دانلود پایان نامه : مکانیزم شکست در اثر انفجار

دانلود پایان نامه : مکانیزم شکست در اثر انفجار

تعداد صفحات: 75

فرمت فایل: word

دسته بندی: - -

قیمت: 4500 تومان

تعداد نمایش: 721 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: 21 فوریه 2016

به روز رسانی در: 21 فوریه 2016

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

4500 تومان – خرید

دانلود پایان نامه : مکانیزم شکست در اثر انفجار 

عنوان                                                                                                                     

چکیده: ‌ح

فصل اول کلیات… 1

مقدمه. 2

1-1-عوامل موثر بر کیفیت انتقال انرژی  حاصله از آتشکاری.. 3

1-2-پارامتر های موثر در کیفیت انتقال انرژی.. 3

1-3-امپدانس سنگ و ماده منفجره 3

1-4-ضریب امپدانس و ضریب جفت شدگی.. 4

1-5-تعریف متغیر های تحقیق.. 4

1-5-1-چقرمگی شکست… 4

1-5-2-مکانیک شکست… 5

1-6-مقاومت و مکانیک سنگها 6

1-6-1-خواص مکانيکي سنگها 6

1-6-2-مغزه گيري و آماده سازي نمونه: 7

1-7- ويژگيهاي مقاومت: 8

1-7-1-شکست: 8

1-7-2-مقاومت پسماند: 8

1-8-تعيين مقاومت فشاري يک محوره 8

1-8-1-عوامل موثر بر مقاومت فشاري: 9

1-9-آنالیز فرآیند شکست سنگ…. 12

1-9-1-آتشکاری سنگ، دارای دو اثر می باشد: 12

1-9-1-1-فشار دینامیکی: 12

1-9-1-2- فشار استاتیکی: 12

1-9-2-مکانیزم آتشکاری متوسط نامحدود. 13

1-10- زون شکست (زون فشرده شده ) : 14

1-11-زون شکست (زون گسیختگی)  : 15

1-12-زون ارتعاش الاستیک : 16

فصل دوم ادبیات تحقیق.. 17

2-1- عمليات در معدن. 18

2-2- مشخصات پارامترهای شکست سنگ…. 18

2-3- شکست سنگ بعد از انفجار در معدن روباز. 19

2-4 روشهای آزمایشگاهی تعیین چقرمگی شکست سنگ در حالت کشش و برش… 20

2-4-1- نمونه های (SR): 20

2-4-2-نمونه های (CB) : 21

2-4-3- نمونه های (CCNBD) : 22

2-4-4-نمونه های (SNSCB): 23

2-5-روش PTS)) : 24

2-6- تحقیقات انجام شده 25

فصل سوم روش های تحقیقات… 29

3- روش های تحقیقاتی برای ارتعاشات ناشی از انفجار. 30

3-1-  شاخص های چگالی ارتعاش… 30

3-1-1-رابطه تجربی میرایی.. 30

3-2- تعیین چقرمگی شکست یک نوع سنگ با استفاده از یک قطعه آزمایشگاهی اصلاح شده 33

3-2-1- معرفی روش تست جدید. 34

3-3- اندازه گيري چقرمگي شكست سنگ و بررسي خصوصيات شكست آن تحت شرايط بارگذاري مركب… 36

3-4-  تحليل اجزاء محدود نمونه CNSR جهت تعيين چقرمگي شکست مواد سنگي.. 36

فصل چهارم یافته ها و نتایج.. 39

4-1- مکانیزم شکست سنگ…. 40

4-2-چقرمگي شكست : 40

4-3-حالت های مختلف گسترش ترک : 40

4-4- فشار چال، فشار انفجار و نواحي اطراف چال انفجار. 41

4-5- معيارهاي تجربي پيش بيني شعاعهاي آسيب اطراف چال انفجار. 42

4-6- براساس يك معيار سرانگشتي : 43

4-7- برآورد مناطق پودر شده و تركهاي شعاعي اطراف چال انفجاري.. 44

4-8- عوامل اصلي ميرايي امواج لرزهاي : 45

4-9-  آزمایش های میدانی.. 45

4-9-1- تعیین ماکزیمم مقدار خرج در هر تاخیر. 45

4-9-2- نمودارهای عملی آتش باری.. 47

4-9-3-  تداخل طول موج.. 49

4-3- تحلیل عددی مکانیزم شکست پایه های سنگی در معادن عمیق.. 51

4-4- تشریح تست هاي آزمایشگاهی.. 53

4-5- خصوصيات مصالح.. 54

4-5-1-مدل المان محدود. 55

فصل پنجم نتیجه گیری.. 59

نتیجه. 60

منابع. 64

 

