تعداد صفحات:75
نوع فایل:word
فهرست مطالب:
چکیده
کلمات کلیدی
فصل اول : کلیات
مقدمه
عوامل موثر بر کیفیت انتقال انرژی حاصله از آتشکاری
پارامترهای موثر در کیفیت انتقال انرژی
امپدانس سنگ و ماده منفجره
ضریب امپدانس و ضریب جفت شدگی
تعریف متغیر های تحقیق
چقرمگی شکست
مکانیک شکست
مقاومت و مکانیک سنگ ها
خواص مکانیکی سنگ ها
مغزه گیری و آماده سازی نمونه
ویژگی های مقاومت
شکست
مقاومت پسماند
تعیین مقاومت فشاری یک محوره
عوامل موثر بر مقاومت فشاری
آنالیز فرآیند شکست سنگ
آتشکاری سنگ، دارای دو اثر میباشد
فشار دینامیکی
فشار استاتیکی
مکانیزم آتشکاری متوسط نامحدود
زون شکست (زون فشرده شده)
یک روش محاسبه زون شکست
زون شکست (زون گسیختگی)
زون ارتعاش الاستیک
فصل دوم : ادبیات تحقیق
عملیات در معدن
مشخصات پارامترهای شکست سنگ
شکست سنگ بعد از انفجار در معدن روباز
روش های آزمایشگاهی تعیین چقرمگی شکست سنگ در حالت کشش و برش
نمونه های (SR)
نمونه های (CB)
نمونه های (CCNBD)
نمونه های (SNSCB)
روش (PTS)
تحقیقات انجام شده
فصل سوم : روشهای تحقیقات
روشهای تحقیقاتی برای ارتعاشات ناشی از انفجار
شاخصهای چگالی ارتعاش
رابطه تجربی میرایی
تعیین چقرمگی شکست یک نوع سنگ با استفاده از یک قطعه آزمایشگاهی اصلاح شده
معرفی روش تست جدید
اندازه گیری چقرمگی شکست سنگ و بررسی خصوصیات شکست آن تحت شرایط بارگذاری مرکب
تحلیل اجزاء محدود نمونه CNSR جهت تعیین چقرمگی شکست مواد سنگی
فصل چهارم : یافته ها و نتایج
مکانیزم شکست سنگ
چقرمگی شکست
حالتهای مختلف گسترش ترک
فشار چال، فشار انفجار و نواحی اطراف چال انفجار
معیارهای تجربی پیشبینی شعاع های آسیب اطراف چال انفجار
براساس یک معیار سرانگشتی
برآورد مناطق پودر شده و ترک های شعاعی اطراف چال انفجاری
عوامل اصلی میرایی امواج لرزهای
آزمایشهای میدانی
تعیین ماکزیمم مقدار خرج در هر تاخیر
نمودارهای عملی آتش باری
تداخل طول موج
تحلیل عددی مکانیزم شکست پایه های سنگی در معادن عمیق
تشریح تستهای آزمایشگاهی
خصوصیات مصالح
مدل المان محدود
فصل پنجم : نتیجه گیری
نتیجه
تاثیر زوایای بارگذاری
منابع

فهرست اشکال:
مقایسه دو رفتار شکننده و شکل پذیر سنگ در اثر بار گذاری
تاثیر اثر انتهایی نمونه بر روی شکست سنگ
آزمایش مقاومت فشاری یک محوره سنگ با توجه به نسبت ارتفاع به قطر
شکل شماتیکی دیاگرام تاثیرات آسیبی آتشکاری
هندسه و نحوه بارگذاری نمونه sr Ouchterlony , 1988)
هندسه و نحوه بارگذاری نمونه CB ouchterlony , 1988)
