Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá thử nghiệm kéo gián tiếp cho vật liệu đá bằng cách sử dụng mẫu dạng đĩa 3-D
Tóm tắt
Các phương pháp thử nghiệm gián tiếp thường là phương pháp ưa thích để xác định độ bền kéo của các vật liệu giòn và gần giòn như gốm, đá và bê tông. Trong bài báo này, độ bền kéo của một loại đá (đá cẩm thạch Harsin của Iran) đã được xác định gián tiếp thông qua hai mẫu đĩa. Các mẫu thử nghiệm là mẫu đĩa Brazil và mẫu bán đĩa nổi tiếng dưới tải trọng uốn ba điểm. Vì công thức hiện có để xác định độ bền kéo gián tiếp dựa trên giả định ứng suất 2-D mà bỏ qua tác động của độ dày mẫu, một công thức tổng quát 3-D cho độ bền kéo đã được phát triển cho từng mẫu bằng cách áp dụng phân tích phần tử hữu hạn. Một loạt các bài thử nghiệm độ bền kéo đã được thực hiện trên đá cẩm thạch trắng Harsin bằng cách sử dụng các mẫu đĩa và bán đĩa với các độ dày khác nhau song song với phân tích phần tử hữu hạn. Kết quả thử nghiệm sử dụng công thức 3-D cho thấy độ bền kéo của đá cẩm thạch được thử nghiệm phụ thuộc vào tỷ lệ độ dày/đường kính của mẫu và thường giảm từ 11,5 xuống 7 MPa khi tăng độ dày của các mẫu thử. Các giá trị trung bình của độ bền kéo khoảng 8,8 MPa cho mẫu đĩa Brazil và 9,8 MPa cho mẫu bán đĩa. Sự phù hợp tốt giữa các kết quả của hai mẫu cho thấy rằng mẫu bán đĩa cũng có thể được sử dụng để xác định độ bền kéo của đá bên cạnh việc sử dụng thử nghiệm Brazil thông thường.
Từ khóa
#độ bền kéo #thử nghiệm gián tiếp #vật liệu đá #mẫu đĩa #phân tích phần tử hữu hạnTài liệu tham khảo
Afifipour M, Moarefvand P (2013) Failure patterns of geomaterials with block-in-matrix texture: experimental and numerical evaluation. Arab J Geosci. doi:10.1007/s12517-013-0907-4
Aliha MRM, Ayatollahi MR, Pakzad R (2008) Brittle fracture analysis using a ring shape specimen containing two angled cracks. Int J Fract 153:63–68
Aliha MRM, Ayatollahi MR, Smith DJ, Pavier MJ (2010) Geometry and size effects on fracture trajectory in a limestone rock under mixed mode loading. Eng Fract Mech 77(11):2200–2212
Aliha MRM, Ayatollahi MR, Akbardoost J (2012) Typical upper bound-lower bound mixed mode fracture resistance envelopes for rock materials. Rock Mech Rock Eng 45(1):65–74
Al-Shayea NA (2005) Crack propagation trajectories for rocks under mixed mode I–II fracture. Eng Geol 81:84–97
Ansari MK, Ahmad M, Singh R, Singh TN (2013) Rockfall hazard assessment at Ajanta Cave, Aurangabad, Maharashtra. India Arab J Geosci. doi:10.1007/s12517-013-0867-8
Arabani M, Ferdowsi B (2009) Evaluating the semi-circular bending test for HMA mixtures. Int J Eng Trans A: Basic 22:47–58
Ataei M, Mikaiel R, Sereshki F, Ghaysari N (2011) Predicting the production rate of diamond wire saw using statistical analysis. Arab J Geosci. doi:10.1007/s12517-010-0278-z
Attar I, Ahmadi M, Nikkhah M, Attar A (2012) Investigating the capability of deformation rate analysis method in stress estimation: a case study of water conveyance tunnel of Gotvand Dam. Arab J Geosci. doi:10.1007/s12517-012-0781-5
Bayram F (2012) Prediction of sawing performance based on index properties of rocks. Arab J Geosci. doi:10.1007/s12517-012-0668-5
Brook N (1993) The measurement and estimation of basic rock strength. In: Hudson JA (ed) Comprehensive rock engineering, vol 3—rock testing and site characterization. Pergamon, New York
Claessona J, Bohloli B (2002) Brazilian test: stress field and tensile strength of anisotropic rocks using an analytical solution. Int J Rock Mech Min Sci 39:991–1004
Dai F, Xia K, Tang L (2010) Rate dependence of the flexural tensile strength of Laurentian granite. Int J Rock Mech Min Sci 47(3):469–475
Erarslan N, Williams DJ (2012) Mixed-mode fracturing of rocks under static and cyclic loading. Rock Mech Rock Eng. doi:10.1007/s00603-012-0303-5
Ersoy A, Atıcı U (2004) Performance characteristics of circular diamond saws in cutting different types of rocks. Diam Relat Mater 13:22–37
Ghazvinian A, Azinfar MJ, Norozi P (2012a) Mechanical response of discontinuities of different joint wall contact strengths. Arab J Geosci. doi:10.1007/s12517-012-0683-6
