بررسی تأثیر شکل گسیختگی بر مقاومت تراکمی تک محوره‌ی نمونه‌های سنگی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس تهران

2 استاد گروه زمین شناسی دانشگاه اربیت مدرس

3 استادیار بخش زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس تهران

4 4-      استاد بخش زمین‌شناسی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

تعیین مقاومت تراکمی تک محوره‌ی نمونه­های سنگی در‌ آزمایشگاه به عنوان یکی از پارامترهای بسیار مهم در مهندسی سنگ همواره با مشکلات زیادی همراه می­باشد. یکی از مهم­ترین مشکلات در این زمینه، پراکندگی نتایج آزمایش­های تراکمی تک محوره و نبود معیار خاصی برای انتخاب داده­های معرف مقاومت ماده‌ی سنگ می­باشد. بررسی شکل و نحوه‌ی شکست نمونه­ها در آزمایش تک محوره مؤید تأثیر به سزای ریزشکستگی­ها و ناپیوستگی­های میکروسکوپی در شکل شکست و نتایج آزمایش می­باشد. نتایج این تحقیق نشان می­دهد که حداکثر نسبت مقاومت تراکمی تک محوره به مقاومت کششی و در نتیجه حداکثر مقدار مقاومت تراکمی تک محوره در شکست نوع کششی ساده بوقوع می­پیوندد که این موضوع معرف عدم تأثیر یا تأثیر بسیارکم ریزشکستگی­ها در شکست نمونه در این حالت، برخلاف سایر اشکال گسیختگی می­باشد. در حد نهایی دیگر حداقل نسبت مقاومت تراکمی تک محوره به مقاومت کششی و نیز مقاومت تراکمی تک محوره متعلق به نمونه­هایی است که دارای شکست نوع برشی ساده بوده و در این حالت شکستگی نمونه به طور کامل متأثر از ریزشکستگی‌ها می‌باشد. بنابراین با توجه به نسبت مقاومت تراکمی تک محوره به مقاومت کششی و هم­چنین شکل شکست نمونه­ها به راحتی می­توان داده­های واقعی معرف مقاومت تراکمی تک محوره‌ی ماده‌ی سنگ را انتخاب نمود. در این تحقیق معیار مناسبی جهت انتخاب داده­های درست آزمایش تراکمی تک محوره ارائه گردیده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessing effect of mode of failure on uniaxial compressive strength of rock samples

نویسندگان [English]

  • Mohammad Bashir Gonbadi 1
  • Ali Oromiehei 2
  • Mohammad Reza Nikudel 3
  • Gholam Reza Lashkaripour 4
1 Ph.D Student of Engineering geology, Tarbiat Modares Univ.
2 P{rof. of Engineering geology Tarbiat Modares University
3 Member of Scientific board of Shahrod Univ of Tarbiat Modares Univ.
4 Member of Scientific board of Shahrod Univ of Ferdousi Univ.
چکیده [English]

Determining the UCS of rock samples as one of the most important parameters of rock engineering is so difficult because of occurrence of so many problems. One of the most important problems  in this regard  is  the scattering  of  the  results of USC tests  and lack of  specific  criteria for  choosing  the data which represents  the strength of intact rock. Investigating the form and  the mechanism of  samples failure  through the  USC tests shows the significant  impact of  micro-fractures and microscopic discontinuities  on  the failure mode  and  also on test results.  According to the research results, that the maximum ratio of  UCS to tensile strength  and consequently  maximum  rate of USC occurs in  the simple extension failure which indicates no impact or  so weak impact  of micro-fractures on  the sample failure of this type unlike other types. In case of other extreme,  the minimum USC  ratio  to tensile  strength  and the USC belongs to  the samples  with  simple shearing failure and in this case  the failures is totally impacted by  micro-fractures. So regarding the ratio of USC to tensile strength and also considering the samples fracture mode, the real data representing the USC of intact rock could be chosen. The suitable criteria for choosing the correct data of the UCS tests is submitted in this research

کلیدواژه‌ها [English]

  • Uniaxial compressive strength
  • Sandstone
  • Mode of Failure
  • Micro Cracks
  • Shemshak Formation

ASTM (American society for testing and materials) (2000) Standard test method for elastic moduli of Undrained Intact Rock Core Specimens in Triaxial Compression without Pore Pressure Measurement, Designation D 5407-95.

Fairhurst, C. and Cook, N. G. W. (1966) The phenomenon of rock splitting parallel to the direction of maximum compression in the neighbourhood of a surface, in Proceedings 1st Congress ISRM, Vol 1, 687-690 (ISRM: Lisbon).

Farmer, I. W., Kemeny, J. M. (1992) Deficiencies in rock test data. In: Proc., Int Symp. Eurock ’92, London, 298–303.

Folk, R. L. (1980) Petrology of sedimentary rocks. Austin Texas, Hemphill’s bookstore, pp. 182.

Gramberg, J. (1989) A non-conventional view on rock mechanics. Balkema, Rotterdam.

Hoek, E. and Brown, E. T. (1980) Underground Excavations in Rock, (Institution of Mining and Metallurgy: London).

Horii, H. and Nemat-Naser, S. (1985) Compression-induced microcracks growth in brittle solids: axial splitting and shear failure, Journal of Geophysical Research, 90(B4): 3105 - 3125.

Hudson, J. A., Harrison, J. P.  (1997) Engineering rock mechanics. Pergamon, Oxford.

ISRM Suggested Method (1978) Suggested method for determining compressive strength of rock material, International Journal of Rock Mechanics. A Min Sci Geomech, Abst, 15(3):1978.

ISRM Suggested Method (1979) Suggested Method for Determining the Uniaxial Compressive Strength and Deformability of Rock Material, International Journal Rock Mechanics, A Min Sci Geomech Abst, 12(2):1979.

Jumikis, A. R. (1983) Rock Mechanics, (Trans Tech Publications:).

 Paul, B. and Gangal, M. (1966) Initial and subsequent fracture curves for biaxial compression of brittle materials, in Proceedings 8th US Symposium on Rock Mechanics, 131-141.

Peng, S., Johnson, A. M. (1972) Crack growth and faulting in cylindrical specimen of chemsford granite. In: J. Rock Mech. Min. Sci. 9,37–86.

Reinhart, J. S. (1966) Fracture of rocks, Internatioal Journal of Fracture Mechanics, Vol 2.

Szwedzicki,T.(2007) A Hypothesis  on  Modes of  Failure of Rock Samples Tested in Uniaxial Compression. Int RockMech.RockEngng. 40(1),97–104.

Szwedzicki, T., Shamu, W. (1999) The effect of material discontinuities on strength of rock samples. In: Proc., Australasian Institute of Mining and Metallurgy. 304(1), 23–28.

Szwedzicki, T. and Donald, D. (1996) Assessment of mechanical parameters of rock using an indentation test, in Proceedings Annual Conference (The Australaian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne).

Vutukuri, V. S., Lama, R. D. and Saluja, S. S.(1974) Handbook on Mechanical Properties of Rock, Vol 1 (Trans Tech Publications).