اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 19 |
| تعداد شماره‌ها | 380 |
| تعداد مقالات | 3,141 |
| تعداد مشاهده مقاله | 4,265,713 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 2,859,996 |
مطالعه الگوی شکست درزه های ناممتد عمود بر هم زیر بار نقطه ای برنده TBM با آزمون آزمایشگاهی و روش اجزای محدود | ||
| نشریه مهندسی منابع معدنی | ||
| مقاله 5، دوره 5، شماره 4 - شماره پیاپی 18، دی 1399، صفحه 73-94 اصل مقاله (1.44 M) | ||
| نوع مقاله: علمی-پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.30479/jmre.2020.11307.1299 | ||
| نویسندگان | ||
| وهاب سرفرازی* 1؛ شادمان محمدی بلبان اباد2 | ||
| 1دانشیار، گروه مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی همدان، همدان | ||
| 2کارشناسی ارشد استخراج معدن، گروه مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی همدان، همدان | ||
| تاریخ دریافت: 09 مرداد 1398، تاریخ بازنگری: 25 شهریور 1399، تاریخ پذیرش: 25 شهریور 1399 | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله، روش شکست درزه ناممتد عمود برهم با ایجاد بار نقطه‌ای برنده TBM توسط آزمایش‌های آزمایشگاهی و مدلسازی عددی مورد بررسی قرار می‌گیرد. بهاین منظور، 4 نمونه آزمایشگاهی از جنس گچ با ابعاد 10*10*5 سانتیمتر حاوی درزه ناممتد عمود برهم آمادهسازی شد. نمونه‌ها دارای دو درزه ناممتد با طول‌های 1 و 2 سانتیمتر و عمود بر یکدیگر بودند. درزه کوچکتر دارای زاویه‌داری0، 45، 90 و 135 درجه نسبت به افق است. این نمونه‌ها زیر اثر بار نقطه‌ای برنده U شکل قرار گرفتند. همزمان با مطالعات آزمایشگاهی، توسط نرم افزار FRANC2D شبیه‌سازی عددی نیز بر روی نمونه‌های حاوی درزه‌های ناممتد عمود برهم انجام شد. بهطور کلی، 12 مدل عددی که الگوی هندسی آنها شبیه نمونه‌های آزمایشگاهی بود، ساخته شد. نتایج نشان می‌دهد که آرایش درزه ناممتد T شکل، تاثیر به‌سزایی بر الگوی رشد و گسترش ترک دارد. نمونه در زوایای 45 و 135درجه نسبت به محور اعمال بار، کمترین مقاومت را دارد. با مقایسه الگوی شکست نمونه آزمایشگاهی و مدل عددی، می‌توان نتیجه گرفت که الگوی شکست مشابهی در نمونه آزمایشگاهی و مدل‌‌های عددی به‌وقوع پیوسته است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| برنده U شکل؛ درزه ناممتد عمود برهم؛ ترک کششی؛ ماشین تونل زنی؛ الگوی شکست سنگ | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Failure Pattern of Perpendicular Non-Persistent Joints Beneath the Point Load of BM’s Cutter Using Experimental Test and Finite Element Method | ||
| نویسندگان [English] | ||
| V. Sarfarazi1؛ Sh. Mohamadi Bolban Abad2 | ||
| 1Associate Professor, Dept. of Mining Engineering, Hamedan University of Technology, Hamedan, Iran | ||
| 2M.Sc, Dept. of Mining Engineering, Hamedan University of Technology, Hamedan, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this paper, the failure pattern of non-persistent joint under U shape cutter was studied by experimental test and numerical simulation. For this purpose, 4 gypsum sample with dimension of 5cm*10cm*10cm containing perpendicular non-persistent joint were prepared. Samples have 2 vertical non-persistent joint with lengths of 1cm and 2 cm. the angle of small joint related to horizontal axis was 0°, 45°, 90° and 135°. This sample was subjected to U shape cutter loading. Concurrent with experimental test, numerical simulation was performed using Franc2d on the non-persistent joint. Totally 12 numerical model was built that some of them have similar configuration with experimental specimens. The results show that perpendicular non-persistent joint configuration has important effect on the failure pattern. The compressive strengths have minimum value when small joint angle were 45° and 135°. The comparison between experimental results and numerical output shows that the good accordance was established between experimental tests and numerical simulation. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| U shape cutter, Perpendicular non-persistent joints, Tensile crack, Tunnel boring machine | ||
| مراجع | ||
|
[1] میرزایی نصیرآباد، ح.، کاکایی، ر.، حسنی، ب.، جلالی، س. م. ا.؛ 1388؛ "ارزیابی دو معیار شکست مبتنی بر ضرایب تمرکز تنش و مولفه های تنش برای پیش بینی جهت انتشار ترک در محیط های شبه سنگی". نشریه علمی پژوهشی مهندسی معدن، دوره چهارم، شماره 8، ص 12-1.
