بررسی آزمایشگاهی اثر تعداد سیکل های گرم شدن -سردشدن سنگ بر روی چقرمگی شکست حالت i

در سنگ‌ها ترک‌های ریزی وجود دارد، هنگامی که سنگ‌ها تحت بارگذاری قرار می‌گیرند تنشها در نوک ترک‌ها متمرکز شده و باعث گسیخته شدن سنگ قبل از رسیدن به مقاومت نهایی آن می‌شود. به مقدار بحرانی ضریب شدت تنش در نوک ترک، چقرمگی شکست گفته می‌شود. مقاومت کششی سنگ‌ها ضعیف است به همین دلیل، حالت i حالت کششی بحرانی‌ترین حالت بارگذاری است. در برخی مواقع سنگ‌ها به طور مداوم گرم شدن سرد شدن را تجربه می‌کنند. از این رو تعیین اثر تعداد سیکل های گرم شدنسرد شدن بر روی چقرمگی شکست حالت i که هدف این تحقیق است لازم و ضروری است. برای رسیدن به این هدف بر روی نمونه‌های نیم دایرهای سه نوع سنگ طبیعی شامل ماسه سنگ، سنگ آهک و آندزیت و همچنین نمونه های بتنی آزمایش خمش سه نقطه‌ای برای تعیین چقرمگی شکست حالت i انجام گرفته است. برای شناخت ترکیب سنگ‌ها مطالعات سنگ شناسی و تحلیل پراش اشعه ایکس xrd نیز انجام شده است. نمونه‌ها 1، 5 و 10 سیکل تا 700 درجه سانتیگراد گرم و سپس سرد شده‌اند. بر روی نمونه‌ها در دمای محیط 25 درجه سانتیگراد، یک سری آزمایش نیز انجام شده است. سرعت افزایش دما برای نمونه‌ها در کوره الکتریکی، 15 درجه سانتیگراد بر دقیقه و متناسب با افزایش دما در فرآیند آتش سوزی در نظر گرفته شده است. چقرمگی شکست برای نمونه سنگ آندزیت، ماسه سنگ و سنگ آهک تحت شرایط سیکلی کاهش می‌یابد. به این صورت که، بعد از اعمال سیکل‌های گرم شدن و سرد شدن، میکروترک‌ها در نمونه سنگ‌ها گسترش می‌یابد که این باعث افزایش تخلخل موثر و کاهش سرعت امواج p در نمونه سنگ‌ها می‌گردد.

The Experimental Investigation of the Effect of HeatingCooling Cycle Number of Rock on Mode I Fracture Toughness

There are small cracks in rocks; therefore, when rocks undergo loading, stresses are concentrated at the tip of cracks causing rock fracture before reaching its ultimate strength. The critical value of the stress intensity factor at the crack tip is called fracture toughness. The tensile strength of rocks is weak; therefore, Mode I (tensile mode is the most critical loading mode. In some cases, rocks continuously experience heatingcooling. Therefore, it is necessary to determine the effect of heatingcooling cycle number on mode I fracture toughness, which is the objective of this research. To achieve this objective, we conducted threepoint bending test on semicircular specimens of three types of natural rock including sandstone, limestone and andesite to determine the mode I fracture toughness. A series of concrete specimen was also tested for further investigation. Petrography and Xray diffraction analysis (XRD were conducted to understand the rock composition. The specimens were heated up to 700° C in 1, 5 and 10 cycles and then cooled. A series of experiments were also conducted on the specimens at room temperature (25°C. According to the rising of temperature in firing process, the rate of temperature rise for specimens in the electric furnace is determined to be 15 ° C per minute. Fracture toughness of andesite rock, sandstone and limestone specimens decreases under cyclic conditions. Results indicate the generation and expansion of micro fractures in some rocks after undergoing cycles of heatingcooling, which causing an increase in the effective porosity and decrease in the Pwave velocity in rocks.