بخش های دانشکده بخش های دانشکده

توضیحات آزمایشگاه :

بسیاری از پروژه های عمرانی کشور نظیر سدسازی، راهسازی، معادن روباز و زیرزمینی همواره با حجم سنگینی از عملیات سنگی روبرو هستند. بدیهی است که تعیین پارامترهای مکانیکی سنگ، نقش کلیدی در طراحی صحیح این پروژه ها ایفا می کند. از آنجایی که انجام آزمایش های صحرایی همواره به سادگی امکان پذیر نبوده و هزینه بالایی در بر دارد، آزمایش های آزمایشگاهی هنوز نیز عمدتا به عنوان منبع اصلی شناسایی خواص سنگ مطرح می باشد.

دانشکده فنی دانشگاه تهران به عنوان اولین دانشکده مهندسی کشور با 70 سال سابقه با رعایت استانداردهای جهانی و حساسیت های فنی همواره مرجعی قابل اتکا جهت تامین اطلاعات اولیه طراحی برای مهندسین مشاور در پروژه ها بوده است. آزمایشگاه مکانیک سنگ گروه مهندسی معدن این دانشکده نیز با استفاده از دستگاه های پیشرفته که برخی از آنها (از جمله دستگاه پرس صلب 450 تنی با کنترل کامل کامپیوتری) در خاورمیانه بی نظیر است و همچنین با بهره گیری از توان اعضا هیئت علمی خود به عنوان قدیمی ترین گروه مهندسی معدن در کشور و تنها قطب علمی در رشته معدن در ایران، آماده سرویس دهی به پروژه های گوناگون در راستای اهداف ذکر شده می باشد.

آزمایشگاه مکانیک سنگ دانشگاه تهران با وسعت 550 متر مربع در طبقه زیرین ساختمان گروه مهندسی معدن دانشکده فنی واقع در پردیس 2 دانشگاه (تقاطع خیابان کارگر شمالی و بزرگراه جلال آل احمد) واقع می باشد. مجموعه آزمایش ها و تجهیزاتی که در این آزمایشگاه موجود است اختصارا در این مجموعه تشریح شده است.

 

امکانات آزمایشگاه:

  1. کرگیری و برش سنگ (Coring and Cutting)

در صورتی که نمونه های مورد نظر آرمایش به صورت مغزه نباشد، در آزمایشگاه از قطعات بزرگ سنگ مغزه گیری می شود. مغزه گیری در قطرهای (54، 65، 101 و 150 میلی متر) میسر می باشد و نمونه های اخذ شده سپس توسط اره سنگ برش داده می شود. در صورتی که سطوح انتهایی نمونه ها نیاز به صیقلی شدن داشته باشند، این کار توسط تراش و سنگ مخصوص انجام می پذیرد. هدف از مجموعه این عملیات، آماده سازی نمونه ها طبق استاندارد های موجود برای انجام سایر آزمایش ها می باشد.

 

آزمایش های اندیس (Index Tests)

هدف از انجام آزمایش های Index تعیین پارامترهای زیر می باشد:

  1. آب محتوی (Water Content): منظور از درصد آب محتوی، نسبت وزن آب موجود در منافذ نمونه سنگ به وزن نمونه کاملا خشک شده آن بر حسب درصد است.
  2. تخلخل (Porosity): تخلخل در سنگ ها که عبارت است از نسبت حجم فضاهای خالی بین دانه ها به حجم کل، عامل مهمی در رفتار مکانیکی و هیدرولیکی سنگ می باشد. تخلخل به دلایل مختلفی از جمله شرایط تشکیل (تخلخل اولیه) و فرآیندهای ثانوی مثل هوازدگی، دگرسانی، انحلال کانی ها، تبلور مجدد و غیره (تخلخل ثانویه) به وجود می آید که در این آزمایش این مقدار به صورت کمی تعیین می شود.
  3. درصد اشباع (Saturation Degree): نسبت حجم آب موجود در سنگ به حجم کل فضاهای خالی موجود بیانگر درصد اشباع سنگ می باشد که در تعیین میزان نفوذ آب به سازه نقش بسزایی دارد.
  4. وزن حجمی (Unit Weight): وزن حجمی معمولا در سه حالت وزن حجمی کل (γ)، وزن حجمی خشک (dryγ) و وزن حجمی اشباع (satγ) بیان می شود. این پارامتر یکی از عوامل کنترل کننده فشار وارد بر سازه های زیرزمینی می باشد. پارامترهای فوق با استفاده از ترازوی دقیق و خشک کن (Oven) تعیین می شوند.

