بررسي تاثير ناهمگني بر مكانيزم شكست نمونه هاي سنگي

سنگ ها به علت اينكه از كاني هاي مختلف تشكيل شدهاند معمولا داراي ساختاري ناهمگن مي باشند. اين ساختار ناهمگن همواره فرايند توسعه ترك و گسيختگي نمونه هاي سنگي را تحت تاثير قرار مي دهد. از طرف ديگر در اكثر مطالعات مربوط به مكانيك گسيختگي سنگ ها، نمونه هاي سنگي همگن در نظر گرفته مي شوند و يا به اثرات ناشي ناهمگني نمونه ها توجهي نمي شود. در اين مطالعه، تلاش شده است تا با استفاده از تغيير ميزان پراكندگي (واريانس) خواص مكانيكي سنگ، ناهمگني خواص مكانيكي در نمونه هاي سنگي شبيه سازي شود و اثرات آن بر مكانيزم شكست سنگ ها مورد بررسي قرار گيرد. براي اين منظور از نرم افزار PFC براي شبيه سازي نمونه هاي سنگي استفاده شده است. اين نرم افزار بر مبناي پارامترهاي ميكرمكانيكي اعمالي به پيوندها و مقايسه خواص مكانيكي نمونه شبيه سازي شده با نتايج آزمون هاي آزمايشگاهي كاليبره مي شود. مدل پيوندي استفاده شده در مدل سازي، مدل پيوند مسطح است. در اين مدل، هر پيوند به صورت يك سطح محدود بين دو سطح فرضي ميباشد كه اين سطح خود به چندين قسمت تقسيم شده است كه هر كدام از اين قسمت ها داراي مقاومت اولي هايي هستند. بر اين اساس يكي از پارامترهاي موثري كه رفتار مكانيكي نمونه هاي شبيه سازي شده تاثير ميگذارد مقاومت چسبندگي بين پيوندها مي باشد. در اين مطالعه با در نظر گرفتن مقدار پراكندگي مختلف براي چسبندگي پيوندها، نمونه هايي با ناهمگني مختلف شبيه سازي شده است. همچنين براي بررسي جامع تر موضوع، سعي شده از سنگ هاي مختلف با شاخص شكنندگي متفاوت استفاده شود . براي اين منظور سه نمونه سنگ يا شبه سنگ، از جمله گچ، ماسه سنگ و گرانيت با نسبت شاخص هاي شكنندگي 6/6 ، 13/7 و 22/4 انتخاب شده است. نتايج شبيه سازي هاي انجام شده نشان مي دهد كه شكل شكست نمونه با تغيير انحراف استاندارد چسبندگي بين پيوندها، تغيير مي كند. بنابراين براي تعيين مقدار انحراف استاندارد چسبندگي در شبيه سازي بايد شكل شكست نمونه شبيه سازي شده با شكل شكست نمونه در آزمايشگاه مطابقت داشته باشد.