نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

رفتار خستگی سنگ‌های سخت تحت بارگذاری سیکلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده علوم زمین، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران.
2 گروه زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.
3 دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه آدلاید استرالیا
4 گروه زمین‌شناسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، قزوین، ایران.
چکیده
هدف از این پژوهش ارزیابی رفتار خستگی سنگ‌های سخت گرانیتوئدی تحت بارگذاری چرخه‌ای تک‌محوره می باشد. بدین منظور 4 نمونه مغزه تحت بارگذاری استاتیکی و 6 نمونه تمونه مغزه تحت بارگذاری دینامیک از نوع بارگذاری نیرو کنترل و جابجایی کنترل قرار گرفت. آزمون‌های نیرو کنترل در ترازهای تنش متغییر و دامنه بارگذاری ثابت (68% مقاومت فشاری تک‌محوری) و فرکانس یک هرتز انجام گردید. آزمون جابجایی کنترل به صورت پله‌اس با افزایش حد بالای جابجایی و دامنه بارگذاری ثابت انجام شد. به منظور ارزیابی نتایج آزمون‌های خستگی پارامترهای کرنش بیشینه و کمینه محوری، کرنش بیشینه و کمینه جانبی، مدول­‌های مماسی و متقاطع، چقرمگی و انرژی وارفتگی بکار گرفته شد. نتایج نشان داد که این تیپ سنگی حساسیت کمی به آسیب خستگی نشان می‌دهد چرا که رفتار غالب آن الاستیک است. از بین پارامترهای آسیب خستگی، پارامتر کرنش جانبی آسیب سه مرحله ای خستگی را بهتر نشان می‌دهد. بعلاوه مشاهده گردید که حلقه وارفتگی عملاً برای این تیپ سنگی تشکیل نشده و شکست سنگ به صورت انفجاری است. همچنین، آزمون جابجایی کنترل نشان داد که این تیپ سنگی رفتار کرنش نرم شوندگی ضعیفی را نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

  1. Mansurov, V.A., 1993. Laboratory experiments: their role in the problem of rock burst prediction. In: Hudson, editor. Comprehensive rock engineering principles, practice & projects, Vol. 3. Rock testing and site characterization. Oxford: Pergamon Press, p. 745–71. ISBN 0080420664 9780080420660 0080359310 9780080359311
  2. Burdine, N.T., 1963. Rock failure under dynamic loading conditions. Soc. Petr. Eng. J. 3: 1–8. DOI: 10.2118/481-PA
  3. Ishizuka, Y., Abe, T., Kodama, J., 1990. Fatigue behavior of granite under cyclic loading. In: Brumer, R., editor, ISRM international symposium—static and dynamic considerations in rock engineering, Swaziland, p.139–46. ISRM-IS-1990-015.
  4. Yamashita, S., Sugimoto, F., Imai, T., Namsrai, D., Yamauchi, M., Kamoshida, N., 1999. The relationship between the failure process of the creep or fatigue test and of the conventional compression test on rock. In: Vouille, G., Berest, P., editors. ISRM-9CONGRESS-1999-142
  5. Ray, S.K., Sarkar, M., Singh, T.N., 1999. Efect of loading and strain rate on the mechanical behavior of sandstone. Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 36: 543–9. DOI: 10.1016/S0148-9062(99)00016-9
  6. Cho, S.H., Ogata, Y., Kaneko, K., 2003. Strain-rate dependency of the dynamic tensile strength of rock. Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 40: 763–777. DOI 10.1016/S1365-1609(03)00072-8
  7. Bagde, M.N., Petros, V., 2005. Fatigue properties of intact sandstone samples subjected to dynamic uniaxial cyclical loading. Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 42: 237–50. DOI:10.1016/j.ijrmms.2004.08.008
  8. Bagde, M.N., Petros, V., 2009. Fatigue and dynamic energy behavior of rock subjected to cyclical loading Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 46: 200– 209. DOI:10.1016/j.ijrmms.2008.05.002
  9. Fuenkajorn, K., Phueakphum, D., 2010. Effects of cyclic loading on mechanical properties of Maha Sarakham salt. Eng. Geol. 112: 43–52. DOI 10.1016/j.enggeo.2010.01.002
  10. Liu, E., He, S., 2012. Effects of cyclic dynamic loading on the mechanical properties of intact rock samples under confining pressure conditions. Eng. Geol. 125: 81–91. DOI:10.1016/j.enggeo.2011.11.007
  11. Liu, E., Huang, R., He, S., 2012. Effects of frequency on the dynamic properties of intact rock samples subjected to cyclic loading under confining pressure conditions. Rock. Mech. Rock. Eng. 45: 89–102. DOI: 10.1007/s00603-011-0185-y
  12. Momeni, A., Karakus, M., Khanlari, G.R., Heidari, M., Effects of cyclic loading on the mechanical properties of a granite. Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 77: 89–96. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2015.03.029
  13. International Society for Rock Mechanics, 2015. The ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 2007-2014. In: Ulusay R (ed) ISRM suggested methods. Springer International Publishing Switzerland ISBN: 978-3-319-07712-3
  14. مومنی، ع.ا، 1392. بررسی رفتار تابع زمان سنگ های گرانیتوئیدی الوند با تاکید بر هوازدگی و خستگی. پایان نامه دکتری، دانشگاه بوعلی سینا