بررسی آزمایشگاهی رفتار دینامیکی ماسه سنگ در نرخهای بارگذاری بالا

Abstract

تعیین دقیق پارامترهای دینامیکی سنگها در نرخهای بارگذاری بالا از جمله موضوعات بسیار مهم در زمینه‌های مختلف دینامیک سنگ می باشد. طیف وسیعی از مسائل مرتبط با مهندسی سنگ شامل انفجار، زلزله و نفوذ پرتابه‌ها در ارتباط مستقیم با علم دینامیک سنگ و رفتار دینامیکی سنگها می‌باشد. به منظور طراحی و تحلیل بسیاری از سازه‌های نظامی و دفاعی احداث شده در یا بر روی سنگ شامل نیروگاههای زیرزمینی، پناهگاههای زیرزمینی و مغارها، تشخیص دقیق رفتار دینامیکی سنگها تحت مقادیر مختلف نرخ بارگذاری لازم و ضروری می‌باشد. مرسومترین و پرکاریردترین تکنیک مورد استفاده به منظور تعیین رفتار دینامیکی مواد در نرخهای کرنش بالا آزمایش میله فشاری هاپکینسون است. در این تکنیک یک موج فشارشی با دامنه زیاد به نام موج ورودی، به سمت نمونه روانه شده و سپس امواج برگشتی و عبوری از نمونه همراه با موج ورودی توسط کرنش‌سنجهای نصب شده برروی میله‌های دستگاه ثبت می‌شوند. سپس با به کار بردن معادلاتی مشخص که حاکم بر آزمایش هاپکینسون هستند، منحنی تنش-کرنش دینامیکی نمونه به دست می‌آید. در این تحقیق، ابتدا پارامترهای مقاومتی ماسه سنگ در شرایط شبه‌استاتیکی به دست آمده و سپس آزمایش هاپکینسون در نرخهای بارگذاری مختلف انجام شده است و منحنی تنش-کرنش دینامیکی ماسه سنگ به دست آمده است. نتایج نشان می‌دهد که در نرخهای بارگذاری بالا مقاومت ماسه سنگ به مقدار زیادی افزایش پیدا می کند به‌گونه‌ای که با افزایش نرخ کرنش نمونه تا s^(-1) 150، مقاومت ماسه سنگ از مقدار حدود MPa 160 در شرایط شبه‌استاتیکی به مقدار MPa 260 در شرایط دینامیکی رسیده است.