مدل سازی رفتار مکانیکی درزه های طبیعی سنگی طی برش مستقیم با توجه به زبری سطوح

تاکنون مدل های متعددی به منظور پیش بینی رفتار مکانیکی درزه های سنگی ارائه شده است اما برآورد صحیح ضریب زبری مؤثرو مقدار اتساع درزه ها طی برش، همواره از بزرگترین محدودیت های این مدل ها بوده است. این تحقیق، چگونگی تأثیر زبری سطوح درزه بر رفتار برشی و اتساعی درزه های گرانیتی را حین آزمایش برش مستقیم مورد بررسی قرار داده است. زبری سطوح درزه، اعم از زبری کوچک و بزرگ مقیاس، تأثیر مستقیمی بر اصطکاک و همچنین بازشدگی موجود بین دوسطح درحال تماس دارند. بنابراین در این تحقیق با ترکیب نیمرخ های برداشت شده از سطوح بالایی و پایینی درزه، یک سطح مرکب تولید شد که به طور همزمان در برگیرنده ی ویژگی های دندانه داری هر دوسطح است. هرکدام از نیمرخ های برداشت شده از سطح درزه به صورت یک موج دو بعدی در نظر گرفته می شود. برای مطالعه ی دندانه داری نیمرخ های برداشت شده، از روش تجزیه ی چند مقیاسی امواج بر پایه ی تئوری موجک استفاده شده است. با استفاده از تئوری موجک، امکان دید همزمان اجزای کوچک مقیاس (زبری) و بزرگ مقیاس (یا موج مانند) یک درزه وجود دارد. پس از تجزیه ی هر موج (یا نیمرخ) به مؤلفه های تقریبی (یا تموج) و جزئی (یا زبری) خود، هرکدام از آن ها به صورت جداگانه خصیصه دهی شدند. این شیوه خصیصه دهی به سادگی از نیمرخ ها یا امواج دو بعدی به سطوح سه بعدی درزه بسط داده می شود. در نهایت مدلی برای بیان ضریب زبری و رفتار عمودی درزه در گام های برشی مختلف توسعه داده شده است. با استفاده از این روش می توان مقدار جابجایی لازم برای رسیدن به مقاومت برشی پیک و همچنین مقاومت برشی پیک و پسماند درزه را به خوبی تخمین زد. علاوه بر این نتایج نشان داد که عامل اصلی کنترل کننده رفتار اتساعی درزه ها، دندانه داری مرتبه ی اول یا تموج درزه است. انطباق مناسب نتایج مدل سازی و آزمایشگاهی،درستینسبی این روش را تأیید می کند.