تاثير زبري سطح ناپيوستگي هاي داراي شيب هاي مختلف بر مقاومت سنگ درزه دار تحت تنش هاي سه محوري

Effect of discontinuities roughness having different slope angles on the strength of jointed rock under triaxial stresses

در اين تحقيق تاثير سه حالت عمده زبري ناپيوستگي ها به صورت دندانه دار، زبر موجدار و صفحه اي صاف با جهت يافتگي مختلف نسبت به فشار جانبي بر مقاومت سنگ تحت تنش هاي سه محوري مورد بررسي قرار گرفته است. 15 گروه نمونه هاي داراي سه نوع زبري سطح ناپيوستگي و داراي پنج نوع شيب از صفر تا 90 درجه با موفقيت آماده سازي شده و مقاومت هر گروه تحت تنش هاي سه محوري در فشارهاي جانبي مختلف اندازه گيري شده است. نتايج نشان مي دهد كه با افزايش زاويه شيب ناپيوستگي از 30 تا 45 و 60 درجه تحت فشار جانبي ثابت مقاومت محوري نمونه هاي داراي ناپيوستگي صاف شديدا كاهش مي يابد. اما مقاومت محوري ناپيوستگي هاي زبر موجدار و دندانه دار با افزايش زاويه شيب از 30 تا 45 درجه تحت فشار جانبي ثابت نسبت به ناپيوستگي داراي صفحه اي صاف به مقدار كمتري كاهش مي يابد و در كل مقاومت ناپيوستگي داراي صفحه اي صاف داراي جهت يافتگي مختلف و تحت تغييرات فشار جانبي كمتر از ناپيوستگي هاي زبر موجدار و دندانه دار است. براي نمونه هاي داراي ناپيوستگي هاي زبر موجدار و دندانه دار در شيب 30 درجه شكست در سنگ سالم اتفاق افتاد. در صورتي كه براي نمونه هاي داراي ناپيوستگي هاي دندانه دار در شيب 45 درجه به ويژه تحت فشار جانبي بيشتر، نيز شكست در سنگ سالم اتفاق افتاد. همچنين در نمونه هاي داراي ناپيوستگي هاي دندانه دار در شيب 60 درجه تحت تنش يك محوري لغزش در يك طرف سطوح دندانه ها اتفاق افتاده و باعث جابجايي دو صفحه كلي ناپيوستگي گرديد. اما با افزايش فشار جانبي دندانه ها شكسته شدند. نسبت مقاومت محوري حداكثر به مقاومت محوري حداقل سنگ (Rtriax) داراي حداكثر مقدار براي فشار جانبي صفر بوده و به صورت تابع تواني منفي ابتدا با افزايش فشار جانبي به شدت كاهش يافته سپس به مقدار ثابتي نزديك مي شود.

Effect of discontinuities roughness including tooth-shaped asperity, rough undulating and smooth plane having different orientations respect to confining pressure on the strength of rock under triaxial stresses has been investigated in this research. 15 groups of specimens having three types of discontinuities roughness and five types of slope angles from 0 to 90 degrees have been successfully prepared and tested under triaxial stresses. The axial strength of rough undulating and tooth-shaped asperity discontinuities decreases a little with increasing slope angle from 30 to 45 degrees under constant confining pressure and in general the axial strength of smooth plane discontinuities having different orientations is less than the axial strength of rough undulating and tooth-shaped asperity discontinuities under the different confining pressures. For tooth-shaped asperity discontinuities having orientation angles 45 degrees, failure also occurred at the body of the specimens particularly with increasing the confining pressure. Sliding occurred at the one side of tooth-shaped asperities of discontinuity having orientation angles of 60 degree under uniaxial loading and displacement took place at the direction of discontinslopeuities. But tooth-shaped asperities were broken along the discontinuities under the higher confining pressures. The effect slope angle on the axial strength decreases with an increase of confining pressure and rate of reducing the axial strength increases with an increase of discontinuity roughness. As, the strength of specimens having very rough discontinuities under high confining pressures approaches to the strength of massive (intact) rock. The maximum axial strength to the minimum axial strength ratio (Rtriax) has high value for the zero confining pressure and it decreases sharply as a negative power function of confining pressure then approaches to a constant value.