ارزیابی رفتار تنش – كرنش سنگها با استفاده از دستگاه آزمایش خودكنترل

مطالعه رفتار سنگ ها بر خلاف بعضی از مصالح مهندسی در محدوده الاستیك خلاصه نمی شود جهت تعیین رفتار واقعی توده های سنگی، مطالعه رفتار سنگ ها در تمام مراحل بارگذاری حتی پس از نقطه مقاومت نهایی، شكست و خرابی كامل سنگ نیز امری ضروری است به همین دلیل ارزیابی رفتار و مطالعه جامع سنگ ها در آزمایشگاه توسط دستگاههای عادی آزمایش ( كه صرفاً قادر به بارگذاری سن

عنوان:

ارزیابی رفتار تنش – كرنش سنگها با استفاده

از دستگاه آزمایش خودكنترل

فهرست مطالب

چكیده 1

رفتار شكننده و خمیری 2

مفهوم اندركنش ماشین – نمونه (مفهوم ماشین ، نرم و سخت) 5

عامل مؤثر در شكست كنترل شده سنگها در ماشین آزمایش 8

اصول و مبانی دستگاههای خود كنترل 16

خلاصه ای از مطالعات انجام شده و نتایج حاصل از آن توسط دستگاه خودكنترل 20

نتیجه گیری 28

خلاصه و پیشنهاد 30

منابع 31

چكیده

مطالعه رفتار سنگ ها بر خلاف بعضی از مصالح مهندسی در محدوده الاستیك خلاصه نمی شود. جهت تعیین رفتار واقعی توده های سنگی، مطالعه رفتار سنگ ها در تمام مراحل بارگذاری حتی پس از نقطه مقاومت نهایی، شكست و خرابی كامل سنگ نیز امری ضروری است. به همین دلیل ارزیابی رفتار و مطالعه جامع سنگ ها در آزمایشگاه توسط دستگاههای عادی آزمایش ( كه صرفاً قادر به بارگذاری سنگ تا مقاومت نهایی سنگ هستند) را نمی توان به طور كامل انجام داد و نیاز به دستگاه های پیچیده و پیشرفته و مجهز به امكانات الكترونیكی است. این نوع دستگاه ها در مكانیك سنگ تحت عنوان خود كنترل ( servo- control) مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله سعی شده است تا حدودی مكانیزم رفتاری سنگ ها در بارگذاری، كاربرد منحنی های كامل تنش- كرنش سنگ ها، انواع آزمایش هایی كه توسط این نوع دستگاه ها در دنیا انجام شده است و در پایان اندركنش ماشین- نمونه، تاثیر سختی ماشین و نمونه در بدست آوردن این نوع منحنی ها و به طور كلی اصول و كلیات دستگاه های خود كنترل به تفصیل پرداخته شود.

كلمات كلیدی: رفتار شكننده، رفتار خمید، خود كنترل، تنش. كرنش، سختی

رفتار شكننده و خمیری

سنگ ها در اثر بارگذاری و اعمال تنش دچار دو نوع شكست می گردند. یكی شكست شكننده است و دیگری رفتار خمیری می باشد

شكست شكننده وقتی اتفاق می افتد كه توانایی سنگ در تحمل بار با افزایش تغییر شكل كاهش می یابد. شكست شكننده اغلب مرتبط با تغییر شكل دایمی كوچك یا بدون تغییر شكل دایمی قبل از شكست نهایی بوده و به شرایط آزمایش بستگی دارد كه ممكن است به صورت ناگهانی و انفجار گونه رخ دهد. شكست ناگهانی و انفجار گونه سنگها در معادن عمیق و با سنگ های سخت رخ می دهد. در شكل (1) منحنی تنش- كرنش شكننده ارائه شده است.

شكل 1- منحنی تنش- كرنش شكننده در فشار ت محوری

ماده ای دارای رفتار خمیری می باشد كه بتواند تغییر شكل دایمی را بدون از دست دادن توان خود در تحمل بار ادامه دهد. اكثر سنگ ها در فشارهای جانبی و درجه حرارت هایی كه در كارهای عمرانی و معدنی با آنها مواجه می شویم، رفتاری شكننده دارند. میزان خمیری با افزایش فشار جانبی و افزایش درجه حرارت افزایش می یابد، ولی در سنگ ها هوازده، توده های سنگی شدیداً درزدار و بعضی از سنگ ها مثل سنگ های تبخیری نیز در شرایط معمول مهندسی پدیده خمیری اتفاق می افتد. در شكل (2) منحنی تنش- كرنش خمیری ارائه شده است.

شكل 2- منحنی تنش- كرنش برای رفتار خمیری در فشار

افزایش فشار جانبی، سنگ را به مرحله انتقال از شكنندگی به خمیری می رساند. این مرحله، حدی از فشار جانبی است كه رفتار سنگ از نوع شكننده به خمیری كامل انتقال می یابد. بایرلی (3) فشار انتقال از شكنندگی به خمیری را حدی از فشار جانبی تعریف كرده است كه در آن تنش مورد نیاز برای تشكیل صفحه شكست در نمونه سنگ برابر با تنشی است كه موجب لغزش روی آن صفحه می شود.