یکی از جنبه های جدید مطالعاتی در حوزه مکانیک سنگ تحقیق روی مکانیک شکست و روش های تحلیلی آن است. روش های مختلفی به منظور رفتارنگاری و بررسی پارامترهای موثر در شکست توسعه و کاربردی شده اند. یکی از این روش ها که در سال های اخیر به دلیل ویژگی های منحصر بفرد بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته و در حوزه بررسی های مکانیک شکست در مواد مختلف کاربردی شده، روش انتشار آوایی است. در این تحقیق با ارائه روش های بررسی شکست در مصالح ترد مثل سنگ به تشریح روش انتشار آوایی در این حوزه پرداخته شده است یکی از تحلیل های که در روش انتشار آوائی امکان پذیر است، تحلیل b-value است. در این تحقیق کارایی این روش در رفتارنگاری شکست سنگ بررسی شد، یک طرح اختلاط سیمان و آب برای تهیه نمونه های همگن و ایزوتروپ سنگ مصنوعی در نظر و نمونه ها قالب گیری شدند. پارامترهای فیزیکی و مقاومتی ملات با آزمایش هایی مانند مقاومت تک محوره و برزیلی بر اساس استاندارد (ISRM) تعیین شد. آزمایش خمش سه نقطه ای روی نمونه های مکمبی ملات انجام شد. در حین آزمون، داده های انتشار آوایی جمع آوری شد. سپس با استفاده از کد کامپیوتری نوشته شده تحلیل IB-value انجام گرفت. نتایج تحقیق مشخص کرد، روش انتشار آوایی توانایی بالایی در بررسی مکانیک شکست با استفاده از تحلیل های مختلف روی پارامترهای متمایز به دست آمده از این روش را دارد. تحلیل IB-value به دلیل این که یک معیار عددی در بررسی وقوع شکست است، قابلیت کاربردی شدن برای ایجاد یک سیستم اعلام هشدار در سازه های بزرگی اعم از سدها، پل های بتنی، پلکان های سنگی و خاکی و تونل ها را دارد.

تخمین مقدار تنش بر جا از پارامترهای مهم در طراحی سازه های زیرزمینی است. روش های مختلفی از جمله روش های غیر مستقیم با استفاده از مغزه حفاری برای رسیدن به این منظور وجود دارد. ازطرفی امروزه استفاده از انتشار آوایی در مکانیک سنگ در حال گسترش است. سنگ ها وقتی تحت تنش قرار می گیرند سیگنال های آکوستیکی منتشر می کنند، این پدیده انتشار آوایی نامیده می شود. استفاده از انتشار آوایی در تنش سنجی نیز به دلیل هزینه کم، آسانی و سرعت در آزمایشگاه، مورد توجه صنعت ژئوتکنیک واقع شده است. در روش تخمین تنش به کمک انتشار آوایی، از پدیده اثر کایزر استفاده می شود. اما هنوز جنبه های مختلف و تاثیر پارامترهای گوناگون در این روش نیازمند توجه و تحقیق بیشتر است. در این تحقیق به بررسی تاثیر پارامتر تخلخل به عنوان یکی از خواص فیزیکی نمونه در تخمین تنش به روش انتشار آوایی پرداخته شده است. وجود تخلخل، با ایجاد محیط نا همگن در نمونه سبب تاثیر در انتشار امواج فشاری و سیگنال های آکوستیکی می شود. بنابراین برای عدم تداخل تاثیر پارامترهای دیگر از نمونه های سنگ مصنوعی (ملات فرو سیمان) با دانه بندی ثابت و بدون حافظه تنش قبلی با ساختار یکنواخت استفاده شده است که تنها عامل متغیر درصد حفرات هوا به عبارتی دیگر درصد تخلخل در نمونه ها است. با القای تنش معین در آزمایشگاه و با زیابی آن با روش انتشار آوایی به بررسی تاثیر تخلخل بر اثر کایزر پرداخته شد. نتایج تحقیق مشخص کرد که ملات نیز تنش را درحافظه خود نگه می دارد و همچنین علاوه بر تخلخلی که به صورت غیر یکنواخت در نمونه وجود دارد ( تخلخل کارست مانند) که قابلیت بازیابی تنش را تاحد زیادی کم می کند و حتی از بین می برد، تخلخلی که به صورت یکنواخت نیز در نمونه پخش شده باشد هم روی دقت اثر کایزر تاثیر دارد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در پژوهش حاضر، دینامیک مرتبط با رشد و جدایش حباب منفرد به کمک دو روش تجربی انتشار آوایی غیرفعال و تصویربرداری با نرخ فریم بالا مورد مطالعه قرار گرفته است. همگام سازی تصویربرداری با داده برداری آکوستیک، قابلیت بالای روش های مبتنی بر انتشار آوایی را در مطالعه ی دینامیک رشد و جدایش حباب به اثبات رساند. بررسی ها نشان داد که بیشینه ی دامنه ی نوسانات در سری زمانی سیگنال انتشار آوایی، اندکی قبل از لحظه ی جدا شدن حباب از مجرا رخ می دهد و در این لحظه نرخ افزایشی حجم حباب در حال کند شدن می باشد. از روی فرکانس غالب موج انتشار آوایی که در همین زمان رخ می دهد، اندازه ی حباب تخمین زده شده است که براساس رابطه-ی مینائرت با ضرائب تصحیح، تنها 37/1 درصد با نتایج حاصل از پردازش تصویر اختلاف دارد. مطابق توالی تصاویر ثبت شده از مراحل رشد حباب، نسبت طول محورهای عمودی و افقی حباب همواره در طول زمان رشد حباب در حال تغییر است و حباب زمانی از مجرا جدا می شود که این نسبت به 1 نزدیک شود؛ هرچند در این لحظه به دلیل نیروهای فشاری، حباب شکل کروی ندارد.

