ผลกระทบของอุณหภูมิต่อกำลังเฉือนของรอยแตกในหินแกรนิต

Abstract

บทคัดย่อ

วัตถุประสงค์ของการศึกษาเพื่อหาผลกระทบของอุณหภูมิต่อค่ากำลังเฉือนของรอยแตกในตัวอย่างหินแกรนิตชุดตาก การทดสอบดังกล่าวได้ใช้โครงกดทดสอบในสามแกนจริง โดยแบ่งการทดสอบออกเป็น 2 รูปแบบ คือการทดสอบกำลังเฉือนบนรอยแตกผิวขรุขระและการทดสอบกำลังเฉือนบนรอยแตกผิวเรียบ ภายใต้อุณหภูมิที่ 303 (อุณหภูมิห้อง) 373, 573 และ 773 เคลวินและความเค้นล้อมรอบที่ 1, 3, 7, 12 และ 18 เมกะปาสคาลผลการทดสอบได้แสดงผลกระทบของอุณหภูมิต่อค่ากำลังเฉือนของรอยแตกหินแกรนิตได้อย่างชัดเจนโดยรอยแตกผิวขรุขระมีค่ากำลังเฉือนลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งสามารถสังเกตได้จากค่ามุมเสียดทานและค่าความเค้นยึดติดที่ลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ในการศึกษาได้เสนอสมการของ Barton เพื่อใช้ในการคาดคะเนค่ากำลังเฉือนของรอยแตกผิวขรุขระภายใต้ช่วงอุณหภูมิของการทดสอบ สำหรับค่ากำลังเฉือนของตัวอย่างรอยแตกผิวเรียบมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 373 เคลวินเนื่องจากกระบวนการกระตุกของการเคลื่อนตัวในแนวเฉือน

คำสำคัญ: รอยแตก หินแกรนิต ผลกระทบของอุณหภูมิ ค่าความเค้นยึดติด ค่ามุมเสียดทาน

Abstract

The objective of this study is to investigate the effect of the shear strength of fractures in Tak granite under the defined temperatures. Triaxial shear tests are performed using a polyaxial load frame conducted in 2 types of experiments: the effects of temperature on the peak shear strengths of tension-induced fractures and smooth surfaces. The testing temperatures range from 303 (ambient temperature), 373, 573 to 773 Kelvin with confining stresses from 1, 3, 7, 12 to 18 MPa. The results clearly show the thermal effect on the friction resistance of granite fractures. For rough fracture surfaces, the higher the temperatures can lower the shear strength. This can be seen also from the reductions of the friction angle and cohesion with the increasing temperature. The proposed Barton’s equation can be used to predict the friction resistances of the fractures under the temperatures within the range tested. The shear strength of smooth surface tends to increase with temperature particularly above 373 Kelvin. This may be due to stick-slip phenomenon.

Keywords: Fracture, Granite, Thermal Effect, Cohesion, Friction Angle