بررسی سطوح تنش شروع ترک و خسارت ترک در رفتار برشی سنگ بکر
نویسندگان
1 دانشیار، گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی ،دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
2 دانشیار، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه تهران، تهران، ایران بخش مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
3 استاد، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه تهران، تهران، ایران،
4 کارشناس ارشد مکانیک سنگ، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه تهران، تهران، ایران
doi
10.22034/ijme.2023.563093.1945چکیده
با رشد روز افزون حفریات عمیق معدنی و عمرانی، شناخت و تحلیل شکست سنگ بکر اهمیت زیادی یافته است. دو مشخصه مهم تنش در شکست سنگ بکر، تنش شروع ترک و تنش خسارت ترک است که اهمیت بسزایی در شناخت رفتار سنگ هنگام شکست دارد. با وجود انجام مطالعات متعدد آزمایشگاهی در زمینه شکست فشاری سنگ بکر، مطالعات بسیار محدودی در زمینه تحلیل این دو سطح تنش در شکست برشی سنگ بکر انجام شده است. در این مطالعه با استفاده از مدلسازی عددی المان مجزا، رفتار سنگ بکر در آزمون برش مستقیم در حالتهای مختلف شکست ترد، انتقالی و شکلپذیر بررسی و نسبت تنش شروع ترک و خسارت ترک به مقاومت برشی اوج تعیین شد. برای این منظور، ابتدا خواص ریزمقیاس مدل عددی تحت شرایط مختلف بارگذاری کششی مستقیم، تک محوره و سه محوره برای نوعی سنگ مصنوعی واسنجی شد. سپس آزمون برش مستقیم بر روی سنگ بکر و تحت شرایط تنش نرمال قائم متفاوت شبیهسازی شد. نتایج مدلسازی آزمون برش انجام گرفته با نتایج آزمایشگاهی موجود در مطالعات پیشین مورد مقایسه قرار گرفت و مشخص شد که مدل عددی توانایی مناسبی در پیشبینی رفتار برشی سنگ بکر را دارد. همچنین مشخص شد که تنش شروع ترک و تنش خسارت ترک به ترتیب در بازههای ۷۰ تا ۹۱ و 85 تا 95 درصد مقاومت برشی اوج تحت تنشهای قائم مختلف رخ میدهد. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش تنش نرمال، نسبت تنش شروع ترک و خسارت ترک به مقاومت برشی اوج یک روند کاهشی دارد. از نتایج این تحقیق میتوان برای تحلیل سازههای تحت برش همانند دیوارههای شیبدار و پیچسنگها استفاده کرد.
