نفوذپذیری یک خصوصیت فیزیکی سنگ و یکی از پارامترهای مهم و حیاتی در شاخه های مختلف علوم زمین است. این پارامتر معمولا با استفاده از دو روش تحلیلی و عددی محاسبه می شود. روش های تحلیلی برای شبکه های ساده، منظم و کوچک و برای شبکه های بزرگ و پیچیده روش های عددی به کار می روند. مدلسازی های عددی برای حل به قدرت محاسباتی بالا و منبع بزرگی برای ذخیره سازی اطلاعات نیاز دارند. به طور کل این روش ها بسیار وقت گیر هستند به خصوص زمانی که شبکه هایی با اندازه و دانسیته بالا مدل می شوند. استفاده از روش تئوری محیط معادل برای محاسبه نفوذپذیری شبکه شکستگی، به عنوان جانشینی برای روش های عددی در تعدادی از مقالات گزارش شده است. با این وجود، میزان قطعیت این روش برای آنالیز جریان سیال در مقایسه با روش های عددی هنوز محاسبه و گزارش نشده است. این مسئله، موضوع اصلی این کار تحقیقاتی می باشد. در ابتدا بر اساس اصول کلی روش محیط جایگزین برنامه ایی برای محاسبه نفوذپذیری و تعیین اندازه نمونه معرف شبکه شکستگی تصادفی دو بعدی، در محیط متلب تدوین شد. یک آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای هندسی شکستگی ها یعنی دانسیته و جهت شکستگی و همچنین سه حالت مختلف برای بازشدگی، باز شدگی ثابت، توزیع بازشدگی وابسته و غیر وابسته به طول شکستگی، به منظور تعیین درجه عدم قطعیت بین نتایج حاصل از تعیین نفوذپذیری با استفاده از روش عددی و روش محیط معادل، در نظر گرفته شد. با استفاده از تکنیک های شبیه سازی مونت کارلو، شبکه های شکستگی دو بعدی ایجاد شدند. روش عددی المان مجزا برای حل عددی بکار رفت. نتایج نشان می دهد که مقدار میانگین نفوذپذیری محاسبه شده با استفاده از روش محیط معادل به نتایج حاصل از روش عددی نزدیک است. و این مقدار در مدل هایی با دانسیته بالا یکسان است و از دانسیته 9/6 به بعد مقدار میانگین نفوذپذیری حاصل از دو روش با هم برابر است. اندازه نمونه معرف برای مدل هایی با بازشدگی ثابت با استفاده از هر دو روش،در طول یکسانی به دست می آید؛ ولی در مدل هایی با توزیع بازشدگی این پارامتر با استفاده از روش محیط معادل در طول کمتری نسبت به روش عددی به دست می آید. نتایج آنالیز حساسیت نشان می دهند که تاثیر پارامترهای هندسی شکستگی ها روی نفوذپذیری محاسبه شده با استفاده از هر دو روش روند یکسانی دارد. با افزایش دانسیته شکستگی شبکه، نفوذپذیری افزایش یافته و ثابت فیشر جهت شکستگی ها تاثیر خاصی روی نتایج ندارد.

غالبا در حل مسائل هیدرولیکی از میزان نفوذپذیری ماتریس سنگ در برابر نفوذپذیری شبکه شکستگی صرف نظر می شود. تخلخل دوگانه به محیط هایی اطلاق می شود که ماتریس سنگ نیز علاوه بر شبکه شکستگی، دارای نفوذپذیری می باشد. اهمیت ویژه این موضوع در زمینه های مختلف عمرانی، معدنی و سایت های دفن زباله ها، خصوصا زباله های خطرناکی از قبیل پسماندهای هسته ای می باشد. تاکنون اثر هندسه شبکه شکستگی و دانسیته شکستگی ها بر میزان نفوذپذیری کلی، تاثیر نفوذپذیری ماتریس و رابطه بین بازشدگی و طول شکستگی بر اندازه نمونه معرف و تاثیر توامان این پارامترها بر یکدیگر خصوصا در شبکه نامنظم شکستگی-ها مورد بررسی قرار نگرفته است. در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار المان مجزای udec، از المان هایی به نام المان های voronoi ،که خواص هیدرولیکی و هندسی قابل تعریف دارند، برای ساخت نمونه سنگ بکر استفاده شده است. پس از اندازه گیری نفوذپذیری کلی محیط و اندازه نمونه معرف، به ساخت شبکه شکستگی های مجزا و اندازه گیری خواص هیدرولیکی این شبکه اقدام گردید. سپس نمونه ترکیبی که حاصل جمع ماتریس نفوذپذیر و شبکه شکستگی های مجزا می باشد، مورد بررسی قرار گرفته و پارامترهای موثر بر نفوذپذیری توده سنگ و اندازه نمونه معرف تحلیل می گردد. نتایج نشان می دهد که نفوذپذیری ماتریس تاثیر مستقیم بر نفوذپذیری توده سنگ دارد و با افزایش دانسیته شکستگی، علاوه بر افزایش نفوذپذیری نمونه ها، کاهش سایز نمونه معرف را شاهد خواهیم بود. برای سه حالت همبستگی میان طول و بازشدگی شکستگی ها، تحلیل های جداگانه ای انجام گرفته است که میزان تغییر خواص هیدرولیکی مانند نفوذپذیری برای هر حالت به صورت جداگانه ای گزارش گردیده است. نتایج نهایی حاکی از نصف شدن اندازه نمونه معرف با افزایش 100 درصدی دانسیته می باشد. همچنین افزایش میزان نفوذپذیری با اضافه کردن ماتریس نفوذپذیر به نمونه های شکستگی های مجزا از حداقل 6 درصد تا حداکثر 39 درصد برای نمونه های مختلف گزارش گردیده است.

پروژه سد و نیروگاه رودبار لرستان بر روی سرشاخه های رودخانه رودبار و در فاصله حدود 100 کیلومتری جنوب شهرستان الیگودرز در استان لرستان، در دست احداث می باشد. سیستم آبگیر نیروگاه شامل تونل آب بر، تونل های پنستاک و شفت های ضربه گیر می باشد. هدف اصلی در این تحقیق، تحلیل پایداری و طراحی سیستم نگهداری موقّت، جهت پایدارسازی فضای محل انشعاب تونل های پنستاک از تونل آب بر ( bif )، با استفاده از سیستم های طبقه بندی مهندسی rmr، q و مدل سازی عددی می باشد. محل انشعاب تونل های پنستاک از تونل آب بر، در سازند دالان با لیتولوژی آهک، آهک دولومیتی و دولومیت خاکستری تا خاکستری تیره، واقع شده است. در این تحقیق در ابتدا با بررسی وضعیت زمین شناسی و پارامترهای ژئومکانیکی محل، با استفاده از سیستم های طبقه بندی مهندسی rmr و q در توده سنگ محل انشعاب، مقادیر 33 – 26 = rmr و 5/0 – 09/0 = q، برای توده سنگ محل انشعاب تعیین شده است. بر اساس سیستم طبقه بندی مهندسی rmr، نگهداری موقت شامل پیچ سنگ به طول 4 تا 5 متر با فاصله داری 1 تا 5/1 متر به همراه لایه ای از شاتکریت به ضخامت 10 تا 15 سانتی متر همراه با مش بندی، پیشنهاد شد. همچنین بر اساس سیستم طبقه بندی مهندسی q، سیستم نگهداری موقت شامل یک لایه شاتکریت مسلح فیبری به ضخامت 25 سانتی متر و شبکه پیچ سنگ منظم ( m 3/1 × m 3/1 ) به طول تقریبی 6 متر، پیشنهاد گردید. در ادامه بر اساس تجزیه و تحلیل و پردازش نتایج حاصل از آزمایش های آزمایشگاهی و برجای انجام شده در ساختگاه سد، روابط تجربی موجود و اعمال قضاوت مهندسی، پارامترهای ژئومکانیکی توده سنگ محل انشعاب تعیین شد. با توجه به ضعیف بودن توده سنگ محل انشعاب، محیط سنگی محل انشعاب به صورت محیط پیوسته در نظر گرفته شد و با استفاده از پارامترهای ژئومکانیکی تعیین شده و نرم افزار flac3d ، مدل سازی شد. با استفاده از مقادیر تعیین شده چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی توده سنگ محل انشعاب و روش کاهش تنش در نرم افزار flac3d، و به کارگیری الگوی حفاری پیشنهادی، میزان گام پیشروی برابر با 8/0 متر تعیین گردید. با توجه به نتایج حاصل از مدل سازی عددی، سیستم نگهداری موقت مناسب شامل یک لایه شاتکریت به ضخامت 20 سانتی متر و شبکه پیچ سنگ ( m 1 × m 1 ) 30 با طول 6 متر پیشنهاد شد.

