بررسي تأثير جهت‌يابي حفره روي پاسخ ماسه سنگ‌هاي حفره دار در برابر بارهاي استاتيكي تراكمي و ديناميكي كششي

تونل هاي كم‌عمق نقش حياتي در برنامه ريزي شهري و خطوط حمل و نقل ريلي و جاده‌اي دارند. وجود اين حفرات زيرسطحي مي تواند باعث تمركز تنش شده و ناپايداري اين فضاها را در برابر بارهاي استاتيكي به‌ويژه ديناميكي در پي داشته باشد. از اين‌رو، هدف از اين پژوهش ارزيابي تأثير وجود حفره بيضوي و جهت يابي آن بر رفتار ماسه سنگ تحت بارهاي استاتيكي فشاري و ديناميكي كششي است. به‌منظور ارزيابي تأثير حفره در برابر شرايط تنش استاتيكي دو گروه از مغزه هاي ماسه سنگي بدون حفره و حفره دار با جهت يابي 0و 30و 60 و 90 درجه فراهم شده و تحت آزمون بارگذاري فشاري تك‌محوري قرار گرفتند. حين آزمون علاوه بر ثبت تنش، با به‌كار بردن كرنش سنج، سنسور ثبت انتشار امواج صوتي و دوربين، آسيب و تغيير شكل‌پذيري نمونه ها ثبت شد. براي انجام آزمون بارگذاري ديناميكي از دستگاه ميلۀ فشار هاپكينسون استفاده شد. به علاوه روند گسترش آسيب با استفاده از دوربين با سرعت زياد با نرخ يك عكس در 10 ميكروثانيه، ثبت شد. نتايج به‌دست آمده نشان داد كه وجود حفره باعث كاهش مقاومت سنگ در بيش‌ترين حالت (0= theta;) تا 55 درصد و در كم‌ترين حالت (90= theta;) تا 77 درصد مقاومت فشاري تك‌محوري مي شود. آزمون بارگذاري ديناميكي كششي نشان مي دهد كه حفره بيضوي نزديك تر به مرز انعكاس موج فشاري به كششي به‌علت قرارگيري در منطقه سوپر پوزيشن سالم مانده در حالي كه حفره موجود در خارج از اين منطقه با هر جهت يابي دچار گسيختگي ورقه اي شده است. بررسي سطح شكست با استفاده از تجزيۀ ميكرسكوپ الكتروني و بررسي مقطع نازك نشان داد كه شكستگي غالب از نوع مرز بلوري بوده است و سيمان اكسيد آهن نقش كليدي در توسعه اين نوع شكستگي دارد.