ارزیابی تأثیر اندازه نمونه در سنگ های رسوبی و اندازه سنگدانه در نمونه بتنی بر مقاومت فشاری تک محوره

در مهندسی سنگ، انتخاب اندازه مناسب نمونه برای تعیین مقاومت فشاری سنگ که معرف خواص مقاومتی سنگ باشد، بسیار مهم است. پیش‌بینی مقاومت فشاری تک محوره در قطرهای مختلف با استفاده از تئوری‌های تأثیر اندازه نمونه بسیار با ارزش است. این تئوری‌ها، به پنج مدل تجربی، آماری، مولتی فراکتال، نظریه شکست و  نظریه شکست فراکتال تقسیم‌بندی شده‌اند. بررسی‌های محدودی برای تعیین همبستگی تئوری‌های تأثیر اندازه با نتایج آزمایش‌های تجربی در طبقه‌بندی‌های مختلف، بر روی سنگ‌ها و نمونه‌های مصنوعی انجام شده است. در این مقاله، مؤلفان با مروری بر مطالعات گذشته، تأثیر اندازه نمونه را روی مقاومت فشاری تک محوره سنگ‌های رسوبی و نمونه‌های مصنوعی با استفاده از مدل‌های تأثیر اندازه و تحلیل‌های آماری بررسی کرده‌اند. همچنین در مطالعه تجربی، 84 نمونه بتنی با چهار قطر 56، 68، 72 و 94 میلی‌متر و با سه دانه‌بندی مختلف 12-0، 20-0 و 25-0 میلی‌متر ساخته شد. یافته‌ها نشان داد که در سنگ‌های رسوبی، بررسی تأثیر اندازه نمونه با استفاده از نظریه شکست، همبستگی خوبی با نتایج آزمایش‌های تجربی دارد. در نمونه‌های مصنوعی، مدل هوک و براون مقادیر بالایی از ضرایب  را نشان داد، اما این مدل برای نمونه‌های با قطرهای بزرگ، محافظه کارانه است. در این قطرها، مدل مولتی فراکتال همبستگی بهتری با اطلاعات آزمایشگاهی دارد. نتایج مطالعات تجربی نشان داد که در دانه‌بندی‌های 20-0 و 25-0 میلی‌متر، با افزایش قطر، مقاومت فشاری تک محوره، ابتدا روند افزایشی و سپس روند کاهشی دارد. در نمونه‌های با دانه‌بندی 12-0 میلی‌متر، مقاومت فشاری یک روند افزایشی با افزایش قطر نشان داد. در نمونه‌های بتنی با دانه‌بندی ریز، مدل‌های مولتی فراکتال و تأثیر اندازه با استفاده از نظریه شکست، روند صعودی تغییرات مقاومت را به خوبی نشان می‌دهند. همچنین در نمونه‌های با دانه‌بندی درشت، مدل مولتی فراکتال، بیش‌ترین ضرائب  را نشان داد.