مقادیر پارامترهای مکانیکی و مقاومتی توده سنگ ها و همچنین رفتار پس از شکست آن ها، در طراحی ها و تحلیل سازه های مختلف مهندسی سنگ از اهمیت ویژهای برخوردار است. تعیین این پارامترها با کمترین میزان عدم قطعیت، بر مباحث اقتصادی، ایمنی و زمان تحویل پروژه های مرتبط با سنگ تأثیر بسزایی دارد. در این پایان نامه، تأثیر چگالی شبکه های شکستگی و تنش اعمالی بر آن ها، روی مدول تغییر شکل پذیری، نسبت پواسون، مقاومت الاستیک و رفتار پس از مقاومت نهایی در توده سنگ های درزه دار بررسی می شود.مفاهیم کلی مورد استفاده در این مطالعه تئوری های الاستیسیته، اندازه ی نمونه ی معرف، تنسور عکس سختی و معیار مقاومت توده سنگ درزه دار می باشند. با توجه به میزان حضور درزه ها در واحد سطح سنگ، چگالی درزه ها در توده سنگ ها متفاوت است و رفتار های مکانیکی، مقاومتی و منحنی های شکست توده سنگ ها تحت تأثیر چگالی درزه ها و میزان تنش اعمالی به آن ها می باشد. بررسی چنین رفتارهایی در آزمایشگاه با نمونه های سالم بدون درزه با ابعاد کوچک امکان پذیر نبوده و روش های دیگری برای این بررسی مورد نیاز است. بجز آزمایش های برجا، روش های غیر مستقیم تجربی، تحلیلی و عددی برای تعیین پارامترهای مکانیکی و مقاومتی توده سنگ های درزه دار وجود دارد که در این میان روش عددی شبکه درزه مجزا - روش المان مجزا (dem-dfn)، روش منلسبی برای مطالعه ی تأثیر تنش و پارامترهای هندسی درزه بر مدول دگرشکل پذیری، ضریب پواسون، مقاومت الاستیک و رفتار بعد از آن در توده سنگ های درزه دار می باشد.در این مطالعه به منظور بررسی این تأثیرات، با استفاده از داده های درزه های برداشت شده در منطقهو روش شبیه سازی مونت کارلو تعداد زیادی مدل های تصادفی سنگ درزه دار در ابعاد و چگالی های مختلف تولید شدند. با بکارگیری روش المان های مجزا بر روی شبکه های شکستگی تولید شده و استفاده از نرم افزار udec، ماتریس عکس سختی و منحنی های تنش-کرنش مربوط به مدل هایdem در چگالی های مختلف برای تعیین پارامترهای دگرشکل پذیری و مقاومت الاستیک و همچنین بررسی رفتار پس از مقاومت، محاسبه و ترسیم گردید. پس از آن با در نظر گرفتن اثر اندازه ی مدل بر پارامترهای مختلف سنگ، اندازه ی نمونه ی معرف برای هر حالت تعییین شد و تأثیر تنش روی مقاومت نهایی آن بررسی گردید. نتایج نشان می دهد مقاومت و پارامترهای مکانیکی توده سنگ های درزه دار با افزایش چگالی درزه ها در شبکه های شکستگی کاهش مییابد و افزایش تنش های جانبی بر توده سنگ با عث افزایش مقاومت و کاهش دگر شکل پذیری می شود. در ادامه با رسم منحنی های شکست، مشخص شد که معیار شکست موهر-کولمب در مقایسه با معیار هوک و براون مطابقت بیشتری با نتایج بدست آمده از مدلسازی های عددی رفتار سنگ های درزه دار تحت تنش های جانبی مختلف دارد.

بررسی دقیق پایداری شیب های سنگی در برابر زلزله از پیچیده ترین مسائل در حوزه پایداری سازه های سنگی است. در حال حاضر، علت این پیچیدگی این است که مجموعه معلومات و روابط بین آن ها در تحلیل این مسأله بسیار متنوع می باشد، بنابراین روش های موجود بررسی پایداری لرزه ای شیب های سنگی، مانند روش شبه استاتیکی و تجربی شامل فرض های ساده کننده بسیاری هستند. پیشرفت های اخیر در هر دو زمینه سخت افزار و نرم افزار بسیاری از مشکلات موجود در تحلیل دینامیکی شیب های سنگی از قبیل رفتار سه بعدی و رفتار غیر خطی مصالح را حل نموده است. در مطالعات پیش رو، سعی شده است با استفاده از نرم افزار دوبعدی udec (نسخه 4) و سه بعدی 3dec (نسخه 2)، تحلیل دینامیکی- لرزه ای بلوک های تکتونیکی 1و 2 معدن چغارت، واقع در شهرستان بافق، انجام شده است. لازم به ذکر است، بلوک های معدن چغارت توسط گسل هایی از یکدیگر مجزا می شوند و دارای ویژگی های متفاوتی از لحاظ جنس و ساختار می باشند. این تحلیل با در نظر گرفتن زمین لرزه ای به بزرگی 4/6 ریشتر، که در سال 1383 در شهرستان بافق رخ داده، انجام گرفته است. نرم افزار های فوق جهت انجام آنالیزهای دینامیکی از روش غیر خطی و المان های گسسته، استفاده می نمایند. قبل از تحلیل دینامیکی منطقه مورد نظر، ابتدا باید به تحلیل استاتیکی منطقه در دو بعد و سه بعد پرداخته و پس از آن با در نظر گرفتن پارامترها و ملاحظات دینامیکی، تحلیل دینامیکی انجام شود. از جمله این ملاحظات می توان به میرایی دینامیکی، شرایط مرزی و ابعاد شبکه بندی اشاره نمود. نتایج این مطالعه به دو قسمت تقسیم بندی می گردد؛ نتایج تحلیل های استاتیکی و دینامیکی در حالت های دو بعدی و سه بعدی به صورت مجزا و مقایسه نتایج این تحلیل ها برای حالت های دوبعدی و سه بعدی. نتیجه حاصل از قسمت اول نشان می دهد که به طور کلی احتمال شکست برای هر دو بلوک بر روی درزه هایی در نزدیکی پله ها وجود داشته که برای بلوک 1 ریزش گوه ای و برای بلوک 2 ریزش صفحه ای پیش بینی شده است. در حالت دوبعدی بلوک 1 در هر دو تحلیل استاتیکی و دینامیکی ناپایدار و بلوک 2 در تحلیل استاتیکی پایدار و در تحلیل دینامیکی ناپایدار بوده است. برای حالت سه بعدی، بلوک 1 در حالت استاتیکی پایدار و در حالت دینامیکی ناپایدار است و بلوک 2 در هر دو تحلیل استاتیکی و دینامیکی پایدار می باشد. قسمت دوم نتیجه بدست آمده نشان می دهد، ضریب ایمنی بدست آمده برای تمامی تحلیل ها، که به دلیل اعمال بار اضافی زلزله می باشد، در حالت دینامیکی کمتر از حالت استاتیکی است. همچنین به دلیل قفل شدگی مدل در راستای سوم در تحلیل سه بعدی، ضریب ایمنی حاصل از تحلیل های استاتیکی و دینامیکی به صورت مجزا در حالت سه بعدی بیشتر از حالت دو بعدی می باشد.

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.

امروزه با توسعه ی شهر سازی نیاز به گسترش سامانه ی حمل و نقل از اهمیت خاصی برخوردار است که در این میان خطوط حمل و نقل زیرزمینی به دلیل کمبود فضاهای سطحی از پرکاربردترین راهکارهای مطرح برای این منظور می باشد. ایجاد فضاهای جدید زیرزمینی از جمله خطوط مترو ممکن است از مجاورت سایر سازه های زیرزمینی عبور کند و یا با این سازه ها در تقاطع باشد. قطعه ی شرقی-غربی خط 7 متروی تهران از شهرک امیرالمومنین شروع شده و تا تقاطع خیابان قزوین و بزرگراه نواب ادامه می یابد که در مجموع طولی به اندازه 12 کیلومتر را شامل می شود که توسط یک دستگاه حفار ebp به قطر 164/9 متر حفاری می شود. یکی از چالش های موجود در مسیر حفر تونل قطعه شرقی-غربی، عبور از محدوده ی تونل فاضلاب شرق تهران می باشد. تونل فاضلاب دارای مقطع تخم مرغی با ارتفاع 3/3 متر و عرض 6/2 متر بوده که در عمق حدود 11 متری زمین قرار گرفته است و تونل مترو از زیر تونل فاضلاب عبور خواهد کرد. با توجه به اهمیت تونل فاضلاب در امر خدمات شهری، لازم است که پایداری تونل در حین حفاری تونل مترو حفظ شود و از تغییر شکل و نشست بیش از حد آن جلوگیری شود. بدین منظور، لازم است که پارامترهای دستگاه حفار مانند فشار سینه کار، نرخ پیشروی و فشار تزریق نسبت به شرایط تونل فاضلاب و شرایط زمین در محدوده تقاطع دو تونل تعدیل شوند. هدف اصلی از انجام این تحقیق بررسی تأثیرات پارامترهای عملیاتی فشار سینه کار و فشار تزریق دستگاه حفار بر روی پوشش تونل فاضلاب با استفاده از روش عددی می باشد که برای این کار از نرم افزار flac 3d استفاده شد. در ابتدا فشار مناسب سینه کار با استفاده از روابط تحلیلی به دست آمده و در تحلیل عددی مورد استفاده قرار گرفت و در ادامه برای دستیابی به کمترین تأثیرات وارده بر پوشش تونل فاضلاب، بر روی پارامترهای عملیاتی دستگاه حفار مانند فشار سینه کار، فشار تزریق و فشار بنتونیت تحلیل حساسیت صورت گرفت. در نهایت با توجه مشکل بودن تنظیم و تعدیل پارامترهای عملیاتی دستگاه حفار در عملیات و همچنین به منظورکنترل جابجایی های زمین، بهسازی زمین در محدوده تقاطع دو تونل قبل از رسیدن تونل مترو با استفاده از روش عددی انجام شد. نتایج بدست آمده کاهش چشمگیری در تأثیر فشار سینه کار تونل مترو و فشار تزریق انتهای سپر حفاری بر سیستم نگهداری تونل فاضلاب را نشان داد.

سازندهای سنگی به همان اندازه سازه های سنگی تحت تاثیر بارهای دینامیکی و استاتیکی قرار دارند. بارهای دینامیکی بطور متناوب در اثر زمین لرزه های بزرگ، انفجار سنگ، آتشباری، حفاری و ترافیک ایجاد می شوند. خصوصیات مکانیکی سنگ، تحت تاثیر بارهای دینامیکی و متناوب بطور مشخص می تواند با خصوصیات آن تحت بارهای استاتیکی بخصوص در مورد بارهای متناوب و دوره ای متفاوت باشد. درتحقیقات قبلی رفتار سنگ تحت تاثیر بارگذاری متناوب فشاری مورد بررسی قرار گرفته است ، در این کار تحقیقاتی رفتار سنگها تحت تاثیر بارگذاری کاملا معکوس شونده (کشش– فشار) و به کمک دستگاه تست خستگی ساخته شده بر اساس تست رایج خستگی فولاد مورد ارزیابی قرار گرفته است. از دو نمونه سنگ کریستالین آهکی(مرمریت مارون و مرمر سبز) با اندازه دانه بندی متفاوت جهت بررسی پدیده خستگی در سنگ با این روش استفاده شد. نمونه های سنگی آماده شده برای آزمایش خستگی سنگ در این تحقیق دارای قطر 11 میلیمتر و طولی برابر 120 میلیمتر بودند. 35 تا 40 نمونه از هر نوع سنگ جهت اجرای آزمایش خستگی آماده شد و70 آزمون خستگی اجرا شده است. در ادامه نمودارهای مقاومت خستگی در برابر تعداد سیکل تا لحظه شکست برای هر کدام از سنگها رسم شد. این نوع آزمایش امکان ارزیابی وجود ویا عدم وجود حدتحمل در سنگها و تعیین مقدار آن را به دلیل نحوه اجرای آزمایش دارا میباشد. این در حالی است که روشهای قبلی بررسی پدیده خستگی در سنگها این توانایی را نداشتند. دیده می شود که سنگهای کریستالین مرمریت مارون و مرمر سبز در بازه تنش خاصی تحت بارگذاری متناوب پایدار باقی مانده و شکسته نمی شوند? از اینرو میتوان گفت این سنگها به ترتیب در بازه تنشی (6-4) و(10-7) مگا پاسکال دارای حد تحمل هستند. نتایج بدست آمده نشانگر تاثیر زیاد اندازه دانه های سنگ بر روی پدیده خستگی در سنگها میباشد. در این تحقیق با افزایش اندازه دانه ها،سنگ مورد نظر نسبت به شکست خستگی مستعدتر میشود. همچنین با توجه به نمودارهای رسم شده ? پراکندگی داده ها در سنگ مرمریت مارون بیشتر از سنگ مرمر سبز می باشد و این می تواند به دلیل ناهمسانگردی توزیع دانه بندی سنگ مرمریت مارون نسبت به مرمر سبز باشد.