عملیات شکافت هیدرولیکی به عنوان یکی از متداول ترین روش های ازدیاد برداشت چاه های نفت و گاز برای تولید مخازن نامتعارف و همچنین تولید بیشتر در مخازن، به کار برده می شود. تعیین راستای گسترش شکستگی و هندسه شبکه شکستگی ایجاد شده توسط فرآیند شکافت هیدرولیکی در افزایش نفوذپذیری مخزن نقش مهمی دارد. در این تحقیق به منظور درک بهتر مکانیزم ایجاد و گسترش ترک ها در فرآیند شکافت هیدرولیکی از انتشار آوایی (اکوستیک) استفاده شده است. آزمایش ها برروی نمونه های بلوکی بتنی تحت شرایط تنش سه محوره واقعی انجام شده و رفتارنگاری انتشار آوایی هم زمان با تزریق سیال به درون نمونه صورت گرفته است. به منظور بررسی رفتارهای انحراف ترک در فرآیند شکافت هیدرولیکی و تأثیر شکستگی های طبیعی سازند بر آن، از نمونه های شکاف دار استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهند که شکاف از پیش موجود، فشار شکست نمونه ها را کاهش داده و مقدار اختلاف تنش افقی، مسیر انتشار ترک را در طول آزمایش شکافت هیدرولیکی تحت تأثیر قرار می دهد. از رفتارنگاری انتشار آوایی در حین آزمایش های شکافت هیدرولیکی نتیجه و پاسخ مفیدی در تحلیل فرآیند شکافت هیدرولیکی به دست آمده و تحلیل داده های انتشار آوایی نشان می دهند که نوع ترک های ایجاد شده، اغلب ترک های کششی هستند.

در مکانیک شکست سنگ از روش های متعددی برای رفتار نگاری رشد ترک و شکست استفاده می شود. یکی از روش هایی که برای بررسی ریزترک ها در نمونه تحت تنش استفاده می شود، روش انتشار آوایی است. وجود تخلخل و رطوبت در ساختار بتن، خاک و سنگ اثرات مختلفی بر روند ایجاد و رشد ریزترک ها و در نهایت شکست آنها خواهد داشت. در این تحقیق اثر تخلخل و رطوبت در رشد ترک و شکست در سنگ بررسی شده است. از چهار پارامتر بسیار موثر در روند رفتار نگاری شکست در روش انتشار آوایی یعنی هیت، کانت، دوام موج و انرژی شکست استفاده شده است. برای داشتن درصد تخلخل یکسان و همسان در نمونه ها از ملات سیمان(سنگ مصنوعی) استفاده شد. با استفاده از ماده روان کننده Panplast R نمونه با تخلخل بین 17 تا 35 درصد در پنج تخلخل مختلف نمونه های استوانه ای با قطر 54 میلیمتر با نسبت طول به قطر دو ساخته شد. نمونه در دو حالت خشک و اشباع از آب تحت آزمایش تک محوره فشاری قرار گرفتند. در حین آزمایش اطلاعات انتشار آوائی ثبت شد. از تحلیل داده های بدست آمده از روش انتشار آوایی مشخص شد که مود شکست غالب در آزمایش فشارشی تک محوره در نمونه های ملات سیمان خشک با افزایش تخلخل، به سمت مود کششی افزایش یافته و با افزایش تخلخل و افزایش رطوبت ریز ترک های کمتری در نمونه ایجاد میشود.

