دستیابی به درون زمین، شامل مراحلی است که بی‏شک مرحله نفوذ یکی از ابتدایی‏ترین و مهم‏ترین آنها‏ست. وارد شدن ابزار برش در سنگ و ایجاد خرده‏هایی ازسنگ در ابعاد کوچک و بزرگ و نیز ایجاد ترک‏های داخلی در آن به عنوان فرآیند نفوذ شناخته شده است. در تحلیل مسائل ترک، استفاده از علم مکانیک شکست خطی سنگ، کاربرد وسیعی دارد. در این پایان‏نامه، برای مدل‏سازی انتشار ترک‏ها تحت نفوذ ابزار کند از روش ناپیوستگی جابجایی که زیرمجموعه‏ای از روش المان مرزی است، استفاده شده است. در مدل‏سازی انجام شده، به منظور بالابردن دقت و کاهش مقدار خطا در محاسبه ناپیوستگی جابجایی‏‏ها، در تمامی المان‏‏های مرزی از المان‏های مرتبه بالا (المان‏های کوادراتیک) کمک گرفته شده است، همچنین برای جلوگیری ازخطای ناشی از سینگولاریتی تنش و جابجایی در نزدیکی نوک ترک از المان مخصوص نوک ترک برای محاسبه فاکتورهای شدت تنش و استفاده شده است. در این مدل‏سازی، تأثیر اندازه طول ترک و زاویه انحراف ترک روی فاکتور‏های شدت تنش بررسی شده و نتایج حاصل از روش عددی بدست آمده با نتایج تحلیلی و نتایج موجود در مقالات دیگر مقایسه شده است که صحت و دقت محاسبات عددی فوق را نشان می‏دهد. در حقیقت نتایج مدل‏سازی شده، گامی در جهت ارتقاءِ بازدهی معدنکاری و حفاری، با بهبود طراحی ابزار و تجهیزات نفوذی خواهد بود.

استفاده از روش های آنالیز برگشتی امروزه کار را برای تحلیل بر روی ساختارهای زیرزمینی آسان کرده است. مهندسین از روش های مختلف آنالیز برگشتی در طراحی پارامترهای سیستم نگهداری ساختارهای زیرزمینی استفاده می کنند. روش های آنالیز برگشتی به طور کلی روش هایی هستند که با استفاده از جابجایی های اندازه گیری شده در تونل، پارامترهای سیستم کنترلی به دست می آید. استفاده از جابجایی ها در آنالیز برگشتی به این دلیل است که اندازه گیری جابجایی ها در فیلد کار بسیار آسان و ساده می باشد لذا این پارامتر می تواند در آنالیز برگشتی به طور گسترده های استفاده گردد. روش های آنالیز برگشتی در نهایت منجر به یک تابع خطا یا تابع ارزش می شود که می تواند با استفاده از ابزارهای بهینه سازی، بهینه گردند. در این پایان نامه از روش آنالیز برگشتی مستقیم جابجایی های اندازه گیری شده در تونل استفاده شده است و روش بهینه سازی تک متغیره متناوب از روش های بهینه سازی دقیق مورد استفاده قرار گرفته است. روش تک متغیره متناوب به این صورت انجام می شود که n پارامتر مجهول به طور همزمان بر طبق یک مسیر جستجو تغییر می کنند تا سرانجام تابع خطا کمینه گردد. مورد مطالعاتی این پایان نامه تونل انتقال آب دشت دهاب در استان کرمانشاه می باشد. آنالیز برگشتی در این تونل بر روی دو مقطع 3000 و 4800 متری انجام گرفته است. پارامترهای مجهول در آنالیز برگشتی برای مقطع 3000 متر، مدول الاستیسیته، زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی و حد کشش توده سنگ می باشد و در مقطع 4800 متر به دلیل وجود رفتار خزشی در توده سنگ علاوه بر 4 پارامتر مجهول ذکر شده در بالا، مدول برشی کلوین، ویسکوزیته ماکسول و ویسکوزیته کلوین می باشد. مقادیر پارامترهای بهینه به دست آمده از آنالیز برگشتی برای مقطع 3000 برای مدول الاستیسیته، زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی و حد کشش به ترتیب معادل 1.25 گیگاپاسکال، 15.5 درجه، 28 کیلوپاسکال و 11 کیلوپاسکال می باشد. نتایج این پارامترها برای مقطع 4800 حاصل از آنالیز برگشتی به ترتیب معادل 16.5 گیگاپاسکال، 47.2 درجه، 4.5 و 1.05 مگاپاسکال به دست آمده است مقادیر بهینه این 4 پارامتر برای مقطع 3000 متر در آنالیز برگشتی سه بعدی به ترتیب معادل 1.12 گیگاپاسکال، 14.8 درجه، 30 و 11 کیلوپاسکال حاصل شده است. مقادیر 3 پارامتر مجهول موجود در مدل خزشی برگر برای مدول برشی کلوین، ویسکوزیته کلوین و ویسکوزیته ماکسول به ترتیب معادل 21 گیگاپاسکال، 86.5 گیگاپاسکال ساعت و 9200 گیگاپاسکال ساعت به دست آمده است. اختلافات به دست آمده برای پارامترهای مجهول در دو آنالیز برگشتی دو سه بعدی در حدود 10.4، 4.5، 6.7 و 15.4 درصد به ترتیب ذکر شده در بالا می باشد.

