پيش‌بيني مقاومت فشاري سنگ داراي همسانگردي عرضي‌ با استفاده از روش المان مجزا

Prediction of Peak strength of transversely isotropic rocks by using distinct element method

ناهمسانگردی یكی از مهم‌ترین ویژگی‌های سنگ­های رسوبی و دگرگونی است كه نقش تعیین‌كننده‌ای در تعیین رفتار این نوع سنگ‌ها تحت بارهای وارده بر آن‌ها ایفا می‌كند. به همین منظور مطالعات آزمایشگاهی گسترده‌ای باهدف بررسی تأثیر ناهمسانگردی بر رفتار مكانیكی و مقاومت نهایی چنین سنگ‌هایی انجام شده است. با توجه به قابلیت‌های موجود در روش‌های عددی با مبنای المان مجزا در مدلسازی فرآیند شكست نمونه‌های دارای ناهمسانگردی و همچنین توانایی این روش‌ها در رفتار نگاری شكست سنگ‌ها تحت فشارهای تك‌محوره و سه‌محوره، در این تحقیق با استفاده از نرم‌افزار PFC رفتار سنگ دارای همسانگردی عرضی‌ مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا نمونه‌هایی با زاویه‌های مختلف لایه‌بندی (از 0 تا 90 درجه) با استفاده از نرم‌افزار PFC مدل و تحت فشارهای همه‌جانبه‌ی مختلف بارگذاری گردیدند.  نتایج نشان داد كه روش المان مجزا دارای قابلیت بالایی در مدلسازی همسانگردی عرضی است كه مقایسه نتایج حاصله با نتایج آزمایشگاهی نیز این مطلب را تأیید می‌نماید.  نتایج حاصله نشان می‌دهد كه مقاومت حداكثر سنگ به جهت صفحه­ی ناهمسانگردی بستگی داشته كه در همین راستا مدلی برای پیش­بینی مقاومت فشاری حداكثر نمونه­های دارای همسانگردی عرضی‌ پیشنهاد شده است.

The most common feature of the sedimentary and metamorphic rocks is anisotropy playing a significant role in behaviour of this type of rocks under applied forces. Therefore many experimental investigations are done to consider the influence of anisotropy on mechanical behaviour and peak strength of these rocks. Numerical method and especially Distinct Element Method (DEM) can be used to simulate brittle failure of rocks under uniaxial and triaxial loading. In this study the mechanical behaviour of a transversely isotropic rock is investigated by PFC code. Thus, samples with varying bedding angle (from 0 to 90 degree) are loaded under different confining pressures. Comparison of numerical and experimental results revealed that PFC is an efficient tool for simulation of failure behaviour of transversely isotropic rocks. Also it’s indicated that the peak strength of transversely isotopic rock is varied by anisotropy orientation; then, a model is suggested to predict the peak strength of transversely isotropic rocks.