Nghiên cứu khả năng ứng dụng của sóng siêu âm trong việc xác định khe nứt cho khối đá ốp lát

Trên cơ sở nghiên cứu đặc điểm, kích thước, tính cơ lý đá ốp lát trước khi đưa về nhà máy chế biến, đặc điểm của sóng siêu âm và khả năng áp dụng của chúng, nguyên lý làm việc của thiết bị đo, tác giả đã cho thấy phương pháp sóng siêu âm phát hiện được các khe nứt trong đá ốp lát đảm bảo chính xác và tin cậy.

Journal of Mining and Earth Sciences Vol 61, Issue (2020) 97 - 106 97 Study on Ability of Ulstrasonic in Determining Joints in Dimension Stone Blocks Viet Van Pham 1,*, Tuan Anh Nguyen 1, Hoa Van Pham 1, Bao Dinh Tran 1, Phong Duyen Nguyen Faculty of Mining, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam Faculty of Civil Engineering, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: Received 6th Sept 2020 Accepted 30th Sept 2020 Available online 10th Oct 2020 Ulstrasonic has been popularly applied in more practical sectors, contributing to assess any issues, such as non-homogeneous, defects, without direct measures One of these applications is for solid materials, such as rock With the characteristics and abilities of ulstrasonic, as well as dimension stone characteristics, the author studied the applied ability of this wave in dimension stone quarrying Particularly, this is determining joints in stone blocks before delivering to the processing plant Basing on researching the character, size, rock mechanics of stone bocks and ulstrasonic features, its work capability, principle of NoneDestructive Testing device (NDT), the paper shows that measure method by ulstrasonic could exactly and reliably estimate joints in stone block From ulstrasonic feature of transfering around avoid instead of not transfering through it, the method is released to navigate position, size and shape of joints in stone blocks Keywords: Ulstrasonic; Dimension stone; Joints; Pulse Non-Destructive Testing Copyright © 2020 Hanoi University of Mining and Geology All rights reserved _ *Corresponding author E-mail: phamvanviet@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.KTLT2020.08 98 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 61, Kỳ (2020) 97 - 106 Nghiên cứu khả ứng dụng sóng siêu âm việc xác định khe nứt cho khối đá ốp lát Phạm Văn Việt 1, *, Nguyễn Anh Tuấn 1, Phạm Văn Hịa1, Trần Đình Bão 1, Nguyễn Duyên Phong2 Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam Khoa Xây dựng, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 06/09/2020 Chấp nhận 30/09/2020 Đăng online 10/10/2020 Sóng siêu âm ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống góp phần đánh giá vấn đề không đồng nhất, khuyết tật mà đo trực tiếp, áp dụng vật liệu rắn đá Với đặc điểm khả sóng siêu âm với đặc điểm đá ốp lát, tác giả nghiên cứu khả áp dụng loại sóng lĩnh vực khai thác đá khối, xác định khe nứt khối đá ốp lát trước đưa đến nhà máy chế biến Trên sở nghiên cứu đặc điểm, kích thước, tính lý đá ốp lát trước đưa nhà máy chế biến, đặc điểm sóng siêu âm khả áp dụng chúng, nguyên lý làm việc thiết bị đo, tác giả cho thấy phương pháp sóng siêu âm phát khe nứt đá ốp lát đảm bảo xác tin cậy Từ đặc điểm sóng siêu âm khơng truyền qua khoảng trống mà vòng qua xung quanh cách đo để xác định vị trí, kích thước khe nứt phân bố khe nứt khối đá ốp lát Từ khóa: Sóng siêu âm, Đá ốp lát Khe nứt © 2020 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Việt Nam có trữ lượng khai thác đá khối tương đối lớn làm đá ốp lát gồm loại