بررسی تاثیر جهت یابی حفره روی پاسخ ماسه سنگ های حفره دار در برابر بارهای استاتیکی تراکمی و دینامیکی کششی

تونل های کم عمق نقش حیاتی در برنامه ریزی شهری و خطوط حمل و نقل ریلی و جاده ای دارند. وجود این حفرات زیرسطحی می تواند باعث تمرکز تنش شده و ناپایداری این فضاها را در برابر بارهای استاتیکی به ویژه دینامیکی در پی داشته باشد. از این رو، هدف از این پژوهش ارزیابی تاثیر وجود حفره بیضوی و جهت یابی آن بر رفتار ماسه سنگ تحت بارهای استاتیکی فشاری و دینامیکی کششی است. به منظور ارزیابی تاثیر حفره در برابر شرایط تنش استاتیکی دو گروه از مغزه های ماسه سنگی بدون حفره و حفره دار با جهت یابی 0و 30و 60 و 90 درجه فراهم شده و تحت آزمون بارگذاری فشاری تک محوری قرار گرفتند. حین آزمون علاوه بر ثبت تنش، با به کار بردن کرنش سنج، سنسور ثبت انتشار امواج صوتی و دوربین، آسیب و تغییر شکل پذیری نمونه ها ثبت شد. برای انجام آزمون بارگذاری دینامیکی از دستگاه میله فشار هاپکینسون استفاده شد. به علاوه روند گسترش آسیب با استفاده از دوربین با سرعت زیاد با نرخ یک عکس در 10 میکروثانیه، ثبت شد. نتایج به دست آمده نشان داد که وجود حفره باعث کاهش مقاومت سنگ در بیش ترین حالت (0=θ) تا 55 درصد و در کم ترین حالت (90=θ) تا 77 درصد مقاومت فشاری تک محوری می شود. آزمون بارگذاری دینامیکی کششی نشان می دهد که حفره بیضوی نزدیک تر به مرز انعکاس موج فشاری به کششی به علت قرارگیری در منطقه سوپر پوزیشن سالم مانده در حالی که حفره موجود در خارج از این منطقه با هر جهت یابی دچار گسیختگی ورقه ای شده است. بررسی سطح شکست با استفاده از تجزیه میکرسکوپ الکترونی و بررسی مقطع نازک نشان داد که شکستگی غالب از نوع مرز بلوری بوده است و سیمان اکسید آهن نقش کلیدی در توسعه این نوع شکستگی دارد.