بخشی از مقاله
چکیده:
ناپیوستگیها دارای ویژگیهایی همچون زبری سطح، جهت یافتگی و فاصله داری هستند. چنین عواملی مقاومت فشاری یک محوری سنگ دارای ناپیوستگی را کنترل مینمایند. تأثیر زبری ناپیوستگیهای دارای جهت یافتگی مختلف تحت تنش فشاری تا کنون کمتر مورد پژوهش قرار گرفته است. در این تحقیق تأثیر دو نوع زبری شامل صاف و مسطح و دندانهدار - مضرس - در 5 گروه نمونههای دارای جهتیافتگی 0، 30، 45، 60 و 90 درجه نسبت به حالت افقی در مقاومت فشاری یک محوری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش زبری از حالت صاف و مسطح تا دندانهدار - مضرس - برای جهت یافتگیهای 30 تا 60 درجه، مقاومت افزایش مییابد. اما در جهت یافتگیهای 0 و90 درجه تغییرات چندانی حاصل نمیشود.
1. مقدمه
توده سنگ یک جسم همگن، همسانگرد و پیوسته نیست و دارای انواع ناپیوستگیهاست. ناپیوستگیها دارای ویژگیهایی همچون زبری سطح، جهت یافتگی، فاصله داری، و مواد پرکننده هستند. چنین عواملی مقاومت فشاری یک محوری سنگ دارای ناپیوستگی را کنترل مینمایند. تأثیر برخی از این ویژگیها مانند فاصله بندی، جهت یافتگی و مواد پرکننده بر مقاومت توده سنگ بررسی شده است. فاصله بندی ناپیوستگیها توسط رامامورتی [1]،[2]، [3]، هوک و همکاران [4]،[5]، شئوری [6] مورد بررسی قرار گرفته است. مواد پرکننده نیز توسط مختاریان و مومیوند [7] بررسی شده است. اما تأثیر زبری بر مقاومت فشاری یک محوری کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. ناپیوستگیها دارای جهت یافتگی صفر،30، 45، 60 و90 درجه نسبت به حالت افقی میتوانند باشند.طی تحقیقات وسیعی که در خصوص ماده مدل در مکانیک سنگ به عمل آمده، ترکیب گچ با موادی همچون ماسه میتواند ماده مدل مناسبی باشد [8]،.[9] با استفاده از ترکیب گچ، ماسه و آب دارای نسبت وزنی مشخص که رفتار مکانیکی مشابه سنگ از خود نشان دهد، میتوان نمونههای دارای ناپیوستگی شامل سطوح صاف و دندانه دار ایجاد نموده سپس نمونهها را تحت تنشهای یک محوری مورد بررسی قرار داد. تحلیل دادههای حاصل از نتایج مقاومت فشاری یک محوری نمونههای دارای ناپیوستگی شامل دو نوع زبری صاف و دندانه دار و مقایسه رفتار نمونهها تحت بار محوری و مقاومت فشاری یک محوری نمونهها اطلاعات بنیادی مفیدی در خصوص توده سنگ، درک و قضاوت صحیح در تحلیل پایداری و طراحی سازههای سنگی در اختیار مهندسان معدن، تونل و عمران قرار خواهد داد.
2. آماده سازی نمونه ها
به منظور بررسی تأثیر زبری ناپیوستگیها در مقاومت فشاری یک محوری سنگ نمونههایی بر اساس استاندارد انجمن بین المللی مکانیک سنگ [10] از ماده مدل طبق جدول - 1 - تهیه شده است. ماده مدل استفاده شده در تهیه نمونهها دارای متوسط مقاومت فشاری یک محوری 19.07 - ciav - مگاپاسکال میباشد. متوسط مقاومت کششی - tav - نمونههای حاصل از ماده مدل بر اساس آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم - برزیلین - 1.64 مگاپاسکال محاسبه شده است. نمونهها دارای دو نوع زبری شامل صاف ومسطح و دندانه دار - مضرس - در 5 گروه دارای ناپیوستگی با زوایای 0، 30، 45،60 و 90 درجه نسبت به حالت افق ایجاد شدهاند - شکل 1، 2و . - 3
جدول -1 درصد وزنی اجزای تشکیل دهنده ماده مدل
شکل -1 بخشی از نمونههای آماده سازی شده از ماده مدل دارای ناپیوستگی با زوایای مختلف
شکل -2 بخشی از نمونههای آماده سازی شده از ماده مدل دارای ناپیوستگی با زبری صاف
شکل -3 بخشی از نمونههای آماده سازی شده از ماده مدل دارای ناپیوستگی با زبری دندانه دار
3. بررسی تأثیر زبری ناپیوستگیها در مقاومت فشاری یک محوری سنگ
رابطه بین مقاومت فشاری یک محوری - - و زاویه ناپیوستگی - α - با حالت افق برای نتایج حاصل از آزمایش مقاومت فشاری یک محوری - - نمونههای دارای ناپیوستگی شامل دو نوع زبری صاف و دندانه دار مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار میگیرد. رابطه بین مقاومت فشاری یک محوری - - و زاویه جهت یافتگی ناپیوستگیهای شامل دو نوع زبری صاف و دندانه دار - α - در شکل 4 نشان داده شده است. با افزایش زاویه ناپیوستگی - α - از 0 تا 30 درجه مقاومت فشاری یک محوری - - ناپیوستگی شامل زبری صاف به مقدار کمی کاهش میباید.
