روش‌های تعیین چقرمگی شکست دینامیکی سنگ با نگاهی خاص بر آزمون هاپکینسون

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک سنگ دانشگاه تهران، ایران

2 استاد دانشکده مهندسی معدن،دانشکده فنی دانشگاه تهران، ایران

3 دانشجوی کارشناسی مهندسی معدن دانشگاه تهران، ایران

4 دانشجوی دکتری مهندسی عمران، دانشگاه تورنتو، کانادا

5 دانشجوی کارشناسی مهندسی معدن دانشگاه تهران، ایران

doi
چکیده

همگام با توسعه سریع فعالیت­های مهندسی، نیاز روزافزون جوامع به انجام انواع فعالیت‌های مهندسی سنگ نظیر حفاری، استخراج، انفجار و جداسازی مواد معدنی، سبب به کارگیری اصول و روش‌­های مکانیک شکست دینامیکی سنگ شده است. در عملیات حفاری و برش سنگ­‌ها، که اصولا بر مبنای مکانیزم رشد ترک در توده‌­های سنگی استوار است، خواص مکانیک شکست بخش مورد حفاری از جمله رفتار رشد ترک در شکست لایه‌­ها و توده­‌های مختلف سنگ­ها نقش تعیین ­کننده ­ای دارد. علاوه بر این معادن یکی از پر‌مخاطره‌ترین محیط‌های کاری می‌باشند. تقریباً در تمامی معادن از مواد منفجره برای شکستن سنگ و حفر فضا‌های زیر‌زمینی استفاده می‌گردد؛ از این رو هر لحظه امکان سقوط و یا پرتاب سنگ به­ اطراف وجود دارد. با افزایش عمق حفاری‌ها، پدیده‌ی انفجار سنگ پیش می‌آید. با توجه به رفتار سنگ­ ها تحت بارگذاری ­های مختلف و چگونگی شروع و گسترش شکست در سنگ­ ها می ­توان به انجام فعالیت ­های مهندسی فوق ­الذکر سرعت بخشیده و همچنین هزینه ­های اجرایی آنها را کاهش داد. بنابرین به­ منظور تامین ایمنی در برابر نیروهای دینامیکی و دانستن نحوه‌­ی صحیح شکستن سنگ­ ها، آگاهی از عوامل موثر در شکست آن­ها ضروری به نظر می­ رسد. در این مقاله سعی بر این است شکست دینامیکی سنگ و پارامترهای موثر بر آن، آزمون­ های مورد استفاده برای تعیین پارامترهای شکست دینامیکی، روابط مورد نیاز برای محاسبه آن­ها و تاثیر نرخ بارگذاری بر چقرمگی شکست دینامیکی ارائه شود. در ادامه برای تعیین چقرمگی شکست دینامیکی سنگ­ ها، آزمون­ هایی با دستگاه هاپکینسون انجام گرفته که نتایج آن­ها مورد بررسی قرار می­‌گیرد.