برآورد مقاومت توده سنگ دارای ناپیوستگی های ناپایا با استفاده از مدل تصادفی شبکه درزه های مجزا (مورد مطالعاتی: توده سنگ ساختگاه سد و نیروگاه رودبار لرستان)

یکی از الزامات مهم در طراحی و اجرای موفق پروژه های عمرانی و معدنی در سنگ، ارزیابی دقیق مقاومت توده سنگ است. امروزه مدلسازی عددی به طور فراگیری به عنوان روشی مناسب برای برآورد مقاومت بکار برده میشود. مهمترین مرحله در مدلسازی عددی توده سنگ، تعریف دقیق شبکه ناپیوستگیها (ساخت مدل هندسی) است. در بسیاری از شیوه های مدلسازی، ناپیوستگیها با استفاده از بعضی فرضهای غیرواقعی از جمله تعداد بسیار کم، قطعی بودن جهت، توزیع یکنواخت و نامحدود بودن گسترش آنها، ساده سازی میشوند. از طرفی، از آنجا که توده سنگ از مواد طبیعی تشکیل شده، ضروری است ویژگیهای هندسی ناپیوستگیها با ماهیت تصادفی تعریف شوند. هدف اصلی در این تحقیق برآورد مقاومت توده سنگ درزه دار دارای ناپیوستگیهای ناپایا با استفاده از مدلی ترکیبی است که اولا از تمامی ساده سازیهای مرسوم مدلسازی اجتناب نموده و ثانیا دارای توانایی شبیه سازی ماهیت تصادفی ویژگیهای هندسی درزه ها باشد. برای این منظور از مدل توده سنگ ترکیبی (srm) متشکل از مدل تصادفی سه بعدی شبکه درزه های مجزا (dfn) و مدل اجزای مجزای pfc3d استفاده شده است. در این راستا به تهیه و توسعه مدل تصادفی سه بعدی شبکه درزه و برنامه کامپیوتری dfn-frac3d به زبان برنامه نویسی c++ بر اساس مدل ونزیانو پرداخته شده است. این برنامه اکثر قابلیتهای نرم افزارهای تجاری و برنامه های کامپیوتری که تاکنون توسعه داده شده اند را دارا است. مدلسازی تصادفی سه بعدی الگوی درزه داری در نواحی گسلی و همچنین قابلیت نمونه گیری تصادفی با تعداد و اندازه های مختلف از ویژگیهای منحصر به فرد dfn-frac3d است. به منظور بررسی رفتار مقاومتی توده سنگ درزه دار، با در نظر گرفتن مورد مطالعاتی تونل انحراف سد و نیروگاه رودبار لرستان، در ابتدا با استفاده از برداشتهای انجام شده و برآورد ویژگیهای آماری دسته درزه های موجود در این منطقه، مدل هندسی-تصادفی سه بعدی شبکه درزه ها تهیه شده است. مدل هندسی تهیه شده از لحاظ آماری تطابق خوبی با توده سنگ واقعی منطقه نشان داده است. سپس اندازه بلوک معرف (rev) ویژگی مقاومتی با استفاده از مدل srm و با کاربرد شیوه مناسب پیشنهاد شده در این رساله، محاسبه شده است. با در نظر گرفتن ثابت ماندن مقاومت متوسط، کاهش ضریب تغییرات مقاومت و کاهش نسبت پایایی متوسط به ابعاد بلوک (پایایی نسبی)، اندازه rev ویژگی مقاومتی توده سنگ برابر m14×m7×m7 برآورد شده است. بر این اساس، مقاومت متوسط توده سنگ مورد مطالعه، برابر mpa 8 تخمین زده شد. این مقدار در حدود 45 درصد مقاومت تک محوره سنگ سالم است. در نهایت، رابطه بین مقاومت و ویژگیهای هندسی شبکه درزه در اندازه rev، بررسی و پارامتری تحت عنوان اندازه بلوک معرف آماری (srev) معرفی گردیده است. برای مورد مطالعاتی این تحقیق، srev، بلوکی است با ابعاد m14×m7×m7 که در آن شدت حجمی درزه، برابر با بلوک بزرگ و تابع توزیع تجمعی تجربی پایایی درزه دارای اختلاف بیشینه مجاز 15/1 با بلوک بزرگ است.