 

 

 

  1. دستگاه تعیین مقاومت فشاری تک محوره و مدول یانگ (Uniaxial Compressive Test and Young's Modulus)

آزمایش مقاومت تک محوره (یا نامحصور) متداول ترین آزمون آزمایشگاهی برای مطالعات مکانیک سنگی بر روی ماده سنگ می باشد. در این آزمایش نمونه سنگ در داخل یک فریم قرار داده شده و توسط یک جک با ظرفیت مناسب تحت بارگذاری قرار می گیرد. برای نمونه های مختلف از جک های با ظرفیت مختلف (تا 450 تن) استفاده می شود. برای آنکه بارگذاری کاملا غیر نقطه ای باشد از یک مفصل کروی بر روی نمونه استفاده می شود.

بارگذاری تحت سرعت کنترل شده تا زمان وقوع شکستگی در سنگ ادامه می یابد. در صورتی که از فریم های غیر صلب برای بارگذاری نمونه ها استفاده شود، تنها می توان مقدار مقاومت نهایی سنگ را ثبت نمود و اطلاعی از رفتار پس از شکست سنگ در اختیار قرار نمی گیرد. در صورتی که آگاهی از رفتار پس از شکست سنگ ضروری باشد، باید از فریم های صلب استفاده نمود.

آزمایشگاه مکانیک سنگ دانشگاه تهران دارای یک دستگاه پرس صلب کنترل اتوماتیک MTS است که در نوع خود در خاورمیانه بی نظیر است. این دستگاه دارای بدنه های کاملا صلب بوده که آن را قادر می سازد تا بتواند رفتار پس از شکست نمونه ها را در شرایط بارگذاری تک محوره و سه محوره تعیین نماید. بدین ترتیب می توان سازه هایی را که در آن سنگ تا سر حد مقاومت نهایی اش بارگذاری شده را نیز طراحی نمود. شرایط مختلف بارگذاری در این دستگاه به صورت کاملا کامپیوتری برنامه ریزی شده و قابل تعریف می باشد. دستگاه مذکور دارای ظرفیت 450 تن در فشار و 240 تن در کشش می باشد. با استفاده از سنسورهای مختلفی که همراه دستگاه وجود دارد می توان کرنش های طولی، عرضی و نیروهای قائم را به دقت تعیین و در حین آزمایش به صورت دیجیتالی ثبت نمود. در این دستگاه می توان بارگذاری ثابت، جابجایی ثابت، کرنش طولی و یا عرضی ثابت و بارگذاری دینامیکی را تعریف و با دقت اعمال کرد و نتایج را در فایل کامپیوتری ثبت تا برای موارد طراحی بعدی مورد استفاده قرار داد.

      

 

 

آزمایش مقاومت فشاری سه محوره (Triaxial Compressive Test)

برای شبیه سازی تنش سه محوره که به سنگ در اعماق رمین وارد می شود، از این آزمایش استفاده می شود. متداول ترین روش اعمال تنش سه محوری در آزمایشگاه به نمونه سنگ، استفاده از سلول هوک می باشد که در آن ضمن اعمال یک فشار جانبی هیدرولیکی، نمونه تحت تنش قائم قرار می گیرد.

با انجام این آزمایش تحت مقادیر مختلف تنش جانبی، پوش گسیختگی سنگ ترسیم و بر اساس آن پارامترهای مقاومت سنگ (نظیر پارامترهای Ф و C) تعیین می گردد.

 

       

 

آزمایشگاه مکانیک سنگ مجهز به 3 سایز سلول هوک می باشد که می توان نمونه های با قطر 50-150 میلیمتر و طول های بین 150 تا 450 میلیمتر را تا حد 600 بار (60 مگاپاسکال) تحت فشار جانبی قرار داد. اعمال بار قائم کماکان با دستگاه اتوماتیک MTS و تا 450 تن فشار انجام می پذیرد.

