تاثير كاني شناسي و اندازه دانه ها بر آستانه هاي آسيب گرانيت و ديوريت

The effect of mineralogy and grain size on stress damage thresholds of granite and diorite

ويژگي هاي تغيير شكل و شكست سنگ ها در نتيجه اعمال بار به مراحل مختلفي تقسيم شده اند كه به وسيله آستانه هاي آسيب از هم تفكيك مي گردند. با در نظر گرفتن پيدايش يا رشد ترك به عنوان يك ويژگي ماده، ويژگي هاي زمين شناسي سنگ ها را مي توان به عنوان يك عامل كنترل كننده تغييرات در سطح تنش آستانه هاي آسيب در نظر گرفت. در اين تحقيق آستانه هاي آسيب در دو سنگ گرانيت و ديوريت به كمك آزمايش تك محوري و انتشار آوايي تعيين شد. پس از تعيين آستانه هاي آسيب نمونه هايي از هر سنگ تا آستانه هاي آسيب مختلف بارگذاري شد و از آن ها مقاطع نازك فلورسانس به منظور بررسي تاثير كاني شناسي و اندازه دانه ها و ترك خوردگي تهيه گرديد. نتايج اين تحقيق نشان داد كه وجود كاني-هاي مقاوم به دليل مقاومت در برابر ترك خوردگي سبب افزايش سطح تنش آستانه آغاز ترك مي گردد. با كاهش ميانگين اندازه دانه ها قفل و بست بهتري در بين دانه ها ايجاد مي شود و از طرف ديگر تعداد مرز دانه ها نيز افزايش پيدا مي كند كه سبب مي گردد نيروي اعمال شده در سطح بيشتري توزيع گردد، درنتيجه كاني ها كمتر تحت تاثير قرار گرفته و ميزان ترك در آن ها كم شود كه باعث افزايش سطح تنش آستانه اي آغاز ترك در سنگ هاي ريزدانه مي گردد.

The deformation and failure properties of the loaded rocks are divided into different stages based on cracks' formation and growth. The different damage stress thresholds separate these stages. Considering the damage stress thresholds as a material property, geological properties of rocks can affect the damage stress thresholds. In this research, damage stress thresholds were identified for granite and diorite in the uniaxial compressive loading test with the help of the Acoustic Emission test (AE). Then fluorescence thin sections were prepared from the samples loaded to each damage stress threshold to investigate the effect of the mineralogy and the grain size. The results show that strong minerals increase the stress damage thresholds level due to the high cracking resistance. Furthermore, by decreasing the mean grain size, a better interlocking between the grains is created, and the number of grain boundaries increases. Therefore, the applied force has a higher surface to distribute. Consequently, minerals are less affected by the applied force; their crack density reduces, and crack initiation stress threshold increases.