ارائه مدل خرابي ريز مكانيكي بر اساس الگوي همگن سازي براي سنگ ترد

A proposed up-scaling based micromechanical damage model for brittle rock and its validation in the laboratory scale

با افزايش نياز‌هاي متعدد بشر، سازه‌هاي سنگي با كاربرد‌هاي متنوع معدني، نفتي، عمراني، دفاعي و هسته‌اي به كار گرفته شده است. اين نياز موجب افزايش ابعاد و عمق سازه‌هاي زيرزميني شده كه شرايط حاكم بر بارگذاري آنها معمولاً موجب گسترش ناحيه تخريب پيرامون فضاي زيرزميني مي‌شود. شناخت رفتار غير الاستيك سنگ تخريب شده در برگيرنده سازه‌هاي سنگي به ويژه پس از مقاومت حداكثر براي تحليل پايداري سازه سنگي لازم است. روش‌هاي مبتني بر مكانيك خرابي ويژگي‌هاي رفتار سنگ چون كاهش ظرفيت باربري پس از مقاومت حداكثر و زوال صلبيت الاستيك را به خوبي در نظر مي‌گيرد. به طور كلي با دو رويكرد پديدارشناسانه و ريزمكانيكي مي‌توان خرابي سنگ را تشريح و تفسير كرد. در اين تحقيق به دليل كارايي بيشتر مدل‌هاي خرابي ريزمكانيكي در برقراري ارتباط بين رفتار ريز مقياس و بزرگ مقياس سنگ از مدل‌هاي خرابي ريزمكانيكي استفاده شده است. در اين مقاله، مدل خرابي ريزمكانيكي براي ريزترك‌هاي اصطكاكي بسته و باز با در نظر گرفتن كوپل بين لغزش اصطكاكي و بروز خرابي مورد بررسي قرار گرفته‌است. ازاينرو، ابتدا مفاهيم پايه مكانيك خرابي ريزمكانيكي ارائه شده است. براي محاسبه تانسور تاثير از الگوي همگن سازي پونته كاستاندا و ويليس استفاده شده است. سپس فرمول‌بندي اين مدل‌ در محيط برنامه نويسي نرم افزار FLAC كدنويسي شد و مدل رفتاري پلاستيك-خرابي ريزمكانيكي توسعه داده شده در محيط نرم افزار استفاده عملي شد. به منظور اعتبار سنجي مدل توسعه داده شده در مقياس آزمايشگاهي، از آزمايش مقاومت فشاري تك محوره انجام شده بر روي سنگ آهك مارني سازند پابده به عنوان مبنا استفاده شد كه مدل عددي با نتايج آزمايشگاهي تطابق قابل قبولي داشت.

Understanding the non-elastic behavior of demolished rock in the rock structures, especially after maximum resistance, is required for the stability analysis of the rocky structure. Mechanical failure theory is a method for analyzing the behavior of rocks, especially after maximum resistance. Methods based on fracture mechanics consider the behavior of the rock well, such as reducing load capacity after maximum resistance and elastic rigidity. In this research, a microstructural failure model for open and closed friction microcrack is considered, taking into account the coupling between frictional slip and damage. Therefore, the basic concepts of mechanical mechanics failure are presented first. To calculate the effect tensor, the Ponte-Castaneda and Willis (1995) homogenization pattern has been used. Then, the formulation of this model was coded in FLAC software environment and the micromechanics damage behavior model developed in the FLAC software environment was called as a new behavioral model. In order to use the developed model and validate it on a laboratory scale, a axial compressive strength test on limestone was used as the basis, and its results with acceptable numerical model were acceptable.