مدل سازی عددی تأثیر فشار همه جانبه بر الگوی شکست سنگ های شکننده در آزمایش سه محوری

چکیده- یکی از اهداف اصلی آزمایش های مکانیک سنگ، یافتن ویژگی های تغییر شکل و مقاومت نمونه های سنگ، تحت شرایط حاکم در محل نمونه برداری است. در این میان، آزمایش سه محوری به علت کاربرد فراوان در درک رفتار مکانیکی سنگ بسیار مورد توجه است. برای شبیه سازی الگوی شکست سنگ گرانیتی اینادا در آزمایش سه محوری به صورت ذرات متصل به هم، استفاده شده است. تنش محوری تفاضلی بیشینه و ضریب پواسون حاصل از مدل سازی، pfc3d از روش المان مجزا و از نرم افزار تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. چگالی ترک در نتایج آزمایشگاهی از عدد ابتدایی خاصی شروع شده و این عدد با افزایش تنش محوری کاهش می یابد و در لحظه شکست تقریباً ثابت است. در مدل سازی به خاطر در نظر نگرفتن ریزترک های اولیه در مدل سنگ، عدد چگالی ترک در ابتدای آزمایش صفر است اما با افزایش تنش محیط، شروع به ترک خوردن کرده و این روند در نزدیکی تنش بیشینه محوری تفاضلی دچار افزایشی ناگهانی می شود و در زمان شکست، عدد چگالی ترک در بازه ای ثابت قرار می گیرد که نشان دهنده شکست در نمونه است. در آزمایش تک محوری می توان تجمع ریزترکها برای ایجاد شکست به موازات محور طولی نمونه و یا شکاف 1 را به خوبی در مدل مشاهده کرد. با افزایش تنش همه جانبه به 25 مگا پاسکال ، حالت تجمع ریز ترکها برای ایجاد شکست در مدل به حالت شکست برشی نزدیک می شود. با پیگیری روند ایجاد ریزترکها و شکست مدل در آزمایش های سه محوری با فشارهای همه جانبه60 و 80 مگا پاسکال به خوبی نحوه شکست برشی در مدل دیده شد.