چکیده:

عبور امواج حاصل از انفجار باعث ایجاد تنش های کششی و فشاری در سنگ شده و توده سنگ را از لحاظ رفتار مکانیکی و دینامیکی تحریک می نماید . در بررسی کارایی مواد منفجر ه و به طور 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.

پديده رشد ترك در مواد سنگي مسأله پيچيده‌اي است و اغلب نيازمند تكنيك‌هاي پيشرفته‌اي جهت پيش‌بيني هندسه شكست مي‌باشد. فرايند شكست با جوانه‌زني ترك شروع مي‌شود كه وابسته به چقرمگي شكست است و بنابراين دقت هرگونه مدل‌سازي و نتايج آن به مقدار چقرمگي شكست سنگ بستگي دارد. از اين رو تعيين مقدار چقرمگي شكست اهميت ويژه‌اي دارد. اولين تلاش‌ها توسط اشميت به منظور تعيين مقدار چقرمگي شكست سنگ‌ها بر مبناي روش تست استانداردي صورت پذيرفت كه براي اندازه‌گيري چقرمگي شكست كرنش صفحه‌اي مواد فلزي پيشنهاد شده بود . به دنبال آن كارهاي آزمايشگاهي فراواني جهت تعيين چقرمگي شكست سنگ‌هاي مختلف با استفاده از نمونه‌هايي متفاوت صورت گرفت . صحت نتايج روش‌هاي تست تدوين‌شده نيازمند نمونه‌هايي با ابعاد هندسي بزرگ و هزينه‌هاي گران ماشين‌كاري بود كه در عمل تهيه آنها از موادسنگي گاهي غيرممكن و يا غيرعملي بود تا اينكه نمونه‌هاي[1] Core معرفي شدند كه نسبت به ساير نمونه‌ها مزاياي متعددي داشتند. مكانيك شكست سنگ به طور گسترده اي در فرايند آتشباري سنگها، شكست هيدروليكي، تحليل شيبهاي سنگي، ژئوفيزيك، مكانيك زلزله، استخراج انرژي ژئوترمال زمين، حفاري هاي زيرزميني، حفاري چاههاي نفت و در بسياري از مسائل كاربرد فراواني دارد . هنگامي كه يك سنگ ترك يا شكست ذاتي دارد، رفتار مكانيكي پيرامون انتهاي ترك، فاكتور مهمي است كه بايد در طراحي و پايداري فرايندهاي ذكر شده موردتوجه قرار گيرد . اين مطالعه، كاربرد مكانيك شكست را براي مشخص كردن خصوصيات شكست بررسی میکند.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 عددي و میدانی انتشار امواج و تركهاي 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 گيري چقرمگي شكست سنگ و بررسي خصوصيات شكست آن تحت شرايط بارگذاري مركب با استفاده از روشهاي عددي و آزمايشگاهي، تحليل اجزاء محدود نمونه CNSR جهت تعيين چقرمگي شکست مواد سنگي

کلمات کلیدی : شکتگی سنگ ،چقرمگی سنگ ،مکانیک سنگ

 

مقدمه

مكانيك شكست به بررسي رشد ترك و مكانيزم شكست مي‌پردازد كه مبناي آن اصلاحات و تعميمات ايروين بر روي تئوري شكست گريفيس بوده است. در واقع مكانيزم شكست شرحي كمي بر فرايند شكست يك قطعه بكر توسط رشد ترك مي‌باشد. حوزه مكانيك شكست دربرگيرنده روابط ميان ماكزيمم تنش مجاز، اندازه و محل ترك، سرعت رشد ترك ناشي از اثرات محيطي وامكان جلوگيري از حركت ترك‌ها مي‌باشد.

