مطالعه عددی مکانیزم شکست سنگ‌های دارای همسانگردی عرضی تحت تنش همه‌جانبه با روش المان مجزا

ناهمسانگردی یکی از مهم‌ترین شاخصه‌های سنگ‌های رسوبی و دگرگونی است که در پایداری فضاهای روباز و زیرزمینی تأثیر گذار بوده و باید در طراحی‌ها در نظر گرفته شود. به همین منظور مطالعات آزمایشگاهی گسترده‌ای با هدف بررسی تأثیر ناهمسانگردی بر رفتار مکانیکی و مقاومت نهایی چنین سنگ‌هایی انجام شده است. مدلسازی عددی یک ابزار مهم در طراحی ساختارها و تحلیل پایداری آنها به شمار می‌رود. با توجه به قابلیت‌های موجود در روش‌های عددی با مبنای المان مجزا در مدلسازی فرآیند شکست نمونه‌های دارای ناهمسانگردی و همچنین توانایی این روش‌ها در رفتار نگاری شکست سنگ‌ها تحت فشارهای تک‌محوره و سه‌محوره، در این تحقیق با استفاده از روش المان مجزا (نرم‌افزار PFC) رفتار سنگ دارای همسانگردی عرضی تحت فشار سه‌محوره مورد بررسی قرار گرفت تا با استفاده از این روش عددی، رفتار سنگ های دارای ناهمسانگردی عرضی تحت شرایط مختلف بارگذاری مدلسازی شود و بنابراین قابلیت این روش در پیش بینی رفتار نمونه های آزمایشگاهی و برجا سنجیده شود. در این راستا نمونه‌هایی با زوایای مختلف لایه‌بندی (از 0 تا 90 درجه) با استفاده از روش المان مجزا مدل و تحت فشارهای همه‌جانبه‌ی مختلف بارگذاری شدند. نتایج این تحقیق نشان داد که روش المان مجزا قابلیت مدلسازی این نوع ناهمسانگردی‌ها را داشته و تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. همچنین بررسی ها نشان داد که مقاومت حداکثر در سنگ دارای همسانگردی عرضی‌ به جهت صفحه‌ی ناهمسانگردی بستگی دارد و تغییرات آن نسبت به زاویه‌ی لایه‌بندی موجود، منحنی‌هایی U شکل با شانه‌هایی نابرابر است که در زاویه‌ی لایه‌بندی صفر درجه، حداکثر مقدار و در زاویه‌ی 30 درجه کمترین مقدار را دارد. نتایج همچنین نشان داد که افزایش فشارهای همه جانبه مود شکست نمونه‌ی دارای همسانگردی عرضی را تغییر نمی‌دهد.