شبیه سازی عددی برای پیش بینی ناهمسانگردی سنگ کرومیت فاریاب با استفاده از نرم افزار PFC

امروزه آنیزوتروپی موجود در سنگ ها به دلیل تاثیر بسزایی که بر پایداری و طول عمر سازه های مهندسی دارد، اهمیت فراوانی در کلیه مراحل طراحی سازه های مهندسی پیدا کرده است. با توجه به پیچیدگی رفتار سنگ ها در محیط های مختلف، به منظور ایجاد یک درک کامل تر از رفتار سنگ ها در مواجهه با سازه های مهندسی، انجام مطالعات جامع تری در مورد رفتار آنیزوتروپی سنگ ها مخصوصا آنیزوتروپی موجود در خواص مکانیکی و مقاومتی بسیار ضروری است. با توجه به این که تاکنون از تاثیر میکروترک ها و ناهمسانگردی در مقاومت کششی نمونه سنگ کرومیت اطلاعات زیادی در دسترس نبوده و همچنین در راستای مدل سازی عددی در نرم افزار PFC-2D و کالیبره کردن آن با نتایج عددی و اعمال شرایط مختلف و تحلیل حساسیت میکروپارامترها تحقیقات زیادی انجام نشده است، در این پژوهش با انجام سری گسترده ای از آزمون های آزمایشگاهی و مطالعات عددی شامل شبیه سازی آزمون های مقاومت فشاری تک محوره، مقاومت کششی برزیلی و مقاومت فشاری سه محوره، ناهمسانگردی خواص مکانیکی سنگ کرومیت معدن فاریاب با حداقل سختی 2 و چگالی 53/5-5/4 گرم بر سانتی متر مکعب که دارای یک سری سطوح تورق بسیار ریز بوده، با نرخ بارگذاری 100 نیوتون بر ثانیه در آزمون مقاومت فشاری تک محوره و 200 نیوتون بر ثانیه در آزمون مقاومت کششی برزیلی بررسی شده است تا در راستای طراحی بهینه سازه های سنگی در معادن کرومیت اطلاعات بیش تری در دسترس باشد. بعد از صحت سنجی، مدل سازی های عددی با استفاده از نرم افزار PFC-2D انجام شده است که یکی از پرکاربردترین نرم افزارهای مبتنی بر روش های المان مجزا محسوب می شود. بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش می توان گفت در نمونه سنگ های کرومیت معدن فاریاب، بیش ترین ناهمسانگردی بین راستای X و راستاهای دیگر (Y و Z) رخ داده است؛ به طوری که راستای X کم ترین خواص مقاومتی را از خود نشان داده است. بااین حال اختلاف مقادیر خواص مقاومتی راستای X نسبت به سایر راستاها آن قدر زیاد نبوده و بنابراین نمونه های سنگی کرومیت معدن فاریاب از همسانگردی پایینی برخوردار هستند. همچنین با بررسی های انجام شده مشخص شد که فشار جانبی وارده بر این سنگ ها تاثیر بسیار زیادی در خواص مکانیکی آن ها شامل مقامت نهایی، گسترش ترک ها و کرنش های معادل آن ها دارد.