بررسی تاثیر آنیزوتروپی سنگ بر مکانیزم گسترش ترک ها

آنیزوتروپی محیط های سنگی موضوعی است که به صورت گسترده مورد توجه محققان قرار گرفته است. در بسیاری از این پژوهش ها، خواص ژئومکانیکی نمونه های سنگی تحت شرایطی مورد بررسی قرار گرفته اند که مهمترین عامل آنیزوتروپی، وجود صفحات تورق در نمونه ها بوده است. این در حالی است که شرایط آنیزوتروپی و وجود نقاط ضعف و ترک ها در نمونه های سنگی به عنوان عاملی که شرایط مقاومتی را تحت تاثیر قرار می دهد به صورت توام تا کنون کمتر مورد توجه قرار گرفته شده است. وجود درزه های ناممتد در محیط های سنگی با تشکیل ترک های غیرهمسطح در امتداد گسترش درزه ها، شرایط مقاومتی را تحت تاثیر قرار می دهد، به گونه ای که در شرایط برشی، ضمن گسترش ترک ها در درون ترک های غیرهمسطح قبل از برش، درزه های مجاور به یکدیگر متصل می شوند. وجود ترک های غیرهمسطح باعث افزایش مقاومت برشی در قیاس با نمونه دارای درزه صاف می شود، این در حالی است که وجود این عوامل موجب کاهش مقاومت برشی نمونه نسبت به سنگ بدون ترک می شود. در این پژوهش هدف، بررسی اثر ترک ها بر مکانیزم گسترش و یکپارچگی ترک ها در نمونه های سنگی انیزوتروپ می باشد. برای این منظور با ایجاد ترک هایی در نمونه های طبیعی سنگ فیلیت انیزوتروپ با در نظر گرفتن الگوهای مختلف هندسه ترک و ضمن اعمال بارگذاری تک محوره و سه محوره بر آنها، اثر این ترک ها و الگوی انتشار آنها در تعداد 111 نمونه طبیعی استوانه ای متشکل از 30 نمونه با ترک های افقی و 36 نمونه با ترک های زاویه دار تحت بارگذاری تک محوره و همچنین تعداد 45 نمونه با ترک های افقی نیز تحت بارگذاری سه محوره 1، 3 و 5 مگاپاسکال قرار گرفتند. علاوه بر این به منظور محاسبه و بررسی خواص نمونه ها، 30 نمونه بصورت بدون ترک تحت آزمایش تک محوره و سه محوره قرار گرفتند. به صورت کلی، در این تحقیق اثر زاویه ترک های غیرهمسطح، عمق ترک، طول ترک های غیرهمسطح و زاویه صفحات تورق بر مقاومت نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج، وجود ترک در نمونه ها تاثیری بر روند گسترش ترک نداشته و تنها باعث ایجاد انحراف ناچیزی بر مسیر رشد ترک می شود. به عبارتی دیگر اثر صفحات تورق برای گسترش ترک در هنگام شکست، قوی تر از اثر پیش ترک ها می باشد. علاوه بر این بر اساس نتایج، به صورت کلی وجود ترک باعث کاهش مقاومت نمونه ها می گردد. همچنین در نهایت، حالت رفتار مقاومتی نمونه های دارای ترک و بدون ترک بررسی -شد و معادله ای نیز برای پیش بینی میزان مقاومت فشاری حداکثر نمونه های سنگ آنیزوتروپ ارائه گردید.