بررسی پایداری مسیر رشد ترک سنگها در بارگذاری کششی
 
در این مقاله، پایداری مسیر رشد ترک یک ماده سنگی در بارگذاری کششی ( مود I ) بصورت تئوری و تجربی با استفاده از روش مکانیک شکست مورد مطالعه و بررسی قرار میگیرد. مجموعهای از آزمایشهای شکست بر روی سنگ مرمر نیریز و با استفاده از دو نمونه آزمایشگاهی به نامهای قطعه نیم دیسک با ترک لبهای و تحت بار خمش سه نقطهای ( SCB ) و قطعه مثلثی با ترک لبهای مستقیم ( SECT ) انجام گردید. در حالیکه مسیر گسترش ترک در نمونههای SCB پایدار و در امتداد اولیه ترک میباشد، در نمونههای SECT مشاهده شد که ترک در یک مسیر منحنی شکل رشد می- کند. این در حالیست که اغلب معیارهای متداول موجود شکست مود I را در امتداد ترک اولیه پیش بینی میکنند اما نشان داده شد که یک معیار شکست تعمیم یافته با در نظر گرفتن اثرات هندسهنمونه و جنس ماده سنگی میتواند پیشبینی مناسبی از پایداری مسیر شکست ماده سنگی آزمایش شده ارائه دهد. مشخص گردید که مقدار بسیار بالای تنش T موجود در نمونه SECT و اندازه نسبتاً بزرگ ناحیه بحرانی نوک ترک در سنگ مرمر آزمایش شده دلیل اصلی انحراف مسیر رشد ترک از راستای ترک اولیه در نمونه SECT میباشد.

واژه های کلیدی:

سنگ، بارگذاری مود I ، مسیر شکست، مطالعه تئوری و تجربی، معیار شکست تعمیم یافته

نویسندگان :

غلام رضا حسین پور

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

ارائه مدل ریاضی جهت محاسبه شعاع نفوذ آمیزه تزریق درتوده سنگهای درزه دار با درزه های غیرمتقاطع

چکیده طراحی فاصله بهینه بین گمانه های تزریقی لازمه آگاهی از نحوه گسترش و توزیع آمیزه تزریق در اطراف گمانه ها قبل از عملیات تزریق می باشد. نحوه گسترش آمیزه تزریق در سنگها تابع عوامل مختلفی است که هر یک بطور جداگانه می تواند بر میزان آن اثر گذار باشد. از مهمترین عوامل می توان به خواص ژئومکانیکی سنگها بخصوص ناپیوستگیهای سنگ، عوامل فنی و خواص آمیزه تزریق اشاره کرد. در این مقاله با فرض مدل دیسکی شکل برای توده سنگها با درزه های غیر متقاطع و با استفاده از قانون دوم نیوتن مدل ریاضی ارائه شده است که با استفاده از این مدل حداکثر شعاع نفوذ آمیزه تزریق در هر درزه را میتوان بر اساس پارامترهای بازشدگی درزه،ویسکوزیته آمیزه تزریق، تنش برشی آمیزه تزریق، دبی تزریق و فشار تزرق محاسبه نمود. در نهایت مدل ریاضی ارائه شده از نظر فیزیکی و تجربی مورد بحث و بررسی نهایت مدل ریاضی ارائه شده از نظر فیزیکی و تجربی مورد بحث و بررسی قرار گرفت.

واژه های کلیدی:

توده سنگهای درزه دار، درزه های غیر متقاطع، قانون دوم

نویسندگان :

عباس مجدی

مسعود ظهیری 

محمد مهدی ناظم پور

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

بررسی تاثیر سایز بلوک ها بر روی رفتار لرزه ای آنها در شیب های سنگی درزه دار به روش DFN- DEM

در شیب های سنگی درزه دار بلوک هایی با اندازه های مختلف تشکیل می شوند که در برابر زلزله رفتار متفاوتی را از خود نشان می دهند. یک عامل موثر در ایجاد این تفاوت، اختلاف اندازه ی بلوک ها و در نتیجه جرم آنهاست. بدین منظور با توجه به شرایط بالقوه ناپایداری که در تکیه گاه راست سد کارون 4 و در پایین دست بدنه سد بدلیل قرارگیری یک صفحه بزرگ درزه با نام MJ67c در آن، وجود دارد، مدل های شبکه شکستگی مجزای ( DFN ) متعددی از جرم سنگ بالای صفحه درزه اصلی مذکور ساخته شده و از بین آنها دو مدل انتخاب گردید. سپس با اعمال داده های شتاب نگاشتی به صورت بار زلزله در محدوده زمین لرزه های مبنای طرح ( DBE ) و حداکثر زمین لرزه ی قابل انتظار ( MCE ) سد کارون 4 ، رفتار بلوک ها در دو مدل با استفاده از روش عددی المان مجزا ( DEM ) مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج تحلیل های لرزه ای نشان می دهد که روش ترکیبی DFN- DEM یک ابزار قدرتمند در تحلیل دینامیکی، میزان و چگونگی پایداری شیبهای سنگی در سنگهای درزه دار است. همچنین نتایج نشان می دهد که مدل هایی که دارای بلوک بزرگتر ( جرم بالاتر) بر روی درزه ی اصلی هستند در مقابل زلزله تحریک پذیرتر بوده و ایمنی کمتری دارند. این امر با افزایش قدرت زلزله ( زلزله منجیل)، برای بلوک های انتهایی درزه اصلی کاملا نمایان است.

