بررسی تاثیر ابعاد نمونه بر رفتار مکانیکی سنگ بکر

رایج ترین روش برای تعیین خواص مکانیکی سنگ ها، انجام آزمایش در مقیاس آزمایشگاهی و تعمیم آن به خواص درجا می باشد. اما نحوه تعمیم خواص آزمایشگاهی به خواص درجا یا بعبارت دیگر تاثیر مقیاس، یکی از چالش های مهندسین ژئوتکنیک می باشد. تعدادی از تحقیقات گذشته، حاکی از کاهش مقاومت با افزایش قطر بوده، درحالیکه تعدادی دیگر افزایش مقاومت تا قطری خاص و یا عدم تاثیر مقیاس را گزارش نموده اند. در این مقاله، هدف بررسی تاثیر ابعاد نمونه بر رفتار مکانیکی سنگ بکر می باشد. برای این منظور، حدود 120 نمونه ماسه سنگ با قطر بین 19 تا 145 میلیمتر و نسبت لاغری بین 1 تا 4 تهیه گردید و این نمونه ها تحت بارگذاری تک محوره قرار گرفتند. نتایج آزمایشات نشان داد که با افزایش قطر نمونه تا حدود 50 میلیمتر، مقاومت فشاری تک محوره افزایش و پس از آن، قطر نمونه تاثیر قابل ملاحظه ای بر مقاومت ندارد. همچنین مشخص گردید که قطر نمونه تاثیر چشم گیری بر مدول الاستیسیته و ضریب پواسون ندارد. بنابراین حداقل قطر حدود 50 میلیمتر که توسط استانداردهای ISRM و ASTM برای آزمایش فشاری تک محوره پیشنهاد شده، قطری است که در آن تاثیر مقیاس مشاهده نمی گردد. همچنین نتایج بررسی تاثیر نسبت لاغری نشان داد که با افزایش این نسبت تا حدود 5/2، مقاومت کاهش می یابد و پس از آن این تاثیر از بین می رود. برای بررسی دلیل این رفتار، مکانیزم شکست نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید که در نسبت لاغری کم، مکانیزم شکست گسترش ترکهای کششی قائم می باشد که باعث ایجاد بالاترین مقاومت در نمونه ها می گردد.