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

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 تاثیر نرخ بارگذاری مربوطه می باشند. یکی از پر کاربرد ترین آزمایش هایی که برای تعیین رفتار دینامیکی مواد استفاده می شود آزمایش میله فشاری هاپکینسون است. در این تحقیق علاوه بر تعین پارامترهای مکانیکی ماسه سنگ به عنوان نمونه مورد آزمایش تحت شرایط شبه استاتیک ، رفتار دینامیکی مواد تحت نرخ های بارگذاری بالا نیز بررسی می شود. بدین منظور برای بررسی رفتار دینامیکی ماسه سنگ تحت نرخ های 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 سیگنال های 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 نرخ های بارگذاری بالا نسبت یه آزمایش شبه استاتیکی مقاومت شکست نمونه می تواند تا حد بسیار زیادی افزایش یابد . همچنین مشخص شد که رطوبت می تواند تا حد زیادی مقاوم شبه استاتیکی و دینامیکی سنگ را کاهش دهد به طوریکه در حالت دینامیکی به علت گستردگی فرایند توسعه شکست در نمونه نسبت به حالت شبه استاتیک این فرایند کاهش شدیدتر می باشد.

Keywords:

ماسه سنگ , رفتار دینامیکی , آزمایش میله فشاری هاپکینسون , رطوبت