بررسی رفتار برشی سنگ دارای سیستم درزه ساخته شده توسط چاپگر سه‎ بعدی

وجود ناپیوستگی مانند درزه بر رفتار سنگ تاثیر داشته و پایداری سازه های ساخته شده در توده سنگ را تحت تاثیر قرار خواهد داد. لذا مشخص شدن رفتار توده سنگ قبل از طراحی و ساختن سازه در آن مهم می باشد. انجام آزمونهای برجا مناسبترین روش برای تخمین خواص مکانیکی توده سنگ می باشد، اما انجام این آزمایش ها هزینه بر و وقت گیر می باشد. لذا محققین اقدام به ساخت نمونه توده سنگ در آزمایشگاه نموده اند. در سال های اخیر در علم مکانیک سنگ از فناوری پرینت سه بعدی برای ساخت نمونه سنگ درزه دار بهره گرفته شده است. هدف از انجام این تحقیق مدل سازی شبکه درزه در نمونه سنگ جهت بررسی رفتار برشی بوده است. ابتدا ادبیات موضوع در خصوص آزمایش های معمول در مکانیک سنگ برای سنگ درزه دار ارائه شده و سپس ساخت نمونه های سنگ دارای درزه توسط پرینتر سه بعدی مورد بررسی قرارگرفته است. شبکه ای که دارای دو سیستم درزه بوده توسط پرینتر سه بعدی با ماده پلی وینیل الکل ساخته شد. سپس این شبکه درون قالب مکعبی قرار داده شده و با دوغاب سیمانی پر شده تا نمونه مکعبی سنگ دارای دو سیستم ناپیوستگی ساخته شود. آزمایش برشی مستقیم بر روی نمونه های توصیف شده به عنوان نمونه توده سنگ و سنگ بکر انجام شد. نتایج نشان داد که فناوری چاپ سه بعدی قادر به تولید مدل شبکه ناپیوستگی در سنگ مصنوعی (بتن) است. مشخص شد مقاومت برشی نمونه های بتنی دارای ناپیوستگی کمتر از نمونه های سنگ بکر می باشد. استفاده از مواد پلی وینیل الکل برای ساخت شبکه شکستگی بسیار مناسب بوده به طوری که پس از گیرش سیمان به راحتی این مواد توسط آب حل شده و هیچ گونه اثری بر روی پارامترهای برشی نمونه های بتنی دارای ناپیوستگی ندارد. میزان چسبندگی توده سنگ ارتباط مستقیمی با جهت درزه و سطح برش دارد بدین ترتیب که هم راستا بودن سطح برش با امتداد درزه یا درزه ها موجب کاهش چسبندگی خواهد شد.

کلیدواژه ها:

پرینت سه بعدی ، نمونه سنگ درزه دار ، آزمایش برش مستقیم ، مقاومت برشی ، سیستم ناپیوستگی