واژه های کلیدی:

تحلیل لرزه ای، اندازه بلوک، . DEM ، DFN

نویسندگان :

صادق کفایتی 

علیرضا باغبانان 

حمید هاشم الحسینی 

مهرداد زرگری

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تخمین مقاومت تراکمی تک محوری و کشش برزیلی تراورتن ها با استفاده از آزمایش شاخص بار نقطهای ( مطالعه موردی)

آزمایش مقاومت فشاری تک محوری جزء متداولترین آزمونهای آزمایشگاهی برای مطالعات مکانیکی سنگ بکر میباشد و آزمایش کششی برزیلی برای تعیین غیرمستقیم مقاومت کششی بکار گرفته میشود. با توجه به اینکه انجام این آزمایشها نسبت به آزمون شاخص بار نقطهای مشکلتر بوده و با صرف هزینه زمانی بیشتری همراه است استفاده از آزمون شاخص بار نقطهای رایجتر میباشد. امروزه آزمایش شاخص بار نقطهای به علت ساده بودن آمادهسازی نمونه و قابلیت اجرا در محل و در آزمایشگاه مورد توجه قرار گرفته است و در سالهای اخیر محققین کوششهای بسیاری کردهاند تا به وسیله این شاخص بتوانند مقاومت تراکمی و کششی سنگ را تخمین بزنند. در این پژوهش ارتباط مقاومت تراکمی تک محوری و مقاومت کششی با آزمایش شاخص بار نقطه ای بر روی 135 نمونه مورد مطالعه قرار گرفته و جهت تعیین ارتباط بین مقادیر حاصل از انجام آزمایشات از مدل ریاضی استفاده شده است . بررسیهای آماری نشان میدهد که ارتباط بین شاخص بار نقطهای با مقاومت تراکمی و کششی تراورتنها دارای رابطه خطی قابل قبولی است و با توجه به ضرایب همبستگی به دست آمده بین شاخص مقاومت بار نقطه ای با مقاومت تراکمی و کششی میتوان جهت تخمین مقاومتهای تراکمی و کششی سنگ از این آزمون استفاد کرد.

کلمات کلیدی:

تراورتن، مقاومت تراکمی تک محوری، مقاومت کششی برزیلی، شاخص بار نقطه ای،

نویسندگان :

سامان کارگریان 

محمدحسین قبادی 

حسن محسنی 

غلامرضا خانلری

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

ارتباط بین خصوصیات فیزیکی و ویژگی های مکانیکی تراورتن های منطقه دنگله کهریز، شرق همدان
 
با توجه به اینکه تراورتنها بطور وسیع به عنوان سنگنما مورد استفاده قرار میگیرند شناخت خصوصیات فیزیکی و مکانیکی و آگاهی از ارتباط جهت بهرهبرداری بهینه میباشد. در این پژوهش بر روی 135 نمونه آزمایشات فیزیکی از قبیل تعیین تخلخل، درصد جذب آب، وزن واحد حجمی خشک و اشباع و آزمایشات مکانیکی شامل تعیین مقاومت تراکمی تکمحوری، و آزمایش کششی برزیلی و سرعت امواج التراسونیک بر روی نمونهها انجام گرفته است. تخلخل نمونهها بین 91 / 7 تا3/ 31 درصد بدست آمد. مقاومت تراکمی تکمحوری در حالت خشک بین 7 / 30 تا 9 / 58 مگاپاسکال و برای حالت اشباع بین 3 / 22 تا 50 مگاپاسکال متغییر بوده بوده است. مقاومت کششی برزیلی در حالت خشک از 4 / 5 تا 4 / 8 مگاپاسکال و برای حالت اشباع 4 / 2 تا 42 / 6 مگاپاسکال تغییر نشان می دهد. سرعت عبور موج التراسونیک در حالت خشک بین 88 / 2 تا 12 / 4 و برای حالت اشباع از 80 / 4 تا 5/ 45 کیلومتر بر ثاتیه تغییر میکند. افزایش تخلخل و کاهش چگالی مقاومت سنگ به شدت کاهش مییابد. بین مقاومت سنگ و سرعت امواج التراسونیک یک رابطه مستقیم وجود داردکه میتوان از آن جهت تخمین مقاومت سنگ در محل میتوان استفاده کرد.