[2] میرزایی نصیرآباد، ح.، کاکایی، ر.، حسنی، ب.؛ 1387؛ "تعیین ضریب تمرکز تنش مود کششی شکستگی های سنگ با استفاده از روش بدون مش گالرکین و برون یابی جابجایی". دومین کنفرانس مهندسی معدن ایران، تهران، ص 190-183. [3] Mirzaei, H., Kakaie, R., and Hassani, B. (2008). “Determination of Stress Intensity Factors for Jointed Brittle Rock Medium Using Element Free Galerkin Method”. 5th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS5), 24-26 November, Tehran, Iran, 2: 1135-1141. [4] Haeri, H., and Marji, M. F. (2016). “Simulating the crack propagation and cracks coalescence underneath TBM disc cutters”. Arabian Journal of Geosciences, 9(2): 124. [5] Hosseini_Nasab, H., and Fatehi Marji, M. (2007). “A semi-infinite higher-order displacement discontinuity method and its application to the quasistatic analysis of radial cracks produced by blasting”. Journal of Mechanics of Materials and Structures, 2(3): 439-458. [6] Marji, M. (1997). “Modelling of cracks in rock fragmentation with a higher order displacement discontinuity method”. Ph.D Thesis in Mining Engineering (Rock Mechanics), 1(1): 167. [7] Behnia, M., Goshtasbi, K., Marji, M. F., and Golshani (2014). “A Numerical simulation of crack propagation in layered formations”. Arabian Journal of Geosciences, 7(7): 2729-2737. [8] Marji, M. (2014). “Numerical analysis of quasi-static crack branching in brittle solids by a modified displacement discontinuity method”. International Journal of Solids and Structures, 51(9): 1716-1736. [9] Marji, M. F. (2015). “Simulation of crack coalescence mechanism underneath single and double disc cutters by higher order displacement discontinuity method”. Journal of Central South University 22(3): 1045-1054. [10] Hadi, H., Shahriar, K., and Marji Fatehi, M. (2013). “Simulating the bluntness of TBM disc cutters in rocks using displacement discontinuity method”. ICF13, 33-45. [11] Haeri, H., Sarfarazi, V., Fatehi Marji, M., and Hedayat, A. (2016). “Experimental and Numerical Study of Shear Fracture in Brittle Materials with Interference of Initial Double Cracks”. Acta Mechanica Solida Sinica, 29(5): 555-566. [12] Gong, Q. M., and Zhao, J. (2009). “Development of a rock mass characteristics model for TBM penetration rate prediction”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 46(1):8-18. [13] Gong, Q. M., Zhao, J., and Jiao, Y. Y. (2005). “Numerical simulation of influence of joint orientation on rock fragmentation process by TBM cutters”. Tunneling and Underground Space Technology, 20(2): 183-191. [14] Gong, M., Jiao, Y. Y., and Zhao, J. (2006). “Numerical simulation of influence of joint spacing on rock fragmentation by TBM cutters”. Tunneling and Underground Space Technology, 21(1): 46-55. [15] Bejari, H., Kakaie, R., and Ataei, M. (2011). “Simultaneous effects of joint spacing and joint orientation on the penetration rate of a single disc cutter”. International Journal of Mining Science and Technology, 21(4): 507-512. [16] Choi, S. O., and Lee, S. J. (2014). “Three-dimensional numerical analysis of the rock-cutting behavior of a disc cutter using particle flow code”. KSCE Journal of Civil Engineering, 19: 1129-1138. [17] Yagiz, S. (2007). “Utilizing rock mass properties for predicting TBM performance in hard rock condition”. Tunnelling and Underground Space Technology, 23(3): 326-339. [18] Zhang, Z., Meng, L., and Sun, F. (2014). “Wear analysis of disc cutters of full face rock tunnel boring machine”. