ارائه معيار سه بعدي جديد براي شكست سنگ در اعماق زياد با استفاده از روش هاي تجربي و رگرسيون غيرخطي

معیار شكست سنگ معادله ای است كه بین خصوصیات مقاومتی سنگ و میزان تنش ها وجود دارد و به صورت یك سطح محدود در محور مختصات تنش های اصلی تعریف می شود. این معادله بر اساس روش های تحلیلی و تجربی مختلف تعیین می گردد. اكثر پژوهشگران مكانیك سنگ عقیده دارند كه تنش اصلی متوسط ( σ2 ) نقش چندانی در روند شكست ندارد و معیارهای شكست را با حذف تنش اصلی متوسط به صورت دوبعدی ارائه می دهند. با این حال برخی از شواهد تجربی نشان می دهد كه تنش اصلی متوسط می تواند در بعضی از حالت ها و حداقل برای برخی از سنگ ها، بر روی روند شكست مؤثر باشد. یكی از این موارد، سنگ های مقاوم در اعماق زیاد است. در این مقاله برای بررسی تأثیر تنش اصلی متوسط بر روی شكست سنگ، از نتایج 175 آزمایش تنش فشاری سه محوره واقعی كه بر روی 5 نمونه سنگی متفاوت در نقاط مختلف انجام شده است، استفاده شد. بررسی ها نشان داد كه تأثیر تنش اصلی متوسط بر شكست سنگ های مقاوم بیشتر از سنگ های سست است. سپس دقت معیارهای سه بعدی فون میزز، دراكر پراگر و پن و هادسون در تخمین شكست - 0 دارای بیشترین دقت بوده و معیار پن و - / این نمونه های سنگی بررسی شد كه معیار دراكر پراگر با ضریب همبستگی 77 0 در رتبه های بعد قرار دارند. همچنین با استفاده از / 0 و فون میزز با ضریب همبستگی 10 / هادسون با ضریب همبستگی 77 0 ارائه شد. از ویژگی های بارز معیار پیشنهادی / روش رگرسیون غیرخطی معیار سه بعدی جدیدی با ضریب همبستگی98 درصد جدید، استفاده از تنش های اصلی كمینه، متوسط و بیشینه با سهم تأثیر متفاوت و پارامترهای مقاومتی مانند مقاومت فشاری تك محوره و زاویه اصطكاك داخلی در این معیار و سادگی و دقت بالای آن است.

A rock failure criterion is a relation among strength parameters of the rock and stress state. It presents a bounded area in the principal stress coordinate system. The relation is determined both empirically and analytically. A majority of rock mechanics community believe that mean principal stress (σ2) has not a significant role in failure process, hence many failure criteria are presented without it in two dimensions. However, some experimental observations indicates that mean principal stress may has an important role in failure process of certain cases or at least for certain rocks. Deep buried competent rocks are of this category. In this paper, results of 175 tri-axial compressive tests on 5 specimens have been used to study the effect of σ2. Studies showed that σ2 has a more prominent effect in competent rocks than weak rocks. Then, accuracy of 3D criteria of Von Mises, Drucker-Prager, Pen and Hudson on the determination of failure process of theses specimens were studied. Drucker-Prager criterion with 0.87, Pen and Hudson with 0.73 and Von Miseswith 0.5 coefficient of correlation showed the best to worst predictions. Also using non-linear regression, a new criterion with 0.98 coefficient of correlation was proposed. The new criterion utilizes all principal stresses with appropriate weighting coefficients, uniaxial compressive strength and internal friction angle