بررسی تاثیر ابعاد نمونه بر رفتار مکانیکی سنگ بکر

Abstract

رایج‌ترین روش برای تعیین خواص مکانیکی سنگ‌ها، انجام آزمایش در مقیاس آزمایشگاهی و تعمیم آن به خواص درجا می‌باشد. اما نحوه تعمیم خواص آزمایشگاهی به خواص درجا یا بعبارت دیگر تاثیر مقیاس، یکی از چالشهای مهندسین ژئوتکنیک می‌باشد. تعدادی از تحقیقات گذشته، حاکی از کاهش مقاومت با افزایش قطر بوده، درحالیکه تعدادی دیگر افزایش مقاومت تا قطری خاص و یا عدم تاثیر مقیاس را گزارش نموده‌اند. در این مقاله، هدف بررسی تاثیر ابعاد نمونه بر رفتار مکانیکی سنگ بکر می‌باشد. برای این منظور، حدود 120 نمونه ماسه سنگ با قطر بین 19 تا 145 میلیمتر و نسبت لاغری بین 1 تا 4 تهیه گردید و این نمونه‌ها تحت بارگذاری تک محوره قرار گرفتند. نتایج آزمایشات نشان داد که با افزایش قطر نمونه تا حدود 50 میلیمتر، مقاومت فشاری تک محوره افزایش و پس از آن، قطر نمونه تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر مقاومت ندارد. همچنین مشخص گردید که قطر نمونه تاثیر چشم‌گیری بر مدول الاستیسیته و ضریب پواسون ندارد. بنابراین حداقل قطر حدود 50 میلیمتر که توسط استانداردهای ISRM و ASTM برای آزمایش فشاری تک محوره پیشنهاد شده، قطری است که در آن تاثیر مقیاس مشاهده نمی‌گردد. همچنین نتایج بررسی تاثیر نسبت لاغری نشان داد که با افزایش این نسبت تا حدود 5/2، مقاومت کاهش می‌یابد و پس از آن این تاثیر از بین می‌رود. برای بررسی دلیل این رفتار، مکانیزم شکست نمونه‌ها مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید که در نسبت لاغری کم، مکانیزم شکست گسترش ترکهای کششی قائم می‌باشد که باعث ایجاد بالاترین مقاومت در نمونه‌ها می‌گردد.