ارزيابي تأثير اندازه نمونه در سنگ هاي رسوبي و اندازه سنگدانه در نمونه بتني بر مقاومت فشاري تك محوره

در مهندسي سنگ، انتخاب اندازه مناسب نمونه براي تعيين مقاومت فشاري سنگ كه معرف خواص مقاومتي سنگ باشد، بسيار مهم است. پيش‌بيني مقاومت فشاري تك محوره در قطرهاي مختلف با استفاده از تئوري‌هاي تأثير اندازه نمونه بسيار با ارزش است. اين تئوري‌ها، به پنج مدل تجربي، آماري، مولتي فراكتال، نظريه شكست و  نظريه شكست فراكتال تقسيم‌بندي شده‌اند. بررسي‌هاي محدودي براي تعيين همبستگي تئوري‌هاي تأثير اندازه با نتايج آزمايش‌هاي تجربي در طبقه‌بندي‌هاي مختلف، بر روي سنگ‌ها و نمونه‌هاي مصنوعي انجام شده است. در اين مقاله، مؤلفان با مروري بر مطالعات گذشته، تأثير اندازه نمونه را روي مقاومت فشاري تك محوره سنگ‌هاي رسوبي و نمونه‌هاي مصنوعي با استفاده از مدل‌هاي تأثير اندازه و تحليل‌هاي آماري بررسي كرده‌اند. همچنين در مطالعه تجربي، 84 نمونه بتني با چهار قطر 56، 68، 72 و 94 ميلي‌متر و با سه دانه‌بندي مختلف 120، 200 و 250 ميلي‌متر ساخته شد. يافته‌ها نشان داد كه در سنگ‌هاي رسوبي، بررسي تأثير اندازه نمونه با استفاده از نظريه شكست، همبستگي خوبي با نتايج آزمايش‌هاي تجربي دارد. در نمونه‌هاي مصنوعي، مدل هوك و براون مقادير بالايي از ضرايب  را نشان داد، اما اين مدل براي نمونه‌هاي با قطرهاي بزرگ، محافظه كارانه است. در اين قطرها، مدل مولتي فراكتال همبستگي بهتري با اطلاعات آزمايشگاهي دارد. نتايج مطالعات تجربي نشان داد كه در دانه‌بندي‌هاي 200 و 250 ميلي‌متر، با افزايش قطر، مقاومت فشاري تك محوره، ابتدا روند افزايشي و سپس روند كاهشي دارد. در نمونه‌هاي با دانه‌بندي 120 ميلي‌متر، مقاومت فشاري يك روند افزايشي با افزايش قطر نشان داد. در نمونه‌هاي بتني با دانه‌بندي ريز، مدل‌هاي مولتي فراكتال و تأثير اندازه با استفاده از نظريه شكست، روند صعودي تغييرات مقاومت را به خوبي نشان مي‌دهند. همچنين در نمونه‌هاي با دانه‌بندي درشت، مدل مولتي فراكتال، بيش‌ترين ضرائب𝑹^𝟐را نشان داد.