دستگاه سه محوری واقعی با قابلیت شبیه سازی تخلیه و تزریق به مخازن نفت و گاز واقع در آزمایشگاه مکانیک سنگ دانشکده مهندسی معدن



معرفی  آزمایشگاه مکانیک سنگ

حفر تونل‌ها، احداث راه‌ها، سدسازی، ابنیه ژئوتکنیکی و بهره‌برداری از معادن روباز و زیرزمینی همواره در ارتباط مستقیم با توده‌های سنگی قرار دارند. از این‌رو تعیین دقیق پارامترهای فیزیکی و مکانیکی سنگ، نقشی کلیدی و بنیادی در طراحی ایمن و اقتصادی پروژه‌های مهندسی ایفا می‌کند. با توجه به این‌که انجام آزمایش‌های برجا (صحرایی) همواره به‌سادگی امکان‌پذیر نبوده و مستلزم صرف هزینه و زمان بالایی است، تعیین ویژگی‌های مکانیکی و رفتاری سنگ از طریق آزمایش‌های دقیق آزمایشگاهی طبق استانداردهای بین‌المللی (مانند ISRM و ASTM) ضرورتی اجتناب‌ناپذیر است. 

آزمایشگاه مکانیک سنگ دانشکده مهندسی معدن دانشگاه صنعتی امیرکبیر با بهره‌مندی از فضایی وسیع در طبقه منهای دو (زیرزمین دوم) دانشکده و در اختیار داشتن تجهیزات پیشرفته آزمایشگاهی، یکی از مراکز قطب و معتبر کشور در ارائه خدمات آموزشی، پژوهشی و صنعتی به شمار می‌رود.


 🎯 محورهای تحقیقاتی و خدماتی آزمایشگاه

ارزیابی مقاومت فشاری تک‌محوری و سه‌محوری سنگ‌ها تحت شرایط خشک، اشباع و فشارهای جانبی مختلف
بررسی رفتار الاستیک و تغییرشکل‌پذیری سنگ (تعیین مدول یانگ و ضریب پواسون با کرنش‌سنجی دقیق)
تعیین مقاومت برشی ناپیوستگی‌ها و درزه‌های سنگی تحت تنش‌های قائم مختلف
آزمون‌های غیرمخرب (NDT) و تعیین سرعت سیر امواج صوتی (امواج فشاری V_p و برشی V_s)
ارزیابی نفوذپذیری و هدایت هیدرولیکی سنگ‌های دست‌نخورده و درزه‌دار تحت فشارهای همه‌جانبه
بررسی مقاومت کششی مستقیم و غیرمستقیم (برزیلی)
تعیین مقاومت به سایش و شاخص دوام سنگ‌ها (Slake Durability) در برابر چرخه‌های تر و خشک شدن
سنجش سختی بازگشتی سطح سنگ با استفاده از چکش اشمیت
مطالعه شاخص ناهمسان‌گردی (Anisotropy) و تعیین رفتار ساختاری سنگ‌ها
آماده‌سازی استاندارد نمونه‌های سنگ شامل کرگیری، برش و ساب طبق الزامات استانداردهای بین‌المللی


 ⚙️ تجهیزات و امکانات تخصصی آزمایشگاه

 ۱. دستگاه اندازه‌گیری مقاومت فشاری تک‌محوری (Uniaxial Compressive Strength - UCS)
تعیین حداکثر مقاومت فشاری نمونه‌های استوانه‌ای سنگ بدون اعمال تنش جانبی، همراه با قابلیت نصب کرنش‌سنج‌ها (Strain Gauges) جهت محاسبه مدول الاستیسیته (E) و نسبت پواسون (nu).

 ۲. دستگاه اندازه‌گیری مقاومت سه‌محوری سنگ‌ها (Triaxial Testing System)
شبیه‌سازی شرایط تنش اعماق زمین با بهره‌گیری از سلول هوک (Hoek Cell). در این سیستم امکان اعمال فشار همه‌جانبه هیدرولیکی حین بارگذاری محوری فراهم بوده و با رسم پوش گسیختگی موهر-کولمب، پارامترهای مقاومتی نظیر چسبندگی ($c$) و زاویه اصطکاک داخلی ($phi$) به‌دست می‌آیند.

 ۳. دستگاه آزمایش نفوذپذیری سنگ (Rock Permeability Test System)
جهت اندازه‌گیری هدایت هیدرولیکی و ضریب نفوذپذیری گاز/سیال در سنگ‌های با نفوذپذیری کم تا متوسط تحت فشارهای سلول و فشارهای منفذی مختلف. این آزمایش در ارزیابی پایداری سدها، ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروکربن‌ها و ترسیب کربن کاربرد ویژه دارد.

 ۴. دستگاه پایش و اندازه‌گیری امواج اولتراسونیک (Ultrasonic Velocity Measurement)
تجهیز پیشرفته جهت انجام آزمون‌های غیرمخرب و اندازه‌گیری زمان سیر و سرعت امواج فشاری (V_p) و برشی (V_s) در نمونه‌های سنگی. این آزمون جهت ارزیابی میزان تراکم، شناسایی ریزترک‌ها، ناهمسان‌گردی و تخمین خواص دینامیکی الاستیک سنگ (مدول دینامیکی) استفاده می‌شود.

 ۵. دستگاه جعبه برش مستقیم سنگ (Rock Direct Shear Box)
اندازه‌گیری مقاومت برشی نمونه‌های حاوی درزه یا سنگ دست‌نخورده تحت تنش‌های قائم متغیر جهت تعیین زاویه اصطکاک درزه‌ها و چسبندگی در تحلیل پایداری شیب‌ها و سازه‌های زیرزمینی.

 ۶. دستگاه آزمایش شاخص دوام سنگ (Slake Durability Test)
سنجش میزان مقاومت سنگ در برابر فرسایش، خردشدگی و هوازدگی طی چرخه‌های متوالی تر و خشک شدن درون استوانه‌های مش‌بندی‌شده، ویژه ارزیابی سنگ‌های ساختمانی، موج‌شکن‌ها و دیواره مخازن.

 ۷. سایر تجهیزات و ادوات آماده‌سازی:
دستگاه آزمایش مقاومت بار نقطه‌ای (Point Load Test): جهت تعیین سریع شاخص مقاومت سنگ در صحرا و آزمایشگاه
دستگاه مغزه‌گیری (Core Drill Machine): جهت تهیه مغزه‌های آزمایشگاهی با قطرهای استاندارد از بلوک‌های سنگی
دستگاه اره سنگ‌بری، تسطیح و ساب انتهایی مغزه‌ها: جهت آماده‌سازی سطوح موازی و تخت طبق استاندارد
دستگاه مقاومت کششی برزیلی (Brazilian Tensile Strength): سنجش مقاومت کششی غیرمستقیم
چکش اشمیت دیجیتال و مکانیکی (Schmidt Hammer): تعیین سریع عدد بازگشت و تخمین مقاومت فشاری درجا

سرپرست آزمایشگاه: آقای دکتر حامد ملاداودی  
کارشناس آزمایشگاه: مهندس مجتبی محب 
📧 ایمیل: mohebaut.ac.ir  
  📞 تلفن مستقیم: ۰۲۱-۶۴۵۴۲۹۷۵  
📍 محل استقرار: ساختمان شماره ۱ دانشکده مهندسی معدن، طبقه منهای دو (زیرزمین دوم)