یکی از عوامل مهمی که در توده سنگ های ضعیف باعث بروز مشکل در عملیات تونل سازی می شود، پدیده مچاله شوندگی است. تنش های القایی باعث ناپایداری در سنگ های ضعیف می شوند که با مفهوم مچاله شوندگی توصیف می شوند. مچاله شوندگی رفتاری در رابطه با تغییر شکل توده سنگ ضعیف و ویژگی های مقاومتی آن می باشد. این پدیده با تغییر شکل های بزرگ و همگرایی های وابسته به زمان در طی حفاری تونل همراه است. در اثر ایجاد و ترکیب تنش های القایی، تنش موجود از حد مقاومت برشی گذشته و توده سنگ به داخل محدوده حفر شده رانده می شود. این تغییر شکل ها ممکن است در طی حفر تونل یا در دوره زمانی طولانی مدت ادامه داشته باشد. تونل انتقال آب گلاب در استان اصفهان در حاشیه جنوب شرقی دره زاینده رود و سد تنظیمی زاینده رود واقع شده است. این تونل با هدف انتقال آب زاینده رود به کاشان به میزان 2 متر مکعب در ثانیه حفر شده است. این پروژه به طول تقریبی 5/10 کیلومتر، شامل تونل اصلی، تونل دسترسی و ایستگاه پمپاژ زیرزمینی می باشد. روش حفاری این تونل به صورت مکانیزه و با استفاده از یک دستگاه ماشین حفاری تمام مقطع با شیلد تلسکوپی و سیستم نگهداری آن پوشش بتنی پیش ساخته (سگمنت) از نوع هگزاگونال می باشد که از دهانه ورودی به سمت دهانه خروجی با شیب منفی حفاری شده است. توده های سنگی مسیر تونل عمدتاً انواع سنگ های شیست، میکاشیست، اسلیت، شیل، ماسه سنگ، سنگ آهک و کنگلومرا می باشد. بنابراین احتمال پتانسیل مچاله شوندگی در سنگ های فوق وجود دارد. به همین منظور در این پروژه، به ارزیابی این پدیده به روش های تجربی، تحلیلی و نیمه تحلیلی پرداخته شده است. سپس مقطع بحرانی از نظر بیشترین پتانسیل مچاله شوندگی تعیین شده و در نهایت مدل سازی عددی این پدیده انجام شده است. در این تحقیق بر اساس نتایج حاصل از روش های تجربی و تحلیلی، توده سنگ های مقطع فیلیتی به عنوان مقطع مچاله شونده شناسایی شد. در مرحله بعد پارامترهای خزشی مقطع فیلیتی مطابق با مدل برگر در آزمایشگاه استخراج شد. سپس مدل سازی مقطع فیلیتی با استفاده از نرم افزارهای flac2d وflac3d با مدل برگر به مدت 100 روز (دراز مدت) انجام شد. نتایج این مدل سازی جابجایی های بسیار بزرگی را نشان داد که ناشی از کیفیت بسیار پایین توده سنگ در این پهنه از تونل است. نتایج مدل سازی عددی در کوتاه مدت، نشان داد که سپر tbm در این مقطع گیر خواهد کرد. همچنین مدل سازی این مقطع در دراز مدت، ناپایداری و شکست سیستم نگهداری سگمنتی را نشان داد. طبق گزارشات محلی پروژه، سیستم نگهداری سگمنتی این پهنه از مسیر تونل، دچار شکست شده که با نتایج حاصل از روش های عددی و تحلیلی مطابقت دارد. در پایان این مطالعه نیز، برای سیستم نگهداری مقطع فیلیتی پیشنهاداتی داده شده است.

در اکثر کارهای ژئوتکنیکی نزدیک سطح زمین رفتار مکانیکی توده سنگ تحت تأثیر وجود و خواص ناپیوستگی ها قرار می گیرد. آزمایش برش مفیدترین و رایج ترین آزمایش برای یافتن پارامترهای مقاومت برشی ناپیوستگی می باشد. انتخاب مقدار مقاومت برشی مناسب به درستی انجام آزمایش و تفسیر دقیق آن ها بستگی دارد. وجود ناپیوستگی ها در ساختگاه سد بختیاری که عمدتاً سطوح لایه بندی و درزه ها می باشند، انجام آزمایش های برش آزمایشگاهی و برجا را ضرورت بخشید. تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از تعداد 106 آزمایش برش آزمایشگاهی و تعداد 3 آزمایش برش برجا برای تعیین مقاومت برشی و توسعه مدل ساختاری مناسب در ساختگاه انجام شد. مدل ساختاری توسعه داده شده در ساختگاه مدل بارتن می باشد. پارامترهای مورد نیاز جهت تخمین مقاومت برشی شامل jrc و jcs و ?_r می باشند. برای تعیین ضریب زبری سطح (jrc) ابتدا با استفاده از کد توسعه داده شده به زبان برنامه نویسی c# و روابط موجود بعد فراکتال (d) تعیین شد. سپس مقدار jrc طبق روابط موجود تعیین گردید. همچنین در این تحقیق رابطه جدیدی جهت تعیین مقدار jrc از مقادیر d ارزیابی شد؛ و پارامتر ضریب زبری سطح با استفاده از این رابطه تعیین گردید. سپس ارتباط بعد فراکتال d و ضریب زبری سطح jrc و زاویه دندانه داری i به ترتیب با طول نمونه ارزیابی شد و روابط جدیدی بین آن ها توسعه داده شد. نتایج نشان داد که در طول 550 میلی متر پارامترهای d و jrc و i تقریباً یکنواخت می باشند. همچنین زاویه اصطکاک باقیمانده با استفاده از مدل موهر-کلمب و مقاومت فشاری دیواره درزه با استفاده از چکش اشمیت و روابط موجود تعیین گردید. سپس با توجه به پارامترهای تعیین شده، مدل ساختاری مناسب، برای ناپیوستگی های اصلی ساختگاه که سطوح لایه بندی و درزه ها می باشند تعیین گردید. بعد از تعیین مدل ساختاری مناسب بر مبنای آزمایش های برش آزمایشگاهی و برجا مقاومت برشی توده سنگ ساختگاه ارزیابی شد. بر همین اساس با توجه به کمبود آزمایش های برش در هر مقیاسی، سعی بر آن شد که ابتدا مدل های آزمایشگاهی و برجا در نرم افزار عددی udec ساخته شود، نتایج مدل سازی عددی با استفاده از نتایج حاصل از آزمایش های آزمایشگاهی و برجا کالیبره شد. سپس 36 نمونه از 106 عدد آزمایش برش آزمایشگاهی و 3 عدد آزمایش برش برجا به عنوان نمونه انتخاب شد و تأثیر مقیاس در بازه 0.1 تا 2 متر بر مقاومت برشی ناپیوستگی ها ارزیابی گردید. در نهایت با توجه به نتایج 288 عدد آزمایش برش ارتباط مقاومت برشی و طول ناپیوستگی ارزیابی شد؛ و رابطه ای برای تعیین مقاومت برشی در طول l_n بر مبنای مقاومت برشی در طول l_0 توسعه داده شد.

تونل انتقال آب گلاب با قطر حفاری 5/4 متر و طول حدود 10358 متر به منظور آبرسانی به شهرستان های کاشان ، آران و بیدگل از محل سد تنظیمی زاینده رود حفر شده است . این تونل در منطقه ای ، حدود 120 کیلومتری غرب استان اصفهان و 50 کیلومتری شمال شهرکرد قرار گرفته است. هدف اصلی این تحقیق ، بررسی عوامل ترک خوردگی در سگمنت تونل انتقال آب گلاب با نگرش ویژه به تخمین نسبت تنش های برجا در منطقه ی حفر تونل است. با توجه به برداشت های انجام شده در 10 گمانه ی حفرشده در مسیر تونل و مطالعات صحرایی ، توده سنگهای مسیر تونل مورد مطالعه قرار گرفت . هم چنین مقطع بحرانی مسیر تونل با انجام طبقه بندی مهندسی سنگ با روش های تجربی نظیر rqd,rmr,q,rsr تعیین شد. با توجه به اینکه مسیر تونل انتقال آب گلاب از میان سنگهای ضعیف، لایه ای و درزه دار عبور می کند برای تعیین بارهای وارده بر پوشش سگمنتی و مدل سازی آنها از نرم افزار محیط ناپیوسته udec استفاده گردید و سگمنت های تونل نیز به صورت یک رینگ چهار قطعه ای به شکل سه بعدی در نرم افزار محیط پیوسته ی abaqus شبیه سازی شدند. مقادیر بارهای وارده بر پوشش سگمنتی از طریق نرم افزار udec تعیین شده و بر روی سگمنت های شبیه سازی شده در نرم افزار abaqus اعمال گردید. در این تحقیق آنالیز حساسیت بر روی نسبت تنش برجا ، مدول دگرشکل پذیری توده سنگ و ضخامت سگمنت انجام شد و نتایج این آنالیزها نشان داد که با افزایش ضخامت سگمنت از 25 سانتی متر به 30 سانتی متر مقدار تنش و جابه جایی به وجود آمده در رینگ سگمنتی 2/21% کاهش نشان می دهد ولی این افزایش ضخامت در شرایطی که مدول دگرشکل پذیری توده سنگ 5/1 گیگاپاسکال و نسبت تنش برجا 5/0 بود مانع از شکست سگمنت نمی شد. در نهایت پس از بررسی نتایج حاصل از مدل سازی های عددی ، واکنش سگمنت ها با تغییر این سه پارامتر بررسی شده ، و دلایل شکست سگمنت و هم چنین راهکار لازم برای جلوگیری از شکست پوشش سگمنتی در محدوده ی مورد نظر که دارای مچا له شوندگی زیاد و سطوح با لایه بندی ضعیف (تورق) بوده است، تعیین شد.