به منظور انجام تست سه محوره ثابت نگه داشتن فشار جانبی امری بسیار مهم است. زیرا در طول انجام تست به دلیل تغییرات حجمی نمونه این مقدار افزایش یا کاهش می یابد لذا بدین منظور یک سیستم الکترونیکی تنظیم فشار جانبی در آزمایشگاه طراحی و ساخته شده است. این سیستم دارای 2 بخش مکانیکی و کنترل­کننده (بخش الکتریکی) می­باشد. برای به حرکت در آوردن جک یک موتور به گیربکس متصل شده است. موتور با دوران گیربکس دومیله‌ی دنده کبریتی را حرکت می‌دهد. میله های دنده کبریتی انتهای پیستون را در سیلندر جابجا می‌کند. با حرکت سیلندر رو به جلو روغن به مدار تزریق شده و در نتیجه شاهدِ افزایشِ فشار در مدار خواهیم بود. همچنین با عوض شدنِ جهتِ دورانِ موتور سیلندر از پیستون خارج شده و در نتیجه شاهدِ کاهشِ فشار خواهیم بود.


  1. آزمایش اندیس بار نقطه ای (Point Load Strength Test)

در این نوع آزمایش،نمونه سنگ (که می تواند به شکل مغزه و یا کلوخه ای نا منظم باشد) توسط اعمال بار نقطه ای از طریق یک جفت فک مخروطی شکل با نوک کروی شکسته می شود. در هنگام شکست نمونه، مقدار بار اعمالی بر روی گیج های موجود ثبت شده و سپس اندیس بار نقطه ای و مقاومت فشاری تک محوری سنگ تعیین می شود. این دستگاه پرتابل بوده و وسیله مناسبی برای مطالعات اولیه و صحرایی می باشد.

 

 

  1. آزمایش شاخص دوام (Slake-Durability Index)

این آزمایش برای تعیین میزان دوام یک نمونه سنگ تحت تاثیر مراحل متوالی تر و خشک شدن طراحی شده است. شاخص دوام برابر با درصد وزن مواد باقی مانده از نمونه پس از تر و خشک شدن متوالی به وزن اولیه تعریف شده که نشانگر میزان پایداری سنگ در برابر هوازدگی طبیعی است. هر چه مقدار این شاخص بیشتر باشد، میزان فرسایش، انحلال و خرد شدن در برابر هوازدگی کمتر است. انجام این آزمایش روی سنگ هایی که در بدنه یا کرانه های سد قرار می گیرند و یا سنگ های مصرفی در ساخت موج شکن ها حائز اهمیت می باشد.

 

  1. آزمایش چکش اشمیت (Schmidt Hammer Test)

این آزمایش برای تعیین سختی سنگ در صحرا و یا در آزمایشگاه طراحی شده است و در مورد سنگ هایی با سختی متوسط به کار می رود و می توان به کمک آن سختی سطوح درزه سنگی را نیز برآورد نمود. برای انجام این آزمایش، میله چکش روی نمونه قرار گرفته و با فشار دادن چکش به سنگ، فنر داخل چکش فشرده می گردد. در اثر این ذخیره شدن انرژی، ضامن فنر در سطح انرژی تراکمی مشخص آزاد شده و به وزنه ای که روی میله چکش قرار گرفته ضربه می زند. ارتفاع و جهش وزنه از روی خط کش دستگاه قرائت شده و به عنوان مقیاسی برای تعیین سختی سنگ استفاده می شود.

 

  1. آزمایش تعیین سرعت عبور موج از داخل سنگ

این آزمایش برای تعیین سرعت گذر امواج از داخل سنگ طراحی شده است. با این دستگاه موجی (از نوع فشاری یا برشی) به داخل یک مغزه ارسال شده و زمان عبور آن توسط سنسورهای مناسبی که در دو طرف نمونه قرار می گیرد، اندازه گیری می شود. با اطلاع از سرعت انتشار امولج طولی و عرضی می توان برآورد هایی از خواص دینامیکی سنگ بدست آورد.

