تأثير سرعت برش، سطح تنش عمودي و جنس بلوك‌هاي درگير بر سختي برشي درزه‌هاي سنگي

Shear velocity and normal stress level effects on shear stiffness of rock joints

يكي از پارامترهاي مهم درزه‌هاي سنگي، سختي برشي (Shear Stiffness) آنها است. سختي برشي درزه‌ها به همراه سختي عمودي، از داده‌هاي اصلي ورودي در مدل‌سازي‌هاي عددي توده‌سنگ‌هاي درزه‌دار است. عوامل مختلفي بر مقدار سختي برشي درزه‌هاي سنگي تأثير مي‌گذارد. در اين مقاله به بررسي اثر سرعت برش، سطح تنش عمودي و جنس بلوك‌هاي درگير بر سختي برشي درزه‌هاي سنگي پرداخته شده است. آزمايش‌هاي برش مستقيم بر روي درزه‌هاي مصنوعي ساخته شده از مواد گچ، بتن و حالت تركيبي گچ - بتن در سطوح تنش عمودي مختلف و سرعت‌هاي برش در محدوده‌يmm/min 30-3/0 انجام گرفته است. نتايج آزمايش‌هاي انجام گرفته نشان داد كه با افزايش سرعت برش، سختي برشي كاهش مي‌يابد. از طرفي با افزايش سطح تنش عمودي- بر خلاف افزايش سرعت برش - سختي برشي به شكل خطي افزايش مي‌يابد. اين رابطه با عنوان «پوش خطي سختي برشي» تعريف شد. قابل ذكر مي‌باشد كه نتايج فوق براي هر سه نوع درزه‌ي نرم، سخت و حالت تركيبي گچ - بتن صادق است.

Shear stiffness is an important parameter of rock joints. This parameter along with normal stiffness is the basic input data of numerical modeling of jointed rock masses. There are several factors that influenced shear stiffness. In this paper, the effects of shearing velocity, normal stress levels and the material of shearing blocks on shear stiffness are investigated. Artificial joint with planar surfaces were prepared with plaster (soft rock-like joints) and concrete (hard rock-like joints) and shear tests were performed on these samples under various normal stress levels and shearing velocities in the range of 0.3-30 mm/min. Results indicated that with increasing of shear velocity shear stiffness decreased. On the other hand, when normal stress levels increased, shear stiffness increased linearly. This relation was named «shear stiffness linear envelope». It is remarkable that these results are correct for both artificial joints of different materials.