مطالعه و مدلسازی عددی تاثیر بارگذاری سه محوره بر پدیده اثر کایزر

از زمان کشف اثر کایزر در سنگها، همواره بحث استفاده از این پدیده در بازیابی حافظه تنش بعنوان روشی ساده، سریع و ارزان مطرح بوده است. در این ارتباط اندازه گیری تنش توسط روش انتشار اکوستیک، در حالت آزمایش تک محوره انجام می شود، در حالیکه سنگها در پوسته زمین در معرض حالت سه محوره تنش قرار دارند. از این رو تحقیق حاضر به منظور بررسی تاثیر محصور شدگی و بارگذاری سه محوره بر روی اثر کایزر با انجام مطالعات آزمایشگاهی و عددی در شرایط مختلف بارگذاری انجام پذیرفته است. در این راستا ابتدا یکسری آزمونهای آزمایشگاهی اولیه برای شناخت تأثیر پارامترهای سطح تنش و اثر زمان تاخیر بین چرخه های پیش بارگذاری و بارگذاری مجدد و مدت زمان ثابت نگهداشتن بار ثابت در پیش بارگذاری انجام شده است. در ادامه مطالعات آزمایشگاهی وسیعی برای ارزیابی تاثیر پذیری اثر کایزر نسبت به بارگذاری سه محوره و تنشهای جانبی بر اساس نتایج آزمایشها انجام شده طی مسیرهای مختلف بارگذاری بر روی ماسه سنگ، مورد تحلیل واقع شده است. در این تحقیق همچنین اثر کایزر با استفاده از نرم افزار سه بعدی pfc3d مبتنی بر روش المان مجزا با نگرش خاص بر بررسی اثر تنشهای جانبی و بارگذاری سه محوره شبیه سازی و مطالعه گردیده است. همچنین روش جدیدی مبتنی بر شناسایی الگو برای انتخاب دقیقتر نقطه اثر کایزر، از نتایج بدست آمده از روشهای مختلف متداول توسعه داده شده است. نتایج حاصل شده نشان می دهند که از تکنیکهای روشهای شناسایی الگو و روش پیشنهادی میتوان برای تعیین و شناسایی نقطه اثر کایزر با دقت قابل قبولی استفاده نمود. نتایج بدست آمده از مطالعات آزمایشگاهی و عددی نیز مبین آنست که اثر کایزر از فشار جانبی تاثیر پذیرفته و با افزایش آن تنش تخمین زده شده از اثر کایزر کاهش می یابد. همچنین اثر کایزر حافظه ای در دومین سیکل در جهت متعامد با جهت بارگذاری قبلی مشاهده نمی شود. در مطالعه موردی انجام شده در ساختگاه تونل آب بر سد سیمره، تنشهای تخمین زده شده با استفاده از اثر کایزر، در قیاس با مقادیر بدست آمده از روش متداول شکست هیدرولیکی توافق خوبی داشته در حالیکه در ساختگاه سد بختیاری دومین مورد مطالعاتی، مقدار تنشی از اثر کایزر بدست نیامده است.