ترك‌ها و ناپيوستگي‌ها از ويژگي‌هاي متداول توده‌هاي سنگي مي‌باشند و هر فعاليت تحريك‌كننده در توده‌هاي سنگي (مانند زلزله، انفجارسنگ در معادن و تخريب شيب هاي سنگي) ممكن است سبب جابجايي آنها در امتداد شكست‌هاي موجود و يا پيدايش شكست‌هاي جديد 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 می کند. 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 روش های آزمایشگاهی تعیین می شود. لذا با توجه به مطالب فوق اندازه گیری دقیق چقرمگی شکست سنگ اهمیت ویژه ای می یابد.

1-1-عوامل موثر بر کیفیت انتقال انرژی  حاصله از آتشکاری

1- نقطه تولید و شروع انفجار

2- خصوصیات سنگ مسیر حرکت انرژی و موج ضربه

3- رفتار مکانیکی و خصوصیات ژئومکانیکی بویژه چگالی

وسرعت امواج الاستیک در سنگ محل شروع انفجار و نیز سنگ های بین چال و سطح آزاد

نکته :  انتقال انرژی از ماده منفجره به سنگ تابع ضریب امپدانس ماده منفجره و سنگ و نیز ضریب جفت شدگی می باشد.

1-2-پارامتر های موثر در کیفیت انتقال انرژی

با توجه به نیاز شناخت کمی و کیفی سنگ در آتشکاری، پارامترها ی مختلف و متعددی جهت شناسایی و اندیس گذاری سنگ ها وجود دارد . با این حال جهت محاسبه کیفیت انتقال انرِژی دو پارامتر ضریب امپدانس و ضریب جفت شدگی حائز اهمیت بسزایی هستند.

1-3-امپدانس سنگ و ماده منفجره

با توجه به تئوری های پذیرفته شده در دنیا ، برای هر ماده منفجره امپدانسی قابل محاسبه می باشد که ازلحاظ عددی طبق رابطه ( 1)، با حاصل ضرب سرعت انفجار  (Ve) و چگالی ماده منفجره (De ) برابرمی باشد.

  • امپدانس ماده منفجره

Ie=DeVe  

امپدانس سنگ نیز همانند امپدانس ماده منفجره با توجه به سرعت امواج الاستیک در سنگ (V) و نیز چگالی سنگ (D r) به صورت رابطه ( 2) قابل محاسبه می باشد.

  • امپدانس سنگ

Ir=DrV  

 

1-4-ضریب امپدانس و ضریب جفت شدگی

با توجه به تئوری انفجار و انتقال انرژی در صورتیکه قطر چال حفر شده برابر (Φh) و قطر خرج (Φc) باشد ضریب امپدانس و ضریب جفت شدگی به ترتیب طبق رابطه ( 3) و ( 4) قابل محاسبه اند:

  • ضریب امپدانس
  • ضریب جفت شدگی

امپدانس سنگ ظرفیت و توانایی انعکاس و انکسار سنگ را نشان می دهد و برای قابلیت عبور انرژی در سنگ یک بیان ریاضی و تئوری محسوب می شود.

انرژی رسیده به فصل مشترک دو محیط سنگی مجاور هم دچار انعکاس و انکسار می گردد . در صورتیکه که (I1) امپدانس محیط اول و (I2) امپدانس محیط دوم باشد، ضریب انرژی عبور کرده از فصل مشترک دو محیط سنگی طبق رابطه ( 5) خواهد بود.

 

 

1-7-2-مقاومت پسماند:

مقاومتي که سنگ بعد از شکست و مقاومت اوج از خود نشان ميدهد. اين پارامتر در مهندسي سنگ از اهميت فراواني برخوردار است.

معمولا براي شناخت مقاومت سنگ سالم، از آزمايش هاي يک محوره (بدون فشار جانبي)، سه محوره، آزمايشهاي مستقيم و غير مستقيم تنش کششي و آزمايش تنش برشي به صورت گسترده استفاده ميشود که در اينجا مشخصات مهم آنها مورد اشاره واقع مي شود.