 کلمات کلیدی:

تراورتن، خصوصیات فیزیکی، خصوصیات مکانیکی، همدان

نویسندگان :

سامان کارگریان 

محمدحسین قبادی 

حسن محسنی 

غلامرضا خانلری

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

اصلاح جعبه برش مستقیم بزرگ مقیاس جهت آزمایش برش درزه های ناممتد ناهمسطح

بحث شروع، گسترش و یکپارچگی ترک در درزه های ناممتد از فاکتورهای مهم در کنترل رفتار مکانیکی ساختارهای سنگی نظیر شیبها، پی سنگی و تونلها می باشد. بنابراین مطالعه رفتار شکست برشی درزهای ناممتد پلکانی می تواند درک خوبی را از ناپایداریهای موضعی و کلی در ساختارهای سنگی فراهم آورد و منجر به بهبود طراحی در پروژهای مهندسی سنگ گردد. آزمایش برش مستقیم یکی از آزمایشهای استاندارد می باشد که در دهه های اخیر جهت مطالعه رفتار برشی درزه های ناممتد بکار گرفته شده است. از آنجایی که در جعبه برش معمول فقط یک سطح شکست افقی قابل شکل گیری است، بنابراین انجام آزمایش روی درزه های ناممتد پلکانی امکان پذیر نمی باشد. در این مقاله، به معرفی جعبه برش اصلاح شده پرداخته می شود بگونه ای که با استفاده از ان بتوان آزمایشهای برش بر درزه های ناممتد پلکانی همپوشان و غیر همپوشان انجام داد .

واژه های کلیدی:

آزمایش برش مستقیم، جعبه برش، درزه های ناممتد پلکانی، پل سنگ.


نویسندگان :

عبدالهادی قزوینیان 

وهاب سرفرازی 

حمیدرضا نجاتی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

اثرات کاهش محتوی آب بر استحکام مکانیکی سنگهای رسی

سرعت امواج الاستیک ( فشاری P و برشی 4 ( S نمونه مغزه سنگ رس اندازه گیری شد. این نمونه ها از 4 حفاری در عمق حدودی 400 متری با هدف بررسی خواص هیدرومکانیکی سنگ های رسی بدست آمدند. نمونه های تقریبا اشباع، در معرض هوای آزمایشگاه قرار داده شدند ( خشک کردن) تا رطوبت آنها کاهش یابد. خشک کردن ( کاهش محتوی آب) نمونه ها در دو فاز متفاوت انجام شد. ابتدا نمونه ها در دمای محیط ( رطوبت نسبی 37 %) قرار داده شدند تا به تعادل رسیدند. سپس نمونه ها در پنج دمای مختلف بین 65 تا 105 درجه سانتیگراد در آون قرار داده شدند. در طول مدت دو فاز مختلف خشک کردن، امواج الاستیک اندازه گیری شدند. نتایج نشان می دهند که با کاهش درجه اشباع نمونه ها، سرعت امواج طولی و برشی تا 10 % افزایش می یابند که به دلیل افزایش ضریب برشی دینامیک می باشد. افزایش در ضریب برشی دینامیک با سخت شدگی مشاهده شده در خاکهای رسی در اثر از دست دادن محتوی آب قابل مقایسه می باشد. در دیگر سنگها، این سخت شدگی در طول دوره از دست دادن محتوی آب مشاهده نمی شود. به عبارت دیگر مدلهای معمول مورد استفاده مانند بیوت- گاسمن قادر به توجیه اثر تغییر در محتوی آب سنگهای رسی نیستند.

واژه های کلیدی:

سرعت امواج الاستیک فشاری و برشی، سنگهای رسی، خشک کردن و انیزوتروپی

نویسندگان :

احمد قربانی 

عبدالحمید انصاری

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

مونیتورینگ مقاومت ویژه الکتریکی سنگ حین آزمایش مقاومت فشاری تک محوری در آزمایشگاه

