علی اکبر مومنی - دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده علوم زمین
مینگ تااو - دانشگاه CSU چین، دانشکده مهندسی منابع و ایمنی
علیرضا طالب بیدختی - دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، دانشکده علوم پایه، گروه زمین شناسی

تونل­های کمعمق نقش حیاتی در برنامه­ریزی شهری و خطوط حمل و نقل ریلی و جادهای دارند. وجود این حفرات زیرسطحی می­تواند باعث تمرکز تنش شده و ناپایداری این فضاها را در برابر بارهای استاتیکی بهویژه دینامیکی در پی داشته باشد. از اینرو، هدف از این پژوهش ارزیابی تاثیر وجود حفره بیضوی و جهت­یابی آن بر رفتار ماسه سنگ تحت بارهای استاتیکی فشاری و دینامیکی کششی است. بهمنظور ارزیابی تاثیر حفره در برابر شرایط تنش استاتیکی دو گروه از مغزه­های ماسه سنگی بدون حفره و حفره­دار با جهت­یابی ۰و ۳۰و ۶۰ و ۹۰ درجه فراهم شده و تحت آزمون بارگذاری فشاری تکمحوری قرار گرفتند. حین آزمون علاوه بر ثبت تنش، با بهکار بردن کرنش سنج، سنسور ثبت انتشار امواج صوتی و دوربین، آسیب و تغییر شکلپذیری نمونه­ها ثبت شد. برای انجام آزمون بارگذاری دینامیکی از دستگاه میله فشار هاپکینسون استفاده شد. به­علاوه روند گسترش آسیب با استفاده از دوربین با سرعت زیاد با نرخ یک عکس در ۱۰ میکروثانیه، ثبت شد. نتایج بهدست آمده نشان داد که وجود حفره باعث کاهش مقاومت سنگ در بیشترین حالت (۰=θ) تا ۵۵ درصد و در کمترین حالت (۹۰=θ) تا ۷۷ درصد مقاومت فشاری تکمحوری می­شود. آزمون بارگذاری دینامیکی کششی نشان می­دهد که حفره بیضوی نزدیک­تر به مرز انعکاس موج فشاری به کششی بهعلت قرارگیری در منطقه سوپر پوزیشن سالم مانده در حالی­که حفره موجود در خارج از این منطقه با هر جهت یابی دچار گسیختگی ورقه­ای شده است. بررسی سطح شکست با استفاده از تجزیه میکرسکوپ الکترونی و بررسی مقطع نازک نشان داد که شکستگی غالب از نوع مرز بلوری بوده است و سیمان اکسید آهن نقش کلیدی در توسعه این نوع شکستگی دارد.    

Sandstone, Elliptical hole, Stress concentration, Dynamic loading, Spalling failure., ماسه سنگ, حفره بیضوی, تمرکز تنش, بارگذاری دینامیکی, گسیختگی ورقه­ای