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 27: 1294-1300. [19] Tumac, D., and Balci, C. (2015). “Investigations into the cutting characteristics of CCS type disc cutters and the comparison between experimental, theoretical and empirical force estimations”. Tunnelling and Underground Space Technology, 45: 84-98. [20] YinN, L-j., Gong, Q-m., Ma, H.-s., and Zhao, J. (2014). “Use of indentation tests to study the influence of confining stress on rock fragmentation by a TBM cutter [J]”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 72(72): 261-276. [21] Liu, H-y., and Kou, E. (2002). “Numerical simulation of the rock fragmentation process induced by indenters [J]”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 39(4): 491-505. [22] Liu, J-s. (2015). “Influence of confining stress on fracture characteristics and cutting efficiency of TBM cutters conducted on soft and hard rock”. Journal of Central South University, 22(5): 1947-1955. [23] Liu, J. (2016). “The influence of confining stress on optimum spacing of TBM cutters for cutting granite [J]”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 88: 165-174. [24] Liu, J., Cao, P., and Han, D-y. (2015b). “Sequential indentation tests to investigate the influence of confining stress on rock breakage by tunnel boring machine cutter in a biaxial state [J]”. Rock Mechanics and Rock Engineering, 49(4): 1-17. [25] Qi, G. (2016). “An experimental research on the rock cutting process of the gage cutters for rock tunnel boring machine (TBM) [J]”. Tunnelling and Underground Space Technology, 52: 182-191. [26] Mohammadi, S. (2008). “Extended Finite Element Method. Blackwell Publishing Ltd. Sun, J.S., 2011. Numerical simulation of influence factors for rock fragmentation by TBM cutters”. Rock and Soil Mechanics, 32(6): 1891-1897. [27] Kim, J. H., and Paulino, G. H. (2003). “An accurate scheme for mixed-mode fracture analysis of functionally graded materials using the interaction integral and micromechanics models”. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 58: 1457-1497. [28] Rethore, J., Roux, S., and Hild, F. (2010). “Mixed-mode crack propagation using a Hybrid Analytical and eXtended Finite Element Method”. C. R. Mecanique, 338: 121-126. [29] Lee, S.-J., and Choi, S. O. (2009). “Numerical Analysis on Fragmentation Mechanism by Indentation of Disc Cutter in a Rock Specimen with a Single Joint”. Tunneling and Underground Space Technology, 19(5): 440-449. [30] Zhou, F., and Li, H. (2012). “Experimental study of influence of joint space and joint angle on rock fragmentation by TBM disc cutter [J]”. Rock and Soil Mechanics, 33(6): 1640-1646. [31] Tan, Q., Zhu, Y., Xia Y., Xu, Z., Li, J., and Song J. (2013). “Influence of joint characteristics on rock fragmentation induced by TBM disc cutter [J]”. Journal of Central South University: Science and Technology, 44(10): 4040-4046. [32] Liu, J., Wang, J., and Wan, W. (2017). “Numerical study of crack propagation in an indented rock specimen”. Computers and Geotechnics, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.compgeo.2017.10.014.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 361 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 390 |
||