đá granit, đá hoa trắng, đá bazan, đá vơi…Theo định Thủ tướng Chính phủ điều chỉnh, bổ sung quy hoạch t� nhận tín hiệu, cm; T- thời gian truyền sóng, s Lưu ý, để đảm bảo đầu dị thu hồn tồn tín hiệu sóng dọc khoảng cách hai đầu dị nằm khoảng 15cm đến 20 cm hợp lý Sơ đồ xây dựng khe nứt nằm ngang minh họa Hình 4.3 Đánh giá tổng quát phân bố khe nứt đá ốp lát Một vấn đề đánh giá phân bố khe nứt không gian định hình góc dốc góc phương vị khe nứt Một cách sử dụng phương pháp sóng siêu âm với phương pháp đo trực tiếp Đầu tiên tiến hành cố định đầu dò phát cạnh thay đổi nhiều vị trí đầu dị nhận tín hiệu (thời gian nhận tín hiệu (Hình 8) Hình Sơ đồ xây dựng cách đo khe nứt thẳng đứng Hình Sơ đồ xây dựng khe nứt nằm ngang 104 Phạm Văn Việt nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (5), 97 - 106 Khi gặp vật cản đường di chuyển sóng siêu âm khơng phải đường trực tiếp nối vị trí đầu dị nhận tín hiệu đầu phát Do loại vật liệu tốc độ truyền sóng âm cung đường truyền khác (gặp khe nứt) vị trí đầu dị nhận tín hiệu khác Điều làm thời gian nhận tín hiệu khác tùy vào vị trí nhận tín hiệu Như vị trí nhận tín hiệu đầu dị có thời gian nhận tín hiệu khác nhau, nội suy từ giá trị xây dựng đường đồng thời gian nhận tín hiệu Tiến hành đánh giá cạnh khác thu đồ với phân bố thời gian truyền sóng âm Khu vực, đường đồng thời gian thu tín hiệu (đặc biệt thời gian tăng) vẽ hình dạng khe nứt tương ứng Kết luận Việt Nam có nguồn tài nguyên lớn từ đá ốp lát có nhu cầu sử dụng ngày tăng, đá ốp lát bị ảnh hưởng lớn khe nứt làm tỷ lệ thu hồi thấp, đặc biệt chi phí cắt đá khối thành đá ốp lát thu hồi thấp thân khối đá đưa nhà máy khe nứt làm nứt tách cắt thành có chiều dày 1,5÷2 cm Qua phân tích đánh giá đặc điểm phương pháp đo sóng siêu âm đặc điểm đá ốp lát Việt Nam thấy rằng: - Phương pháp đo sóng siêu âm đảm bảo phát khuyết tật khối đá khe nứt - Đá ốp lát sau khai thác đưa chế biến có kích thước chiều tương đồng, bề mặt nhẵn, đồng vật liệu bị phân tách khe nứt đảm bảo phương pháp đo sóng siêu âm đạt độ xác tin cậy phép đo - Trên sở đặc điểm, khả sóng không xuyên qua khe nứt, khoảng trống đá mà truyền theo biên khe nứt Một số cách đo có giá trị phát khe nứt cần áp dụng việc phát khe nứt đá ốp lát như: xác định tổng thể mức độ nứt nẻ trường hợp khối đá nứt nẻ lớn dẫn đến hệ số đàn hồi giảm mạnh, giúp loại bỏ khối đá ốp lát có hệ số đàn hồi thấp nứt nẻ mạnh Đối với khe nứt cắt sâu vào khối đá khe nứt nằm song song với bề mặt sử dụng phương pháp đo gián tiếp để xác định độ sâu khe nứt so với bề mặt, thể nằm khe nứt cần sử dụng phương pháp đo trực tiếp với đầu dị phát tín hiệu đặt cố định cịn đầu dị nhận tín hiệu thay đổi vị trí tồn mặt đối diện (a) (a) (b) Hình Vị trí bố trí đầu dị (a) phân bố mặt khe nứt khối (b) (b) Hình Đường đồng mức thời gian truyền sóng mặt cạnh (a) mặt khe nứt nhìn từ mặt cạnh (b) Phạm Văn Việt nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (5), 97 - 106 (a) (b) 105 (a) (b) Hình 11 Đường đồng mức thời gian truyền Hình 10 Đường đồng mức thời gian truyền sóng sóng mặt trước (a) mặt khe nứt nhìn mặt (a) mặt khe nứt nhìn từ mặt (b) từ mặt trước (b) Do tốc độ lan truyền sóng siêu âm thay đổi phụ thuộc loại đá, để xác định xác khe nứt khối đá ốp lát cần tiến hành khảo sát thực nghiệm loại đá định Đóng góp tác giả Tác giả Phạm Văn Việt hình thành ý tưởng, cấu trúc báo, hồn thiện thảo cuối Tác giả Nguyễn Anh Tuấn Phạm Văn Hịa tư vấn góp ý hình thành ý tưởng nghiên cứu, đọc thảo báo Tác giả Trần Đình Bão