بررسی آزمایشگاهی تاثیر حفرات بزرگ مقیاس بر رفتار مکانیکی توده سنگ و ارزیابی نتایج با استفاده از روش میکرومکانیک

با توجه به وجود پروژه های بزرگ زیربنایی در منطقه زاگرس به خصوص سدها و نیروگاه های برقابی، تعیین پارامترهای مهندسی توده سنگ های سازند آسماری، توجهات گسترده ای را به خود جلب کرده است. از جمله ویژگی های این سازند، وجود حفرات می باشند که بسته به شکل و موقعیت آن ها باعث کاهش مقادیر پارامترهای مقاومتی و تغییرشکلی در سنگ می شوند. در بخش اول این تحقیق برای مطالعه میزان حفرات بر مدول تغییر شکل پذیری و نیز مقاومت تک محوری سنگ، از مدل سازی آزمایشگاهی استفاده شده است. نمونه های متخلخل، از گچ و دانه های فوم کروی شکل با قطرهای 4 و 6 میلیمتر ساخته شد. محدوده تخلخل نمونه های ساخته شده برای مقاومت تک محوری صفر الی %45 و برای مدول ارتجاعی صفر الی %30 است. با توجه به آزمایش های انجام شده، میزان مقاومت تک محوری و مدول تغییر شکل پذیری با افزایش حجم حفرات کروی بصورت نمایی کاهش می یابد. همچنین با افزایش اندازه حفرات از 4 به 6 میلی متر در نمونه های با درصد تخلخل یکسان، میزان کاهش مقاومت تک محوری و مدول ارتجاعی کمتر از 7 درصد است. در بخش دوم، با توجه به اینکه مصالح متخلخل می تواند حالت خاصی از مواد مرکب در نظر گرفته شود، توسط روش میکرومکانیک و مدل های مختلف همگن سازی به بررسی اثر میزان حفرات کروی بر مدول ارتجاعی پرداخته شده است. با توجه به برازش انجام شده در محدوده تخلخل صفر الی %30، کاهش مدول ارتجاعی نسبت به حجم حفرات کروی را می توان با دقت بسیار مناسبی توسط روابط نمایی تعیین کرد. همچنین نتایج آزمایشگاهی تطابق مناسبی با مدل های همگن سازی که اثر شکل را لحاظ می کنند، دارد. در تخلخل های کمتر از %15 با توجه به اختلاف کم مدل های اشلبی، خودسازگار، موری-تاناکا و لایلنس، نتایج آزمایشگاهی تطابق مناسبی با آن ها دارد. با افزایش تخلخل نتایج آزمایش ها بیشتر به مدل های خودسازگار و اشلبی تمایل دارد.