بررسی آزمایشگاهی رفتار دینامیکی ماسه سنگ در نرخهای بارگذاری بالا

تعیین دقیق پارامترهای دینامیکی سنگها در نرخهای بارگذاری بالا از جمله موضوعات بسیار مهم در زمینه های مختلف دینامیک سنگ می باشد. طیف وسیعی از مسائل مرتبط با مهندسی سنگ شامل انفجار، زلزله و نفوذ پرتابه ها در ارتباط مستقیم با علم دینامیک سنگ و رفتار دینامیکی سنگها می باشد. به منظور طراحی و تحلیل بسیاری از سازه های نظامی و دفاعی احداث شده در یا بر روی سنگ شامل نیروگاههای زیرزمینی، پناهگاههای زیرزمینی و مغارها، تشخیص دقیق رفتار دینامیکی سنگها تحت مقادیر مختلف نرخ بارگذاری لازم و ضروری می باشد. مرسومترین و پرکاریردترین تکنیک مورد استفاده به منظور تعیین رفتار دینامیکی مواد در نرخهای کرنش بالا آزمایش میله فشاری هاپکینسون است. در این تکنیک یک موج فشارشی با دامنه زیاد به نام موج ورودی، به سمت نمونه روانه شده و سپس امواج برگشتی و عبوری از نمونه همراه با موج ورودی توسط کرنش سنجهای نصب شده برروی میله های دستگاه ثبت می شوند. سپس با به کار بردن معادلاتی مشخص که حاکم بر آزمایش هاپکینسون هستند، منحنی تنش-کرنش دینامیکی نمونه به دست می آید. در این تحقیق، ابتدا پارامترهای مقاومتی ماسه سنگ در شرایط شبه استاتیکی به دست آمده و سپس آزمایش هاپکینسون در نرخهای بارگذاری مختلف انجام شده است و منحنی تنش-کرنش دینامیکی ماسه سنگ به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که در نرخهای بارگذاری بالا مقاومت ماسه سنگ به مقدار زیادی افزایش پیدا می کند به گونه ای که با افزایش نرخ کرنش نمونه تا s^(-۱) ۱۵۰، مقاومت ماسه سنگ از مقدار حدود MPa ۱۶۰ در شرایط شبه استاتیکی به مقدار MPa ۲۶۰ در شرایط دینامیکی رسیده است.

کلیدواژه ها:

Rock Dynamics ، SHPB test ، Sandstone ، Quasi-Static Strength ، Dynamic Strength ، دینامیک سنگ ، نرخ بارگذاری بالا ، آزمایش میله فشاری هاپکینسون ، ماسه سنگ