به منظور مدلسازی epb با روش المان مجزا، با استفاده از تکنیک آنالیز برگشتی تست برش پارامترهای میکرومکانیکی خاک تعیین شده است. سپس نیروی فشار جبهه کار، تراست و گشتاور حاصله از مدلسازی با مقدار واقعی مقایسه شده است. سپس پارامترهای موثر بر سیستم محرکه ماشین مورد بررسی قرار گرفته است.

عملیات شکست هیدرولیکی از جمله روش هایی است که برای در صنایع بالادستی و به منظور افزایش بازده تولید مخازن نفت و گاز به کار می رود. با وجود قدمت مخازن ایران و کاهش میزان تولید در بعضی از مخازن و هم چنین هزینه استخراجی بالای آن ها، تا کنون عملیات شکست هیدرولیکی بر روی آن ها انجام نشده است. از این رو پروژه حاضر، با هدف شبیه سازی فرایند شکست هیدرولیکی به روش اجزاء محدود تعریف شده است، به امید آن که آغازی بر تحقیقات و زمینه ای برای اجرای موفق عملیات شکست هیدرولیکی در این مرز و بوم باشد. در شبیه سازی انجام شده از اطلاعات آزمایشگاهی سنگ مخزن چاه بنگستان اهواز به عنوان داده های ورودی استفاده شده و مدل دوبعدی کرنش صفحه ای برای تحلیل فرایند شکست هیدرولیکی در نرم افزار abaqus6.12 طراحی شده است. تنش های درجا از روابط رایج پیشنهاد شده استخراج گردیده و فشار منفذی و تخلخل برای مدل همگن الاستیک در نظر گرفته شده است. به منظور تحلیل و بررسی مکانیزم جوانه زنی و رشد ترک، برای نخستین بار در این زمینه از روش نوین اجزاء محدود توسعه یافته (xfem) استفاده شده تا برای شبیه سازی ترک به مش بندی ویژه ای نیاز نباشد. هم چنین از مدل آسیب بر مبنای تنش اصلی بیشینه به عنوان معیار ترک استفاده شده است. در این پژوهش مدل هایی با ترک اولیه و بدون ترک اولیه، تحت شرایط مختلف تحلیل و اثر پارامترهایی نظیر تنش های درجا، فشار منفذی، موقعیت ترک های اولیه و خصوصیات مکانیکی سنگ مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس، راستای بحرانی برای جوانه زنی و رشد ترک، راستای عمود بر تنش کمینه درجا به دست آمد و در رقابت ترک های اولیه زاویه دار نسبت به راستای بحرانی، ترک هایی که نزدیک تر به راستای بحرانی بودند، رشد کردند، چرا که بر طبق نمودار فشار رشد استحصال شده برای ترک های اولیه زاویه دار در مدل های دارای 6 ترک، هر چه ترک اولیه از راستای عمود بر تنش درجای کمینه دورتر باشد، به فشار بیش تری برای رشد نیاز دارد. بیش ترین فشار مورد نیاز، در مرحله جوانه زنی مشاهده شد و به ازای هر مرحله از رشد ترک، فشار کاهش یافته و پس از فاصله گرفتن از دهانه چاه، به مقدار مشخصی میل کرد. در رشد ترک های زاویه دار، بلافاصله در اولین مراحل، مسیر ترک به سمت راستای بحرانی متمایل شده و با شیب تندی رشد کرد. در ادامه پس از رشد ترک تقریباً به اندازه شعاع دهانه چاه، ازشیب مسیر ترک کاسته و تقریبا به صورت افقی ادامه یافت. اثر فشار منفذی در مرحله جوانه زنی با کاهش فشار مورد نیاز به اندازه مقدار فشار منفذی و در مرحله رشد با کاهش کمتری مشاهده گردید. به عبارت دیگر مشخص شد، تنش موثر در حضور فشار منفذی معیاری برای استفاده در تحلیل ترک هیدرولیکی به شمار می رود. برای بررسی صحت شبیه سازی و نتایج به دست آمده، نتایج با تئوری و تحقیقات موجود مقایسه شد که انطباق بالا و خطای کم نسبت به تئوری های موجود، از اعتبار و دقت بالای شبیه سازی انجام شده حکایت دارد.

سد و نیروگاه بختیاری، با ارتفاع 325 متر عظیم ترین پروژه سد سازی در ایران و بلندترین سد بتونی دو قوسی جهان خواهد بود. این سد با ظرفیت تولید 1500 مگاوات برق، بر روی رودخانه بختیاری، یکی از سر شاخه های رود دز که دبی متوسط آن 144.6 مترمکعب بر ثانیه می باشد، بنا خواهد شد. سد بختیاری با قرار گرفتن در شمال غربی زاگرس چین خورده، بر روی سنگ های آهکی سازند سروک بنا شده و از دیدگاه زمین شناسی به 7 ناحیه طبقه بندی شده است. نیروگاه زیرزمینی این سد شامل مغار اصلی با ابعاد 46 متر ارتفاع، 23 متر عرض و 160 متر طول و مغار ترانسفورماتور با ابعاد 13 متر ارتفاع، 13 متر عرض و 182 متر طول می باشد و در ناحیه sv4 و sv5 قرار دارد. در این تحقیق ابتدا با مطالعه دقیق ساختار شکستگی ها در محدوده نیروگاه، دسته درزه های غالب تعیین شد. سپس با در نظر گرفتن موقعیت غالب درزه ها و شرایط تنش در منطقه مناسب ترین جهت برای حفر مغار انتخاب شد. در ادامه با مدلسازی عددی در نرم افزار 3dec، مغار نیروگاه در 11 مرحله و مغار ترانسفورماتور در 3 مرحله حفر شد. با تغییر فاصله بین دو مغار از 25 متر تا 100 متر و با تعیین زون پلاستیک در محدوده بین دو مغار، و همچنین با استفاده از روابط تحلیلی برای زون sv4 فاصله 35 متری و زون sv5 فاصله 25 متری به عنوان فواصل بهینه بین دو مغار تعیین شدند. درنهایت با استفاده از مدلسازی عددی سیستم نگهداری برای مغارها، تاندون ها و مونوبارها با فاصله داری 2×2 متر انتخاب شد. طول تاندون ها در زون sv4 برای سقف مغار اصلی با توجه به زون پلاستیک ایجاد شده 10 متر، دیواره سمت راست 20 متر، دیواره سمت چپ 15 متر، برای سقف مغارترانسفورماتور 6 متر و برای دیواره مغار ترانسفورماتور مونوبارهایی با طول 6 متر تعیین شد. در زون sv5 طول تاندون ها برای سقف مغار اصلی 10 متر، در دیواره سمت راست 15 متر، در دیواره سمت چپ 12 متر و در سقف و دیواره مغار ترانسفورماتور مونوبارهایی با طول 6 متر انتخاب شد.

در استخراج یک کانسار، مطالعه پارامترهای موثر و انتخاب بهترین شرایط می تواند اثر قابل ملاحظه ای در کاهش هزینه های معدن کاری داشته باشد. یکی از روشهایی که برای استخراج زغال سنگ استفاده شده و از جذابیت اقتصادی زیادی برخوردار است، روش جبهه کار بلند است. معدن زغال سنگ طبس در 75 کیلومتری شهرستان طبس واقع شده است. معدن پروده بخشی از معدن زغال سنگ طبس است که لایه در حال استخراج در این معدن، لایه c_1 با ضخامت 2 متر می باشد که به روش جبهه کار بلند پسرو در حال استخراج است. راهروهای آن دارای مقطع ذوزنقه با قاعده بزرگ 4.5 متر و ارتفاع 3 متر است که در حال حاضر دیواره و سقف آن با بولت فلزی و قاب فولادی ipb 160 نگهداری می شود. هدف از انجام این پروژه بررسی تعیین عرض لازم برای دیوار حائل ، همگرایی راهروی باربری، فاصله تخریب و طول بهینه جبهه کار با توجه پارامترهای موثر است. بدین منظور مقدار عرض لازم برای دیوار حائل با توجه به تغییر در طول جبهه کار و عمق قرار گیری لایه با استفاده از نرم افزارflac3d بررسی شد . در این راستا مقدار همگرایی راهروی باربری با توجه به فاصله از جبهه کار ، گام تخریب، طول جبهه کار ، شیب لایه و عمق قرارگیری لایه مدل سازی و مورد تحلیل قرار گرفت. همچنین مقدار فاصله تخریب با توجه به شیب لایه و عمق قرارگیری لایه مدلسازی و تحلیل شد و در نهایت مقدار طول بهینه جبهه کار با توجه به فاصله تخریب، عمق قرارگیری لایه و شیب لایه با استفاده از نرم افزارflac3d بررسی شد. نتایج نشان می دهد عرض لازم برای دیوار حائل با افزایش طول جبهه کار زیاد می شود ولی برای طول های بالای 220 متر عرض لازم برای دیوار حائل تغییر نمی کند و همچنین با افزایش عمق قرارگیری لایه، عرض لازم برای دیوار حائل زیاد می شود. با توجه به اینکه در نزدیک جبهه کار فشار زیاد است، همگرایی راهروی باربری نیز زیاد است و با دور شدن از جبهه کار ، همگرایی کاهش می یابد که در فاصله 70 – 80 متر از جبهه کار به مقدار اولیه می رسد و همچنین همگرایی راهروی باربری با افزایش فاصله تخریب، شیب لایه، عمق قرارگیری لایه و طول جبهه کار افزایش می یابد و از طرفی در طول هایی بالای 220 متر فشار وارد بر راهرو و دیوار حائل تقریبا ثابت می شود، همگرایی راهرو نیز بدون تغییر می ماند. یکی از پارامترهای مهم در روش جبهه کار بلند، فاصله تخریب است که با تغییر عمق ، شیب و خصوصیات مقاومتی لایه سقف، فاصله تخریب نیز تغییر می کند به گونه ای که با افزایش عمق قرار گیری لایه، فاصله تخریب کاهش و با افزایش شیب لایه و خصوصیات مقاومتی لایه سقف، فاصله تخریب افزایش می یابد. با تغییر کردن خصوصیات لایه سقف زغال سنگ ،طول بهینه جبهه کار بلند تغییر می کند به گونه ای که با کاهش مقاومت لایه سقف زغال، فاصله تخریب کاهش و فشار کمتری به جبهه کار وارد می شود، در نتیجه طول بهینه جبهه‎ کار بلند افزایش می یابد.طول بهینه جبهه کار با افزایش شیب و عمق قرارگیری لایه زغال کاهش می یابد.

