فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

مرز مشترک لایه‌‌های سنگی در عملیات استخراج و حفاری مکانیزه در معادن و تونل‌سازی چالش‌های مختلفی را به وجود می‌آورد و ممکن است بدون هشدار قبلی باعث بروز مشکلاتی مانند خرابی تیغه‌‌ها، لرزش ماشین و کاهش سرعت پیشروی شود. در چنین شرایطی، درک دقیق فرآیند برش و اندرکنش تیغه- سنگ برای طراحی ماشین، موفقیت بسیار مهمی است. در این مطالعه، اندرکنش بین سنگ و تیغه برای اندازه‌گیری نیروهای برش در ناحیه مرزی دو لایه سنگی با استفاده از ماشین برش خطی کوچک مقیاس مجهز به تیغه دیسکی با قطر 54 میلی‌متر بررسی شد. نمونه‌های مورد مطالعه در حالت مختلط با ترکیبی از ماسه‏ سنگ با مقاومت 37 مگاپاسگال و دو نوع گچ مصنوعی با مقاومت‌های 21 و 24 مگاپاسگال تهیه شد. آزمایش‌‌ برش خطی در عمق‌های 1، 2 و 3 میلی‌متر انجام شد. نتایج آزمون‌ها نشان داد در نمونه‌های مختلط با رسیدن تیغه به مرز دو نمونه با مقاومت متفاوت، نیروهای عمودی و غلتشی دچار تغییرات شدید می‌‌شود. به‏ عنوان مثال و بر اساس شرایط آزمایشگاهی این تحقیق، نیروهای عمودی تا 7/2 برابر و نیروهای غلتشی تا 2/10 برابر نیروهای اولیه افزایش یافت. همچنین، نتایج آزمون‌های برش نشان داد که با افزایش عمق برش، اختلاف نیروها و نیز نسبت نیروهای مرزی به نیروهای برش سنگ در حالت برش غیرمختلط، در ناحیه مرزی کاهش می‌یابد. بر اساس نتایج این تحقیق، با توجه به این که در مرز نمونه مختلط، تیغه برشی الگوی متفاوتی از نیروهای برش را تجربه می‌‌کند، اهمیت انتخاب تیغه مناسب بر اساس الگوی تغییرات نیروهای مرزی در شرایط میدانی برای ماشین‌‌ تونل‌زنی تمام‌‌مقطع بیشتر می‌‌شود. همچنین مشاهده شد که این اختلاف نیروها منجر به شکل‌‌گیری نیروی ضربه در مرز تغییر لایه‌‌ سنگی می‌‌شود که این مساله در شرایط میدانی، ضرورت تعیین چقرمگی و سختی مناسب ابزار را برای به ‌‌حداقل رساندن خرابی آن‌ها در شرایط جبهه‌کار مختلط بیشتر نشان می‌‌دهد.