Journal of Engineering Geology
نشریه زمین شناسی مهندسی
Journal of Engineering Geology
Basic Sciences
http://jeg.khu.ac.ir
1
admin
2228-6837
2981-1600
doi
fa
jalali
1398
11
1
gregorian
2020
2
1
13
5
online
1
fulltext
en
اثر فرآیند گرم شدن سرد شدن روی چقرمگی شکست مود I سنگها
The Effect of Heating-Cooling Process on Mode I Fracture Toughness of Rocks
ژئوتکنیک (مکانیک خاک و سنگ)
Geotecnic
مقاله پژوهشی
Original Research
<span style="font-family:b lotus;">در مواردی از قبیل انفجار، آتش­سوزی و حفاری­های عمیق، سنگها تحت حرارت چشمگیری قرار می­گیرد. از اینرو اثر درجه حرارت بر چقرمگی شکست مود </span><span dir="LTR"><span style="font-family:times new roman,serif;">I</span></span><span style="font-family:b lotus;"> که هدف این تحقیق است ضروری بهنظر می­رسد. برای رسیدن به این هدف روی</span><span style="font-family:b lotus;"> نمونههای نیمدایره­ای </span><span style="font-family:b lotus;">چهار نوع سنگ طبیعی شامل ماسه­سنگ، سنگ­آهک، توف، آندزیت و یک سری نمونه­های بتنی </span><span style="font-family:b lotus;">آزمایش خمش سه­نقطه­ای برای تعیین چقرمگی شکست </span><span style="font-family:b lotus;">مود </span><span dir="LTR"><span style="font-family:times new roman,serif;">I</span></span><span style="font-family:b lotus;"> انجام شده است. آزمایش­ها، روی نمونه­هایی انجام شده است که ابتدا تا دمای 100، 200، 300، 500 و 700 درجۀ سانتی­گراد گرم و بعد از رسیدن به دماهای مورد نظر سرد شده­اند و یک سیکل گرم شدن و سرد شدن را تحمل کرده­اند. البته یک سری آزمایش روی نمونه­ها در دمای محیط(25 درجۀ سانتی­گراد) نیز انجام شده است. سرعت افزایش دما برای نمونه­ها در کوره الکتریکی، 15 درجۀ سانتی­گراد بر دقیقه و متناسب با افزایش دما در فرآیند آتش­سوزی در نظر گرفته شده است. برای شناخت ترکیب سنگ­ها مطالعات سنگ­شناسی و تحلیل پراش اشعه ایکس </span><span dir="LTR"><span style="font-family:times new roman,serif;">(XRD)</span></span><span style="font-family:b lotus;"> انجام شه است. علاوه بر این، به­منظور بررسی رفتار سنگ مقدار تخلخل مؤثر و کاهش وزن نمونههای حرارت دیده نیز تعیین شده است.</span><span style="font-family:b lotus;"> مقایسۀ نتایج آزمایشها نشان داد که اثر دما بر </span><span style="font-family:b lotus;">چقرمگی </span><span style="font-family:b lotus;">شکست سنگهای ریزدانه بیشتر است. علاوه بر این، چقرمگی شکست با افزایش تخلخل مؤثر و کاهش افت وزن کاهش مییابد.</span> <span style="font-family:b lotus;">نتایج آزمایشگاهی نشان می­دهد که مقدار چقرمگی شکست مود </span><span dir="LTR"><span style="font-family:times new roman,serif;">I</span></span><span style="font-family:b lotus;"> نمونههای ماسه سنگ، توف، سنگ آهک، آندزیت و بتن که یک سیکل گرمایش (تا 700 درجه)- سرمایش را تحمل کردهاند در مقایسه با نمونههای حرارت ندیده بهترتیب 45، 17، 44 و 5/9 و 37 درصد کاهش یافته است. </span><span style="font-family:b lotus;"></span>
<p style="margin: 0cm 0cm 0pt; text-align: justify; line-height: normal; unicode-bidi: embed; direction: ltr; -ms-text-justify: inter-ideograph;">In cases such as explosion, fire, deep drilling and geothermal energy extraction, rocks are exposed to high temperatures influencing the rock toughness. Thus, the aim of this study is to investigate the effect of temperature on the fracture toughness of the rocks. In this study, the effect of temperature on the mode I fracture toughness is investigated. To this end, three-point bending tests were performed on semicircular specimens of four types of natural rocks including sandstone, limestone, tuff, andesite, and a series of concrete specimens to determine the fracture toughness. The specimens were first heated to 100, 200, 300, 500 and 700 °C. After reaching the desired temperatures, the specimens were cooled. A series of tests was performed on the specimens at ambient temperature (25 °C). The heating rate in the electric furnace was 15 °C/min in accordance with the temperature rise in fires. Petrographic studies and X-ray diffraction analysis (XRD) were performed to identify the composition of the rocks. Furthermore, the effective porosity and the weight loss of heated specimens were determined to study the behavior of rocks. Comparison of the test results indicated the higher impact of temperature on the fracture toughness of fine-grained rocks. In addition, the fracture toughness decreased by increasing the effective porosity and decreasing the weight loss. According to the results, the mode I fracture toughness of sandstone, tuff, limestone, andesite and concrete specimens underwent a heating-cooling cycle up to 700<sup> °</sup>C respectively decreased 45, 17, 44 and 9.5 and 37 percent compared with that of unheated specimens.<br>
</p>
چقرمگی شکست, مود I, گرمایش, خمش سهنقطه ای, سیکل گرم شدن – سرد شدن
Fracture toughness, mode I, heating, three-point bending, heating-cooling cycle
93
120
http://jeg.khu.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1372-5&slc_lang=en&sid=1
Ahmad
Jabari
احمد
جباری
a.jabbari1368@gmail.com
10031947532846004166
10031947532846004166
No
Department of Mining Engineering, Imam Khomeini International University, Ghazvin
دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، گروه مهندسی معدن
Mehdi
Hosseini
مهدی
حسینی
meh_hosseini18@yahoo.com
10031947532846004167
10031947532846004167
Yes
Department of Mining Engineering, Imam Khomeini International University, Ghazvin
دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، گروه مهندسی معدن