بررسی ابعاد در شکست قطعات سنگی در حالت بارگذاری ترکیبی کششی - برشی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه علم و صنعت

چکیده

بررسی شکست توده‌های سنگی، یکی از مسایل مهم در مهندسی معدن است که اغلب از دو جنبه متفاوت مورد توجه قرار می‌گیرد: یکی شکست آسان‌تر توده‌ها به منظور استحصال ارزان‌تر و دیگری جلوگیری از شکست توده‌ها برای اجتناب از خسارت‌های ناشی از تخریب معادن. برای این منظور لازم است تا میزان مقاومت مواد سنگی در برابر رشد ترک مورد توجه قرار گیرد. بنابراین در این مقاله، رفتار شکست یک نوع سنگ (مرمریت قروه) در حالت بارگذاری مرکب کششی-برشی با استفاده از قطعات دیسکی شکل با ابعاد مختلف به صورت آزمایشگاهی بررسی می‌‌شود. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که هر چقدر ابعاد قطعه بزرگ‌تر شود، مقادیر چقرمگی شکست که بیان‌گر میزان مقاومت سنگ در برابر رشد ترک است، نیز بیشتر می‌‌شود. بنابراین برای محاسبه شکست توده‌های بزرگ سنگی باید ارتباط بین مقادیر چقرمگی شکست با ابعاد قطعه را دانست. بنابراین، معیاری ارائه شد تا بتوان با کمک آن شرایط شکست قطعات با ابعاد مختلف را تخمین زد. این معیار بر اساس معیار بیشینه تنش محیطی استوار است و در آن از ترم‌های مرتبه بالاترِ روابط تنش اطراف ترک استفاده شده است. در انتها نشان داده می‌شود که معیار مذکور قابلیت بررسی شکست قطعات با ابعاد مختلف در حالت بارگذاری مرکب کششی-برشی را دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Size Effects on Fracture behavior of rock materials under combined tension-shear loading

نویسندگان [English]

  • M.R Ayatoallhy
  • J Akbardost
University of Science and Technology
چکیده [English]

The fracture behavior of cracked rock masses under combined tension-shear loading is an important issue for mining engineers in order to extract more efficiently or to prevent destruction of mines. Therefore, in this paper, the combined tension-shear fracture behavior of Gorveh marble is investigated experimentally and theoretically using the center cracked circular disk (CCCD) specimens of various sizes. The experimental results show that the fracture resistance of Gorveh marble increases by increasing the size of samples. As a result, in order to predict the fracture load of rock masses, the size dependency of the fracture resistance should be considered. Therefore, a new criterion is proposed to investigate the size effects on tension-shear fracture behavior of rock materials. The new criterion is a modified form of maximum tangential stress (MTS) criterion in which the higher order terms of the elastic stress field are taken into account. Finally, the fracture behavior for rock masses of Gorveh marble is predicted using the new criterion.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Size effect
  • apparent fracture toughness
  • combined tension-shear loading
  • Gorveh marble