آنالیز برگشتی و تحلیل عددی داده های ابزار دقیق مغار نیروگاه سد مسجد سلیمان به روش اجزاء منفرد

در مراحل اولیه طراحی یک سازه ی سنگی و یا خاکی، آزمایش های آزمایشگاهی و درجا و جداول و نمودارهای پیشنهادی، ابزار مناسبی جهت قضاوت هستند. اما به دلیل محدودیت در انجام آزمایش ها و عدم آگاهی از عکس العمل توده ی خاک یا سنگ نمی توان نتیجه نهایی را گرفت. به همین دلیل پس از شروع ساخت سازه، در مراحل مختلف، اطلاعات مهندسی از سازه و محیط اطراف آن کامل تر می شود. رفتارنگاری سریع ترین و ارزان ترین روش برای تکمیل این اطلاعات بشمار می رود. از بین روش های مختلف رفتارنگاری اندازه گیری جابجایی ها به دلیل سادگی و بیان صریح عکس العمل سازه ،بیش از دیگر روش ها کاربرد دارد. طرح سد ونیروگاه برق آبی مسجد سلیمان در جنوب غربی ایران ، دراستان خوزستان و در 30کیلومتری شمال شرقی شهر مسجد سلیمان، بر روی رودخانه کارون اجرا شده است. زمین شناسی منطقه مورد نظر در محل نیروگاه سد مسجد سلیمان همانند وضعیت زمین شناسی زاگرس کوهپایه ای، چین خورده می باشد. این واحد زمین شناسی از توالی لایه های گل سنگ ، کنگلومرا و ماسه سنگ تشکیل شده است. مغار اصلی فاز یک با عرض 30 متر،ارتفاع 50 مترو طول 125 متر، در این لایه ها حفر شده است. ویژگی بارز این واحد زمین شناسی، تورم پذیر بودن لایه های گل سنگی آن است. با توجه به اهمیت تأثیر این رفتار تورمی بر جابجایی های رخ داده در مغار و با بررسی برخی کارهای انجام شده در خصوص تورم تاکنون، ویژگی های مربوط به حد فاصل لایه های تورمی گل سنگ با سایر لایه ها، سختی نرمال و سختی برشی، به منظور انجام تحلیل برگشتی انتخاب شدند. زمانی که درزه ها و لایه بندی، مغار را قطع می کند، روش المان مجزاء، که محیط های ناپیوسته و درزه دار را بررسی می کند، یک ابزار قوی برای مدل سازی این محیط ها مطرح می شود. تحلیل حساسیت در خصوص پارامترهای سنگ بکر، چسبندگی و زاویه اصطکاک و همچنین پارامترهای مربوط به حد فاصل انجام و پارامترهای مهم شناسایی و کالیبره گردیدند. نتایج نشان دادند که جابجایی ها نسبت به پارامترهای سنگ بکر و همچنین پارامترهای مقاومتی حد فاصل، چسبندگی و زاویه اصطکاک، حساسیت کمتری نشان می دهد. در این پایان نامه، مدل عددی منطقه اطراف مغار نیروگاه فاز اول سد مسجد سلیمان ساخته و رفتار تورمی لایه های گل سنگی موجود در منطقه بررسی گردید که بدین منظور،خصوصیات مربوط به حد فاصل لایه ی گل سنگ با سایر لایه ها در منطقه، با استفاده از روش تحلیل برگشتی مستقیم، مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل برگشتی و تحلیل حساسیت پارامترها، کمترین مقدار تابع خطا در میان مدل های موجود، شناسایی گردید که نهایتاً بهترین مقدار برای سختی نرمال و سختی برشی مربوط به حد فاصل لایه گل سنگ با سایر لایه ها، به ترتیب 108×5 پاسکال/متر و 107×2 پاسکال/متر به دست آمد و مطابق با این مقادیر، یکسری مدل های پیش بینی به منظور ارزیابی جابجایی ها در آینده ارائه شده است. نتایج حاصل از مدل های پیش بینی حاکی از آن است که اکثر جابجایی های به دست آمده در محدوده سمت راست سقف مغار و دیواره های راست و چپ آن، از مقادیر مجاز جابجایی های مربوط به بولت های نصب شده، متجاوز است که این موضوع، وضعیت ناپایداری را در این محدوده ها نشان می دهد و تقویت سیستم نگهداری و استفاده از بولت ها با طول و ظرفیت بالاتر را می طلبد.