تعیین مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ به کمک آنالیز برگشتی با استفاده از مدل سازی عددی

مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ یکی از پارامترهای مهم در طراحی سازه¬ها درون محیط های سنگی می باشد. پارامتر تغییر شکل پذیری نشان دهنده ی میزان تغییر شکل توده¬ سنگ در پاسخ به هرگونه بارگذاری یا باربرداری می باشد. تعیین این پارامتر بصورت مستقیم از آزمایش¬های برجا و بصورت غیرمستقیم به کمک روابط تجربی و تحلیلی انجام می¬گیرد. آزمایش بارگذاری صفحه¬ای یکی از پرکاربردترین آزمایش¬های تعیین مدول تغییر شکل پذیری توده¬ سنگ می¬باشد. این آزمایش شامل یک یا چند جک هیدرولیکی است که بار را در سطح توده سنگ اعمال می¬کنند. جابجایی توده سنگ از طریق کشش¬سنج¬هایی که روی سطح صفحات نصب می¬شوند اندازه¬گیری می¬شود. معمولاً پنج سنسور جابجایی¬سنج پشت صفحه بارگذاری در گالری حفر شده داخل توده سنگ با فواصل مختلف نصب می¬شود. آزمایش در چند مرحله بارگذاری و بار برداری تا رسیدن به تنش مطلوب انجام می¬شود. به¬طور کلی روش¬های تحلیل برگشتی را می توان به دو دسته معکوس و مستقیم تقسیم کرد. در تحقیق حاضر از روش مستقیم برای تحلیل برگشتی استفاده شده است. در این روش با استفاده از روش سعی و خطا اختلاف بین مقادیر محاسبه شده از مدل¬سازی آزمایش بارگذاری صفحه¬ای و اندازه¬گیری شده از آزمایش برجا به حداقل ممکن کاهش یافته و مجهولات مورد نظر ارزیابی می¬شوند. در تحقیق حاضر از نرم افزار flac 3d برای مدل سازی عددی آزمایش بارگذاری صفحه¬ای استفاده شده است. با اعمال شرایط واقعی توده سنگ منطقه مورد مطالعه به مدل و شبیه¬سازی آزمایش بارگذاری صفحه¬ای، نتایج اولیه استخراج گردید. پس از انجام تحلیل¬های برگشتی مختلف مشخص گردید که گام¬های بارگذاری 500 ، 600 و 750 نزدیک¬ترین نتایج را به مقادیر واقعی آزمایش برجا دارند. به منظور بررسی و مقایسه نتایج حاصل از تحلیل¬های برگشتی و انتخاب مناسب¬ترین حالت، توابع خطا تشکیل و با یکدیگر مقایسه شدند که برای این منظور در تحقیق حاضر از روش¬های کمترین مربعات و روش کمینه کردن بیشینه خطا استفاده شده است. گام بارگذاری 750 در روش کمترین مربعات و گام بارگذاری 500 در روش کمینه کردن بیشینه خطا مناسب¬ترین نتایج را داشتند. با مقایسه¬ی گام¬های بارگذاری 750 و 500 در هر سیکل بارگذاری مشخص می شود که گام بارگذاری 500 نتایج بهتر و دقیق¬تری را ارائه می¬دهد چراکه اختلاف میان مقادیر حاصل از آزمایش برجا، مدل¬سازی و روش نظری در این روش در قیاس با نتایج حاصل از گام بارگذاری 750 کمتر هستند. در نهایت مشخص گردید که بیشترین مطابقت بین نتایج آزمایش برجا و مدل¬سازی صورت گرفته با اعمال 500 گام در هر مرحله از بارگذاری به مدل حاصل می¬شود. با انجام این عمل مدول تغییر شکل پذیری منطقه مورد مطالعه با اعمال تحلیل برگشتی بر روی نتایج حاصل از مدل¬سازی تعیین گردید که تطابق مناسبی با مدول اولیه¬ی در نظر گرفته شده برای منطقه دارد.