Usability Assessment of Different Contact Models for Modelling the Failure Behaviour of Sedimentary Rocks Under Unconfined Stress Conditions

Authors : Enes Zengin

Pages : 61-75

Doi:10.17824/yerbilimleri.1030332

View : 12 | Download : 6

Publication Date : 2022-03-29

Article Type : Research

Abstract :Kaya mekaniği ile ilgili hem kaya malzemesi hem de kaya kütlesi ölçeğinde yapılan çalışmalarda uygulanan yöntemler son yıllarda gelişen hesaplama ve yazılım teknoloji ile birlikte farklılaşmaya başlamıştır. Ayrık elemanlar yöntemini temel alan Particle Flow Code yazılımı kaya mekaniği ile ilgili birçok çalışmada kullanılmaktadır. Particle Flow Code ile kayalar hem iki hem de üç boyutlu olarak modellenebilir ve farklı koşullar altında kayaların davranışları analiz edilebilir. Kayalar iki boyutta diskler, üç boyutta ise küresel tanecikler kullanılarak oluşturulurlar. Bu tanecikler ise birbirlerine farklı mikro mekanik özelliklere sahip olan temas modelleri ile bağlanırlar. Oluşturulan bu bağların kopması ile meydana gelen çatlakların sonucu olarak modelde yenilme meydana gelir. Kaya örneklerinin doğal özelliklerinin sayısal ifadesi olarak tanımlanabilecek yoğunluk, dayanım, deformasyon gibi parametreler kullanılarak çok aşamalı kalibrasyon adımlarının ardından oluşturulan modeller aracılığı ile farklı gerilim koşullarına yönelik çalışmalar yapılabilmektedir. Kalibre edilmiş ve temsil edici bir modele sahip olabilmek için seçilen bağ modelinin kaya malzemesinin yenilme davranışını tam olarak yansıtması gerekmektedir. Bu amaç doğrultusunda Hawkesbury kumtaşına ait olan tek eksenli sıkışma dayanımı deneyi sonuçları kullanılarak kalibre edilmiş bir model hem PBM hem de FJCM için oluşturulmuştur. Kablirasyon aşamasında elastisite modülü, tek eksenli sıkışma dayanımı, çekme dayanımı ve Poisson ratio parametreleri kullanılarak modellerden elde edilen sonuçlar laboratuvar deneylerinden elde edilen sonuçlarla eşleştirilmiştir. Sonuçlar yer değiştirme vektörleri, kuvvet zincirleri ve çatlak çözünürlükleri parametreleri dikkate alınarak değerlendirilmiştir. PBM ve FJM yer değiştirme vektörleri ve kuvvet zincirleri açısından benzerlik göstermiştir. Bununla birlikte çatlak çözünürlüğü açısından FJM, PBM’e göre dört kata varan veri sunarak yenilme davranışının analiz edilmesinde ve sedimanter kayalara yönelik modelleme çalışmalarında kullanılabilirlik açısından öne çıkmaktadır.
Keywords : Hawkesbury kumtaşı, yenilme davranışı, parallel-bond model, flat-joint model, Particle Flow Code