ارتباط خواص مکانیکی سنگ ها با خواص فیزیکی ( روشهای ژئوفیزیکی)، موضوعی است که اخیرامورد توجه محققان قرار گرفته است. در این میان روشهای الکتریکی و لرزه نگاری بیشترین کاربردرا دارند. در این مقاله، عبور جریان الکتریکی در حین اعمال تنش فشاری در آزمایشگاه بررسی شدهاست.پس از نصب الکترودهای مخصوص برروی 7 نمونه مغزه تقریبا اشباع، آزمایش تنش فشاری تکمحوری و عبور جریان الکتریکی از نمونه ها بطور همزمان صورت پذیرفت و تغییرات مقاومتویژه الکتریکی در حین بارگذاری اندازه گیری شد. ماسه سنگ ها افزایش مقاومت ویژه و نمونههای آهک فسیل دار کاهش مقاومت ویژه در تمام محدوده افزایش کرنش نشان دادند. تراورتن ها و آهک رفتار بینابین نشان دادند ( با افزایش کرنش در ابتدا افزایش مقاومت ویژه و سپس کاهشمقاومت ویژه نشان می دهند). رفتار مقاومت ویژه حین بارگذاری به بسته شدن منافذ ( کاهش تخلخل) درکرنش های کم و ایجاد درزه های القائی ( افزایش تخلخل) در کرنش های بیشتر ارتباط داده شد. نتایج حاکی از آن است که ساختار سنگ نیز اثر مهمی در رفتار مقاومت ویژه در حین اعمال تنش دارد.

واژه های کلیدی :

رسانائی الکتریکی، آزمایش مقاومت فشاری تک محوری، مقاومت ویژه الکتریکی، ژئوفیزیک و مکانیک سنگ.

نویسندگان :

احمد قربانی 

حسینعلی قاری

افشین نمیرانیان

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

بررسی ارتباط بین خواص پتروفیزیکی ( مقاومت ویژه الکتریکی و سرعت موج کشسان طولی) و مقاومت تک محوری نمونه های سنگ درآزمایشگاه

عموما روش های مستقیم تعیین خواص مکانیکی سنگ ها هزینه بر می باشند، از طرفی این روش ها پارامترهای مکانیکی را به طور موضعی تعیین می کنند. مطالعات اخیر نشان می دهند روش های ژئوفیزیکی به ویژه ژئوالکتریک و لرزه نگاری قادرند پارامترهای مکانیکی را تخمین زده و  تغییرات مکانی آنها شامل انیزوتروپی را تشخیص دهند.مقاله حاضر با استفاده ازبررسی های آزمایشگاهی برروی نمونه سنگ های رسوبی ( بدون رس و تقریبا اشباع)، روابط میان سرعت موج کشسان طولی، مقاومت تراکمی تک محوری، ضری الاستیسیته و چگالی را با مقاومت ویژه الکتریکی بررسی می نماید. با نصب الکترود برروی نمون ها، مقاومت ویژه الکتریکی همزمان با آزمایش تک محوری اندازه گیری شد.این بررسی ها نشان داد که در تنش های بالا نزدیک به مقاومت تراکمی نهائی سنگ، حداکثر چگالیدرزه های القائی ایجاد می شود و هر چه مقاومت نهائی سنگ بالاتر باشد این چگالی درزه نیزبیشتر می شود. همچنین در اینجا ضریب همبستگی نسبتا پائین ( 62 /0 ) بین ضریب الاستیسیته و سرعت موج طولی بدست آمد که ممکن است بدلیل اشباع جزئی نمونه ها باشد. نمونه ها بیش از 24ساعت در آب قرار گرفته اند اما به هر حال اشباع در فشار اتمسفر انجام شده که برای اشباع کاملنمونه های دانه ریز کافی نمی باشد.

واژه های کلیدی:

چهارمین، کنفرانس، مکانیک سنگ، ایران.

نویسندگان :

حسینعلی قاری 

احمد قربانی 

افشین نمیرانیان

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

مقایسه معیارهای مختلف شکست سنگ با استفاده از نتایج آزمایشات سه محوری بر روی نمونه های بکر تهیه شده از مواد مصنوعی

در این تحقیق معیارهای شکست مورل، اصلاح شده مورل توسط بینیاوسکی، هوک، اصلاح شده هوک توسط بینیاوسکی و هوک- براون مورد بررسی قرار گرفته اند. تطابق نتایج آزمایشی این تحقیق با معیارهای شکست مختلف نسبتا قابل قبول بود لیکن ثابتهایی که در فرمولهای ارائه شده توسط محققین مذکور برای معیار شکستشان به دست آمده با نتایج حاصل از این تحقیق اندکی متفاوت نشان می دهد. نهایتا نشان داده می شود اگر چه هر کدام از معیارهای بررسی شده در این تحقیق ممکن است درجاتی از تطابق را با نتایج آزمایشات انجام شده نشان دهد، اما هیچکدام از آنها به جامعیت معیار شکست هوک- براون نیستند.

واژه های کلیدی :

آزمایش سه محوری، معیارهای شکست سنگ، نمونه های مصنوعی بکر.

نویسندگان :

مرتضی قارونی نیک

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)