هندسه، نحوه بارگذاری و مراحل ایجاد شکاف در نمونه (khan and Al –shayea ,2000) SNSCB
هندسه نمونه، نحوه بارگذاری و نمای شماتیک از نوک ترک قبل و بعد از تغییر شکل برای PTS –test (Backers et al ,2002(
صورت گرافیکی نقاط اندازه گیری و منحنی رگرسیون
قطعه SCB (ترک زاویه دار – تکیه گاه ها متقارن)
قطعه ASCB (ترک مستقیم – تکیخ گاه ها نامتقارن)
سه مود اصلی انتشار ترک
مقطع چال انفجار و مناطق پنج گانه اطراف آن براساس پیشنهاد ایورسن و هماران
تغییرات تنش فشاری به کششی در اثر بازتاب از سطح آزاد در فاصله 20 متری از مرکز انفجار
فرکانس ارتعاش از وقایع ثبت شده
نمودار تخمین PPV براساس Q,R
نمودار برآورد ماکزیمم خرج ویژه برپایه PPV , R
هندسه مدل ساخته شده و استفاده شده در تحلیل عددی
منحنی تیپ بار جابجایی برای یک پایه
منحنی رفتار پایه در شرایط توده سنگ با صلبیت پایین
منحنی رفتار پایه در شرایط توده سنگ احاطه کننده با صلبیت بالا
نحوه انجام تست با استفاده از روش ASCB
هندسه نمونه آزمایش اصلاح شده Arcan
نمونه و دستگاه اصلاح شده Arcan
طرح یک مدل مش بندی شده کامل از دستگاه و نمونه اصلاح شده Arcan الف- قبل از بارگذاری ب- بعد از بارگذاری
المان های سینگولار اطراف راس ترک
مقایسه نتایج چقرمگی شکست حاصل از تست آزمایشگاهی و معیار MTS در مودهای مختلف
تاثیر زاویه بارگذاری بر مقادیر نرخ انرژی کرنشی آزاد شده کل (GT)
تاثیر زوایای بارگذاری بر نرخ انرژی آزاد شده کل، نرخ انرژی آزاد شده مد کششی و مد برشی و انرژی محاسبه شده توسط –J انتگرال در یک نمونه سنگ آهک
تاثیر زوایای بارگذاری بر مقادیر فاکتور شدت تنش برای یک نمونه سنگ آهک

فهرست جداول:
مغزه گیری و آماده سازی نمونه
پارامترهای پایه مربوط به ارتعاشات ناشی از آتش باری و نتایج آزمایش های میدانی
روابط گوناگون برآورد منطقه پودر شده و ترک های شعاعی اطراف چال انفجار
اجازه ارتعاش ناشی از انفجار بر اساس استاندارد چین
نتایج موفقیت کاهش ارتعاشات و میزان کاهش در ارتعاشات
اطلاعات استفاده شده در تحلیل عددی
مشخصات مکانیکی سنگ های مورد استفاده در تحلیل های المان محدود
مقایسه بین روشهای مختلف ارائه شده برای اندازه گیری چقرمگی شکست سنگ

چکیده:
عبور امواج حاصل از انفجار باعث ایجاد تنشهای کششی و فشاری در سنگ شده و توده سنگ را از لحاظ رفتار مکانیکی و دینامیکی تحریک می نماید. در بررسی کارایی مواد منفجره و بطور کلی ارزیابی کیفیت انفجار، داشتن اطلاع دقیق از رفتار سنگ تحت تنش های ناشی از انفجار و کیفیت انتقال و توزیع انرژی حاصله از آتشکاری نقش بسزایی دارند.
