ارزيابي تأثير شكل مصالح دانه‌اي بر رفتار تراكم‌پذيري تك‌ محوري به روش تحليلي و آزمايشگاهي

مصالح دانه‌اي كه امروزه در بسياري از پروژه‌هاي مهندسي همچون سدهاي سنگريزه‌اي و خطوط راه‌آهن مورد استفاده قرار مي‌گيرند، داراي تنوع بسياري در شكل مي‌باشند. اين تنوع شكلي در محدوده بسيار تيزگوشه تا كاملاً گردگوشه قرار مي‌گيرد. شكل مصالح دانه‌اي بر روي خواص مكانيكي دانه از جمله مقاومت شكست و زاويه اصطكاك داخلي تأثير مي‌گذارد. در نتيجه رفتار مكانيكي توده مصالح دانه‌اي وابسته به شكل دانه‌ها مي‌باشد. به منظور بررسي تأثير اين خصوصيت، انواع مختلفي از دانه‌ها در شكل‌هاي كره، استوانه، مكعب و هرم كه در برگيرنده طيف وسيعي از شكل مصالح دانه‌اي طبيعي مي‌‌باشند، به صورت مصنوعي، در محدوده اندازه 1 الي 2/5 سانتي‌متر ساخته شدند. آزمايش‌هاي تراكم‌پذيري تك‌ محوري كوچك-مقياس بر روي هر يك از شكل‌هاي مصالح دانه‌اي در شرايط يكسان شامل نسبت تخلخل اوليه و تنش حداكثر انجام گرفت و بعد از هر آزمايش، رفتار تنش-كرنش و مقدار شكست مصالح با استفاده از فاكتور شكست هاردين به دست آمدند. سپس نتايج حاصله، با استفاده از مدل تحليلي مك‌داول و همكاران كه بر مبناي اصل پايستگي انرژي مي‌باشد، ارزيابي گرديد. اين مدل داراي 7 پارامتر مي‌باشد كه به نسبت تخلخل اوليه دانه‌ها، جنس، شكل، اندازه و مقاومت دانه‌ها در برابر شكست بستگي دارند. ارزيابي و مقايسه نتايج، حاكي از قابليت اين مدل تحليلي در پيش‌بيني رفتار تراكم‌پذيري مصالح دانه‌اي هرمي ‌شكل مي‌باشد. به طوري كه با تيزگوشه‌تر شدن مصالح، تراكم‌پذيري و شكست مصالح افزايش مي‌يابند. همچنين با افزايش انرژي سطحي شكست مصالح، تأثير شكل در تراكم‌پذيري دچار كاهش مي‌گردد.