چکیده با انجام تحلیل برگشتی پارامترهای مقاومتی می توان به پارامترهای ورودی برای تحلیل پایداری، طراحی بهینه نگهداری، تعیین ایمنی نگهداری و مدل سازی حفاری مکانیزهtbm و تعیین نشست سطحی ساختمانهای اطراف که مسئله بسیار مهمی در مناطق شهریست، پرداخت. هم چنین به دلیل پیچیدگی های ساختار زمین شناسی، تعداد زیادی از آزمایش های صحرایی برای تعیین این پارامترها نیاز است و این آزمایش ها هزینه و وقت زیادی را شامل می شود. بنابراین تحلیل برگشتی می تواند با صرف هزینه و وقت کمتری، روشی قابل قبول برای تعیین پارامترهای مقاومتی توده های سنگی و خاکی باشد. در این تحقیق تحلیل برگشتی پارامترهای مقاومتی در کل مسیر بر اساس داده های ابزار دقیق ارزیابی شده است. تاثیر هر یک از پارامترها با آنالیز حساسیت بررسی شده است. در تحلیل برگشتی خط a متروی قم از دو روش الگوریتم تک متغیره مستقیم و روش الگوریتم ژنتیک، پارامترهای مقاومتی با خطای قابل قبولی بدست آورده شده است. پارامترهای مجهول در آنالیز برگشتی ، مدول الاستیسیته، ضریب تنش های برجا، زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی می باشد. مقادیر بهینه این 4 پارامتر با استفاده ازتحلیل برگشتی به ترتیبmpa 25 ، 8/0، 30 درجه، kpa20 حاصل شده است. کلمات کلیدی: تحلیل برگشتی، پارامترهای مقاومتی، متروی قم، آنالیز حساسیت، الگوریتم تک متغیره، الگوریتم ژنتیک

خط a قطار شهری قم با طول حدود 14700 متر و تعداد 14 ایستگاه بوده که حفر ایستگاه های a14 تا a3 با ماشین تونل زنی (tbm) و ایستگاه های a3تا a1 به روش تونلسازی مرحله ای (سنتی)پیش بینی شده است. در این تحقیق به بررسی موضوع نشست در حدفاصل ایستگاه a3 (ولیعصر) تا a2 (بقیه الله) که با روش سنتی حفر می شود، پرداخته شده است. در ادامه با به کار گیری نرم افزار flac3d و تعیین پارامتر های مقاومتی به کمک تحلیل برگشتی، تاثیر حفاری تونل بر نشست سطح زمین بررسی شد.سپس محدوده تاثیر جبهه کار و همچنین تاثیر حفاری bench (بخش پایینی تونل) بر top(بخش بالایی تونل) و تاثیر طول گام های مختلف پیشروی مورد بررسی قرار گرفته است.با استفاده از مدلسازی عددی و تحلیل نتایج، مقدار بیشینه نشست 52/1 سانتی متر ارزیابی شده است که با حفاری قسمت bench این میزان به مقدار 62/2 سانتی متر رسید. با افزایش طول گام حفاری میزان نشست ها در سطح زمین افزایش پیدا می کند.در ادامه به بررسی نشست به کمک روابط تحلیلی و تجربی پرداخته شد و نتایج حاصل با روش عددی مقایسه شده است که تطابق نسبتا خوبی بین نتایج، حاصل شد. در بخشی دیگر از این تحقیق، با کمک داده های ابزار بندی موجود در یک ایستگاه ابزار بندی، مدلی در نرم افزار flac3d ساخته شد و نتایج بدست آمده از روش عددی و روش کارگاهی با یکدیگر مقایسه شده. نتایج حاصل از اندازه گیری های ابزار بندی و روش عددی تطابق خیلی خوبی را در ابزار نشست سنج و همگرایی سنج نشان داد.

هدف اصلی از این تحقیق،تعیین پارامترهای ژئومکانیکی توده سنگ ساختگاه سد چم شیر واقع در شهرستان گچساران(از توابع استان کهکیلویه و بویراحمد) می باشد. هدف از احداث این سد، بهره برداری از منابع آب رودخانه زهره می باشد. از اهداف مهم طرح تأمین 110 هزار هکتار از زمین های کشاورزی جنوب کشور و تأمین بخشی از برق مورد نیاز مناطق مجاور است. سد چم شیر با ارتفاع حدود 1?0 متر و حجم مخزن حدود 1,700,000,000مترمکعب به صورت یک سد بتنی وزنی غلطکی ساخته می شود. در زمان انجام طراحی پروژه های مهندسی ، علاوه بر اطلاعات توصیفی و کیفی که توسط بررسی های صحرایی و اکتشافی زیرزمینی گردآوری می شود، داده های کمی و عددی درباره ویژگی های ذاتی یا اکتسابی مصالح نیز مورد نیاز است. از این جهت سنگ را در آزمایشگاه یا در صحرا و بطور برجا، مورد آزمایش قرار می دهند. هدف از این بررسی ها، شناسایی و طبقه بندی سنگ و تعیین روابطی که میان ویژگی های مختلف مصالح وجود دارد می باشد. بررسی های دقیق در این مرحله، می تواند از بروز مشکلات در مرحله اجرا و بهره برداری سدها، جلوگیری نماید. سد چم شیر در دره ای ساختاری – فرسایشی وu شکل در امتداد محور یک ناودیس واقع شده است. توده سنگ های ساختگاه سد شامل 4 واحد سنگی (به ترتیب از سطح زمین به طرف پایین) میشان بالایی، میشان میانی، ناحیه انتقال و میشان زیرین است. در این پژوهش با استفاده از نتایج حاصل از گمانه های اکتشافی، مشاهدات صحرایی، آزمون های برجا و مطالعات آزمایشگاهی به ارزیابی پارامترهای ژئومکانیکی، ژئوتکنیکی و هیدرولیکی توده سنگ واحدهای مختلف ساختگاه سد چم شیر از جمله طبقه بندی مهندسی توده سنگ، مقاومت فشاری، زاویه اصطکاک، چسبندگی، نفوذپذیری، مدول تغییرشکل پذیری و .... پرداخته شده است و ارتباط بین این پارامترها(برای واحدهای مختلف) مورد بررسی قرار گرفته است و در پایان با مقایسه پارامترهای به دست آمده با پارامترهای ژئومکانیکی ساختگاه چند سد ساخته شده در داخل و خارج کشور، نتیجه شده است، که ساختگاه سد چم شیر از نظر پارامترهای ژئومکانیکی، ژئوتکنیکی و هیدرولیکی برای ساخت سد بتنی وزنی مناسب می باشد.

سدها از نظر اقتصادی، اجتماعی و سیاسی دارای اهمیت بسیار زیادی می باشند. نقش سدها در توسعه کشاورزی، عمران مناطق روستایی و شهری، تأمین آب آشامیدنی، تولید انرژی برق آبی و کنترل و تنظیم شدت جریان آب رودخانه ها قابل توجه است. به علت بالا بودن هزینه ساخت سدها و نیز شدت وخامت عواقب ناشی از ناپایداری آنها، مسیله حفاظت، نگهداری و ارزیابی مستمر پایداری سد از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. امروزه رفتارسنجی سدهای بزرگ ، با نصب ابزار های لازم، جهت کنترل پایداری رفتار آنها و سازه های وابسته در زمان های مختلف مورد ارزیابی قرار می گیرد. حفاظت، نگهداری و کنترل رفتار سد، تشخیص خرابی و علاج به موقع آن جهت پیشگیری از وقوع خطرات احتمالی و افزایش طول عمر سد چه در زمان ساخت و چه در زمان بهره برداری توسط ابزار دقیق انجام می شود. بنابراین رفتارسنجی سازه های بزرگی چون سد جهت کنترل پایداری آنها، افزایش طول عمر و جلوگیری از آسیب های جانی و مالی احتمالی را به همراه دارد. به منظور انجام این مهم، در این پایان نامه نتایج حاصل از قرایت ابزار دقیق نصب شده در سد زاینده رود شامل پاندول ها، کلینومترها، پیزومترها، درزسنج ها و... در ابتدای بهره برداری و همچنین دوره پانزده ساله اخیر مورد تجزیه، تحلیل و مقایسه قرار گرفته و وضعیت عملکردی سد ارزیابی شده است. در نهایت مدل المان مجزای پی و بدنه سد زاینده رود با لحاظ نمودن محل دقیق ابزار، بلوک های بدنه سد و پیوسته در نظر گرفتن سنگ پی تهیه شده است. سپس تحلیل ها بر اساس مشخصات دقیق ژیومکانیکی پی انجام شده است. مدل رفتاری مور کولمب برای درزه های بین بلوک ها و در مرز سنگ پی و بدنه استفاده شده و مقایسه بین تغییرشکل های اندازه گیری شده توسط ابزار و مقادیر محاسبه شده توسط مدل عددی مورد بررسی قرار گرفته است و همخوانی خوبی بین نتایج حاصل شده است. این تحقیق نشان داده است که تغییرات تراز آب تأثیر زیادی در تنش ها و تغییر شکل های بدنه سد و سنگ پی دارد. مقادیر جابجایی ها در بلوک های تشکیل دهنده بدنه سد و توده سنگ پی، نشان می دهدکه سد دارای رفتار منظم و نرمال می-باشد و از نظر پایداری وضعیت مطلوبی دارد. در جناح راست به دلیل ضعیف بودن توده سنگ پی و وجود گسل و دایک دیابازی، دلالت به تغییرشکل مماسی بیشتر دارد. همچنین مقدار جابجایی درزها کوچک بوده و از پایداری مطلوبی برخوردار می باشند.

