Skip to main content
SUPERVISOR
Hamid Hashemalhosseini,Alireza Baghbanan
حمید هاشم الحسینی (استاد راهنما) علیرضا باغبانان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Norouzi
سعید نوروزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Investigation of Effect of Alteration on Fracture Toughness in Numerical Scale Using Discrete Element Method
Characterizing of physical and mechanical properties of rocks are very important in design stage of rock engineering works. Particularly mechanical properties of rocks which show the relationship between applied different stress conditions and corresponding deformability and failure are so important. Rock fracture toughness shows the strength of rock against crack initiation and propagation. Several issues such as intrinsic, environmental and laboratory aspects, may affect the rock fracture toughness. Among the different environmental phenomena, chemical alteration which changes the mineralogical composition of rocks has a great influence on resistance of rocks against crack initiation and propagation. This issue didot address in the literature and is the main objective of this study. Using numerical Discrete Element Method approach, generation of real mineralogical patterns of rock and also modeling of crack propagation with considering mechanical interaction between different mineral compositions, is possible. Two altered/unaltered quartz diorite rock samples, from Godar Siavash(GS) quarry stone mine in Natanz were selected as basement in this study. Percentage and grain distribution of mineral composition were recognized with microscopic study on thin sections. Physical and mechanical properties of quartz diorite sample were also measured in laboratory. Then several realizations of grain patterns were generated by Voronoi Elements and Universal Distinct Element Code (UDEC) and micromechanical properties of numerical modeling were approximated using back-calculation techniques through numerical calibrations. In order to specifying of changes on fracture toughness in altered and unaltered samples, a series of numerical modellings by Hollow Centre Cracked Disc (HCCD) were conducted. The results show that the calculated fracture toughness in altered samples are very small compared to the unaltered models, it also showed that the distribution of altered minerals in models particularly in the vicinity of pre-existing crack is violated the crack propagation path.
تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ در مرحله طراحی مهندسی سنگ بسیار مهم می‌باشد، به‌ویژه خواص مکانیکی سنگ‌ها که درواقع رابطه بین نیروهای وارده بر سنگ را نشان داده و تغییرات آن‌ها را با تغییر شکل‌های حاصل از این نیروها مشخص می‌سازد از اهمیت زیادی برخوردار است. مقدار چقرمگی شکست، مقاومت سنگ را در برابر جوانه‌زنی و گسترش ترک نشان می‌دهد. عوامل متعددی ازجمله عوامل ذاتی، عوامل محیطی و عوامل آزمایشگاهی می‌توانند بر مقاومت چقرمگی شکست سنگ تأثیرگذار باشند. در میان عوامل محیطی مختلف، دگرسانی شیمیایی که سبب تغییراتی در ترکیبات کانی‌شناسی سنگ می‌شود، اثر عمده‌ای را بر روی مقاومت سنگ در برابر رشد و گسترش ترک می‌گذارد که تاکنون به اهمیت این موضوع پرداخته نشده است و هدف اصلی این مطالعه می‌باشد. با استفاده از روش عددی المان مجزا، ساخت نمونه‌هایی واقعی با ترکیب کانی‌شناسی سنگ و نیز مدل‌سازی رشد ترک با لحاظ اندرکنش مکانیکی میان ترکیبات مختلف از کانی‌ها امکان‌پذیر می‌باشد. دو نمونه سنگ کوارتزدیوریت دگرسان شده و دگرسان نشده از معدن سنگ گدار سیاوش در نطنز (GS) به‌عنوان نمونه اصلی انتخاب گردید. با مطالعه میکروسکوپی بر روی مقاطع نازک، توزیع دانه‌بندی و درصد دانه‌های هر کانی شناسایی گردید. هم‌چنین خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه کوارتزدیوریت در آزمایشگاه اندازه‌گیری شد. سپس مدل‌های مختلف با توزیع‌های مختلفی از دانه‌های هر کانی با استفاده از المان‌های موزاییکی و نرم‌افزار UDEC ساخته شد و مقادیر ریز پارامترهای مکانیکی در مدل‌های عددی از طریق واسنجی عددی که یک روش آنالیز برگشتی می‌باشد تقریب زده شد. به‌منظور تعیین تغییر در مقدار چقرمگی شکست نمونه دگرسان شده، نسبت به نمونه دگرسان نشده، از مدل‌های عددی مختلفی از نمونه دیسک سوراخ‌دار در وسط (HCCD)، استفاده شد. نتایج نشان می‌دهد که مقدار چقرمگی شکست در نمونه دگرسان شده در مقایسه با نمونه دگرسان نشده بسیار کمتر می‌باشد. هم‌چنین توزیع کانی‌های دگرسان شده در مدل و به‌ویژه در مسیر ترک از پیش ایجادشده در مدل، در مسیر گسترش ترک تأثیرگذار می‌باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی