عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر تنش تفاضلی بر ویژگی های الاستیک دینامیک سنگ به روشهای آزمایشگاهیو عددی
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-مکانیک سنگ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2572;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61390
- تاریخ دفاع
- ۱۷ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- شمس اله وطن دوست
- استاد راهنما
- سیدمحمدفاروق حسینی
- چکیده
- تعیین ویژگی های الاستیک سنگ ها به علت کاربرد وسیعشان در موارد متعددی مانند طراحی، اجرا و نگهداری فضاهای سنگی بسیار حائز اهمیت است. مهم ترین این ویژگیها شامل مدول الاسیتیسته، مدول حجمی، مدول برشی و ضریب پوآسون می باشد. مرسوم ترین راه برآورد این ویژگی ها انجام آزمایش های استاتیک آزمایشگاهی و در برخی موارد برجا است. از آنجایی که انجام این آزمایش ها بسیار پرهزینه بوده و با مشکلات خاص خود روبروست و همچنین نمونه پس از انجام آزمایش از بین می رود، امروزه روش های غیر مخرب که بسیار ساده و کم هزینه تر از روش های استاتیک هستند و در رأس آن ها گذر امواج فراصوتی است، مورد توجه قرار گرفته اند. از این رو برای ایجاد شرایطی جهت جایگزینی این روش با روش استاتیک می بایست از پارامترها و شرایط مختلف، جهت افزایش دقت نتایج استفاده نمود. بدین منظور در این پروژه سعی شده است که تأثیر حالت های مختلف تنش های فشاری روی ویژگی های الاستیک بازالت بررسی شود. اما از آن جاییکه انجام تست های دینامیکی نیز سختی ها و معایب خاص خود را دارد، در این تحقیق تمام آزمایش¬های انجام شده روی نمونه بازالت مورد آزمایش با استفاده از نرم افزار ABAQUS مدل سازی شده اند. در مرحله بعد نتایج حاصل از آزمایش ها و مدل سازی صورت گرفته با هم مقایسه شده اند. حالت های مختلف تنش که تاثیر آن ها بر ویژگی های الاستیک سنگ بررسی شده اند، شامل تغییرات تنش محوری با ثابت نگه داشتن تنش جانبی روی 0، 10 و 20 مگاپاسکال، تغییرات تنش هیدرو استاتیک و تغییرات سطح تنش با ثابت نگه داشتن تنش تفاضلی ( اختلاف تنش محوری و جانبی ) روی 5، 10 و 15 مگاپاسکال، می باشد. در اکثر موارد با افزایش سطح تنش، تنش محوری و یا تنش هیدرو استاتیک، هم مقدار سرعت امواج فشاری و برشی و هم مقدار پارامترهای الاستیک بازالت نیز بطور کلی افزایش می یابد. فقط در مورد نسبت پوآسون است که در بعضی موارد رفتار خاصی را از خود نشان نمی دهد. به عبارتی بین تمام پارامترهای الاستیک بازالت مورد آزمایش ( بجز نسبت پوآسون ) با سطح تنش، تنش محوری و تنش هیدرو استاتیک یک رابطه مستقیم وجود دارد. این ارتباط بسته به مورد خطی، منحنی و یا لگاریتمی است. نتایج حاصل از مدل های ساخته شده نیز تا حد زیادی با نتایج آزمایش¬ها هم¬خوانی دارد. لازم به ذکر است که هم مقدار سرعت امواج فشاری و برشی و هم مقدار تمام پارامترهای الاستیک بازالت مورد نظر به دست آمده از مدل سازی به صورت جزئی نسبت به مقادیر به دست آمده از انجام آزمایش ها بیشتر می باشد.
- Abstract
- Determination of elastic properties of the rocks is very important due to their extend applications in several cases such as design, implementation and maintenance of Stone spaces. The most important of these features include Young modulus, bulk modulus, shear modulus and Poisson's ratio. The most common way for estimating these characteristics are static laboratory tests and in some cases in situ tests. Since these tests are very expensive and as a result of their specific problems facing and since the sample is destroyed after testing, today, non-destructive method which is much simpler and less expensive than static methods have been considered. Thus, to create the conditions needed to replace this method with static method, parameters and various conditions should be used to increase the accuracy of results. For this purpose this project has tried to investigate the impact of various modes of compressive stresses on the elastic properties of Basalt. But since the dynamic tests are too hard and has their own flaws, all the tests performed in this study on basalt samples have been modeled using ABAQUS software. In next step the results of experiments and modeling have been compared with each other. Different modes of stress which effects have been studied on elastic properties of rocks, including axial stress changes with constant lateral stress on the 0, 10 and 20 MPa, hydrostatic stress changes and stress area changes with constant tension difference (difference between the axial and lateral stress) on the 5, 10 and 15 MPa. In most cases, increasing the level of stress area, axial stress or hydrostatic stress generally increases the amount of compression and shear wave velocities and elastic parameters of basalt. But Poisson's ratio does not show any particular behavior in some cases. In other words, there is a direct correlation between all the elastic parameters with stresses area, axial stress and hydrostatic stress of basalt (except Poisson's ratio). This relationship is linear, curve or logarithmic. The results of the models are largely in agreement with the results of the tests. It should be noted that the amount of compression and shear wave velocities and elastic parameters of the basalt derived from modeling is partially greater compared to the values obtained from tests performed.
