بررسی آزمایشگاهی تأثیر حفرات بزرگ مقیاس بر رفتار مکانیکی توده سنگ و ارزیابی نتایج با استفاده از روش میکرومکانیک

با توجه به وجود پروژه‌های بزرگ زیربنایی در منطقه زاگرس به‌خصوص سدها و نیروگاه‌های برقابی، تعیین پارامترهای مهندسی توده سنگ‌های سازند آسماری، توجهات گسترده‌ای را به خود جلب کرده است. از جمله ویژگی‌های این سازند، وجود  حفرات می‌باشند که بسته به شکل و موقعیت آن‌ها باعث کاهش مقادیر پارامترهای مقاومتی و تغییرشکلی در سنگ می‌‌شوند. در بخش اول این تحقیق برای مطالعه میزان حفرات بر مدول تغییر شکل پذیری و نیز مقاومت تک‌محوری سنگ، از مدل‌سازی آزمایشگاهی استفاده شده است. نمونه‌های متخلخل، از گچ و دانه‌های فوم کروی شکل با قطرهای 4 و 6 میلیمتر ساخته شد. محدوده تخلخل نمونه‌های ساخته شده برای مقاومت تک‌محوری صفر الی %45 و برای مدول ارتجاعی صفر الی %30 است. با توجه به  آزمایش‌های انجام شده، میزان مقاومت تک‌محوری و مدول تغییر شکل پذیری با افزایش حجم حفرات کروی بصورت نمایی کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش اندازه حفرات از 4 به 6 میلی‌متر در نمونه‌های با درصد تخلخل یکسان، میزان کاهش مقاومت تک‌محوری و مدول ارتجاعی کمتر از 7 درصد است. در بخش دوم،  با توجه به اینکه مصالح متخلخل می‌تواند حالت خاصی از مواد مرکب در نظر گرفته شود، توسط روش میکرومکانیک و مدل‌‌های مختلف همگن‌سازی به بررسی اثر میزان حفرات کروی بر مدول ارتجاعی پرداخته شده است. با توجه به برازش انجام شده در محدوده تخلخل صفر الی %30، کاهش مدول ارتجاعی نسبت به حجم حفرات کروی را می‌توان با دقت بسیار مناسبی توسط روابط نمایی تعیین کرد. همچنین نتایج آزمایشگاهی تطابق مناسبی با مدل‌های همگن‌سازی که اثر شکل را لحاظ می‌کنند، دارد. در تخلخل‌های کمتر از %15 با توجه به اختلاف کم مدل‌های اشلبی، خودسازگار، موری-تاناکا و لایلنس، نتایج آزمایشگاهی تطابق مناسبی با آن‌ها دارد. با افزایش تخلخل نتایج آزمایش‌ها بیشتر به مدل‌های خودسازگار و اشلبی تمایل دارد.