جسم اندازه گیری می کند.در روش فراصوتی از بعضی مبدل های الکترومکانیکی برای ارسال و دریافت امواج کشسان استفاده می شود. سرعت موج با تقسیم طول نمونه بر زمان عبور موج اندازه گیری شده در نمونه که بین مبدل های فرستنده و گیرنده قرار گرفته است، به دست می آید. در این تحقیق به اجرای مجموعه ای آزمایش فراصوتی روی هجده نمونه متفاوت از سنگ تراورتن اقدام شده است. این آزمایش ها روی پارامترهای نسبت طول به قطر نمونه، بسامد و دامنه موج و تکرار تپ در واحد زمان و تاثیر آنها بر سرعت موج فشاری متمرکز شده است. در این تحقیق از دستگاه فراصوتی استفاده شده است که دارای قابلیت ارسال و دریافت امواج فراصوتی فشاری با استفاده از دو نوع مبدل 75 و 125 کیلوهرتزی است. توانایی تغییر در بسامد موج فشاری ارسال شده، تغییر در دامنه موج و تعداد تپ در واحد زمان از دیگر امکانات این دستگاه به شمار می رود.روند اجرای آزمایش ها به این صورت است که در هر مرحله، فقط یک پارامتر تغییر می کند و بقیه پارامتر ها ثابت در نظر گرفته می شوند تا ارزیابی اثر پارامتر مورد بررسی ممکن شود.برای هریک از مبدل ها، نسبت طول به قطر نمونه ها در شش سطح از 5/0 تا 3، بسامد موج ارسالی در بازه 50 تا 210 هرتز، دامنه موج ارسالی از 1/0 تا 4 ولت و تکرار تپ موج در بازه 5/0 تا 16 هرتز تغییر داده و نتایج ثبت شد. شایان ذکر است که نتایج هر آزمایش حاصل میانگین گیری عددی از سه بار اجرای آزمایش در هر مرحله است که هدف از این کار، کمینه کردن اثر خطاهای گوناگون در حین اجرای آزمایش ها است. برای تحلیل نتایج از یک کد نرم افزاری توسعه داده شده در محیط نرم افزار مت لب استفاده شد که امکان تعیین سرعت عبور موج در نمونه با استفاده از ترسیم پوش موج را فراهم می آورد. به طورکلی روشن شده است که با افزایش نسبت طول به قطرنمونه ها، افزایش دامنه موج و کاهش بسامد، سرعت موج فشاری، به ترتیب در بازه تقریبی 3400 تا 4300 متر بر ثانیه برای مبدل 75 کیلوهرتزی و 2200 تا 3800 متر بر ثانیه برای مبدل 125 کیلوهرتزی افزایش می یابد؛ درحالی که با تغییرات تکرار تپ در واحد زمان در یک مقدار مشخص از این پارامتر، سرعت موج فشاری حداکثر می شود.