نشریه مهندسی معدن

نشریه مهندسی معدن

روش‌های تعیین چقرمگی شکست دینامیکی سنگ با نگاهی خاص بر آزمون هاپکینسون

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک سنگ دانشگاه تهران، ایران
2 استاد دانشکده مهندسی معدن،دانشکده فنی دانشگاه تهران، ایران
3 دانشجوی دکتری مهندسی عمران، دانشگاه تورنتو، کانادا
4 دانشجوی کارشناسی مهندسی معدن دانشگاه تهران، ایران
چکیده
همگام با توسعه سریع فعالیت­های مهندسی، نیاز روزافزون جوامع به انجام انواع فعالیت‌های مهندسی سنگ نظیر حفاری، استخراج، انفجار و جداسازی مواد معدنی، سبب به کارگیری اصول و روش‌­های مکانیک شکست دینامیکی سنگ شده است. در عملیات حفاری و برش سنگ­‌ها، که اصولا بر مبنای مکانیزم رشد ترک در توده‌­های سنگی استوار است، خواص مکانیک شکست بخش مورد حفاری از جمله رفتار رشد ترک در شکست لایه‌­ها و توده­‌های مختلف سنگ­ها نقش تعیین ­کننده ­ای دارد. علاوه بر این معادن یکی از پر‌مخاطره‌ترین محیط‌های کاری می‌باشند. تقریباً در تمامی معادن از مواد منفجره برای شکستن سنگ و حفر فضا‌های زیر‌زمینی استفاده می‌گردد؛ از این رو هر لحظه امکان سقوط و یا پرتاب سنگ به­ اطراف وجود دارد. با افزایش عمق حفاری‌ها، پدیده‌ی انفجار سنگ پیش می‌آید. با توجه به رفتار سنگ­ ها تحت بارگذاری ­های مختلف و چگونگی شروع و گسترش شکست در سنگ­ ها می ­توان به انجام فعالیت ­های مهندسی فوق ­الذکر سرعت بخشیده و همچنین هزینه ­های اجرایی آنها را کاهش داد. بنابرین به­ منظور تامین ایمنی در برابر نیروهای دینامیکی و دانستن نحوه‌­ی صحیح شکستن سنگ­ ها، آگاهی از عوامل موثر در شکست آن­ها ضروری به نظر می­ رسد. در این مقاله سعی بر این است شکست دینامیکی سنگ و پارامترهای موثر بر آن، آزمون­ های مورد استفاده برای تعیین پارامترهای شکست دینامیکی، روابط مورد نیاز برای محاسبه آن­ها و تاثیر نرخ بارگذاری بر چقرمگی شکست دینامیکی ارائه شود. در ادامه برای تعیین چقرمگی شکست دینامیکی سنگ­ ها، آزمون­ هایی با دستگاه هاپکینسون انجام گرفته که نتایج آن­ها مورد بررسی قرار می­‌گیرد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Methods for determining dynamic fracture toughness testing of rock with emphasis on Split Hopkinson Pressure Bar

نویسندگان English

Aliasghar Mirmohammadlou 1
Hossein Memarian 2
Mohammadamin Jafari 3
Shadi Zandyavari 4
Zahra Shahmorad 4
1 MSc student of Rock Mechanics Engineering, University of Tehran, Iran
2 Professor of Geo-Engineering, Faculty of Engineering, University of Tehran, Iran
3 PhD student of Civil Engineering, University of Toronto, Canada
4 BSc student of Mining Engineering, University of Tehran, Iran
چکیده English

Rapid development of engineering activities expands variety of rock engineering processes such as drilling, blasting, mining and mineral separating. These activities lead to employment of rock dynamic fracture mechanics methods. Drilling operations and rock cutting processes normally follow with crack growth mechanism in rock mass. Fracture mechanics properties of rock play an important role in crack growth behavior in fractured layers and rock masses. Explosion, being used in mines to break rocks and excavate underground spaces, makes mine one of the most dangerous workplaces. Fall or throw of rocks are frequent in the mining environments and by increasing excavation depths, rock explosion phenomenon might occurs. The behavior of rocks under different loading conditions and the nature of fractures propagation in rocks can accelerate these phenomenon and increase costs. In order to ensure safety against dynamic forces, knowing the breaking mechanisms and effective factors of failure are essential. This paper attempt to present dynamic fracturing of rocks and its effective parameters, experiments are used to determine the parameters of dynamic fracture, required equations to compute them and effect of loading rate on the dynamic fracture toughness. This followed by experiments with Split Hopkinson Pressure Bar apparatus and the results of tests are examined to determine the dynamic fracture toughness of rocks.

کلیدواژه‌ها English

Dynamic fracture toughness
dynamic fracture toughness testing
Split Hopkinson Pressure Bar
loading rate
rock dynamic fracture toughness

  • تاریخ دریافت 10 خرداد 1391
  • تاریخ بازنگری 15 مهر 1391
  • تاریخ پذیرش 10 اسفند 1391