تأثیر ناهمسانگردی تنش بر سرعت موج فشاری در سنگهای آندزیتی و ماسه سنگ

Abstract

فشار و دمای بسیار زیاد اعماق پوسته زمین منجر به ایجاد گسستگی در سنگها و پدید آمدن ریز درزها در آنها می­گردد. دسترسی مستقیم به سنگهای پوسته زمین در اعماق زیاد بسیار پرهزینه بوده و در بیشتر موارد ناممکن است. مطالعه وضعیت سنگها در عمق زیاد غالباً با استفاده از روشهای غیرمستقیم همچون امواج لرزه ای انجام می گیرد. نتایج این پژوهشها با نتایج حاصل از بررسی آزمایشگاهی سرعت عبور امواج در سنگهای مختلف مورد مقایسه قرار گرفته و شرایط سنگها شبیه سازی می شود. در عمق زیاد فشار هیدروستاتیک بر سنگهای پوسته زمین اعمال می­گردد و تنشهای تکتونیکی و تنشهای امواج زلزله و غیره، موجب ناهمسانگردی آن می­شود. هدف اصلی در این مطالعه، بررسی تغییرات سرعت عبور موج فشاری به دلیل تغییر وضعیت تنش فشاری در سنگ است. ابتدا مغزه استوانه ای از سنگهای مختلف با نسبت طول به قطر 2 تا 2.5 مطابق با روش آزمون استاندارد (ASTM D4543) آماده گردیده و ابعاد و وزن آنها تعیین می گردد. پس از تعیین مقاومت فشاری تک محوری مغزه­های سنگ مطابق با روش آزمون استاندارد (ASTM D2938)، فشار هیدروستاتیک معادل 50 تا 95 درصد آن بر مغزه­های استوانه­ای سنگ تهیه شده از زمین اعمال می­گردد. این فشار با استفاده از سلول هوک (فشار جانبی) و دستگاه اعمال فشار محوری بر نمونه وارد گردیده و با استفاده از دستگاه اولتراسونیک، سرعت عبور موج فشاری (پالس اولتراسونیک) مطابق با روش آزمون استاندارد (ASTM D2845) در جهت محوری نمونه تعیین می­شود. سپس با کاهش فشار جانبی (افزایش تنش انحرافی) به صورت پلکانی، در هر مرحله سرعت عبور موج از مغزه های سنگی اندازه­گیری می­گردد. در ادامه نمودارهای مقایسه ای سرعت عبور موج فشاری (Vp) با چگالی (ρd)، مقاومت فشاری تک محوری (UCS) و اثر تنش هیدروستاتیک (σhyd) و تنش انحرافی (σdev) بر سرعت عبور موج فشاری در هر یک از نمونه ها ترسیم می گردد. نتایج بدست آمده نشان دهنده روابط خطی میان سرعت موج فشاری و ویژگیهای فیزیکی نمونه های سنگ می باشند، همچنین سرعت عبور موج فشاری در بالاترین فشار هیدروستاتیک بیشینه بوده و با کاهش فشار جانبی (افزایش تنش انحرافی)، سرعت عبور موج نیز کاهش می­یابد.