مطالعه الگوي شكست درزه هاي ناممتد عمود بر هم زير بار نقطه اي برنده TBM با آزمون آزمايشگاهي و روش اجزاي محدود

Failure Pattern of Perpendicular Non-Persistent Joints Beneath the Point Load of BM’s Cutter Using Experimental Test and Finite Element Method

در اين مقاله، روش شكست درزه ناممتد عمود بر هم با ايجاد بار نقطه اي برنده TBM توسط آزمايش هاي آزمايشگاهي و مدلسازي عددي مورد بررسي قرار مي گيرد. بهاين منظور، 4 نمونه آزمايشگاهي از جنس گچ با ابعاد 10*10*5 سانتيمتر حاوي درزه ناممتد عمود برهم آمادهسازي شد. نمونه ها داراي دو درزه ناممتد با طول هاي 1 و 2 سانتيمتر و عمود بر يكديگر بودند. درزه كوچكتر داراي زاويه داري0، 45، 90 و 135 درجه نسبت به افق است. اين نمونه ها زير اثر بار نقطهاي برنده U شكل قرار گرفتند. همزمان با مطالعات آزمايشگاهي، توسط نرم افزار FRANC2D شبيه سازي عددي نيز بر روي نمونه هاي حاوي درزه هاي ناممتد عمود برهم انجام شد. بهطور كلي، 12 مدل عددي كه الگوي هندسي آنها شبيه نمونه هاي آزمايشگاهي بود، ساخته شد. نتايج نشان مي دهد كه آرايش درزه ناممتد T شكل، تاثير به سزايي بر الگوي رشد و گسترش ترك دارد. نمونه در زواياي 45 و 135درجه نسبت به محور اعمال بار، كمترين مقاومت را دارد. با مقايسه الگوي شكست نمونه آزمايشگاهي و مدل عددي، مي توان نتيجه گرفت كه الگوي شكست مشابهي در نمونه آزمايشگاهي و مدل هاي عددي به وقوع پيوسته است.

In this paper, the failure pattern of non-persistent joint under U shape cutter was studied by experimental test and numerical simulation. For this purpose, 4 gypsum sample with dimension of 5cm*10cm*10cm containing perpendicular non-persistent joint were prepared. Samples have 2 vertical non-persistent joint with lengths of 1cm and 2 cm. the angle of small joint related to horizontal axis was 0°, 45°, 90° and 135°. This sample was subjected to U shape cutter loading. Concurrent with experimental test, numerical simulation was performed using Franc2d on the non-persistent joint. Totally 12 numerical model was built that some of them have similar configuration with experimental specimens. The results show that perpendicular non-persistent joint configuration has important effect on the failure pattern. The compressive strengths have minimum value when small joint angle were 45° and 135°. The comparison between experimental results and numerical output shows that the good accordance was established between experimental tests and numerical simulation.