کاربرد شبیه سازی عددی به منظور برآورد آستانه های آسیب ناشی از تنش در برخی از انواع ماسه سنگ ها

شناسایی تنش لازم برای شروع و گسترش ریزترک های ناشی از تنش در توده سنگ های شکننده، نقشی اساسی در پیش بینی رفتار بلندمدت توده سنگ میزبان حفاری های زیرزمینی ایفا می کند. مقاومت پوسته شدگی (Spalling) را می توان از طریق تعیین سطوح تنش آغاز ترک (σci) و آسیب ترک (σcd) حاصل از آزمایش های فشاری تک محوری تخمین زد. این پژوهش با هدف برآورد آستانه های آسیب تنش ، از نرم افزار کد جریان ذرات (PFC۲D) بهره برده است. بدین منظور، مدل سازی عددی پنج نوع ماسه سنگ مختلف با استفاده از مدل پیوند مسطح (FJM) در محیط PFC انجام شد. برای ارزیابی صحت مدل ها، نتایج شبیه سازی ها با داده های آزمایشگاهی مقایسه شدند. بر اساس تحلیل ها، نسبت تنش آغاز ترک (σci) به مقاومت فشاری تک محوری (UCS) در مدل های عددی در بازه ۰.۳۹ تا ۰.۵۵ قرار داشت. این یافته نشان می دهد که ریزترک ها در محدوده تنشی ۰.۳۹ تا ۰.۵۵ برابر مقاومت فشاری تک محوری، شروع به شکل گیری می کنند. همچنین، آستانه تنش آسیب ترک (σcd) در مدل های عددی معادل ۸۵، ۶۳، ۱۲۶، ۱۱۴ و ۱۴۹ مگاپاسکال به ترتیب برای پنج مدل بدست آمد که برابر با ۰.۸۵ تا ۰.۹۳ مقاومت فشاری تک محوری نمونه های ماسه سنگی است.

کلیدواژه ها:

ماسه سنگ ، آستانه تنش آسیب ، شبیه سازی عددی ، ترک خوردگی