مطالعه آزمایشگاهی انتشار ترک در نمونه‌های با درزه‌های بسته و باز تحت بارگذاری تک‌محوری

Abstract

- این مطالعه به بررسی آزمایشگاهی رفتار نمونه های شبه­سنگی دارای درز ه تحت بارگذاری تک محوری پرداخته است. تعدادی مدل­­ فیزیکی درزه­دار با سطح صاف و ناصاف با ترکیب سیمان، گچ و آب با ابعاد 5×20×10 سانتی­متر ساخته شده است. درزه­ها به صورت باز و بسته در مرکز نمونه و با سطح صاف و زبر (دندانه اره­ای) قرار گرفته­ است. طول درزه­ها برابر با 4، 5 و 6 سانتیمتر است که با زوایای 30، 45 و60 درجه نسبت به محور بارگذاری قرار گرفته است. به منظور ایجاد درزه­های زبر در نمونه­ها از پروفیل ­های دندانه اره­ای استفاده شد. نتایج بررسی­های آزمایشگاهی حاکی از آن است که بسته به طول و شیب قرارگیری درزه بسته یا باز دو نوع ترک (باله­ای و ثانویه) از نوک ترک­ تعبیه شده در نمونه منتشر می­شود. انتشار ترک­های ثانویه پس از ایجاد ترک های باله­ای رخ می­دهد. با افزایش تنش داخلی ناشی از بارگذاری تک محوری در نمونه، ابتدا تمرکز تنش کششی و سپس تمرکز تنش برشی در نوک درزه باز ایجاد می­شود. انتشار ترک از نوک نمونه نشان می دهد که تمرکز تنش در نوک درزه می باشد و قطعاً در سایر قسمت­های این درزۀ ناهموار و دندانه اره­ای تمرکز تنش کم­تر از نوک درزه بوده است. در درزه­های بسته با کاهش زاویه درزه نسبت به افق (عمود بر محور بارگذاری) محل شروع انتشار ترک باله ای از نوک درزه به سمت مرکز درزه منتقل و تمرکز تنش کششی در مرکز نمونه بیش­تر از اطراف نمونه می شود. شیب قرارگیری، طول، باز و بسته بودن درزه بر تنش شروع ترکها موثر می باشد. تنش شروع ترک باله ای با زاویه درزه از قبل موجود نسبت به محور بارگذاری رابطه مستقیم و با طول درزه رابطه معکوس دارد. در شرایط یکسان تنش شروع انواع ترک­ها در درزه­های بسته بیش­تر از باز است. در این مطالعه همچنین به عوامل مؤثر در انتشار ترک­های ثانویه پرداخته شد. نتایج نشان می­دهد که در انتشار ترک­های ثانویه شیب درزه و هم چنین میزان فاصله نوک ترک از لبه نمونه تعیین­کننده است. در صورتی که کوچک­ترین فاصله میان نوک ترک و لبه نمونه (s) و عرض نمونه (b) نامیده شود، در نمونه­هایی که شیب درزه برابر با 30 درجه و نسبت کوچک­تر از 3/0 است، ترک­های ثانویه از نوک درزه از قبل موجود شروع به انتشار نموده و تا لبه نمونه منتشر می­شوند.