Rock Mechanics

بسیاری از تحقیقات در مورد شکستگی سنگ ها یا مواد سنگ مانند انجام شده در دو دهه گذشته را می توان به عنوان "مطالعات آکادمیک" در مورد پدیده عمومی شکست در نظر گرفت. با این حال، درک این پدیده در صورتی اساسی است که از یک ماده در هر طراحی مهندسی استفاده شود، خواه هدف جلوگیری از شکست سازه باشد یا ارتقای آن. تئوری‌های شکست موجود عموماً تجربی هستند و از نتایج تجربی آزمایش‌های آزمایشگاهی با شرایط مرزی ساده مشتق شده‌اند. به دلیل ضعف اساسی تراش سنگ و به دلیل اینکه به طور کلی تنش های محیطی در مکانیک سنگ فشاری هستند، اکثر این تئوری ها شکست را در شرایط تنش فشاری در نظر می گیرند. معیارهای Coulomb-Navier-، Mohr-، Griffith و McClintock و Walsh نمونه هایی هستند که در ادامه مورد بررسی قرار خواهند گرفت. علاوه بر این تمایل در گذشته انجام آزمایشات دقیق در شرایط تنش های همگن بود. برای به دست آوردن اطلاعات در مورد رفتار شکست با تنش های اصلی نابرابر باید از سیستم هایی استفاده کرد که شامل تنش های ناهمگن هستند. این مورد از توجه ویژه ای برخوردار است، زیرا در مکانیک سنگ عملی ممکن است انتظار شرایط تنش های بسیار ناهمگن را داشته باشیم. با این حال، در نظر گرفتن چنین موقعیت‌هایی شامل مفروضات دیگری مانند کاربرد تئوری کشش برای محاسبه میدان تنش است که ممکن است مورد سؤال باشد. باید بین شروع شکست و انتشار شکست تمایز قائل شد، زیرا مشاهده دقیق کل فرآیند شکست در سنگ با استفاده از سیستم های بارگذاری \"سفت\" و \"سروی کنترل شده\" امکان پذیر بود.

Much of the research on fracture of rocks or rock-like materials conducted over the past two decades may be considered as "academic studies" of the general phenomenon of fracture. Yet, the understanding of this phenomenon is fundamental if a material is used in any engineering design, whether the aim is to prevent failure of the structure or to promote it. Fracture theories existing are generally empirical and derived from experimental results of laboratory test with simple boundary conditions. Because of the basic weakness of rock intension and because in general the environmental stresses in rock mechanics are compressive most of these theories consider fracture under compressive stress conditions. The Coulomb-Navier-, the Mohr-, the Griffith and the McClintock and Walsh criteria are typical examples and will be considered in the following. In addition the tendency during the past was in making accurate experiments under conditions of homogeneous stresses. To obtain information about the fracture behaviour with unequal principal stresses systems have to be used which involve inhomogeneous stresses. This case is of particular interest, since in practical rock mechanics we may expect conditions of highly inhomogeneous stresses. However, a consideration of such situations involve additional assumptions like the applicability of the theory of elasticity for calculating the stress field, which may be open to question. A distinction has to be made between fracture initiation and fracture propagation, since a detailed observation of the total fracture process in rock was possible by means of "stiff" and "servo-controlled" loading systems.