تحلیل عددی مکانیزم شکست پایه های سنگی در فضاهای زیرزمینی

مشکلات موجود در روش های طراحی سنت]ی و تجربی پایه های باعث شده است تا برای طراحی پایه ها از روش های عددی استفاده شود. در این تحقیق مقاومت پایه ها با استفاده از نرم افزار تحلیل عددی تفاضل محدود flac(2d مورد بررسی قرار گرفته است. به علت اینکه معیار شکست متداول الاستوپلاستیک کامل موهر-کولپ نادر به شبیه سازی درست رفتار پایه ها نیست. لذا به منظور تحلیل درست رفتار پایه های پایدار از مدل های رفتاری کرنش نرمی استفاده شود. برای بدست آوردن پارامترهای کرنش نرمی از پارامترهای تغییر یافته معیار هوک-براون استفاده شده و مقاومت پایه های با هندسه های متفاوت با استفاد از این پارامترها ارزیابی شده است. در ادامه نتایج حاصل از تحلیل عددی با داده های تجربی مقایسه گردیده است. نتایج تحلیل عددی انجام شده نشان می دهد که روش استفاده از پارامترهای تغییر یافته هوک و براون نادر به برآورد درست مقاومت پایه ها در انواع سنگ ها می باشد. نتایج آنالیز حساسیت مقاومت پایه ها نسبت به تغییرات چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی پسماند نشان می دهد که در پایه های باریک شکست پایه در طی فرآیند کاهش چسبندگی در پایه های ضخیم شکست پایه توأم با کاهش چسبندگی و کاهش زاویه اصطکاک داخلی است هر چه پایه ضخیم تر (نسبت عرض به ارتفاع پایه بیشتر) باشد، نسبت به تغییرات زاویه اصطکاک داخلی حساس تر است. نتایج تحلیل ها نشان می دهد تاثیر نسبت تنش های برجا بر مقاومت پایه وابسته به هندسه پایه و حفاری هاری اطراف آن است. ناپیوستگی های حد فاصل پایه با کمربالا و پایین باعث افزایش تغییر شکل پذیری جانبی پایه ها شده و در نتیجه مقاومت پایه را کاهش می دهند. هرچه مقاومت ناپیوستگی حد فاصل پایه با سنگ درونگیر سقف و کف بیشتر باشد تاثیر آن بر روی رفتار و مقاومت پایه کمتر است. اثر ناپیوستگی های موجود در بلند پایه بر مقاومت پایه ایزوتوپ است و وابسته به زاویه شیب ناپیوستگی است. اثر این ناپیوستگی ها بر رفتار پایه ها وابسته به مقاومت ناپیوستگی و هندسه پایه است در این حالت هم هرچه پایه ضخیم تر باشد تاثیر ناپیوستگی بر رفتار پایه کمتر خواهد بود. در حالت کلی می شود کفت که باافزایش نسبت عرض به ارتفاع پایه اثر ناپیوستگی حد فاصل پایه با کمربالا و پایین در رفتار پایه کاهش یافته و به مقدار ثابتی می رسد، همچنین در حالت وجود ناپیوستگی بلند با افزایش نسبت عرض به ارتفاع پایه اثر ناپیوستگی کاهش می یابد.