tham gia thực nghiên cứu tài liệu đá ốp lát, tham gia hoàn thiện thảo báo Tác giả Nguyễn Duyên Phong tham gia nghiên cứu tài liệu sóng siêu âm, tham gia hồn thiện thảo báo Tài liệu tham khảo ALI, B A H., (2008) Assessment of Concrete Compressive Strength by Ultrasonic NonDestructive Test Www.Coeng.Uobaghdad.Edu.Iq, i-98 https://doi.org/10.1017/CBO978110741532 4.004 IS 13311 Part I Tiêu chuẩn Ấn Độ, (1992) Standard Code of Practice for Non-Destructive Testing of Concrete: Part 1— Ultrasonic Pulse Velocity Işık, N., Halifeoğlu, F M., & İpek, S., (2020) Nondestructive testing techniques to evaluate the structural damage of historical city walls Construction and Building Materials, 253 https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020 119228 Kadium, N S., & Sarsam, S I., (2020) Evaluating Asphalt Concrete Properties by the Implementation of Ultrasonic Pulse Velocity Journal of Engineering, 26(6), tr 140-151 https://doi.org/10.31026/j.eng.2020.06.12 Lã Văn Chăm, Lương Xuân Chiều, (2012) Nghiên cứu xây dựng đường chuẩn tương quan cường độ chịu nén với tốc độ truyền sóng siêu âm kết hợp trị số bật nảy ứng dụng đánh giá cường độ chịu nén bê tông mác 45 đến 55MPa Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 38, tr 40-45 Lương Quang Khang, (2012) Đặc điểm chất lượng tiềm đá ốp lát tỉnh Ninh Thuận Công Nghiệp Mỏ, 2, tr 54-57 Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Việt, (2016) Mơ hình đá nứt nẻ cấu trúc khe nứt hỗ trợ thiết kế, lập kế hoạch khai thác mỏ đá khối Thung Khuộc, Nghệ An Công Nghiệp Mỏ, 3, tr 1-8 Nguyễn Mạnh Cường, P X T (2000) Nghiên cứu lan truyền sóng siêu âm mơi trường nứt nẻ Tuyển Tập Báo Cáo Khoa Học Sinh Viên, ĐH Mỏ - Địa Chất, tr 17-20 Nguyễn Tiến Dũng, Nguyễn Phương, (2001) Đặc điểm đá ốp lát tỉnh Phú n Tuyển Tập Các Cơng Trình Khoa Học Đại Học Mỏ - Địa Chất, tr 8-14 106 Phạm Văn Việt nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (5), 97 - 106 Nguyễn Tiến Thành, (2010) Đặc điểm phân bố đá hoa trắng phía tây tỉnh Nghệ An: Định hướng thăm do, khai thác, sử dụng Tạp Chí Địa Chất, Số 319, tr 111-117 Conference Series: Materials Science and Engineering, 844(1) https://doi.org/10.1088/1757899X/844/1/012041 Nguyễn Văn Lâm, Khương Thế Hùng, Phạm Thị Thanh Hiền, (2018) Đặc điểm chất lượng yếu tố ảnh hưởng đến độ thu hồi đá khối làm đá ốp lát khu vực Diên Khánh, Khánh Hịa Tạp Chí Tài Ngun Mơi Trường, 4, tr 16-18 Thủ tướng Chính phủ, (2012) Điều chỉnh, bổ sung quy hoạch thăm dò, khai thác chế biến sử dụng khoáng sản làm vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 theo đinh số 45/QĐTTg Pedreros, L., Cárdenas, F., Ramírez, N., & Forero, E., (2020) NDT Non-Destructive Test for Quality Evaluation of Concrete specimens by Ultrasonic Pulse Velocity measurement IOP Trần Xuân Đông, (2010) Đặc điểm đá granit ốp lát vùng Phu Loi, huyện Tân Kỳ, Nghệ An Tạp Chí Địa Chất, 319, tr 57-62  ... điểm sóng siêu âm khơng truyền qua khoảng trống mà vịng qua xung quanh cách đo để xác định vị trí, kích thước khe nứt phân bố khe nứt khối đá ốp lát Từ khóa: Sóng siêu âm, Đá ốp lát Khe nứt ©... âm với đặc điểm đá ốp lát, tác giả nghiên cứu khả áp dụng loại sóng lĩnh vực khai thác đá khối, xác định khe nứt khối đá ốp lát trước đưa đến nhà máy chế biến Trên sở nghiên cứu đặc điểm, kích... lý đá ốp lát trước đưa nhà máy chế biến, đặc điểm sóng siêu âm khả áp dụng chúng, nguyên lý làm việc thiết bị đo, tác giả cho thấy phương pháp sóng siêu âm phát khe nứt đá ốp lát đảm bảo xác