تأثیر ناهمسانگردی بر روی مقاومت و الگوهای گسیختگی اسلیت های منطقه بروجرد در آزمایش برزیلی

نویسندگان

گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم‌پایه، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد

چکیده

هدف از این مطالعه بررسی تأثیر ناهمسانگردی بر روی رفتار مقاومتی و الگوهای گسیختگی اسلیت­های منطقه بروجرد در آزمایش برزیلی می­باشد. به این منظور تعداد 6 بلوک از نقاط مختلف واقع در شمال و شرق بروجرد انتخاب شده است. بعد از آماده­سازی نمونه­ها و ارزیابی خصوصیات سنگ­شناسی و فیزیکی آن­ها، آزمایش مقاومت کششی برزیلی در 7 زاویه ناهمسانگردی (زاویه بین جهت بارگذاری و سطح ناهمسانگردی) شامل صفر، 15، 30، 45، 60، 75 و 90 درجه بر روی نمونه­های دیسکی شکل انجام شده است. نتایج نشان می­دهد که برای تمامی نمونه­ها، حداکثر مقاومت کششی برزیلی در زاویه 90 درجه حاصل شده است. در حالی­که کمترین مقاومت کششی در زوایای 15 و 30 درجه مشاهده شده است. هم­چنین شاخص ناهمسانگردی برزیلی برای تمامی نمونه­ها تعیین شده است. مشاهده الگوهای گسیختگی نمونه­ها بعد از آزمایش برزیلی حاکی از وجود سه نوع گسیختگی غالب در جهت ناهمسانگردی (PA)، در عرض ناهمسانگردی (AA) و شکستگی منحنی شکل (CF) می­باشد. هم­چنین زاویه انتقال تغییر نوع گسیختگی غالب از شکستگی در جهت ناهمسانگردی به شکستگی در عرض ناهمسانگردی برای نمونه­های مورد مطالعه تعیین شده است. در نهایت، ارتباط بین طول شکستگی­ها و مقاومت کششی برزیلی نمونه­ها بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of anisotropy on the strength and failure patterns of Borujerd area slates under Brazilian test conditions

نویسندگان [English]

  • Sh. Jamshidvand
  • R. Zarei Sahamieh
  • Y. Abdi
  • A. Ahmadi Khalaj
  • A. Jamshidi
Department of Geology, Faculty of sciences, Lorestan University, Khoramabad, Iran
چکیده [English]

This study deal with the effect of anisotropy on strength behavior and failure patterns of Borujerd area slates under Brazilian test conditions. For this purpose, 6 rock blocks were taken from different locations in north and east of Borujerd. After sample preparation and assessment of mineralogical and physical properties, the Brazilian tensile strength test was performed on the disc-shaped samples in 7 anisotropy angles (between the loading direction and anisotropy plane) including 0, 15, 30, 45, 60, 75 and 90°. The results indicate that the maximum BTS is observed at β = 90° for all samples. While, the lowest value of BTS corresponds to anisotropy angles (β) equal to 15° and 30°. The observation of failure patterns of samples after Brazilian test shows that there are three types of dominant failure patterns including parallel to the anisotropy (PA), across the anisotropy (AA) and curved fracture (CF). Transitional angle, which indicates the change in dominant failure pattern from parallel to the anisotropy to across the anisotropy, were also determined. Finally, the relationship between fractures length and Brazilian tensile strength was determined for selected slates.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anisotropy
  • Brazilian tensile strength
  • Failure pattern
  • Slate
  • Borujerd
Ajalloeian, R., Lashkaripour, G. R (2002) Strength anisotropies in mudrocks. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 59: 195-199.

Al-Harthi A.A (1998) Effect of planar structures on the anisotropy of Ranyah sandstone Saudi Arabia. Engineering Geology, 50: 49-57.

Barla, G (1974) Rock anisotropy: Theory and laboratory testing, Rock Mechanics, ed. L. Miiller. Springer-Verlag, New York, pp. 132-169.

Basu, A., Kamran, M (2010) Point load test on schistose rocks and its applicability in predicting uniaxial compressive strength. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 47: 823–828.

Bohlol, B., Ronge, B., Gustafson, G (2002) Laboratory examination of anisotropy in the foliation plane of metamorphic rocks. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 61: 43-47.

Chen, C. S., Pan, E., Amadei, B (1998) Determination strength of anisotropic Brazilian tests of Deformability and Tensile Rock Using Brazilian tests. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 35: 43-61.

Cho, J., Kim, H., Jeon, S., Min, K (2012) Deformation and strength anisotropy of Asan gneiss, Boryeong shale, and Yeoncheon schist. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 50: 158–169.

Debecker, B., Vervoort, A (2009) Experimental observation of fracture patterns in layered Slate. International Journal Fractal, 159: 51–62.

Ghobadi, M. H., Behzadtabar, P (2017) Deformation and strength anisotropy of calcareous slates under Brazilian tests. Journal of Engineering Geology, 11: 81-102.

Heng, S., Guo, Y., Yang, Ch, et al. (2015) Experimental and theoretical study of the anisotropic properties of shale. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 74: 58-68.

Hobbs, D. W (1964) The strength and stress-strain characteristics of coal in triaxial compression. Journal of Geology, 72: 214-231.

ISRM (1981) Rock characterization, testing and monitoring, ISRM suggested methods. In: Brown ET (ed) Pergamon Press, Oxford, p 211.

Khanlari, G. R., Heidari, M., Sepahigero, A. A., Fereidooni, D (2014) Quantification of strength anisotropy of metamorphic rocks of the Hamedan province, Iran, as determined from cylindrical punch, point load and Brazilian tests. Journal of Engineering Geology, 169: 80-90.

Kim, H., Cho, J., Song, I., Min, K (2012) Anisotropy of elastic moduli, P-wave velocities, and thermal conductivities of Asan Gneiss, Boryeong Shale, and Yeoncheon Schist in Korea. Engineering Geology, 147–148: 68–77.

McLamore, R., Gray, K. E (1967) The mechanical behavior of transversely isotropic sedimentary rocks. Transition in American Society of Mechanical Engineering Series B, 12: 62-76.

Nasseri, M. H., Rao, K. S., Ramamurthy, T (1997) Failure mechanism in schistose rocks". International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 34: 3-4.

Ramamurthy, T (1993) Strength and modulus responses of transversely isotropic rocks. in: Hudson, J. A. (Ed.), Compressive Rock Engineering, vol. 1. Oxford, Pergamon, pp. 313-329.

Saeidi, O., Rasouli, V., Geranmayeh, Vaneghi, R., Gholami, R., Torabi, S. R (2014) A modified failure criterion for transversely isotropic rocks. Geoscience Frontiers Journal, 5: 215-225.

Tavallali, A., Vervoort, A (2010) Effect of layer orientation on the failure of layered sandstone under Brazilian test conditions. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 47: 313–322.

Yilmaz, I., Yucel, O (2014) Use of the core strangle test for determining strength anisotropy of rocks. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 66: 57–63.

Yun-si, L., Xiao, Z., Quan, Y (2010) Mechanical Properties for the Anisotropy of Slate under the Influence of Different Bedding Orientations. EJGE, 17: 3709-3716.