 

آزمایش کشش بولت

این آزمایش برای تعیین ظرفیت چسبندگی بولت به سیمان انجام می گیرد. در این آزمایش انواع مختلف بولت که در گراوت سیمان قرار داده شده است تحت آزمایش بیرون کشی قرار می گیرد تا در مورد بهترین نوع بولت و ترکیب گراوت بتوان قضاوت نمود. این آزمایش را هم می توان در آزمایشگاه و هم در سایت انجام داد. در این آزمایش، سنسورهای دقیق جابه جایی سنجی و فشار که همگی از طریق سیستم اتوماتیک جمع آوری داده به کاپیوتر متصل می باشند،رفتار دقیق بولت را حین آزمایش ثبت می نمایند.

 

  1. آزمایش مقاومت برشی درزه

در این آزمایش مقاومت برشی نمونه در امتداد یک ناپیوستگی و یا سطح ضعیف از پیش تعیین شده اندازه گیری می شود. نمونه سنگ در پلاستر یا سیمان تثبیت شده، سپس بین دو فک (که یکی ثابت و دیگری متحرک می باشد) قرار می گیرد و درحالی که تحت اثر نیروی قائم قرار دارد، توسط نیروی افقی تحت برش قرار می گیرد. در اثنای انجام آزمایش، نیرو های قائم و برشی و همچنین جابجایی قائم و برشی اندازه گیری می شود.

 

  1. آزمایش مقاومت کششی مستقیم و غیر مستقیم

امکان انجام آزمون کششی مستقیم بر روی نمونه های خاص (دندان سگی) اما به دلیل مشکلات اندازه گیری مستقیم کششی سنگ معمولا از آزمایش برزیلی بدین منظور استفاده می شود. در این آزمایش نمونه هایی به شکل دیسکی بین دو فک به صورت قطری تحت بارگذاری قرار گرفته تا با گسترش یک ترک قائم کششی گسیخته شود. با توجه به روابطی که در این زمینه وجود دارد مقاومت کششی سنگ برآورد می شود.

 

 

  1. تست خزش

امروزه تقاضای زیادی برای ساخت فضاهای زیرزمینی عمیق در بسیاری از زمینه های مهندسی سنگ از قبیل فعالیت های معدنی، تولید نفت و دوراندازی باطله های رادیو اکتیو وجود دارد. ویژگی های تغییر شکل وابسته به زمان در اطراف بازکننده های زیرزمینی از نگرانی های عمده در جهت تامین پایداری و ایمنی محسوب می شوند. یکی از پدیده های بسیار مهم تابع زمان سازه ها، رهاسازی تنش می باشد. رها سازی تنش به کاهش تنش در یک ماده تحت کرنش و دمای ثابت در دراز مدت اطلاق می شود که اغلب به طور جانبی در یک تست خزش محاسبه می گردد. در سیستم های طبیعی زمین شناسی همواره ترکیبی از خزش و رهاسازی تنش به طور متداول مشاهده می شود که این امر بیان گر اهمیت  بررسی این پدیده به موازات پژوهش ها در مورد خزش می باشد.

متداول ترین روش برای تست خزش اعمال یک بار محوری ثابت در فشار یا کشش به یک میله یا استوانه از ماده مورد نظر است. از آنجایی که بار باید برای مدت زمان طولانی ثابت نگه داشته شود، بارهای مرده و یک سیستم اهرم همچنان که در شکل آمده است می تواند مورد استفاده قرار گیرد. کرنش خزشی در گذر زمان اندازه‌گیری می شود و زمان در لحظه گسیختگی اگر در طول تست به وقوع بپیوندد ثبت می شود. تست ها بر روی ِیک ماده مشخص در تنش ها و دماهای متعددی انجام می گیرد و زمان های تست هم می تواند از کمتر از یک دقیقه تا سالها تنظیم شود. سنگها به ذات حاوی ساختارهای ناپیوستگی ریز زیادی شامل مرزدانه، شکاف ریز، حفره های ریز و کیلیواژهای کانی ها می باشند که سبب تغییر شکل غالب تحت تنش های فشاری، کششی و برشی می شوند.بنابراین بررسی رفتار تغییر شکل مخصوصا از نوع وابسته به زمان از اهمیت زیادی برخورددار خواهد بود که این موضوع خود را در بسیاری از دغدغه های نوین بشر چون نیاز رو به افزون دفن زباله های اتمی در فضاهایی که متحمل جابه جایی در اثر گذر زمان می شوند، نشان می دهد.

