مطالعه تاثیر شکل هندسی دیسک TBM بر خردایش سنگ توسط نرم افزار PFC۲D

در این تحقیق با استفاده از کد جریان ذره دو بعدی (PFC۲D) تاثیر شکل نوک برنده بر مکانیزم خردشدگی سنگ بررسی شده است. به این منظور، دو مدل عددی با مقاومت کششی متفاوت ۵MPa و ۲۵MPa ساخته و به ترتیب تحت تنش محصورکننده ۵MPa و ۲۰MPa قرار گرفتند. ۸ برنده با اشکال هندسی متفاوت با نرخ  ۰.۰۲m/s به سطح سنگ برخورد کرده تا اینکه ۴mm در سنگ نفوذ نماید. بطور کلی ۱۶ مدلسازی انجام شد. سنگ زیر برنده سه رفتار مکانیکی مختلف را نشان می دهد که عبارتند از: ناحیه شکسته شده زیر برنده، ناحیه پلاستیک دارای ترک ­های موضعی زیر ناحیه شکسته شده و ناحیه الاستیک. زمانیکه مقاومت کششی سنگ ۵MPa است، تنش شکست حاصل از تیغه مقعر شکل کمترین و تعداد ترک­ های ایجاد شده بیشترین است. این بدین معنی است که در سنگ با مقاومت ۵MPa، شکل برنده تاثیر زیادی بر تنش شکست و وسعت شکست سنگ دارد. زمانیکه مقاومت کششی سنگ ۲۵MPa است، تیغه U شکل بیشترین شکست را ایجاد می کند ولی تنش شکست حاصل از تیغه ها یکسان است. این بدین معنی است که در سنگ با مقاومت ۲۵MPa، شکل برنده تاثیری بر تنش شکست ندارد ولی وسعت شکست را کنترل می کند. بطور کلی تیغه مقعر شکل و U شکل با کمترین تنش مصرفی، بیشترین شکست را در سنگ با مقاومت کششی ۵MPa و ۲۵MPa ایجاد می کنند. با افزایش مقاومت کششی، تنش شکست افزایش می یابد مادامی ­که وسعت شکست کم می شود.

کلیدواژه ها:

TBM ، نرم افزار PFC۲D ، برنده ، مقاومت کششی ، فشار محصورشوندگی