بررسی آزمایشگاهی تاثیر هندسه نمونه بر ویژگی‌های الاستیکِ دینامیک و استاتیک سنگ آهک نکاء

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 شرکت سهامی آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک

چکیده

 امروزه یکی از روش‌های برآورد سریع و ارزان قیمت ثابت‌های الاستیک در مهندسی سنگ استفاده از روش‌های دینامیکی است. لذا باید تمام پارامترهای موثر در نتایج آزمایش‌های آنها را بررسی نمود تا با ایجاد شرایط مناسب بتوان از صحت و دقت نتایج اطمینان حاصل کرد.  یکی از پارامترهای موثر در نتایج این آزمایش‌ها شکل یا نسبت طول به قطر (L/D) نمونه‌های مورد آزمایش است. استانداردهای موجود (ASTM و ISRM) در مورد آزمایش‌های دینامیک و استاتیک چنان القا می‌کنند که برخلاف تاثیر بسیار زیاد نسبت (L/D) بر نتایج آزمایش استاتیک، این پارامتر تاثیر چندانی در آزمایش دینامیک نخواهد داشت. در این تحقیق با هدف تعیین تاثیر واقعی این نسبت بر نتایج آزمایش‌های استاتیک و دینامیک، بر روی سنگ آهک نکا در نسبت‌های طول به قطر 5/0، 1، 5/1، 2، 5/2 و 3 و در هر نسبت 5 آزمایش دینامیک و 3 آزمایش استاتیک (در مجموع به تعداد 48 آزمایش) انجام شد. نتایج نشان می‌دهدکه تغییر نسبت (L/D) از 5/0 تا 3 تاثیر غیر قابل انکاری بر پارامترهای تغییر شکل پذیری (مدول الاستیسیته، مدول برشی و ضریب پوآسون) در هر دو دسته آزمایش مورد اشاره دارد. مقایسه نتایج حاصل، حاکی از تاثیر‌پذیری بیشتر آزمایش استاتیک نسبت به دینامیک از شکل نمونه  است. همچنین با افزایش نسبت (L/D) تا نزدیک 3 پارامتر‌های الاستیک دینامیک به سمت مقدار ثابتی می‌رود اما روند نتایج استاتیک همچنان صعودی می‌باشد. به هر حال با توجه به نتایج حاصل می‌توان پیشنهاد نمود که باید در مورد تاثیر شکل نمونه بر نتایج آزمایش‌های دینامیک حتماً تدابیری اندیشیده شود. در مورد آزمایش‌های استاتیک نیز اکتفا به نسبت طول به قطر ارایه شده در استانداردها کافی به نظر نمی‌رسد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

AN INVESTIGATION INTO THE EFFECT OF SAMPLE SHAPE ON ELASTIC DYNAMIC AND ELASTIC STATIC PROPERTIES OF LIMESTONE

نویسندگان [English]

  • S Fooladchi 1
  • M Farogh Hoseini 1
  • M Ganji 2
1 Tehran University
چکیده [English]

Dynamic methods are, nowadays, fast and inexpensive ways of estimating elastic constants in rock engineering. Therefore, In order to get reliable outputs all effective factors of such methods are to be assessed. One of fundamental factor affecting the test results is the shape or height/diameter (L/D) ratio of the tested specimen. The existing standards, namely ASTM and ISRM standards imply that, in spite of the great role of the (L/D) ratio on the static test results, this ratio does not play an important role on dynamic test results. With aim of determining the exact role of (L/D) ratio on static and dynamic properties of rocks, 3 dynamic and 5 static tests were conducted on Neka Limestone samples with 6 various (L/D) ratios of 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5 and 3 (48 sets of tests in all).The data produced through these tests showed that varying (L/D) ratio from 0.5 to 3 results in ample variation of mechanical parameters in both types of tests. The laboratory produced data indicated that static tests are affected more by (L/D) ratio than dynamic ones. It was also concluded that when the value of (L/D) gets close to 3, elastic dynamic parameters reach more or less constant values whereas static parameters are still in change. These finding show that the effect of sample shape on dynamic properties of rock has not been counted for properly. This importance of this factor has to be recognized. Also, when static tests are concerned, the previously recommended ratio of (L/D) has to be further assessed.
 
 
 
Dynamic methods are, nowadays, fast and inexpensive ways of estimating elastic constants in rock engineering. Therefore, In order to get reliable outputs all effective factors of such methods are to be assessed. One of fundamental factor affecting the test results is the shape or height/diameter (L/D) ratio of the tested specimen. The existing standards, namely ASTM and ISRM standards imply that, in spite of the great role of the (L/D) ratio on the static test results, this ratio does not play an important role on dynamic test results. With aim of determining the exact role of (L/D) ratio on static and dynamic properties of rocks, 3 dynamic and 5 static tests were conducted on Neka Limestone samples with 6 various (L/D) ratios of 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5 and 3 (48 sets of tests in all).The data produced through these tests showed that varying (L/D) ratio from 0.5 to 3 results in ample variation of mechanical parameters in both types of tests. The laboratory produced data indicated that static tests are affected more by (L/D) ratio than dynamic ones. It was also concluded that when the value of (L/D) gets close to 3, elastic dynamic parameters reach more or less constant values whereas static parameters are still in change. These finding show that the effect of sample shape on dynamic properties of rock has not been counted for properly. This importance of this factor has to be recognized. Also, when static tests are concerned, the previously recommended ratio of (L/D) has to be further assessed.
 
 
 
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Static/dynamic modulus of elasticity
  • Static/dynamic modulus of rigidity
  • Static/dynamic Poison ratio longitudinal wave speed
  • shear wave speed