 

  1. آزمون تعیین شاخص تورم سنگ

در طی حفر فضاهای زیرزمینی احتمال مواجه شدن با  شرایط مختلف زمین­شناسی و مشکلات متعددی وجود دارد. از آن جمله می­توان به رخداد تورم در زمین­های رسی و متورم­شونده اشاره کرد. تورم، افزایش حجم سنگ به واسطه جذب آب است که به طور معمول با آزادسازی تنش در ارتباط است. در امر تونلسازی و حفر فضاهای زیرزمینی، شرایط اولیه محیط تغییر پیدا می­کند و شرایط رخداد تورم ( حضور آب و رهاسازی تنش) فراهم می­شود، بنابراین بررسی تورم­پذیری سنگ­های مستعد تورم (مانند سنگ­های رسی و انیدریت­) ضرورت می­یابد. از آن جهت که سنگ­های رسی در شرایط خشک عموماً مقاومت مناسبی داشته و در حین حفاری تونل مشکلات ریزشی کمی دارند، رفتار وابسته به زمان تورم ناشی از جذب تدریجی آب، نادیده گرفته می­شود و همین مسئله منجر به رخداد حوادث ناگوار می­شود.

 

  1. آزمون تعیین کرنش تورمی آزاد (FSST (

در این آزمون نمونه به صورت کاملا آزاد درون یک محفظه پر از آب قرار می­گیرد و جابه­جایی تورمی افقی و قائم رخداده توسط کرنش سنج اندازه­گیری می­شود و بر حسب اندازه نمونه کرنش تورمی به صورت میزان جابه­جایی تورمی به اندازه نمونه در راستای اندازه­گیری تعیین می­شود.  شرایط ذکر شده برای این آزمون بسیار شبیه شرایط رخداده در سطح زمین و ترانشه­های کم عمق است.

 

دستگاه تعیین کرنش تورمی آزمایشگاه مکانیک سنگ دانشگاه تهران.

  1. آزمون تعیین کرنش تورمی نیمه محصور (SCSST)

در این آزمون نمونه از جوانب محصور بوده و نمونه تنها قادر به جابه­جایی در راستای قائم است. به طور معمول این آزمون تحت بار ثابت محوری انجام می­شود. رفتار نشان داده شده توسط این آزمون شبیه رفتار مشاهده شده در کف تونل­ها یا زمین­های تحت بار ساختمان­ها است.

 

  1. آزمون تعیین فشار تورم (SPT )

این آزمون مشابه آزمون تعیین کرنش تورمی نیمه­محصور است با این تفاوت که اجازه جابه­جایی در جهت جانبی و قائم به نمونه داده نمی­شود. در این حالت بار اعمال شده به نمونه از طریق بار سنج تعبیه شده در دستگاه اندازه­گیری می­شود و بیشترین مقدار آن طی گذشت زمان به عنوان فشار تورمی بیشینه معرفی می­شود.

 

دستگاه تعیین فشار تورم، آزمایشگاه مکانیک سنگ دانشگاه تهران.

 

14-ساخت دستگاه فاصله سنج لیزری

به منظور بررسی رفتار برشی درزه‌های سنگی در آزمایشگاه نیاز است تا سطح درزه‌ی سنگ با دقت قابل قبولی به صورت رقمی درآید. روش‌های متفاوتی به منظور برداشت هندسه‌ی سه بعدی درزه‌های سنگی موجود است ولی روش فاصله سنج لیزری به دلیل دقت بالای برداشت و همچنین توانایی ساخت آن با هزینه‌ای قابل قبول انتخاب شد تا در آزمایشگاه مکانیک سنگ دانشگاه تهران طراحی و ساخته شود. این دستگاه را می‌توان به دو قسمت الف) بدنه و سخت افزار و ب) مدارها و نرم افزار تقسیم بندی کرد.

