Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering (Sep 2021)

شبیه سازی عددی برای پیش‌بینی ناهمسانگردی سنگ کرومیت فاریاب با استفاده از نرم‌افزار PFC

  • بهزاد جعفری محمدآبادی,
  • کورش شهریار,
  • حسین جلالی فر,
  • کاوه آهنگری

DOI
https://doi.org/10.29252/anm.2021.16385.1492
Journal volume & issue
Vol. 11, no. 28
pp. 23 – 35

Abstract

Read online

امروزه آنیزوتروپی موجود در سنگ­ها به دلیل تأثیر بسزایی که بر پایداری و طول عمر سازه­های مهندسی دارد، اهمیت فراوانی در کلیه مراحل طراحی سازه­های مهندسی پیدا کرده است. با توجه به پیچیدگی رفتار سنگ­ها در محیط­های مختلف، به‌منظور ایجاد یک درک کامل­تر از رفتار سنگ­ها در مواجهه با سازه­های مهندسی، انجام مطالعات جامع­تری در مورد رفتار آنیزوتروپی سنگ­ها مخصوصاً آنیزوتروپی موجود در خواص مکانیکی و مقاومتی بسیار ضروری است. با توجه به این­که تاکنون از تأثیر میکروترک­ها و ناهمسانگردی در مقاومت کششی نمونه سنگ کرومیت اطلاعات زیادی در دسترس نبوده و همچنین در راستای مدل­سازی عددی در نرم­افزار PFC-2D و کالیبره کردن آن با نتایج عددی و اعمال شرایط مختلف و تحلیل حساسیت میکروپارامترها تحقیقات زیادی انجام نشده است، در این پژوهش با انجام سری گسترده­ای از آزمون­های آزمایشگاهی و مطالعات عددی شامل شبیه­سازی آزمون­­های مقاومت فشاری تک‌محوره، مقاومت کششی برزیلی و مقاومت فشاری سه محوره، ناهمسانگردی خواص مکانیکی سنگ کرومیت معدن فاریاب با حداقل سختی 2 و چگالی 53/5-5/4 گرم بر سانتی­متر مکعب که دارای یک سری سطوح تورق بسیار ریز بوده، با نرخ بارگذاری 100 نیوتون بر ثانیه در آزمون مقاومت فشاری تک‌محوره و 200 نیوتون بر ثانیه در آزمون­ مقاومت کششی برزیلی بررسی شده است تا در راستای طراحی بهینه سازه­های سنگی در معادن کرومیت اطلاعات بیش­تری در دسترس باشد. بعد از صحت­سنجی، مدل­سازی­های عددی با استفاده از نرم­افزار PFC-2D انجام شده است که یکی از پرکاربردترین نرم­افزارهای مبتنی بر روش­های المان مجزا محسوب می­شود. بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش می­توان گفت در نمونه سنگ­های کرومیت معدن فاریاب، بیش­ترین ناهمسانگردی بین راستای X و راستاهای دیگر (Y و Z) رخ داده است؛ به‌طوری‌که راستای X کم­ترین خواص مقاومتی را از خود نشان داده است. بااین‌حال اختلاف مقادیر خواص مقاومتی راستای X نسبت به سایر راستاها آن‌قدر زیاد نبوده و بنابراین نمونه­های سنگی کرومیت معدن فاریاب از همسانگردی پایینی برخوردار هستند. همچنین با بررسی­های انجام شده مشخص شد که فشار جانبی وارده بر این سنگ­ها تأثیر بسیار زیادی در خواص مکانیکی آن­ها شامل مقامت نهایی، گسترش ترک­ها و کرنش­های معادل آن­ها دارد.

Keywords