کالیبراسیون مقاومت کششی مدل سنگ در نرم‌افزار PFC2D با استفاده از تابع توزیع ریزترک و روش کلامپ

Abstract

توانایی روش المان مجزا برای شبیه‌سازی شروع و گسترش ترک محققان را قادر ساخته تا مطالب مختلفی را در زمینه مکانیزم شکست در سنگ‌ها بررسی کنند که با استفاده از روش‌های المان محدود و المان مرزی امکان‌پذیر نیست. بررسی تعداد میکروترک‌ها و آستانه شکست در سنگ‌ها به فهم بهتر رفتار سنگ‌های شکننده تحت شرایط واقعی کمک می‌کند. نرم‌افزار PFC2Dبر اساس روش المان مجزا بوده و قابلیت ویژه آن در مدل‌سازی گسترش ترک نسبت به دیگر روش‌های عددی است. مشکلی که محققان در مدل‌سازی با این نرم‌افزار مواجه هستند، عدم تطابق مقاومت کششی مدل عددی و الگوی شکست آن با نمونه واقعی با مقاومت فشارشی بالا است. در این تحقیق از نتایج آزمایشگاهی برای کالیبراسیون مدل‌های عددی استفاده شد. از نمونه سنگ گرانیت مقاطع نازک پتروگرافی و نمونه‌هایی نیز برای انجام مطالعات SEMتهیه شد. اطلاعات لازم در مورد توزیع دانه‌بندی و توزیع ریزترک‌ها در این نمونه سنگ با انجام مطالعات میکروسکوپی برای استفاده در مدل‌های عددی به دست آمد. علاوه بر این در این تحقیق برای دستیابی به الگوی شکست صحیح مدل‌ها مطابق با نمونه‌های آزمایشگاهی، از روشی که در آن اندازه کلامپ‌ها به‌وسیله یک شعاع تأثیر معلوم کنترل می‌شود، استفاده شد. استفاده از این نوع کلامپ‌ها مشخص نمود که نسبت مقاومت کششی به فشارشی به‌دست‌آمده از آزمایش‌های تک‌محوره و کشش از مقدار 5/0 (در حالت بدون کلامپ) به مقدار کمتر از 1/0 کاهش یافته و مقدار مقاومت کششی در نمونه‌های آزمایشگاهی با مقاومت فشارشی بالا تقریباً با مدل‌های عددی برابر می‌شود.