بررسی اثر بارگذاری دینامیکی و رطوبت بر استحکام فشاری ماسه سنگ با استفاده از آزمایش میله فشاری هاپکینسون

چکیده
 به منظور طراحی سیستم نگهداری و پایداری بسیاری از سازه های عمرانی، دفاعی و نظامی احداث شده در یا بر روی سنگ در برابر بارهای دینامیکی، اطلاع از رفتار توده سنگ ضروری می باشد. با وجود این، شناخت دقیق رفتار توده سنگ در برابر بارهای دینامیکی، با در نظر گرفتن عوامل مختلف محیطی و خصوصیات فیزیکی آن امکان پذیر خواهد بود. رطوبت به عنوان یک عامل مهم فیزیکی، می تواند نقش موثری را بر خصوصیات سنگ داشته باشد. همچنین، خصوصیات مکانیکی مواد سنگی مثل استحکام فشاری و کششی تحت تأثیر نرخبارگذاری مربوطه می باشند. یکی از پر کاربردترین آزمایشهایی که برای تعیین رفتار دینامیکی مواد استفاده می شود، آزمایش میله فشاری هاپکینسون است. در این تحقیق، علاوه بر تعیین پارامترهای مکانیکی ماسه سنگ به عنوان نمونه مورد آزمایش تحت شرایط شبه استاتیک، رفتار دینامیکی مواد تحت نرخهای بارگذاری بالا نیز بررسی می شود. بدین منظور، برای بررسی رفتار دینامیکی ماسه سنگ تحت نرخهای بارگذاری مختلف، از آزمایش هاپکینسون استفاده شده است. نمونه های لازم، بر اساس استانداردهای تعریف شده برای انجام آزمایش هاپکینسون، در دو نسبت ابعاد یک و دو تهیه شده اند. نمونه سنگ ها در دو حالت رطوبت طبیعی و اشباع مورد آزمایش قرار گرفته اند. با توجه به رفتار ترد مواد سنگی، در این مقاله برای دستیابی به استحکام فشاری سنگ در یک نرخ کرنش مشخص از تکنیک شکل دهنده موج استفاده شده است. سیگنالهای کرنش اندازه گیری شده بر روی میله های فشاری پردازش شده و منحنی تنش- کرنش ماسه سنگ بدست می آید. در نهایت مشخص گردید که در نرخهای بارگذاری بالا نسبت به آزمایش شبه استاتیکی، مقاومت شکست نمونه می تواند تا حد بسیار زیادی افزایش یابد. همچنین مشخص شد که رطوبت می تواند تا حد زیادی مقاومت شبه استاتیکی ودینامیکی سنگ راکاهش دهد؛ به طوریکه در حالت دینامیکی، به علت گستردگی فرآیند توسعه شکست در نمونه نسبت به حالت شبه استاتیک، این فرآیند کاهش شدیدتر می باشد.

واژه های کلیدی:

ماسه سنگ، رفتار دینامیکی، آزمایش میله فشاری هاپکینسون، رطوبت.

نویسندگان :

علیرضا نادی  ، کامران گشتاسبی  ، رضا نقدآبادی  ، محمد جواد اشرفی  ، جمال ارغوانی

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)