Ghazvinian A, Nejati HR, Sarfarazi V, Hadei MR (2012b) Mixed mode crack propagation in low brittle rock-like materials. Arab J Geosci. doi:10.1007/s12517-012-0681-8
Huang B, Xiang S, Yongjing T (2005) Comparison of semi-circular bending and indirect tensile strength tests for HMA mixtures. Advances in pavement engineering . American Society of Civil Engineers, Austin, TX, USA, pp 177–188
ISRM (2007) In: Ulusay R, Hudson JA (eds) The complete ISRM suggested methods for rock characterization, testing and monitoring: 1974–2007: suggested methods prepared by the Commission on Testing Methods, International Society for Rock Mechanics. ISRM Turkish National Group, Kozan Ofset, p 628
Jaeger JC, Cook NGW (1976) Fundamental of rock mechanics, 2nd edn. Chapman and Hall, London
Kahraman S, Bilgin N, Feridunoglu C (2003) Dominant rock properties affecting the penetration rate of percussive drills. Int J Rock Mech Min Sci 40:711–723
Kaklis K, Maurigiannakis S, Agioutantis Z, Istantso C (2009) Influence of specimen shape on the indirect tensile strength of transversely isotropic dionysos marble using the three-point bending test. Strain 45:393–399
Kang SS, Ishiguro Y, Obara Y (2006) Evaluation of core disking rock stress and tensile strength via the compact conical-ended borehole overcoring technique. Int J Rock Mech Min Sci 43:1226–1240
KhaloKakaie R, Zare Naghadehi M (2012) Ranking the rock slope instability potential using the interaction matrix (IM) technique; a case study in Iran. Arab J Geosci 5:263–273
Mellor M, Hawkes I (1971) Measurement of tensile strength by diametral compression of discs and annuli. Eng Geol 5:173–225
Mikaeil R, Ataei M, Yousefi R (2012) Correlation of production rate of ornamental stone with rock brittleness indexes. Arab J Geosci. doi:10.1007/s12517-011-0311-x
Molenaar AAA, Scarpas A, Liu X, Erkens SMJG (2002) Semi-circular bending test, simple but useful. J Assoc Asphalt Paving Technol 71:794–815
Saghafi H, Ayatollahi MR, Sistaninia M (2010) A modified MTS criterion (MMTS) for mixed-mode fracture toughness assessment of brittle materials. Mater Sci Eng, A 527(21–22):5624–5630
Sazid M, Singh TN (2012) Two-dimensional dynamic finite element simulation of rock blasting. Arab J Geosci. doi:10.1007/s12517-012-0632-4
Sengun N, Altindag R (2013) Prediction of specific energy of carbonate rock in industrial stones cutting process. Arab J Geosci 6:1183–1190
Singh VK, Singh D, Singh TN (2001) Prediction of strength properties of some schistose rocks from petrographic properties using artificial neural networks. Int J Rock Mech Min Sci 38:269–284
Singh TN, Pradhan SP, Vishal V (2011) Stability of slopes in a fire-prone mine in Jharia Coalfield, India. Arab J Geosci. doi:10.1007/s12517-011-0341-4
Sulukcu S, Ulusay R (2001) Evaluation of the block punch index test with particular reference to the size effect, failure mechanism and its effectiveness in predicting rock strength. Int J Rock Mech Min Sci 38:1091–1111
Timoshenko SP, Goodier JN (1970) Theory of elasticity, 3rd edn. McGraw Hill, New York
Torabi SR, Shirazi H, Hajali H, Monjezi M (2013) Study of the influence of geotechnical parameters on the TBM performance in Tehran–Shomal highway project using ANN and SPSS. Arab J Geosci 6:1215–1227
Verma AK, Singh TN (2010a) Modeling of a jointed rock mass under triaxial conditions. Arab J Geosci 3:91–103
Verma AK, Singh TN (2010b) Assessment of tunnel instability—a numerical approach. Arab J Geosci 3:181–192
Yu Y, Jianmin Y, Zouwu Z (2006) Shape effects in the Brazilian tensile strength test and a 3D FEM correction. Int J Rock Mech Min Sci 43:623–627
Xeidakis GS, Samaras IS, Zacharpoulos DA, Papakaliatakis GE (1996) Crack growth in a mixed-mode loading on marble beams under three point bending. Int J Fract 79:197–208
Whittaker BN, Singh RN, Sun GX (1992) Rock fracture mechanics—principles, design and applications. Elsevier, Amsterdam
Yavuz AB, Topal T (2007) Thermal and salt crystallization effects on marble deterioration: examples from Western Anatolia, Turkey. Eng Geol 90:30–40