بررسی آزمایشگاهی رفتار دینامیکی ماسه سنگ در نرخ های کرنش

تعیین دقیق پارامترهای دینامیکی سنگ‌ها در نرخ‌های بارگذاری بالا از جمله موضوعات بسیار مهم و قابل توجه در زمینه‌های کاربردی مختلف دینامیک سنگ است. طیف وسیعی از مسایل مرتبط با مهندسی سنگ شامل انفجار، زلزله، زمین لغزش و نفوذ پرتابه‌ها در ارتباط مستقیم با علم دینامیک سنگ و خواص و رفتار دینامیکی سنگ‌ها است. به منظور طراحی و تحلیل بسیاری از سازه‌های نظامی و دفاعی احداث شده روی سنگ شامل نیروگاه‌های زیرزمینی، پناهگاه‌های زیرزمینی ومغارها، تشخیص دقیق رفتار دینامیکی سنگ‌ها تحت مقادیر مختلف نرخ بارگذاری لازم و ضروری است. مرسومترین و پرکاربردترین فناوری مورد استفاده به منظور تعیین رفتار دینامیکی مواد در نرخ‌های کرنش بالا آزمایش میله فشاری هاپکینسون است. در این فناوری یک موج فشارشی با دامنه زیاد به نام موج ورودی حاصل از ضربه مستقیم یک میله ضربه‌زن، به سمت نمونه روانه شده و سپس امواج برگشتی و عبوری از نمونه همراه با موج ورودی به وسیله‌ی کرنش‌سنج‌های نصب شده روی میله‌های دستگاه ثبت می‌شوند. سپس با به کار بردن معادلاتی مشخص که حاکم بر آزمایش هاپکینسون است، منحنی تنش-کرنش دینامیکی نمونه به دست می‌آید. در این پژوهش، ابتدا پارامترهای مقاومتی ماسه سنگ در شرایط شبه‌استاتیکی به دست آمده و سپس آزمایش هاپکینسون در نرخ‌های بارگذاری مختلف روی ماسه سنگ انجام شده است و منحنی تنش-کرنش دینامیکی ماسه سنگ به دست آمده است. نتایج نشان می‌دهد که در نرخ‌های بارگذاری بالا مقاومت ماسه سنگ به مقدار زیادی افزایش پیدا می‌کند به‌گونه‌ای که با افزایش نرخ کرنش نمونه تا s^(-1) 150، مقاومت ماسه سنگ از مقدار حدود mpa 160 در شرایط شبه‌استاتیکی به مقدار mpa 260 در شرایط دینامیکی رسیده است.