آزمایش مقاومت فشاری سه محوری

هدف از آزمایش مقاومت فشاری سه محوری، تعیین مقاومت فشاری یک نمونه سنگ استوانه ای شکل تحت بارگذاری سه محوری می باشد. نتیجه این آزمایش، ترسیم پوش مقاومت سنگ و در نهایت زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی ظاهری قابل محاسبه خواهد بود.

برای انجام آن، سه روش پیشنهاد شده که تفاوت اصلی آن ها در چگونگی به دست آوردن پوش مقاومت سنگ است. در روش الف ( آزمایش منفرد) مقاومت نهایی چند نمونه از یک سنگ، تعیین کننده پوش است. در حالی که در روش ب ( آزمایش شکست چند مرحله ای) و ج (آزمایش شکسته پیوسته) ، پوش از آزمایش بر روی یک نمونه بدست می آید.

در این تست، ابتدا نمونه استوانه ای با نسبت بلندا به قطر 2 تا 3 آماده و سر و ته نمونه صاف می شود. استفاده از هرگونه مواد پوششی یا هر نوع کار اصلاحی، غیر از صیقل دادن، در دو انتهای نمونه مجاز نیست. سپس نمونه در محفظه سه محوری قرار داده می شود. شکل زیر نمای ساده از دستگاه آزمایش سه محوری سنگ است که L بار محوری، LT فشارسنج محوری، CPT فشار سنج جانبی، C محفظه سه محوری، HP دستگاه اعمال فشار جانبی و DT جابه جایی سنج الکتریکی مربوط به روش الف است که اختیاری می باشد.

در روش الف، فشار محوری همزمان با فشار جانبی افزایش می یابد تا جایی که فشار جانبی به اندازه از پیش تعیین شده برسد و آهنگ بارگذاری محوری نیز باید به گونه ای باشد که شکست در محدوده 5 تا 5 دقیقه بارگذاری اتفاق افتد. در نتیجه بیشترین بار محوری و فشار متناظر آن ثبت می شود که با یک ثبات X-Y نتیجه ثبت می شود.

شکل زیر نتیجه و روند آزمایش ب را نشان می دهد. در روش ب بار محوری و فشار جانبی همزمان افزایش می یابد تا فشار هیدرواستاتیکی به اندازه فشار جانبی اولیه(P0) برسد. با ثابت نگه داشتن فشار جانبی اولیه، بار محوری افزایش می یابد تا مقاومت اوج نمونه بر روی منحنی تنش محوری تغییر شکل نسبی دیده شود(نقطه A). سپس فشار جانبی به طور دستی در یک گام از نقطهA به A’ افزایش یافته و دوباره بار محوری افزایش می یابد. این روند تا رسیدن به فشار محوری از پیش تعیین شده )نقطه C) ادامه می یابد و با ثابت نگه داشتن فشارجانبی و افزایش فشار محوری، نمونه شکسته می شود و تنش محوری تا حد مقاومت پسماند نمونه(نقطه D) افت می کند.

شکل زیر نیز بیانگر روند انجام روش ج می باشد. در روش ج، بار محوری و فشار جانبی همزمان افزایش می یابد تا فشار هیدرواستاتیکی به اندازه فشار جانبی اولیه(P0) برسد. با ثابت نگه داشتن فشار جانبی اولیه، بار محوری افزایش می یابد تا مقاومت اوج نمونه بر روی منحنی تنش محوری تغییر شکل نسبی دیده شود(نقطه A). سپس بار محوری افزایش می یابد طوری که قلم ثبات X-Y در راستای خط AB ،که نقطه B از پیش تعیین شده است، باقی بماند و منحنی بار محوری فشار جانبی به طور پیوسته در ثبات X-Y دیگر ترسیم میشود. در نقطه B فشار همه جانبه ثابت ولی افزایش بارگذاری محوری ادامه می یابد تا نمونه شکسته شود.