گرایش فزاینده به استفاده از روش های ترکیبی در رساله های دکتری، نگرانی درباره استفاده مناسب از این روش ها در تحقیقات علوم اجتماعی و رفتاری را مطرح ساخته است. این پژوهش توصیفی با هدف بررسی رویکرد، طرح و روش های پژوهش به کار رفته در رساله های دکتری مدیریت آموزشی و آموزش عالی در دهه اخیر (1390-1400) انجام شده است. در راستای پاسخگویی به سؤالات پژوهش، چکیده و فصل سوم 85 رساله دکتری پایان یافته در بازه زمانی فوق بررسی شد. یافته های پژوهش نشان می دهد نزدیک به سه چهارم (در مجموع 73 درصد) پژوهش ها با هدف ارائه الگو و مدل و 63 درصد آن ها بر مبنای رویکرد ترکیبی اکتشافی متوالی انجام شده اند. همچنین در 60 درصد موارد از طرح نظریه زمینه ای در مرحله کیفی و همبستگی چند متغیری در مرحله کمی پژوهش استفاده شده است. نتایج پژوهش ضمن ارائه دلالت های برای تدریس روش های پژوهش کمی، کیفی و ترکیبی در دوره دکتری، لزوم نوآوری در طرح های پژوهش مورد استفاده در رساله های دکتریِ رشته های علوم رفتاری را خاطر نشان می سازد.

شکست بسیاری از سازه های مهندسی بر اثر گسترش ترک با وجود پایین بودن نرخ بارگذاری روی آن ها در مقایسه با مقاومت تئوریکی سازه ها،لزوم درک دقیق مکانیزم و عوامل موثر بر گسترش ترک را آشکار می سازد. استفاده از روش های متداول تحلیل و طراحی سازه های فولادی، بتنی و سنگی بر مبنای معیار های تنش و مقاومت، تاکنون مشکلات زیادی در پایداری سازه ها به وجود آورده است. امروزه با توجه به گستردگی روز افزون نانو بتن ها، مطالعات تاثیر نانو ذرات بر مکانیزم شکست در این نوع بتن ها بسیار نادر است. در این تحقیق مکانیزم داخلی مقاومت و شکست بتن های مسلح شده با نانو ذرات سیلیسی مطالعه و بررسی شده است. برای تحقق این موضوعاز نمونه های مختلف استوانه ای، دیسکی با ترک مرکزی (CSCBD) و مکعب مربع طبق استاندارد و ترکیب های یکسان (آب، سیمان و سنگ دانه) اما متفاوت در مقدار نانو ذرات سیلیس (0، 0.5، 1، 1.5) در بازه های مختلف نگهداری 7 و 28 روز استفاده شده است. برای رفتارنگاری فرآیند شکست نیز از تکنیک نوین انتشار آوایی (AE) استفاده شده است که با بررسی پارامتر هایی نظیر تعداد کانت، گسترش ترک پایدار و ناپایدار، فرکانس متوسط و زاویه خیز نیز مشاهده می شود که با تغییرات مقدار درصد نانو ذرات سیلیس در خمیره بتن، این پارامتر ها نیز تغییر می کنند. می توان اینگونه بیان کرد که نتایج بیان گر رابطه خطی بین مقاومت و چقرمگی شکست مد برش و کشش نمونه ها بوده است، به طوری که بتن های با 1 درصد از نانو ذرات سیلیس بیشترین چقرمگی شکست را دارند و با افزایش و یا کاهش مقدار نانو ذرات سیلیس، مقاومت و چقرمگی شکست در هر دو مد شکست کاهش می یابد. همچنین نمونه های نانو بتن تحمل تنش های بالاتر بدون گسترش ترک ناپایدار را نسبت به بتن معمولی دارند و یا به عبارت بهتر نانو ذرات سیلیس باعث تاخیر در گسترش ترک ناپایدار در ساختار نمونه ها می شود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.