ارزيابي رفتار مكانيكي گرانيت هاي پورفيري تحت بارگذاري استاتيكي و ديناميكي سه محوري

Assessment of mechanical behavior of porphyroid granites subjected to triaxial static and dynamic loading

هدف از انجام اين پژوهش ارزيابي خصوصيات مقاومتي مونزوگرانيت­ هاي الوند تحت شرايط مختلفي از بارگذاري بوده است. بدين منظور در ابتدا آزمون­ هاي استاتيكي در شرايط تك­ محوري و سه­ محوري انجام گرديد تا تاثير فشار همه جانبه بر روي رفتار مكانيكي سنگ ارزيابي گردد. بعلاوه رفتار خستگي اين سنگ­ها تحت بارگذاري چرخه­اي سه­ محوره مورد مطالعه قرار گرفت. آزمون­هاي خستگي به صورت نيرو كنترل بوده و به دو صورت تراز تنش و دامنه بارگذاري ثابت و متغيير با فركانس يك هرتز انجام گرديد. تاثير خستگي بر روي رفتار اين سنگ­ها در شرايط بارگذاري سه­ محوري توسط پارامترهاي آسيب خستگي شامل كرنش بيشينه و كمينه محوري، كرنش بيشينه و كمينه جانبي، مدول­هاي مماسي و متقاطع، دانسيته انرژي و انرژي وارفتگي مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج آزمون هاي استاتيكي نشان داد كه افزايش فشار همه جانبه تاثير قابل­ ملاحظه­ اي بر روي خصوصيات مقاومتي و تغيير شكل ­پذيري اين سنگ­ها داشته و باعث افزايش مقاومت و فاز پلاستيك قبل از شكست شده است. مدول­هاي الاستيك سنگ نيز با افزايش فشار همه جانبه به صورت خطي افزايش نشان مي­دهند. ارزيابي پارامترهاي آسيب خستگي نشان مي­دهد كه فرايند آسيب در شرايط سه ­محوره نيز شامل سه فاز هسته­ زايي ترك، گسترش ترك با سرعت يكنواخت و فاز رشد شتابدار ترك مي­ باشد. بعلاوه از بين پارامترهاي آسيب خستگي، پارامتر كرنش جانبي، مدول متقاطع، و انرژي وارفتگي آسيب سه مرحله­ اي خستگي را بهتر نشان مي­دهند.

The main aim of this research is assessing strength properties of Alvand monzogranite under different loading conditions. For this reason, at the first step, static tests under uniaxial and triaxial states were done to evaluate the effect of confining pressure on mechanical behavior of the rock. Furthermore, fatigue behavior of the rocks subjected to triaxial cyclic loading was evaluated. The fatigue tests were done in load control condition with 1Hz frequency and two states of loading including constant stress level and amplitude, and variable state of them. The results of the fatigue tests have been evaluated by fatigue damage parameters including maximum and minimum axial strain, maximum and minimum lateral strain, tangent and secant modulus, energy density and hysteresis energy. The static tests results show that confining pressure has a remarkable effect of strength and deformability properties of these rocks and has induced increasing in strength and per failure plastic phase. Elastic modulus of the rocks have been increased with increasing confining pressure in a linear function. Evaluation of the fatigue damage parameters indicated that fatigue damage process in triaxial condition shows three stages including crack initiation phase, uniform velocity phase and acceleration phase, as well. Among the fatigue damage parameters, lateral strain, secant modulus and hysteresis energy show better three-stage fatigue damage behavior.