مطالعه آزمايشگاهي و عددي خرابي در سنگ گرانيتي با استفاده از تانسور ترك مرتبه دوم

Experimental and FEM Study on Damaged Granitic Rock Using Second Rank Crack Tensor

يكي از رويكردهاي مورد استفاده در بررسي اثرات ترك بر رفتار محيط ناپيوسته سنگي، مطالعه بر روي محيط پيوسته معادل محيط ترك خورده مي باشد. از جمله اين روش ها، روش مبتني بر تانسور ترك است كه اثرات هندسي حضور ترك ها شامل اندازه، امتداد، و چگالي عددي آن ها را در بر مي گيرد. نوشته حاضر به رويكرد جديد تعيين تانسور ترك از مرتبه دوم با استفاده از آزمايشات تعيين سرعت موج طولي در محيط پرداخته و نيز بر نقش آن در تسهيل بررسي ها به عنوان يك رويكرد جايگزين براي برداشت هاي صحرايي و نيز مدلسازي هاي عددي كارا تاكيد دارد. ماتريس هاي ساختاري به دست آمده در نوشتار حاضر امكان بررسي رفتار محيط ناپيوسته سنگي را با استفاده از مدل سازي عددي بر پايه روش المان محدود در محيط Matlab فراهم ساختند كه نتايج آن از تطابق قابل قبولي با داده هاي آزمايشگاه برخوردار بود. بديهي است كه بهبود دقت محاسبات از طريق افزايش تعداد نمونه هاي آزمايشگاهي و به كارگيري نتايج حاصل در برنامه كامپيوتري امكان پذير مي باشد.

Any investigative approach towards rock behavior will necessitate inherent deficiencies such as pores and cracks to be taken into consideration. One of the methodologies employed to study cracked rock is to consider an equivalent continuum as for the domain with defects which will lend flexibility to experimental and numerical schemes due to its seamless effects on the constitutive relationships, hence reducing computational costs as well as experimental restraints in the laboratory. A case in point in such approach is the crack tensor model which is based upon the idea to represent cracks’ size, orientation, and number density as one single entity through which proper geometric characterization of the in situ rock is carried out. Following the introduction of crack tensor concept and its application in the technical literature, the current work focuses on the determination of second rank crack tensor using P-wave velocity measurements on damaged granite. The benefit of such approach is emphasized via its role in boosting the degree of accuracy of the numerical analysis code developed in Matlab that implements different compliance matrices for four different stages of loading. The calculation results showed promising trends in agreement with those of the experimental data. Apparently, more experimental procedure is required to improve results’ accuracy in projects for which fulfilling more stringent regulatory requirements is a must.