مدلسازي عددي و آزمايشگاهي تاثير درزه هاي ناممتد بر الگوي شكست و نيروي شكست نمونه ها

Numerical and experimental simulation of the effect of non-persistent joint on the failure pattern and failure load of samples.

مطالعه رفتار گسيختگي درزه‌هاي ناممتد با توجه به نقش آن‌ها در توسعه ناپايداري‌هاي موضعي و كلي در ساختارهاي سنگي بسيار حائز اهميت است. مطالعه اين درزه ها بهبود طراحي در پروژه‌هاي مهندسي را به ارمغان مي‌آورد. حضور درزه-هاي ناممتد در توده‌هاي سنگ، ضمن تشكيل ساختارهايي به نام پل‌سنگ، مقاومت برشي را افزايش. به‌ منظور مطالعه تأثير درزه هاي ناممتد بر رفتار برشي پل سنگ، بارگذاري تك‌محوره روي 24 نمونه گچي حاوي درزه هاي ناممتد به ابعاد cm5×cm10× cm10 انجام گرديد. هر نمونه شامل 4 درزه ناممتد مي باشد. در نمونه هاي مختلف طول درزه ها متفاوت بوده ولي در يك نمونه طول درزه ها يكسان مي باشد. طول درزه ها در نمونه هاي مختلف برابر است با cm1، cm2، cm3 و cm4. در نمونه با طول درزه يكسان، زاويه داري درزه ها عبارتست از °0، °15، °30، °45، °60 و °75 . نتايج نشان مي دهند كه الگوي رشد ترك تحت تاثير طول درزه ، زاويه داري درزه و طول پل سنگ قرار دارد ماداميكه نيروي شكست نمونه ها تابع الگوي شكست مدل مي باشد. همزمان با انجام آزمون هاي آزمايشگاهي، شبيه سازي هاي عددي توسط نرم افزار PFC2D انجام شد. مشابه نمونه هاي آزماِشگاهي، مدل هاي عددي داراي طول درزه cm1، cm2، cm3 و cm4 مي باشند كه در هر طول درزه، زاويه داري درزه °0 و°45 است. الگوي شكست مدل هاي عددي و نمونه آزمايشگاهي يكسان بوده ماداميكه نيروي شكست نمونه هاي عددي بيشتر از نمونه هاي آزمايشگاهي است.

Investigation of behavior of non-persistent joint is important in rock structure stability. This leads to improvement in rock engineering project design. Rock bridges in non-persistent joint increase shear strength of failure surface. For investigation of shear behavior of rock bridge, 24 gypsum samples with dimension of 10 cm × 10 cm × 5 cm were prepared. The joint lengths in various samples are different but in the one sample the joint length are similar. Joint lengths change from 1 cm to 4 cm. in each joint length, joint angularity was 0, 15, 30, 45, 60, 75 degrees. These samples were tested under uniaxial compression test. The results show that failure pattern was affected by joint length, joint angularity and rock bridge length while failure load was controlled by failure pattern. Concurrent with experimental test, numerical simulation was performed using PFC2D software. The joint lengths in numerical model change from 1cm to 4 cm with increment of 1cm. In each joint length, the joint angularity is 0° and 45°. Failure pattern in numerical model was similar to experimental sample while failure load in numerical model was more than experimental outputs.