ارزیابی تاثیر 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. پیش بینی مقاومت فشاری تک محوره در قطرهای مختلف با استفاده از تئوری های تاثیر اندازه نمونه بسیار با ارزش است. این تئوری ها، به پنج مدل تجربی، آماری، مولتی فراکتال، نظریه شکست و  نظریه شکست فراکتال تقسیم بندی شده اند. بررسی های محدودی برای تعیین همبستگی تئوری های تاثیر اندازه با نتایج آزمایش های تجربی در طبقه بندی های مختلف، بر روی سنگ ها و نمونه های مصنوعی انجام شده است. در این مقاله، مولفان با مروری بر مطالعات گذشته، تاثیر اندازه نمونه را روی مقاومت فشاری تک محوره سنگ های رسوبی و نمونه های مصنوعی با استفاده از مدل های تاثیر اندازه و تحلیل های آماری بررسی کرده اند. همچنین در مطالعه تجربی، ۸۴ نمونه بتنی با چهار قطر ۵۶، ۶۸، ۷۲ و ۹۴ میلی متر و با سه دانه بندی مختلف ۱۲-۰، ۲۰-۰ و ۲۵-۰ میلی متر ساخته شد. یافته ها نشان داد که در سنگ های رسوبی، بررسی تاثیر اندازه نمونه با استفاده از نظریه شکست، همبستگی خوبی با نتایج آزمایش های تجربی دارد. در نمونه های مصنوعی، مدل هوک و براون مقادیر بالایی از ضرایب  را نشان داد، اما این مدل برای نمونه های 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 دانه بندی های ۲۰-۰ و ۲۵-۰ میلی متر، با افزایش قطر، مقاومت فشاری تک محوره، ابتدا روند افزایشی و سپس روند کاهشی دارد. در نمونه های با دانه بندی ۱۲-۰ میلی متر، مقاومت فشاری یک روند افزایشی با افزایش قطر نشان داد. در نمونه های بتنی با دانه بندی ریز، مدل های مولتی فراکتال و تاثیر اندازه با استفاده از نظریه شکست، روند صعودی تغییرات مقاومت را به خوبی نشان می دهند. همچنین در نمونه های با دانه بندی درشت، مدل مولتی فراکتال، بیش ترین ضرائب  را نشان داد.

کلیدواژه ها:

Specimen Size-Effect ، Grain Size Effect ، Uniaxial Compressive Strength ، Statistical Analysis ، Fracture Energy ، Elastic Constats