ผลกระทบของทรานซ์เวอร์สไอโซทรอปีต่อกำลังรับแรงดึงและสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นของหินทรายหมวดหินภูพาน Effect of Transverse Isotropy on Tensile Strength And Elastic Modulus of Phu Phan Sandstone

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหาผลกระทบของทรานซ์เวอร์สไอโซทรอปีต่อกำลังรับแรงดึงและสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นของแผ่นตัวอย่างหินทรายหมวดหินภูพานที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับ 74 มิลลิเมตร และความหนา 37 มิลลิเมตร การทดสอบแรงดึงแบบบราซิลถูกดำเนินการภายใต้สภาวะความเค้น 2 แบบ คือ 1) แบบแกนเดียวบนตัวอย่างหินที่มีทิศทางการเจาะตั้งฉากและขนานกับระนาบชั้นหิน และ 2) แบบสองแกนบนตัวอย่างหินที่มีทิศทางการเจาะขนานกับระนาบชั้นหิน ผลการทดสอบระบุว่ากำลังรับแรงดึงมีค่าสูงสุดเมื่อระนาบของชั้นหินวางตัวตั้งฉากกับแนวแรงกดและมีค่าต่ำสุดเมื่อระนาบของชั้นหินขนานกับแนวแรงกด ค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นแบบกดมีค่ามากกว่าค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นแบบดึง เนื่องจากรูพรุนและรอยแยกในเนื้อหินเกิดการขยายตัวภายใต้แรงดึงได้ง่ายกว่าการยุบตัวจากแรงกด และอัตราส่วนของปัวซงภายใต้สภาวะความเค้นแบบแกนเดียวมีค่าลดลงเมื่อระนาบชั้นหินมีมุมเอียงเพิ่มขึ้น ผลการศึกษาสามารถนำมาใช้ในการประเมินเสถียรภาพของงานขุดเจาะใต้ดินในชั้นหินทรายได้

This research aims to investigate the effects of transverse isotropy on tensile strength and elastic modulus of Phu Phan sandstone. The dimensions of disk-shaped specimens were 74 mm diameter and 37 mm thickness. Brazilian tension tests were performed under two stress states: 1) under uniaxial stress direction with bedding planes normal and parallel to core axis and 2) under biaxial stress state with bedding planes parallel to the core axis. The test results indicate that strengths are largest when bedding planes are normal to loading diameter. They gradually decrease to the smallest value when the beds are parallel to the loading direction. The tensile elastic moduli are lower than the compressive elastic moduli. This is because the effort required to dilate the pore spaces and fissures in the rocks under compressive loading is higher than that to contract them under tensile loading. The Poisson’s ratio under uniaxial stress direction decreases with increasing inclination angles. The findings obtained here can be used to assess the stability of sandstone tunnels and underground excavations.