1-8-تعيين مقاومت فشاري يک محوره

آزمايش مقاومت فشاري تک محوري يا نا محصور مرسوم ترين آزمون آزمايشگاهي برا ي مطالعات مکانيکي سنگ بکر مي باشد که با وجود ظاهري ساده، انجام دقيق آن بسيار مشکل است ، اين آزمايش به عنوان آزمايش پايه در اکثر پروژه هاي مهندسي انجام گرفته و به ندرت اتفاق مي افتد که در پروژه اي مقاومت فشاري تک محوري مورد نياز نباشد. اگر چه اين آزمايش عمدتا به عنوان شاخصي براي مقايسه سنگ ها شناخته مي شود، ليکن کاربردهاي وسيع ديگري نيز در خلل مسائل عملي مکانيک سنگ پيدا کرده است. مقاومت ماده سنگي يا سنگ بکر به عنوان يک پارامتر اصلي در اکثر سيستم هاي طبقه بندي توده سنگ مورد توجه قرار گرفته است. مقاومت ماده سنگ حد بالاي مقاومت توده سنگ مي باشد.

براي اندازه گيري مقاومت تک محوره ي سنگ ها نمونه هاي استوانه اي را بصورت محوري تحت فشار قرار مي‌گيرد. نمونه ها مي­توانند تحت فشار تغيير شکل شکل پذير داشته باشند و يا بصورت شکننده بشکنند. البته سنگ ها تنوع رفتاري از حالت شکل پذير تا شکننده از خود نشان ميدهند. در شکل1-1 نمودار اين دو رفتار آورده شده است.

 

شکل 1-1-مقایسه ی دو رفتار شکننده و شکل پذیر سنگ در اثر بار گذاری

نمودار سمت چپ سنگ منحني تنش کرنش نمونه ي شکننده و سمت راست نمونه ي تغيير شکل پذير گرچه آزمايش مقاومت فشاري يک محوره معمول ترين آزمايش در مورد سنگ است، اما انجام صحيح آن کار ساده اي نبوده و نتايج حاصل از اين آزمايش به علت تفاوت رويه گاه تا بيش از 200 درصد هم با هم اختلاف دارند.

1-8-1-عوامل موثر بر مقاومت فشاري:

عوامل چندي بر مقاومت فشاري تک محوري سنگ ها موثرند که در حالت کلي مي توان به دو گروه عمده عوامل داخلي و خارجي تقسيم بندي نمود. عوامل داخلي به خصوصيات ذاتي سنگ بستگي دارند. از آن جمله مي توان به ترکيب کاني شناسي، چگالي، تخلخل، ابعاد و شکل دانه ها، شاخص پوکي و ناهمسانگردي اشاره کرد. عوامل خارجي بستگي به روش آزمايش، دستگاه آزمايش، شرايط محيطي و شخص آزمايش کننده دارد. اين عوامل شامل هندسه نمونه که منظور نسبت ارتفاع به قطر نمونه مي باشد، اصطکاک بين صفحات فشار ماشين و سطوح نمونه که تأثير سطوح انتهايي ناميده مي شود، نرخ بار گذاري و بلاخره شرايط محيط يعني رطوبت، مايعات موجود و درجه حرارت مي باشد.

به طور کلي سنگ هايي که کوارتز ماده اصلي تشکيل دهنده آنهاست محکم ترين و سنگ هايي که سيمانشان از مواد رسي است ضعيف ترين سنگ ها بوده و مابين آنها به ترتيب کلسيت و کاني هاي فلزي قرار دارند. عموماً مي توان گفت که با افزايش درصد کوارتز مقاومت بيشتر مي شود. همچنين مقاومت فشاري يک محوره سنگ با افزايش چگالي سنگ، افزايش مي يابد. هر چه دانه هاي سنگ ريزتر باشد، مقاومت فشاري يک محوره نيز زيادتر خواهد بود. بالا رفتن شاخص روزنه داري باعث کاهش مقاومت فشاري يک محوره خواهد شد.

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک مصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد .

پاسخ دهید