فهرست مطالب سروش فولادچی

یکی از روش های نوین جهت تعیین ویژگی های الاستیک سنگ استفاده از انتشار امواج در متن آن است. این روش از جمله آزمایش های غیر مخرب و ارزان مکانیک سنگ می باشد لکن به دلیل جدید بودن آن هنوز در مقیاسی همچون روش های مرسوم، پرهزینه و مخرب استاتیک (بارگذاری و شکست نمونه) مورد استفاده قرار نگرفته اند. به منظور فراهم آوردن شرایطی جهت جایگزینی این آزمایش و استفاده هرچه بهتر از آن می بایست از تاثیر پارامترهای مختلف برنتایج آن آگاهی حاصل نمود. یکی از این عوامل مهم ابعاد و شکل نمونه مورد آزمایش است. مطالعه استانداردهای معتبر و مورد استفاده در مکانیک سنگ نشان می دهد در مورد آزمایش گذر امواج به تاثیر ابعاد و شکل نمونه آنچنان که باید و شاید پرداخته نشده است. در نوشتاری دیگر این موضوع روشن گردید که بر خلاف آنچه رایج شده است ویژگی های الاستیک دینامیک سنگ آهک با تغییر شکل (نسبت طول به قطر) نمونه به میزان چشمگیری تغییر می کند. با قطعیت یافتن این واقعیت در مورد سنگ آهک بررسی این مطلب برای سنگ های دیگر نیز ضرورت یافت تا صحت و سقم آن در سطح گسترده تری ارزیابی شود. در این مقاله تاثیر شکل نمونه بر ثابت های الاستیک دینامیک سنگ های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است تا قضاوت واقع بینانه تری در این مورد مقدور گردد. با هدف فوق الذکر آزمایش گذر امواج فراصوتی جهت تعیین ویژگی های الاستیک دینامیکی بر روی چهار نوع سنگ مختلف در نسبت طول به قطرهای 5/0 تا 3 انجام شد. نتایج نشان می دهد سرعت موج برشی (عرضی) و ثابت های الاستیک دینامیکی به شدت تابع نسبت طول به قطر نمونه (D/L) هستند به نحوی که تغییر نسبت طول به قطر از 5/0 تا 3 سبب تغییراتی تا میزان 70 درصد در سرعت موج برشی و ضریب پوآسون، 160 درصد در مدول الاستیسیته و 200 درصد در مدول برشی شده است. علی رغم تاثیرات شدید بدست آمده در موارد ذکر شده، سرعت موج طولی از این قاعده مستثنی است و هیچ رابطه معین و دقیقی با میزان نسبت طول به قطر ندارد.

در طراحی پروژه های مختلف عمرانی و معدنی نظیر پایه پلها و پایه های معدنی، آگاهی از رابطه مقاومت سازه با نسبت اندازه ابعاد آن ضروری می باشد. با انجام آزمون های آزمایشگاهی می توان به این رابطه دست یافت. لذا برروی نمونه هایی با نسبت ابعاد متفاوت از سه نوع سنگ (دولومیت اصفهان، سنگ آهک بوکان و ماسه سنگ گدوک) به منظورتعیین تاثیر شکل برمقاومت فشاری تک محوره آزمایشهایی انجام شد. از تجزیه و تحلیل نتایج این آزمایشها یک رابطه کلی به صورتD/L?? c=k? cارایه شد که در آنL, D, ?c1 به ترتیب قطر، طول و مقاومت فشاری تک محوره با نسبت D/L=1 بوده و مقدار ضریب K برای سنگهای مذکور به ترتیب1.14، 1.21, 0.96 حاصل شد. همچنین با توجه به شباهتی که بین تاثیر نسبتD/L بر مقاومت فشاری تک محوره و فشار جانبی بر مقاومت فشاری سه محوره متصور است، بر روی نمونه سنگهای مذکور، با نسبت0.5= D/L آزمایش سه محوره در فشارهای جانبی متفاوت صورت گرفت و منحنی های? 1 نسبت به3? و? c نسبت بهD/L با یکدیگر مقایسه شدند. با حذف عامل مقاومت فشاری در روابط مذکور فرمولهایی خطی به شکل عمومی -B? 3=A(D/L) بین نسبتD/L و? 3و نهایتا یک رابطه واحد برای هر سه نوع سنگ به صورت 6.3789 - 8.7515? 3= با ضریب تصمیم گیری 0.9534 ارایه گردید. با استفاده از شبیه سازی انجام شده در این مطالعه و در محدوده نتایج حاصل از آن می توان به جای آزمایش سه محوره که مشکل و پر هزینه است، یکسری آزمایش تک محوره با شکلهای متفاوت از نمونه انجام داده، نتایج تستهای سه محوره را تخمین زد.

امروزه یکی از روش های برآورد سریع و ارزان قیمت ثابت های الاستیک در مهندسی سنگ استفاده از روش های دینامیکی است. لذا باید تمام پارامترهای موثر در نتایج آزمایش های آنها را بررسی نمود تا با ایجاد شرایط مناسب بتوان از صحت و دقت نتایج اطمینان حاصل کرد. یکی از پارامترهای موثر در نتایج این آزمایش ها شکل یا نسبت طول به قطر (L/D) نمونه های مورد آزمایش است. استانداردهای موجود (ASTM و ISRM) در مورد آزمایش های دینامیک و استاتیک چنان القا می کنند که برخلاف تاثیر بسیار زیاد نسبت (L/D) بر نتایج آزمایش استاتیک، این پارامتر تاثیر چندانی در آزمایش دینامیک نخواهد داشت. در این تحقیق با هدف تعیین تاثیر واقعی این نسبت بر نتایج آزمایش های استاتیک و دینامیک، بر روی سنگ آهک نکا در نسبت های طول به قطر 5/0، 1، 5/1، 2، 5/2 و 3 و در هر نسبت 5 آزمایش دینامیک و 3 آزمایش استاتیک (در مجموع به تعداد 48 آزمایش) انجام شد. نتایج نشان می دهدکه تغییر نسبت (L/D) از 5/0 تا 3 تاثیر غیر قابل انکاری بر پارامترهای تغییر شکل پذیری (مدول الاستیسیته، مدول برشی و ضریب پوآسون) در هر دو دسته آزمایش مورد اشاره دارد. مقایسه نتایج حاصل، حاکی از تاثیر پذیری بیشتر آزمایش استاتیک نسبت به دینامیک از شکل نمونه است. همچنین با افزایش نسبت (L/D) تا نزدیک 3 پارامتر های الاستیک دینامیک به سمت مقدار ثابتی می رود اما روند نتایج استاتیک همچنان صعودی می باشد. به هر حال با توجه به نتایج حاصل می توان پیشنهاد نمود که باید در مورد تاثیر شکل نمونه بر نتایج آزمایش های دینامیک حتما تدابیری اندیشیده شود. در مورد آزمایش های استاتیک نیز اکتفا به نسبت طول به قطر ارایه شده در استانداردها کافی به نظر نمی رسد.