پدیده رشد ترک در مواد سنگی مساله پیچیده‌ای است و اغلب نیازمند تکنیکهای پیشرفته‌ای جهت پیشبینی هندسه شکست میباشد. فرآیند شکست با جوانه‌زنی ترک شروع میشود که وابسته به چقرمگی شکست است و بنابراین دقت هرگونه مدلسازی و نتایج آن به مقدار چقرمگی شکست سنگ بستگی دارد. از این رو تعیین مقدار چقرمگی شکست اهمیت ویژه‌ای دارد. اولین تلاشها توسط اشمیت به منظور تعیین مقدار چقرمگی شکست سنگها بر مبنای روش تست استانداردی صورت پذیرفت که برای اندازه‌گیری چقرمگی شکست کرنش صفحه‌ای مواد فلزی پیشنهاد شده بود. به دنبال آن کارهای آزمایشگاهی فراوانی جهت تعیین چقرمگی شکست سنگهای مختلف با استفاده از نمونه‌هایی متفاوت صورت گرفت. صحت نتایج روشهای تست تدوین‌شده نیازمند نمونه‌هایی با ابعاد هندسی بزرگ و هزینه‌های گران ماشین‌کاری بود که در عمل تهیه آن ها از موادسنگی گاهی غیرممکن و یا غیرعملی بود تا اینکه نمونه‌های Core معرفی شدند که نسبت به سایر نمونه‌ها مزایای متعددی داشتند. مکانیک شکست سنگ بطور گسترده ای در فرآیند آتشباری سنگ ها، شکست هیدرولیکی، تحلیل شیب های سنگی، ژئوفیزیک، مکانیک زلزله، استخراج انرژی ژئوترمال زمین، حفاری های زیرزمینی، حفاری چاه های نفت و در بسیاری از مسائل کاربرد فراوانی دارد. هنگامیکه یک سنگ ترک یا شکست ذاتی دارد، رفتار مکانیکی پیرامون انتهای ترک، فاکتور مهمی است که باید در طراحی و پایداری فرآیندهای ذکر شده مورد توجه قرار گیرد. این مطالعه، کاربرد مکانیک شکست را برای مشخص کردن خصوصیات شکست بررسی می کند. هدف اصلی این تحقیق بررسی مکانیزم شکست سنگ در اثر انفجار – بخش عمده شکستگی سنگ و ایجاد درز و ترک چقرمگی و مقاومت سنگ و همچنین اهداف دیگر این تحقیق تحلیل عددی و میدانی انتشار امواج و ترک های حاصل از انفجار پیش شکافی در توده سنگ، تحلیل عددی مکانیزم شکست پایه های سنگی در معادن عمیق، تعیین چقرمگی شکست یک نوع سنگ با استفاده از یک قطعه آزمایشگاهی اصلاح شده، اندازه گیری چقرمگی شکست سنگ و بررسی خصوصیات شکست آن تحت شرایط بارگذاری مرکب با استفاده از روش های عددی و آزمایشگاهی، تحلیل اجزاء محدود نمونه CNSR جهت تعیین چقرمگی شکست مواد سنگی

مقدمه:
مکانیک شکست به بررسی رشد ترک و مکانیزم شکست میپردازد که مبنای آن اصلاحات و تعمیمات ایروین بر روی تئوری شکست گریفیس بوده است. در واقع مکانیزم شکست شرحی کمی بر فرآیند شکست یک قطعه بکر توسط رشد ترک میباشد. حوزه مکانیک شکست در برگیرنده روابط میان ماکزیمم تنش مجاز، اندازه و محل ترک، سرعت رشد ترک ناشی از اثرات محیطی وامکان جلوگیری از حرکت ترک ها میباشد.
ترکها و ناپیوستگی ها از ویژگیهای متداول توده‌های سنگی میباشند و هر فعالیت تحریک کننده در توده‌های سنگی (مانند زلزله، انفجارسنگ در معادن و تخریب شیب های سنگی) ممکن است سبب جا به جایی آن ها در امتداد شکستهای موجود و یا پیدایش شکست‌های جدید گردد.
چقرمگی شکست سنگ پارامتر کلیدی مکانیک شکست سنگ برای پیش بینی شروع و گسترش ترک ها در سنگ است که نقش مهمی را در طراحی ابزار برش سنگ، انفجار سنگ، تحلیل پایداری شیب های سنگی، طراحی شکافت هیدرولیکی مخازن هیدروکربوری، تحلیل پایداری چاه های نفت و گاز و بسیاری دیگر از کاربردهای مهندسی سنگ ایفا میکند. چقرمگی شکست سنگ به میزان مقاومت آن در مقابل شروع و رشد ترک اطلاق می شود و یکی از خواص ذاتی سنگ است که با روشهای آزمایشگاهی تعیین میشود. لذا با توجه به مطالب فوق اندازه گیری دقیق چقرمگی شکست سنگ اهمیت ویژه ای مییابد.