قسمت بدنه و سخت افزار از قاب اصلی دستگاه، استپر موتور، سنسور فاصله سنج لیزری، بال‌اسکرو، شفت، واگن، یاتاقان، کوپلینگ، پایه و کلید توقف اضطراری تشکیل شده است. مدارها شامل مدارهای درایوار موتورها و مدارهای تبدیل دستور دیجیتال کامپیوتر به آنالوگ می‌باشد. نرم‌افزار هم شامل برنامه‌ای است که توسط برنامه‌ی MATLAB نوشته شده است و وظیفه‌ی دستور دادن و مشخص کردن روش حرکت و فواصل حرکت را به دستگاه دارا می‌باشد. با استفاده از نرم‌افزار نوشته شده به دستگاه دستور داده می‌شود که با فواصل مشخص به صورت ردیف به ردیف روی تمام سطح مشخص شده حرکت کند و در حین حرکت با توقف نقطه به نقطه فاصله‌ی سطح سنگ از سنسور را قرائت کند. سپس این اطلاعات به صورت مختصات مشخص توسط نرم‌افزار ذخیره می‌شود. در انتها با رسم این داده‌ها به صورت شبکه‌ی مربعی شکل سطح سنگ شبیه‌سازی می شود.

 

 

در ابتدا با توجه به ارتفاع نمونه، فاصله سنسور تا سطح نمونه در راستای عمودی تنظیم می­شود. در مرحله بعد صفحه نمونه به اندازه طول نمونه حرکت می­کند. این حرکت طولی در گام­هایی به فاصله 100 میکرومتر صورت می­گیرد و در هر گام فاصله‌ی نقطه‌ی مورد نظر از سطح سنگ نسبت به سنسور قرائت و ذخیره می‌شود. این فاصله برداشت بر اساس دقت مورد نیاز برای برداشت سطح و همچنین ابعاد لکه‌ی لیزر محاسبه شده است. سپس در مرحله بعد صفحه سنسور یک گام (100 میکرومتر) در راستای افقی حرکت کرده و دوباره صفحه نمونه به اندازه طول نمونه ولی این بار درجهت مخالف حرکت قبلی حرکت می­کند و این عمل تا وقتی که کل سطح نمونه پوشش داده شود ادامه می‌یابد. لازم به ذکر است که سرعت برداشت یک سطح 10 در 10 میلی‌متری با شبکه‌ای مربعی شکل به فواصل 100 میکرومتر در حدود 15 دقیقه می‌باشد. در زیر یک سطح شبیه سازی شده آمده است.

شکل سمت راست سطح نمونه و شکل سمت چپ سطح شبیه‌سازی شده‌ی نمونه را نمایش می‌دهد

 

 

در شکل زیر نیز یک نیم‌رخ‌ دوبعدی از سنگ آمده است.

پروفیل دو بعدی به همراه شکل نمونه سنگ

 

 

 

  1. تعیین ضرایب تراکم پذیری سنگ و ضرایب پوروالاستیک سنگ

در شرایطی که فشار منفذی در سنگ وجود داشته باشد، قانون تنش موثر تعیین کننده رفتار سنگ است. این تنش طبق نظر ترزاقی برابر اختلاف فشار محدود کننده و فشار منفذی می­باشد. اما این رابطه تنها برای سنگ­های خیلی ضعیف و خاک منطقی بوده و در محاسبات مربوط به سنگ­های دیگر ایجاد خطا می­کند. تعریف دقیق تنش موثر برای سنگ­های متخلخل با استفاده از تئوری ارتجاعی محیط متخلخل (Poroelasticity) و کارهای تجربی محققین شامل لحاظ نمودن ضریبی بعنوان ضریب بایوت در فشار منفذی می باشد. در اصل در سنگ های متخلخل قانون تنش موثر بایوت برقرار بوده که در آن به سنگ تنش بیشتری نسبت به قانون ترزاقی وارد می شود.

