مطالعه آزمايشگاهي تاثير آرايش ترك ها در رفتار شكست نمونه هاي شبه سنگي تحت بارگذاري فشاري تك محوري

Experimental investigation of cracks pattern effect on the failure of rock-like materials under uniaxial compression loading

در اثر بارگذاري، ترك هاي موجود در محيط سنگي رشد كرده و به هم متصل مي شوند و در نهايت منجر به شكست آن مي گردند. در اين مقاله مكانيسم رشد و اتصال ترك ها در نمونه هاي شبه سنگي حاوي دو ترك شيب دار و باز تحت بارگذاري فشاري تك محوري به طور آزمايشگاهي مطالعه شده است. نمونه هاي آزمايشگاهي با استفاده از تركيب گچ و آب تهيه شده و ترك ها با قرار دادن صفحات نازك در قالب ايجاد شده اند. يك سري نمونه حاوي دو ترك با طول ثابت 15 ميلي متر، شيب ثابت 45 درجه، طول ثابت خط واصل 20 ميلي متر و شيب متغير خط واصل 45، 60، 75، 90، 105 و 120 درجه تهيه و تحت بار فشاري رفتار شكست آنها مطالعه شده است. شيب خط واصل دو ترك در مقدار تنش اتصال و حالت اتصال ترك ها تاثير بسزايي دارد. به ازاي مقادير مختلف شيب خط واصل، چهار نوع اتصال: برشي، برشي- كششي، كششي- برشي و كششي مشاهده شد. همچنين شيب خط واصل ترك ها با تنش اتصال ارتباط مستقيم دارند.

Under various loads, pre-existing cracks (flaws) in rock propagate and lead to crack coalescence and failure. In this paper, crack propagation and coalescence mechanism in rock-like materials (gypsum specimens), containing two inclined and open flaws (pre-existing cracks) under uniaxial compressive loads are experimentally investigated. The cubic specimens are prepared from the mixture of gypsum and water and the flaws are created by inserting steel shims into modeling material in the mould template. A set of specimens containing two inclined flaws with the fix length of 15 mm, inclination of 45 degrees and connection line of 20 mm with various bridge angle of 45, 60, 75, 90, 105 and 120 degrees are subjected to compressive loads and the mechanical behavior of them are monitored. The bridge angle has important role and controls the propagation and coalescence pattern. For different bridge angles, four coalescence modes including shear, shear-tension, tension-shear and tension mode were observed. With the increase of bridge angle, the corresponding coalescence stress increases.