ارزیابی خصوصیات زمین شناسی مهندسی توف های سازند کرج با تاکید بر رفتارهای تابع زمان (هوازدگی و خزش) در محدوده شمال قزوین تا شمال تهران

هدف از انجام این پژوهش بررسی خصوصیات زمین شناسی مهندسی توف های سازند کرج و همچنین ارزیابی رفتار تابع زمان آنها از نظر هوازدگی و خرش می باشد. به منظور ارزیابی ویژگی های زمین شناسی مهندسی توف های مورد مطالعه با انجام مطالعات صحرایی از 13 محل نمونه برداری شد. مطالعات صحرایی نشان می دهد که ویژگی های سنگ شناسی توف های مورد مطالعه بسیار متنوع می باشد بطوری که در فاصله های کم ترکیب کانی شناسی و خصوصیات بافتی نمونه ها تغییر می کند. از نظر زمین ساختی، منطقه مورد مطالعه دارای تکتونیک فعالی بوده و تحت گسلش و چین خوردگی شدیدی قرار گرفته است. بنحوی که البرز مرکزی بیشتر تحت تاثیر چین خوردگی قرار گرفته در حالیکه و نقش گسلش در البرز غربی (شمال قزوین) برجسته تر است. نتایج مطالعات پتروگرافی و آنالیز xrd نشان می دهد که ترکیب کانی شناسی توف های مورد مطالعه متفاوت بوده و می توان نمونه های مورد مطالعه را به سه دسته توف های شیشه ای، توف های کریستالین و توف های جوش خورده (ایگنمبریت) تقسیم بندی نمود. مطالعات xrf نشان می دهد که توف های مورد مطالعه غالباً دارای ترکیب ریولیتی- آندزیتی هستند. پس از نمونه برداری اقدام به تهیه حدود 700 معزه با قطر nx از بلوک ها گردید. با انجام مطالعات آزمایشگاهی خواص فیزیکی و مکانیکی توف ها مورد بررسی قرار گرفت. سپس با توجه به نتایج آزمایش ها روابط کاربردی مناسب برای پیش بینی ویژگی های مهندسی نمونه ها ارائه گردید. به منظور ارزیابی تاثیر هوازدگی فیزیکی بر روی توف ها 510 مغزه از 13 نوع مختلف توف مورد استفاده قرار گرفت. آزمون انجماد و ذوب (70 چرخه)بر روی مغزه ها و آزمون سلامت سنگ (15 چرخه) بر روی سنگدانه و مغزه ها در محلول های اشباع سولفات منیزیم و سولفات سدیم انجام شد. در نهایت تاثیر فرایند هوازدگی فیزیکی بر روی خواص مهندسی نمونه ها با استفاده از مدل تابع تخریب مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون انجماد و ذوب آب نشان می دهد که سرعت تخریب نمونه ها تحت تاثیر اندازه حفرات، عوامل ساختاری، بافت و میزان هوازدگی سنگ می باشد. نتایج آزمون سولفات برروی سنگدانه ها با دانه بندی های مختلف نشان می دهد که در آزمون سولفات منیزیم درصد افت وزنی ذرات ریزتر بیشتر از ذرات درشت تر است در حالی که در آزمون سولفات سدیم این روند بر عکس می باشد. نتایج آزمون سلامت سنگ بر روی خواص مهندسی مغزه ها نشان می دهد که مکانیزم تخریب این دو نمک متفاوت بوده به نحوی که اثر تخریبی محلول سولفات سدیم بر روی خواص مهندسی بیشتر از محلول سولفات منیزیم بوده است. علی رغم اینکه میزان آسیب دیدگی سطحی و خوردگی نمونه ها در محلول سولفات منیزیم بیشتر از سولفات سدیم است. محاسبه نیمه عمر نمونه ها در برابر فرایند های هوازدگی نشان می دهد که اثرات تخریبی فرایند تبلور نمک به مراتب بیشتر از فرایند انجماد و ذوب می باشد به نحوی که عملکرد تخریبی سولفات سدیم 15 برابر عملکرد تخریبی انجماد و ذوب بر روی کاهش مقاومت کششی نمونه ها می باشد. به منظور بررسی رفتار خزشی توف های مورد مطالعه اقدام به طراحی و ساخت دستگاه خزش شد. دستگاه طراحی شده از عملکرد مناسبی برخوردار بوده و می تواند برای بررسی رفتار خزشی سنگ ها در دراز مدت به کار رود. برای تحلیل رفتار خزشی نمونه های مورد مطالعه از مدل ویسکو الاستیک بورگر استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که مقادیر ثابت های ویسکو الاستیک نمونه ها بسیار متغیر بوده و به میزان هوازدگی نمونه، درصد کانی های ناسالم سنگ و همچنین فراوانی ریز ترک های موجود در سنگ بستگی دارد. در نهایت با توجه به نتایج آزمایش های آزمایشگاهی کاربری توف های مورد مطالعه به عنوان مصالح سنگی ارزیابی گردیده است