بررسی تأثیر مواد پرکننده بر معیار شکست ناپیوستگی های دارای جهت یابی مختلف تحت تنش های سه محوری

توده سنگ یک جسم همگن، همسانگرد و پیوسته نیست و دارای انواع ناپیوستگی ها است. ناپیوستگی ها به دو صورت پر شده و پر نشده وجود دارند. ناپیوستگی های پر شده بخش عظیمی از ناپیوستگی ها را شامل می شوند که هنوز تأثیر مواد پرکنده از جنس طبیعت در مقاومت آنها تحت تنش های سه محوری اندازه گیری و مورد بررسی قرار نگرفته است. مشخص شدن معیار شکست سنگ دارای ناپیوستگی های پر شده تحت تنش های سه محوری برای درک و قضاوت صحیح در تحلیل پایداری و در نتیجه طراحی درست سازه های سنگی بی شماری که در آنها ناپیوستگی ها از موادی در طبیعت پر شده اند، می تواند راهگشا باشد. مواد پرکننده دهانه ناپیوستگی ها دارای مقاومت های مختلفی هستند. طی تحقیقاتی که به عمل آمده، ترکیب گچ با سایر مواد پرکننده همچون ماسه می تواند ماده مدل مناسبی نسبت به سایر مواد برای شبیه سازی سنگ باشد. با استفاده از ترکیب گچ، ماسه، خاک رس و آب به نسبت های وزنی مختلف، سه نوع ماده مدل پر کننده دارای مقاومت فشاری یک محوری به ترتیب 616/0، 203/2 و 920/3 مگاپاسکال آماده سازی شد. تأثیر سه نوع ماده پرکننده دارای مقاومت های مختلف در معیار شکست ناپیوستگی های دارای جهت یافتگی نسبت حالت افقی به ترتیب 0، 30، 45، 60 و 90 درجه تحت تنش های سه محوری مورد بررسی قرار گرفت. برای نمونه های دارای ناپیوستگی با جهت یافتگی 0 و 90 درجه شکست در بدنه سنگ سالم اتفاق افتاد و ماده مدل پرکننده دارای مقاومت کمتر، خرد شدگی بیشتری پیدا کرد. همچنین مقاومت محوری برای ناپیوستگی دارای جهت یافتگی 0 و 90 درجه تحت فشارهای جانبی 0 تا 20 مگاپاسکال بیشترین مقدار را نسبت به جهت یافتگی های دیگر نشان داد. برای نمونه های دارای ناپیوستگی 30، 45 و 60 درجه شکست به صورت لغزش در جهت ناپیوستگی دارای مواد پرکننده اتفاق افتاد اما برای ماده مدل دارای مقاومت بیشتر، شکست در محل صفحه تماس دیواره ناپیوستگی با ماده پرکننده اتفاق افتاد. مقاومت محوری با افزایش جهت یافتگی از 30 تا 60 درجه کاهش و از 60 تا 90 درجه افزایش یافت. نتایج تجربی حاصل از آزمایش مقاومت فشاری سه محوری 15 گروه متعدد نمونه های درزه دار با جهت یافتگی و مواد پرکننده مختلف، تفاوت قابل توجهی با نتایج حاصل از تئوری جِیگِر نشان داد. نتایج به دست آمده با معیارهای شکست رامامورتی و هوک و همکاران و با استفاده از نرم افزار datafit تحلیل شدند. ضریب مقاومت فشاری سه محوری معیار شکست رامامورتی (bj) با افزایش نسبت مقاومت یک محوری سنگ درزه دار پرشده به مقاومت یک محوری سنگ سالم فاقد درزه ( ) به صورت رابطه جدیدی کاهش می یابد، به طوری که مقدار آن خیلی کمتر از مقدار ضریب مقاومت فشاری سه محوری (bj) حاصل راه کار ارائه شده توسط رامامورتی است. تغییر مقاومت ماده پرکننده تأثیر قابل توجهی در ضرایب مقاومت فشاری سه محوری معیارهای شکست رامامورتی و هوک و همکاران نشان نداد، اما ضرایب مقاومت فشاری سه محوری برای ماده پرکننده فاقد ماسه بیشتر از حالات دیگر نشان داد.