شاتکریت عبارت است از بتن ویا ملاتی که با استفاده از هوای فشرده و با سرعت زیاد به سطح مورد نظر پاشیده و به صورت دینامیکی متراکم می شود. در سالهای اخیرافزایش حفاری های زیرزمینی، باعث شده است که شاتکریت به عنوان یکی از سیستم های نگهداری مورد توجه قرار گیرد. مزایای این روش عبارت اند از: سادگی روش اجرا، در دسترس بودن مصالح اولیه، عدم نیاز به فضای گسترده به منظور عملیات اجرایی، بالا بودن سرعت اجرا، این مزایا باعث شده است که پژوهش گران با بهره گیری از پیشرفت های بوجود آمده در زمینه تکنولوژی بتن به رفع معایب این سیستم بپردازند. در این تحقیق با بهره گیری از دانش تکنولوژی بتن و پیشرفت های بوجود آمده در زمینه بتن پلیمری با خواص مکانیکی بالاکه به صورت شاتکریت قابل اجرا باشد، طراحی شده است که این سیستم را به عنوان یک سیستم نگهداری دائمی مطرح می نماید. برای این منظور مطالعه دقیق برروی اجزاء تشکیل دهنده بتن و تاثیر خواص آنها بر بتن تازه و سخت شده، مورد بررسی قرار گرفت، این امر منجر به طراحی بتنی با خواص مکانیکی ایده آل گردید. در طرح اختلاط شاتکریت عوامل مهمی همچون میزان گیرش، میزان برجهندگی، وزن مخصوص، سرعت گیرش و مقاومت بتن مورد توجه قرار می گیرد، که این عوامل به، نسبت آب به سیمان، عیار سیمان، نسبت مصالح درشت دانه به ریزدانه، نوع و مقدار افزودنی ها، هوای داخل بتن ودر نهایت میزان مهارت فرد بتن پاش بستگی دارد. با توجه به خاصیت شکنندگی بتن، تسلیح این ماده به منظور افزایش شکل پذیری از اهمیت وجایگاه خاصی برخوردار است. یکی از راه های تسلیح بتن استفاده از میلگردهای فولادی است، اما با توجه به اینکه فولاد در دراز مدت بر اثر رطوبت خورده می شود و این امر باعث پوکی بتن شده، بنابراین جایگزین کردن مواد مصنوعی به جای میل گرد های فولادی ضروری است. در این تحقیق از الیاف بارچیپ برای تسلیح داخلی بتن استفاده شده است. این الیاف علاوه برخواص خوب مقاومتی، شکل پذیری زیاد داشته ودر محیطهای اسیدی خورده نمی شود، همچنین این الیاف در برابر آتش سوزی مقاومت بیشتری نسبت به سایر الیاف مصنوعی دارد. از آنجا که بتن یکی از پرکاربردترین مصالح در ساخت و سازها به شمار می رود، هرگونه پژوهش درزمینه ی بهبود خواص این ماده می تواند تأثیر شگرفی بر روند ساخت و سازها بگذارد. از طرفی یکی از عمده ترین ضعف های این نوع مصالح مقاومت برشی پایین آن است. در مناطق لرزه خیز و در سازه های بلند نیروی برشی ایجاد شده در اجزای باربر در اثرپدیده ی زلزله باعث افزایش ابعاد و در نتیجه افزایش جرم مشارکت کننده در زلزله و به دنبال آن رشد نیروی دریافتی می گردد. به همین دلیل افزایش مقاومت برشی و شکل پذیری برشی بتن برای سازه ها سود مند بوده ومقاومت آنهارا در برابر زلزله افزایش می دهد. در این پروژه با استناد به برداشت های آزمایشگاهی نشان داده می شود که مقاومت برشی و شکل پذیری برشی بتن را با استفاده از الیاف بارچیپ تا حد چشمگیری افزایش می یابد.نتایج حاصله از این پژوهش عبارت اند از: مقاومت کششی بتن و شاتکریت به ترتیب 25و16 درصد افزایش می یابد، همچنین مقاومت برشی بتن و شاتکریت 12درصد افزایش داشته است، مقاومت چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی نمونه های بتنی، مقاومت چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی نمونه های شاتکریتی به ترتیب 10، 11 ، 5 ، 14 افزایش می یابد.میزان بهینه الیاف برای بتن5.5 کیلوگرم در متر مکعب و برای شاتکریت 5 به دست آمد.

سد چم شیر در حدود 25 کیلومتری جنوب شهرستان گچساران بر روی رودخانه زهره با سطح حوزه 6770 کیلومتر مربع و متوسط دبی 61 متر مکعب در ثانیه در محل سد ساخته می شود و رودخانه زهره از رودخانه های مهم و پر آب جنوب کشور به شمار میرود. نیروگاه این سد به صورت روباز می باشد. پیت این نیروگاه دارای دو دیواره شرقی و شمالی بوده و از نظر زمین شناسی از سازند میشان تشکیل شده است. قسمت عمده آن را میشان میانی و ناحیه انتقالی تشکیل داده و قسمت پایین آن که اندک می باشد نیز از میشان زیرین تشکیل شده است. با توجه به برداشت های انجام شده از دیواره های پیت نیروگاه مشخص شد که سه دسته درزه غالب در ساختگاه نیروگاه وجود دارد که باعث ایجاد شکست هایی در دیواره می شوند. به منظور بررسی پایداری شیب شیروانی های مشرف بر نیروگاه آنالیزهای متعددی به روش های مختلف صورت گرفته است. برای بررسی شیب نیروگاه از روش های تجربی، تعادل حدی، احتمالی و عددی استفاده شده است. با استفاده از روش تجربی مقدار rmr و smr برای دو دیواره در حالت های اشباع از آب و حالت غیر اشباع به دست آمد و مشخص شد که کمترین مقدار rmr برابر 55 و کمترین مقدار smr برابر 31 می باشد که دارای حالت ناپایدار و شکست گوه ای و صفحه ای می باشد. مهارهای شاتکریت سیستماتیک احداث دیواره در پای شیب و یا بتن دانه ای یا زهکشی از جمله روش های نگهداری پیشنهادی آن می باشد. در واقع این ارزیابی ها مربوط به حالت اشباع می باشد که تقریبا غیر طبیعی می باشد و با اعمال زهکشی مناسب می توان این مقدارsmr را به 42 رساند تا به حالت نسبتا پایدار برسد. مطالعات درزه نگاری نشان داد که امکان چهار نوع شکست وجود دارد ، سه شکست گوه ای و یک شکست صفحه ای، که شیب ها با استفاده از روش های تعادل حدی در فضای دوبعدی و سه بعدی در شرایط زلزله و نگهداری مدل سازی شده اند. نتایج آنالیزها نشان دهنده این موضوع است که سطوح لغزش بحرانی و ضرایب ایمنی مربوطه در حد قابل قبولی می باشند. سپس با توجه به متغیر بودن پارامترهای مقاومتی، احتمال شکست در حالت های مختلف مشخص شد و استفاده از سیستم نگهداری راک بولت با شبکه 5/2*5/2 مناسب برای دیواره شیب تشخیص داده شد. همچنین در کنار آنالیزهای فوق، از روش عددی اجزاء مجزا (با استفاده از نرم افزار 3dec) به منظور محاسبه جابجایی های بوجود آمده در اثر حفاری و چگونگی رفتار شیب در برابر حفاری بهره گرفته شده است. مدلهایی برای سه حالت، پیوسته، وجود دو دسته درزه و سه دسته درزه ساخته شد تا رفتار آنها نسبت به یکدیگر سنجیده شود و تاثیر درزه ها بر پایداری مشخص شود. بر مبنای این آنالیزها حداکثر جابجایی حاصله در نزدیکی سطح حفاری اتفاق افتاده که مقدار آن حدود 3 سانتی متر می باشد. با دور شدن از سطح حفاری از مقدار جابجایی ها کاسته شده و مقدار آن به صفر می رسد که نشان دهنده حرکات سطحی و تغییر شکل نسبتا ملایم شیب می باشد. این موضوع با ضرایب ایمنی و سطوح لغزش به دست آمده از آنالیز شبه استاتیکی تطابق خوبی نشان می دهد و در کل نشان دهنده پایداری سیستم می باشد.