مقدار این ضریب در مطالعة رفتار سنگ­های متخلخل مانند سنگ مخازن نفتی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در این آزمایش این ضریب برای سنگ مورد نظر با استفاده از دستگاه تعیین ضرایب Poroelastic تعیین می شود. در شکل زیر شمایی از ادوات انجام این آزمایش دیده می شود.

 

 

اطلاع از میزان هدایت هیدرولیکی و نفوذ پذیری، درصنعت نفت حائز اهمیت زیادی است. مهاجرت هیدروکربورها به سمت چاه تابع این پارامتر و همچنین شکستگی های مخزن است. در مورد پارامتر هدایت هیدرولیکی عموماٌ چنین فرض می شود که اکثر سنگها از قانون دارسی تبعیت می کنند.

 

که در آن Q دبی جریان آب (M3/S) در جهت X  و i گرادیان هیدرولیکی (dh/dx) است و A سطح مقطع عمود بر X می باشد. K را ضریب هدایت هیدرولیکی ((Hydraulic Conductivity گویند که واحد سرعت دارد.  این ثابت بستگی به خواص سنگ و سیال دارد.  پارامتر K را میتوان بر حسب پارامتر نفوذ پذیری k  (Permeability) نیز توصیف کرد که این پارامتر جدید فقط تابع خواص خاک یا سنگ می باشد.

 

 در این رابطه  µویسکوزیته سیال و ρ دانسیته آن و g شتاب ثقل می باشد. . واحد  k مساحت است که اگر بر حسب متر مربع بیان شود عدد بسیار کوچکی است.  بدین منظور واحد کوچک دیگری به نام دارسی تعریف شده است که برابر  سانتی متر مربع می باشد.  

در آزمایشگاه این پارامترها برای ماده سنگ  و به کمک سیال تعیین می شود.

 

  1. آزمایش تست سیلندر تو خالی در دو حالت فشار داخلی و فشار خارجی

هدف از انجام این آزمایش بدست آوردن ایده برای رفتار پایداری چاه در مقابل فشارهای بیرونی بوده و همچنین در مورد مقاومت سنگ در حین انجام تست شکست هیدرولیکی نیز از این تست استفاده می شود. در این آزمایش لازم است تا در وسط نمونه سوراخی ایجاد شده تا بیانگر چاه در زمین باشد. سپس نمونه از بیرون تحت فشار قرار گرفته و این فشار به تدریج تا جایی اضافه می شود که نمونه شکسته و سوراخ مسدود شود.

در نوع دوم این تست، یک فشار داخلی به سوراخ میانی وارد شده تا نمونه سنگ در کشش بشکند. اطلاعات این تست به تعیین مقاومت کششی سنگ نیز کمک می کند.همچنین سعی خواهد شد تا در صورت کافی بودن تعداد نمونه ها، تست های سیلندر توخالی در چند قطر مختلف انجام گیرد تا تاثیر نسبت قطر حفره به قطر نمونه نیز در این نوع سنگ تعیین گردد. بدست آوردن این رابطه دید جامعی در مورد پایداری چاه های نفتی ایجاد خواهد کرد و می توان با سهولت بیشتر به تعمیم نتایج از آزمایشگاه به سایت اقدام کرد. همچنین با انجام تست سیلندر توخالی با فشار از داخل، اطلاعات با ارزشی در مورد رفتار مخزن در اثنای تست شکست هیدرولیکی و افزایش برداشت ایجاد خواهد شد.

 

 

 

اطلاعات سرپرست آزمایشگاه  :

سرپرست آزمایشگاه: دکتر مهدی موسوی

دکترای مکانیک سنگ - دانشگاه کوئینز کانادا

پست الکترونیک: (mmoosavi@ut.ac.ir)

تلفن : 82084243

 

کارشناس آزمایشگاه:

مهندس محمد ابدالی   

پست الکترونیک:  (ebdali63@ut.ac.ir)

تلفن :82084240

 

زمینه های جاری پژوهش:

- مطالعات مکانیک سنگی

- مطالعات شکستگی ها

- مطالعات ژئومکانیک نفتی