lohkeamiskäyttäytymistä

Lohkeamiskäyttäytyminen viittaa siihen, miten materiaali tai kivi vastaa kuormitukseen siten, että syntyy tai etenee lohkeamia. Käytännössä se kuvaa lohkeamien aloittamista, kasvua ja lopullista etenemistä materiaalia halkovissa olosuhteissa. Lohkeamiskäyttäytyminen on keskeinen käsite geotekniikassa, rakennusmateriaalien suunnittelussa sekä mineraalien ja kivilajien käsittelyssä.

Lohkeamiskäyttäytyminen voidaan käsittää fracture mechanicsin kautta. Erilaisia lohkeamia ovat esimerkiksi Mood I (avava), Mood II (leikkaava) ja Mood III (kolmiulotteinen) kuormitus, joihin liittyy vastineiksi murtokykyyn ja energiantuotantoon liittyviä kriteereitä. Yleisiä käsitteitä ovat murtokyky (fracture toughness), murtovoite (energy release rate) sekä kriittiset arvot, joiden ylityessä lohkeama alkaa tai kasvaa. Puhtaasti hauraassa materiaalissa lohkeaminen voi tapahtua pienellä energialla, kun taas sitkeämmät materiaalit vaativat suurempaa energiaa ennen etenemistä.

Lohkeamiskäyttäytymiseen vaikuttavat sekä ominaisuudet että ulkoiset olosuhteet. Ominaisuuksiin kuuluvat lujuus, sitkeys, kiinnittyneet mikrostruktuurit, epäpuhtaudet ja porisus. Ulkoisia tekijöitä ovat kuormituksen suunta ja nopeus, lämpötila, paineolosuhteet sekä nesteiden läsnäolo kemiallisine vaikutukset mukaan lukien vedenpaine ja kemialliset reaktiot. Myös iskutila, ala-tason epäjatkuvuudet, kerrostuminen ja anisotropia vaikuttavat lohkeaman kehittymiseen.

Mittaaminen ja sovellukset perustuvat kokeisiin, kuten fracture toughness -testiin sekä 3-pisteen taivutukseen, puristus- tai kaksinkerkein ala-aloituskoestuksiin. Tuloksia käytetään geoteknisessä suunnittelussa, louhinnässä, öljy- ja kaasuvalvonnassa sekä rakennusmateriaalien valintaprosesseissa ennakoimaan ja hallitsemaan lohkeamien riskejä.