چگونگی تاثیر ابعاد نمونه بر ویژگی های الاستیک دینامیک سنگ

Abstract

یکی از روش های نوین جهت تعیین ویژگی های الاستیک سنگ استفاده از انتشار امواج در متن آن است. این روش از جمله آزمایش های غیر مخرب و ارزان مکانیک سنگ می باشد لکن به دلیل جدید بودن آن هنوز در مقیاسی همچون روش های مرسوم، پرهزینه و مخرب استاتیک (بارگذاری و شکست نمونه) مورد استفاده قرار نگرفته اند. به منظور فراهم آوردن شرایطی جهت جایگزینی این آزمایش و استفاده هرچه بهتر از آن می بایست از تاثیر پارامترهای مختلف برنتایج آن آگاهی حاصل نمود. یکی از این عوامل مهم ابعاد و شکل نمونه مورد آزمایش است. مطالعه استانداردهای معتبر و مورد استفاده در مکانیک سنگ نشان می دهد در مورد آزمایش گذر امواج به تاثیر ابعاد و شکل نمونه آنچنان که باید و شاید پرداخته نشده است. در نوشتاری دیگر این موضوع روشن گردید که بر خلاف آنچه رایج شده است ویژگی های الاستیک دینامیک سنگ آهک با تغییر شکل (نسبت طول به قطر) نمونه به میزان چشمگیری تغییر می کند. با قطعیت یافتن این واقعیت در مورد سنگ آهک بررسی این مطلب برای سنگ های دیگر نیز ضرورت یافت تا صحت و سقم آن در سطح گسترده تری ارزیابی شود. در این مقاله تاثیر شکل نمونه بر ثابت های الاستیک دینامیک سنگ های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است تا قضاوت واقع بینانه تری در این مورد مقدور گردد. با هدف فوق الذکر آزمایش گذر امواج فراصوتی جهت تعیین ویژگی های الاستیک دینامیکی بر روی چهار نوع سنگ مختلف در نسبت طول به قطرهای 5/0 تا 3 انجام شد. نتایج نشان می دهد سرعت موج برشی (عرضی) و ثابت های الاستیک دینامیکی به شدت تابع نسبت طول به قطر نمونه (D/L) هستند به نحوی که تغییر نسبت طول به قطر از 5/0 تا 3 سبب تغییراتی تا میزان 70 درصد در سرعت موج برشی و ضریب پوآسون، 160 درصد در مدول الاستیسیته و 200 درصد در مدول برشی شده است. علی رغم تاثیرات شدید بدست آمده در موارد ذکر شده، سرعت موج طولی از این قاعده مستثنی است و هیچ رابطه معین و دقیقی با میزان نسبت طول به قطر ندارد.