محل مناسب نصب ابزار دقیق تأثیر به سزایی بر کارایی و هزینه تمام شده ابزار، پایداری شیب و عملیات معدن کاری می گذارد. امروزه به علت لحاظ شدن ملاحظات ایمنی، نصب ابزار دقیق به عنوان مهم ترین ابزار کنترل کننده پایداری در کشور های پیشرفته مورد استفاده قرار گرفته است. معدن مس سرچشمه با سطحی معادل 6/3 کیلومترمربع شامل حداکثر 48 پله در دیواره غربی می باشد که در حال حاضر پایداری دیواره غربی آن از مسائل مهم و مورد توجه جدی معدن می باشد. با مطالعات انجام شده در خصوص وضعیت زمین شناسی و ژئومکانیکی توده سنگ های دربرگیرنده ماده معدنی و هندسه معدن، نصب ابزار دقیق در دیواره غربی به عنوان تنها عامل کنترل کننده پایداری در نظر گرفته شده است. برای مکان یابی محل مناسب نصب ابزار دقیق در دیواره غربی معدن مس سرچشمه از سامانه اطلاعات جغرافیایی استفاده شد. انتخاب نوع ابزار و تعیین مکان مناسب برای نصب آن نیاز به شناخت شرایط زمین شناسی، وضعیت ساختاری، خواص توده سنگ و هیدروژئولوژی ناحیه مورد مطالعه دارد. لذا می توان با تعیین و جمع آوری اطلاعات مذکور و تبدیل آن ها به نقشه ، فایل استفاده در سامانه اطلاعات جغرافیایی، محققان را در انتخاب محل مناسب برای نصب ابزار یاری کرد. سپس با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی، عملیات مکان یابی صورت گرفت. در این تحقیق از روش تحلیل سلسله مراتبی و روش منطق فازی استفاده شد. پارامتر های اساسی، سنگ شناسی، آلتراسیون، ارتفاع پیزومتری، گسل، وضعیت ناپیوستگی ها، فاصله داری ناپیوستگی ها، شاخص مقاومت زمین شناسی، امتیاز توده سنگ، ضریب کیفیت سنگ، مقاومت فشاری تک محوره، ارتفاع، شیب و جهت شیب مورد بررسی قرار گرفتند و به نقشه در سامانه اطلاعات جغرافیایی تبدیل شدند. لایه اطلاعاتی مربوط به هر پارامتر بر اساس وزن هر پارامتر، در نرم افزار arcgis9.3، کلاسه بندی و وزن دهی شد و در آخر عملیات تلفیق داده ها با استفاده از روش فازی و تحلیل سلسله مراتبی انجام گرفت. سپس نقشه مناطق مطلوب جهت مکان یابی محل مناسب نصب ابزار دقیق در دیواره غربی معدن مس سرچشمه تهیه شد. در نهایت با انجام عملیات کنترل صحرایی، چندین ناحیه جهت مطالعات تکمیلی در مناطق پیشنهادی مشخص گردید.

اصطلاح شکست هیدرولیکی در مکانیک سنگ، شامل مسدود کردن بخشی از یک چاه توسط توپک (packer) و سپس افزایش فشار سیال در این بخش از چاه برای ایجاد و گسترش شکست در سنگ می باشد. عملیات شکست هیدرولیکی کاربرد وسیعی در ایجاد شکستگی در مخازن نفتی و گازی، چاه¬های عمیق آب و انرژی ژئوترمال و همچنین تعیین تنش برجا در توده های سنگی دارد. با توجه به اهمیت این موضوع در این مطالعه وضعیت شکست و چگونگی شکل گرفتن ترک وگسترش آن در سنگ¬های شکننده مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور نمونه های مورد آزمایش از ساختگاه سد پیرتقی که عمدتا شامل واحدهای سنگی آندزیت می¬باشند، انتخاب شد و برای انجام آزمایشهای مختلف آماده سازی گردید. در این تحقیق آزمایش¬های مکانیک سنگی شامل آزمایش مقاومت فشاری تک محوری ، مقاومت فشاری سه محوری و آزمایش مقاومت کششی برزیلی برروی نمونه های آندزیتی، با دستگاه servo-control و با نرخ بارگذاری (mm/s) 0.001 انجام شد. در ادامه آزمایش تعیین چقرمگی شکست با استفاده از دستگاه بارگذاری سه نقطه ای، و آزمایش شکست هیدرولیکی آزمایشگاهی بر روی هفت نمونه سنگی، به منظور بررسی چگونگی شکل گرفتن و توسعه ترک، تحت شرایط مختلف فشار جانبی انجام شد. با توجه به کرنش پایین و استحکام فشاری بالای نمونه¬های سنگی و همچنین شدت تنش ایجاد شده، انرژی لازم برای گسترش ترک در محدوده رفتار الاستیک برای انجام آزمایش شکست هیدرولیکی فراهم می باشد. نتایج حاصل از آزمایشهای شکست هیدرولیکی نشان داد که با توجه به هندسه شکست، مقدار انرژی حاصل از شکست نمونه¬های سنگی مورد آزمایش، رشد سریع ترک را به همراه دارد. همچنین زمان شکست نمونه¬های سنگی در آزمایش شکست هیدرولیکی، گسترش و شکل گرفتن ترک در این بازه زمانی کوتاه، دلیل روشنی بر این موضوع است. در نهایت مدلسازی عددی با در نظر گرفتن شرایط آزمایشگاهی با استفاده از نرم افزار abaqus انجام شد که مقایسه شکل و زمان لازم برای گسترش وشکل گرفتن ترک در مدلسازی عددی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی را نشان داد.

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.

بهسازی زمین برای افزایش پایداری، کاهش نفوذپذیری خاک و سنگ، تقویت لایه¬های زمین، کاهش پتانسیل روان¬گرایی، افزایش ظرفیت باربری خاک و سنگ و جلوگیری از فرسایش خاک انجام می¬شود. یکی از متداول¬ترین روش¬های بهسازی زمین تزریق است که طی آن سیال تزریق تحت عنوان دوغاب از طریق گمانه وارد زمین می¬شود و با پر کردن درزه و شکاف موجود در سنگ و یا حفرات و فضاهای خالی خاک منجر به بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی زمین می¬شود. در پژوهش حاضر، برای اولین بار از رزین اوره فرمالدهید به عنوان ماده مضاف دوغاب پایه سیمانی برای ایجاد دوغاب تلفیقی پایه سیمانی و شیمیایی برای تزریق در خاک ماسه¬ای در سازندهای آبرفتی با استفاده از دستگاه تزریق مشابه استاندارد astm d 4320 استفاده شده است. زمان عمل آوری، نسبت آب به سیمان و درصد رزین اوره فرمالدهید از پارامترهای بررسی شده در این تحقیق می¬باشند. زمان عمل آوری برای نمونه¬های خاک تزریق شده با استفاده از تلفیق دوغاب سیمانی و شیمیایی با در نظر گرفتن شرایط محیطی مرطوب 28 روز بوده و در زمان کم¬تر از آن دوغاب فرصت چسباندن دانه¬های خاک به یکدیگر را ندارد و به عبارت دیگر خاک تزریق شده به مقاومت بالایی دست نمی¬یابد. با توجه به نتایج آزمایش¬های انجام گرفته ملاحظه گردید که در نمونه¬های تزریق شده با دوغاب تلفیقی با نسبت آب به سیمان 2، بالاترین میزان مقاومت فشاری تک محوری مربوط به زمانی است که دوغاب حاوی 10 درصد رزین اوره فرمالدهید باشد و در این¬صورت مقاومت نمونه تزریق شده با دوغاب تلفیقی بعد از زمان عمل آوری در مقایسه با حالتی که تنها از دوغاب پایه سیمانی برای تزریق استفاده شود، 154 درصد افزایش می¬یابد. در نمونه¬های تزریق شده با استفاده از دوغاب های تلفیقی با نسبت آب به سیمان 5/1 نیز چنین نتیجه¬ای ملاحظه شد که حضور 10 درصد رزین اوره فرمالدهید در دوغاب، باعث می¬شود که نمونه بالاترین مقاومت فشاری تک محوری را از خود نشان دهد. به طور کلی حضور رزین اوره فرمالدهید در کنار دوغاب پایه سیمانی باعث افزایش مقاومت فشاری تک محوری نمونه های تزریق شده نسبت به حالتی که تنها از دوغاب سیمانی استفاده شود، خواهد شد. هم ¬چنین افزایش درصد رزین اوره فرمالدهید در دوغاب تلفیقی معمولاً منجر به افزایش میزان کرنش گسیختگی، مدول الاستیسیته و سرعت امواج طولی نمونه¬ها می¬شود. نتایج آزمایش¬های نفوذپذیری نشان داد که تزریق دوغاب پایه سیمانی با نسبت آب به سیمان 2 منجر به کاهش نفوذپذیری به میزان 6/98 درصد می¬شود و زمانی¬که نسبت آب به سیمان 5/1 باشد میزان کاهش نفوذپذیری به 8/98 درصد می¬رسد. هم¬چنین استفاده از رزین اوره فرمالدهید به همراه دوغاب پایه سیمانی نفوذپذیری را 8/99 درصد کاهش می¬دهد لذا می¬ توان گفت حضور رزین اوره فرمالدهید در دوغاب تأثیر چندانی بر نفوذپذیری نمونه تزریق شده نخواهد داشت.

معدن مکانیزه زغال سنگ طبس در 85 کیلومتری شهرستان طبس در استان خراسان جنوبی واقع شده است. معدن که با بهره¬گیری از دو روش استخراج جبهه کار طولانی پسرو و اتاق¬وپایه مکانیزه برای سالیانه 5/1 میلیون تن زغال در سال طراحی شده است. تحقق این تولید، حمل و نقل مناسب افراد، مواد استخراج شده، تجهیزات معدنی و تدارکات لازمه، ایجاد شرایط مناسب جهت تهویه هوا تونل است. ایجاد شرایط فوق تنها با اطمینان ازپایداری راهروهای معدنی امکان پذیر است. یکی از مشکلات مهم در معدن زغال سنگ طبس، همگرایی در راهرو¬های معدن ناشی از جابجایی سقف، کف و دیواره های آن است. رایج ترین نوع همگرایی در معدن طبس، آماس کف می باشد. در این تحقیق همگرایی تونل های باربری و تهویه پهنه¬های استخراجی 2و3 معدن مرکزی پروده طبس با بهره¬گیری از روش تفاضل محدود و به کارگیری نرم افزار flac3d بررسی شده است. نیروی محوری پیچ¬سنگ¬ راهرو پهنه¬های استخراجی 2و3 مورد بررسی قرار گرفت که مشخص شد، پیچ¬سنگ های نصب شده در سقف تونل¬های تهویه، با ضریب ایمنی بسیار بالایی نصب شده¬اند که با تغییر فاصله نصب سیستم نگهداری، نتایج قابل قبولی حاصل شد. همچنین پیچ سنگ های دیواره در تونل های باربری در حدود 10 متری جبهه کار دچار شکستگی شده اند که با تغییر در آرایش پیچ¬سنگ ها و پیشنهاد آرایش 3 به1 ، دیواره به حالت پایدار رسید و از گسیختگی پیچ سنگ جلوگیری شد. همچنین برای آماس کف سیستم نگهداری پیشنهاد شد که با نصب آن مقدار آماس کف از 50 سانتی متر در تونل های باربری به حدود 20 سانتی متر کاهش یافت.

