بررسي تغييرات چقرمگي شكست سنگ آنيزوتروپ

Evaluation of fracture toughness in anisotropic rock

از كارهاي مهم در طراحي سازه هاي سنگي بررسي رفتار سنگ تحت تنش و تعيين خصوصيات مكانيكي آن مي باشد. آنيزوتروپي در سنگ پارامتر مهمي است كه در رفتار سنگ بايد مورد بررسي قرار گيرد. سنگ هاي آنيزوتروپ خواص مكانيكي متفاوتي در جهت هاي مختلف دارند كه در طراحي سازه هاي سنگي اين اختلاف بايد مدنظر قرار گيرد. چقرمگي شكست مواد سنگي يك پارامتر اصلي در بررسي شكست يا پايداري سازه هاي سنگي از قبيل پروژه هاي عمراني، معدني و نفتي مي باشد. از اين جهت شناخت چقرمگي شكست سنگ هاي آنيزوتروپ در طراحي سازه هاي سنگي مهم مي باشد. دراين تحقيق چقرمگي شكست سنگ آنيزوتروپ مورد بررسي قرار گرفته است. براي تعيين چقرمگي شكست، نمونه ها به صورت CCNBD كه توسط انجمن بين المللي مكانيك سنگ (ISRM) پيشنهاد شده است، بوده اند. نمونه ها ي CCNBDتحت بارگذاري قطري در مود I و مود II قرار گرفت. زاويه ي بين صفحه ي آنيزوتروپي و محور بارگذاري از صفر تا 90درجه و با اختلاف 15 درجه تغيير نمود (0، 15، 30، 45، 60، 75، 90= Ψ). درمجموع با توجه به اين كه هر آزمون حداقل3 بار انجام شده، تعداد 70 نمونه CCNBD آزمايش شد. تغييرات چقرمگي شكست مود I و مود II در اثر تغيير زاويه ي آنيزوتروپي مورد بررسي قرار گرفت و مشخص شد كه با افزايش زاويه آنيزوتروپي چقرمگي شكست كاهش مي يابد.

An important works in design of rock structures is determination of mechanical rock behavior under stress. Anisotropy in rock is important parameter that must be investigated. Anisotropic rocks have a different characterization in different direction that this difference must be considered in design rock structure. Fracture toughness of rock is the main parameter in the investigation of fracture or stability rock structure such as civil, mining or petroleum project. Thus determination fracture toughness in anisotropic rocks are important for rock structure design. In this study, fracture toughness investigated in anisotropic rocks. For determination fracture toughness, samples were CCNBD that suggested by International Society of Rock Mechanics (ISRM). CCNBD samples tested in mode I and mode II under diameter loading. In each mode angle of anisotropy plane and loading axis vary from 0 to 90 degree with 15 degree difference (ψ = 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90). Totally, considering to that each experiments at least twice was performed, according to the CCNBD and SCB methods, a number of 70 samples are tested. The fracture toughness changes of mode I and II was studied in effect of change of Anisotropy angle. One of the study results is that with decreasing of angle between Anisotropy and loading axes, the fracture toughness decreases. Also effect of Anisotropy on rock strength is high, such that with increasing of Anisotropy angle from 0 to 30 degree in Brazilian samples the strength decrease and after that with increasing of Anisotropy angle, strength of sample increase.