Skip to main content
SUPERVISOR
Hamid Hashemalhosseini,Alireza Baghbanan
حميد هاشم الحسيني (استاد راهنما) عليرضا باغبانان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Norouzi
سعيد نوروزي

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.
تعيين خواص فيزيکي و مکانيکي سنگ در مرحله طراحي مهندسي سنگ بسيار مهم مي‌باشد، به‌ويژه خواص مکانيکي سنگ‌ها که درواقع رابطه بين نيروهاي وارده بر سنگ را نشان داده و تغييرات آن‌ها را با تغيير شکل‌هاي حاصل از اين نيروها مشخص مي‌سازد از اهميت زيادي برخوردار است. مقدار چقرمگي شکست، مقاومت سنگ را در برابر جوانه‌زني و گسترش ترک نشان مي‌دهد. عوامل متعددي ازجمله عوامل ذاتي، عوامل محيطي و عوامل آزمايشگاهي مي‌توانند بر مقاومت چقرمگي شکست سنگ تأثيرگذار باشند. در ميان عوامل محيطي مختلف، دگرساني شيميايي که سبب تغييراتي در ترکيبات کاني‌شناسي سنگ مي‌شود، اثر عمده‌اي را بر روي مقاومت سنگ در برابر رشد و گسترش ترک مي‌گذارد که تاکنون به اهميت اين موضوع پرداخته نشده است و هدف اصلي اين مطالعه مي‌باشد. با استفاده از روش عددي المان مجزا، ساخت نمونه‌هايي واقعي با ترکيب کاني‌شناسي سنگ و نيز مدل‌سازي رشد ترک با لحاظ اندرکنش مکانيکي ميان ترکيبات مختلف از کاني‌ها امکان‌پذير مي‌باشد. دو نمونه سنگ کوارتزديوريت دگرسان شده و دگرسان نشده از معدن سنگ گدار سياوش در نطنز (GS) به‌عنوان نمونه اصلي انتخاب گرديد. با مطالعه ميکروسکوپي بر روي مقاطع نازک، توزيع دانه‌بندي و درصد دانه‌هاي هر کاني شناسايي گرديد. هم‌چنين خواص فيزيکي و مکانيکي نمونه کوارتزديوريت در آزمايشگاه اندازه‌گيري شد. سپس مدل‌هاي مختلف با توزيع‌هاي مختلفي از دانه‌هاي هر کاني با استفاده از المان‌هاي موزاييکي و نرم‌افزار UDEC ساخته شد و مقادير ريز پارامترهاي مکانيکي در مدل‌هاي عددي از طريق واسنجي عددي که يک روش آناليز برگشتي مي‌باشد تقريب زده شد. به‌منظور تعيين تغيير در مقدار چقرمگي شکست نمونه دگرسان شده، نسبت به نمونه دگرسان نشده، از مدل‌هاي عددي مختلفي از نمونه ديسک سوراخ‌دار در وسط (HCCD)، استفاده شد. نتايج نشان مي‌دهد که مقدار چقرمگي شکست در نمونه دگرسان شده در مقايسه با نمونه دگرسان نشده بسيار کمتر مي‌باشد. هم‌چنين توزيع کاني‌هاي دگرسان شده در مدل و به‌ويژه در مسير ترک از پيش ايجادشده در مدل، در مسير گسترش ترک تأثيرگذار مي‌باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی