مطالعه آزمایشگاهی انتشار ترک در نمونه‌های با درزه‌های بسته و باز تحت بارگذاری تک‌محوری

چکیده- این مطالعه به بررسی آزمایشگاهی رفتار نمونه‌های شبه سنگی دارای درز‌ه تحت بارگذاری تک‌محوری پرداخته است. تعدادی مدل فیزیکی درزه دار با سطح صاف و ناصاف با ترکیب سیمان، گچ و آب با ابعاد 5×20×10 سانتی متر ساخته شده است. درزه ها به صورت باز و بسته در مرکز نمونه و با سطح صاف و زبر (دندانه اره ای) قرار گرفته است. طول درزه ها برابر با 4، 5 و 6 سانتیمتر است که با زوایای 30، 45 و60 درجه نسبت به محور بارگذاری قرار گرفته است. به منظور ایجاد درزه های زبر در نمونه ها از پروفیل های دندانه اره ای استفاده شد. نتایج بررسی های آزمایشگاهی حاکی از آن است که بسته به طول و شیب قرارگیری درزه بسته یا باز دو نوع ترک (باله ای و ثانویه) از نوک ترک تعبیه شده در نمونه منتشر می شود. انتشار ترک های ثانویه پس از ایجاد ترک‌های باله ای رخ می دهد. با افزایش تنش داخلی ناشی از بارگذاری تک محوری در نمونه، ابتدا تمرکز تنش کششی و سپس تمرکز تنش برشی در نوک درزه باز ایجاد می شود. انتشار ترک از نوک نمونه نشان می‌دهد که تمرکز تنش در نوک درزه می‌باشد و قطعاً در سایر قسمت های این درزه ناهموار و دندانه اره ای تمرکز تنش کم تر از نوک درزه بوده است. در درزه های بسته با کاهش زاویه درزه نسبت به افق (عمود بر محور بارگذاری) محل شروع انتشار ترک باله‌ای از نوک درزه به سمت مرکز درزه منتقل و تمرکز تنش کششی در مرکز نمونه بیش تر از اطراف نمونه می‌شود. شیب قرارگیری، طول، باز و بسته بودن درزه بر تنش شروع ترکها موثر می باشد. تنش شروع ترک باله‌ای با زاویه درزه از قبل موجود نسبت به محور بارگذاری رابطه مستقیم و با طول درزه رابطه معکوس دارد. در شرایط یکسان تنش شروع انواع ترک ها در درزه-های بسته بیش تر از باز است. در این مطالعه همچنین به عوامل موثر در انتشار ترک های ثانویه پرداخته شد. نتایج نشان می دهد که در انتشار ترک های ثانویه شیب درزه و هم‌چنین میزان فاصله نوک ترک از لبه نمونه تعیین کننده است. در صورتی که کوچک ترین فاصله میان نوک ترک و لبه نمونه (s) و عرض نمونه (b) نامیده شود، در نمونه هایی که شیب درزه برابر با 30 درجه و نسبت کوچک تر از 3/0 است، ترک های ثانویه از نوک درزه از قبل موجود شروع به انتشار نموده و تا لبه نمونه منتشر می شوند.