استحکام سنگ تابع ترکیبات کانی شناسی، شکل دانه ها، اندازه دانه ها، نحوه قرار گرفتن آنها، فضاهای خالی موجود در بین دانه ها و نوع سیمان تشکیل دهنده سنگ است. استحکام سنگ را می توان در آزمایشگاه و یا با استفاده از آزمایش برجا تعیین کرد. اندازه نمونه مورد آزمایش شکل نمونه و نرخ بارگذاری بر نتایج آزمایش تاثیر گذار است. در تحقیق حاضر تاثیر دانه بندی و اندازه نمونه بر روی خواص مقاومتی سنگ مورد بررسی قرار گرفته است برای این منظور سه پانل بتنی با سه دانه بندی مختلف و با سنگ دانه هایی به ابعاد 12، 20 و 25 میلیمتر ساخته شده است. پس از عمل آوری نمونه های بتنی، مغزه هایی با قطرهای 56، 68، 72 و 94 میلیمتر با نسبت طول به قطر برابر با 2 (l/d=2) برای انجام آزمایش ها آماده سازی شده است. علاوه بر پانل های بتنی تعداد 9 تیر، برای هر دانه بندی تعداد سه تیر بتنی برای انجام آزمایش خمش چهارنقطه ای و تعیین مقدار چقرمگی نمونه ها ساخته شده است. برای بررسی تاثیر اندازه دانه ها و حجم نمونه ها بر پارامترهای مقاومتی، آزمایش مقاومت فشاری تک محوری، بار نقطه ای، آزمایش کششی برزیلی، آزمایش سرعت امواج طولی و آزمایش خمش چهار نقطه ای انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده این است که با افزایش اندازه دانه ها مقاومت فشاری برای نمونه های با قطر 56، 68 و 72 میلیمتر بصورت خطی افزایش می یابد و فقط برای نمونه های با قطر 94 میلیمتر یک روند خطی و نزولی مشاهده گردید. مقایسه مدول الاستیک و سرعت امواج طولی در نمونه های با قطرهای متفاوت نشان داد که مقدار مدول و سرعت با افزایش قطر نمونه کاهش پیدا می کند. نتایج حاصل از آزمایش خمش چهار نقطه ای نشان داد که با افزایش اندازه دانه ها از 12 به 20 میلیمتر چقرمگی و فاکتور چقرمگی افزایش می یابد و با افزایش اندازه دانه ها به 25 میلیمتر چقرمگی نمونه ها در مقایسه با نمونه های با دانه بندی 20 میلیمتر با نسبت خیلی کمی کاهش می یابد. نتایج آزمایش مقاومت کششی برزیلی نشان دهنده این امر است که با افزایش نسبت طول به قطر نمونه ها (l/d) ، مقاومت کششی بصورت خطی کاهش می یابد و بالعکس با افزایش اندازه دانه ها مقاومت کششی روند افزایشی را نشان می دهد. یکی از نتایج مهم در این تحقیق که نیاز به مطالعه و بررسی بیشتر دارد، افزایش خواص مقاومتی، با افزایش ابعاد نمونه ها برای قطرهای 56 تا 72 میلیمتر است.

سد و نیروگاه بختیاری درفاصله 100 کیلومتری شهر خرم آباد قرار دارد. سیستم انتقال آب این سد شامل دو تونل با قطر 12 متر می باشد. در تونل سازی مهمترین اقدام پس از انجام عملیات حفاری، نگهداری سازه می باشد. هدف اصلی دراین پروژه بررسی عملکرد سیستم نگهداری دائم تونل انتقال آب سد بختیاری با استفاده از مدل سازی عددی می باشد. از این رو در این پروژه، با در دست داشتن مشخصات سیستم نگهداری و پارامترهای ژئومکانیکی زمین با استفاده ازمدل سازی عددی، چگونگی عملکرد این سیستم نگهداری در تونل مورد نظر بررسی شده است. علاوه بر این در این پروژه، تحلیل حساسیت در خصوص پارامترهای مکانیکی چون e، c و ? و همچنین تاثیر ضخامت شاتکریت در میزان جابجایی، مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج آن ارائه شده است. در تحقیق حاضر از نرم افزار flac 3d برای مدل سازی تونل انتقال آب سد بختیاری استفاده شده است. پس از انجام مدل سازی مشخص شد که حداکثر جابجایی ایجاد شده در سقف تونل بوده و مقدار آن 2/66 سانتی متر می باشد. و پس از نصب سیستم نگهداری، مقدار جابجایی به 1/44 سانتی متر کاهش پیدا کرده است که مقدار قابل قبولی می باشد. در ادامه آنالیز حساسیت انجام شده روی پارامترهای مذکور، اهمیت و تاثیر مدول الاستیک در کاهش میزان جابجایی در مرحله قبل و بعد از نصب سیستم نگهداری را نشان می دهد. در واقع نشان داده شد که توده سنگ با مدول الاستیک 7 گیگاپاسکال، یک توده سنگ مستحکم می باشد. همچنین مشخص شد که مقدار چسبندگی c=0.2 mpa برای یک توده سنگی با ناپیوستگی های با گسترش بیشتر از 20 متر قابل قبول می باشد. افزایش چسبندگی و رسیدن به مقدار c= 5 mpa بیشتر مربوط به سنگ بکر می باشد. با افزایش زاویه اصطکاک و ثابت نگه داشتن دیگر پارامترها مقدار جابجایی تقریبا %25 کاهش پیدا می کند. با استفاده از آنالیز حساسیت مشخص شد که تغییر ضخامت شاتکریت برای سنگ های ضعیف و همچنین سنگ های با کیفیت خوب، تاثیر قابل توجهی بر میزان تغییرات جابجایی ندارد. در ادامه این تحقیق با استفاده از نرم افزار آماری jmp نمودار تغییرات جابجایی نسبت به مدول الاستیک، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی رسم شد که در واقع این نمودار ضریبی از نمودار بدست آمده از اطلاعات نرم افزار flac3d می باشد. در نتیجه به کمک این دو نمودار می توان مقادیر جابجایی را برای مقادیر مختلف مدول الاستیک، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی توده سنگ پیش بینی نمود.

مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ، یکی از مهمترین پارامترهای طراحی در سازندهای سنگی است. این پارامتر قابلیت تغییر شکل پذیری سنگ قبل از مرحله گسیختگی را نشان می دهد. روش های متفاوتی برای تعیین مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ وجود دارد. آزمایش بارگذاری شعاعی درون گمانه(دیلاتومتری) یکی از روش های مرسوم برای اندازه گیری مدول تغییر شکل-پذیری توده سنگ می باشد. نتایج حاصل از این آزمایش متاثر از ناپیوستگی-های موجود در توده سنگ می باشد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که تغییر شکل نرمال و برشی ناپیوستگی ها و گسترش تنش های کششی در دیواره گمانه، به عنوان مکانیزم های حاکم بر تغییر شکل پذیری توده سنگ می باشند. با مقایسه نتایج حاصل از تغییر شکل پذیری در ساختگاه سد، تغییر شکل برشی به عنوان مکانیز غالب در تکیه گاه چپ، و مکانیزم تغییر شکل نرمال به عنوان مکانیزم غالب در تکیه گاه راست تعیین شد. در ادامه به منظور ارزیابی ناهمسانگردی توده سنگ ساختگاه، مدول تغییر شکل پذیری تمام آزمایش ها محاسبه شد و با نمودار تغییرات مدول نسبت به عمق در سه جهت با زایه 120 درجه که با استفاده از نرم افزار rock works ترسیم گردید بود مقایسه شد. در پایان، مقدار gsi برای گمانه های آزمایش دیلاتومتری با استفاده از rmr89 تعیین شد و سپس یک رابطه تجربی برای تعیین مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ با روش تحلیل رگرسیون بین مقادیر مدول اندازه گیری شده توسط دیلاتومتر و پارامتر gsi ارئه شد

هدف اصلی از این تحقیق، تحلیل پایداری و طراحی سیستم نگهداری تونل انتقال آب سد مخزنی ونک (شهدای چشمه علی) واقع در شهر گندمان (از توابع استان چهارمحال بختیاری ) می باشد. هدف از احداث این سد، بهره برداری از منابع آب رودخانه سولگان که از سرشاخه های مهم تخلیه کننده آب های سطحی و کارستیک به رودخانه کارون است می باشد. از اهداف مهم طرح تأمین آب کشاورزی دشت های خان میرزا، چنار محمودی و مونج ودر صورت نیاز تأمین بخشی از مصارف شرب یا صنعت منطقه می باشد. سیستم انتقال آب سد ونک بصورت ترکیبی از سازه های تونل انتقال و مجاری روباز و تحت فشار خواهد بود. تونل انتقال آب با ظرفیت حدود 15 مترمکعب در ثانیه به قطر تمام شده حدود 7/3 متر وطول 3032 متر در رقوم 2075 متر از سطح دریا، آب تنظیمی سد را از طریق برج آبگیر در جناح راست دریاچه سد به ارتفاعات شرقی دره دوراهان گردبیشه انتقال می دهد. مسیر تونل مورد مطالعه از سه سازند مختلف با خصوصیات ژئومکانیکی متفاوت عبور می کند. بر این اساس مسیر تونل به سه بخش جهت تحلیل و طراحی سیستم نگهداری تقسیم شده و پایداری هر قسمت با استفاده از روش های عددی (المان محدود والمان مجزا) و روش های تجربی برآورده شده است. در این تحقیق پارامترهای محاسبه شده مربوط به سیستم نگهدارنده پیشنهادی با استفاده از روش های طبقه بندی مهندسی توده سنگ به دست آورده شده و سپس مدلسازی عددی با استفاده از داده های ژئوتکنیکی وبا لحاظ شرایط مربوطه در نرم افزارهای 3dec و abaqus برای هر منطقه بطور مجزا انجام شده است. کلیه محاسبات در سه مرحله قبل از حفر، بلافاصله بعد ازحفر و در نهایت پس از نصب سیستم نگهداری انجام شده و در هر مرحله کلیه تنش ها و جابجائی ها در اطراف تونل محاسبه گردیده وپس از بررسی ها و قضاوت های مهندسی صورت گرفته در این زمینه مناسب ترین سیستم نگهداری برای هر منطقه طراحی شده است.