تونل های آبی از اهمیت بالایی برای بقا حیات شهری برخورددار هستند. بررسی پایداری سیستم های نگهداری این تونل ها با توجه به زمان استفاده این تونل ها که از اکثرا مادام العمرمی باشند، از اهمیت بالایی برخوردار است. پروژه انتقال آب نوسود کرمانشاه که با هدف انتقال آب از منطقه کرمانشاه به خوزستان احداث شده است در طول 50 کیلومتر بعلت عبور از مناطق کوهستانی از گزینه تونل استفاده می شود.سیستم حفاری این تونل سیستم حفاری مکانیزه ی دو سپره و نگهداری آن استفاده از قطعات لاینیگ می باشد. بررسی پایداری سسیتم های قطعات بتنی پیش ساخته اغلب بدون در نظر گرفتن درزه های موجود ما بین رینگ های بتنی صورت می پذیرد. که این امر سبب می شود تا شکست های بوجود آمده در رینگ بتنی ناشی از اعمال نیروی فشاری بالاتر از مقاومت فشاری بتن ایجاد شود. در حالیکه با توجه به مشاهدات صورت گرفته در محیط های اجرایی شکست در این رینگ های بتنی در فشاری کمتر از مقاومت های بتنی و در محل تماس درزه ها مشاهده می شود. در این پایان نامهدر بررسی سیستم های نگهداری به ساختار هندسی و جزییات طراحی آن ها توجه شدو سیستم نگهداری توسط نرم افزار تفاضل محدود 3بعدی flac3d شبیه سازی شد و نتایج حاصل با نتایج حاصل از بررسی رینگ بتنی همراه با درزه های موجود در آن با نتایج حاصل از شبیه سازی سیستم نگهداری بصورت یک پوسته ی استوانه ای مقایسه و ارزیابی شد ماکزیمم جابجایی از بررسی رینگ ها همراه با در نظر گرفتن درزه ها 8 میلی متر بدست آمد که با نتایج حاصل از اندازه گیری های برجا هماهنگی بیشتری داشت .

امروزه توسعه شبکه حمل و نقل شهری از جمله ساخت و ساز تونل های مترو از الزامات توسعه شهرهای بزرگ بشمار می رود. به طور کلی حفر تونل در هر عمق از خاک منجر به تغییر سیستم توزیع تنش ها می شود و موجب همگرایی دهانه تونل و بوجود آمدن نشست در سطح زمین می شود. این نشست برای ایمنی سازه های موجود در سطح تاثیرات منفی می گذارد. امروزه استفاده از ماشین های تونلسازی تمام مقطع نوع epb به دلایل زیادی از جمله تأثیر محدود در نشست سطحی سرعت بالای حفاری، ایمنی روش و نصب بلادرنگ لاینینگ رایج شده است. بهترین روش برای مدلسازی نشست یک روش عددی سه بعدی می باشد که نتایج واقعیتری را بدست می دهد. در این تحقیق از روش مدلسازی تفاضل محدود مرحله به مرحله با گام هایی مساوی گام واقعی استفاده شده است. در این مدل پیشروی سپر، نصب لاینینگ و دوغاب پشت لاینینگ تونل خط هفت مترو و بار ناشی از سربارها(ساختمان ها) لحاظ گردیده است. همچنین نشست توسط فرمول تجربی پک نیز محاسبه شده است. در این تحقیق نشست در سطح در روش عددی 1.8 تا 1.992 سانتی متر بدست آمد و در روش تجربی نشست ماکزیمم 4/2 سانتی متر بدست آمد.

توسعه روزافزون کشور در بخش های مختلف اعم از حمل و نقل عمومی شهری، ترابری بین شهری و شبکه های جمع آوری و انتقال آب و فاضلاب، نیاز به احداث تونل های جدید را در کشور ضروری می سازد. طی سال های اخیر، حفاری مکانیزه تونل ها با دستگاه tbm با توجه به بالا بودن سرعت اجرا و کیفیت مطلوب آن به عنوان یک گزینه برای حفر تونل تلقی می شود. از مهم ترین مزایای حفاری مکانیزه اجرای نگهداری دائم با استفاده از قطعات پیش ساخته بتن آرمه بنام سگمنت می باشد. این قطعات هم زمان با عملیات حفاری در پشت سپر انتهایی نصب شده و با ادامه عملیات حفاری و پیشروی دستگاه به منظور توزیع یکنواخت بار وارده از سازند روی پوشش بتنی، فاصله خالی بین این قطعات و توده سنگ دربرگیرنده با تزریق شن نخودی (pea gravel) و دوغاب از طریق حفره های تعبیه شده پر می شود. تجارب اجرایی به خصوص در پروژه حفاری مکانیزه نشان دهنده این موضوع بوده است که پر شدن کامل پشت پوشش بتنی از شن نخودی، امکان پذیر نیست. ریزش های موضعی اتفاق افتاده در دیواره و سقف تونل، صعوبت تزریق شن نخودی در سگمنت سقف، نشست و متراکم شدن آن در اثر لرزش های ناشی از عبور قطار حمل مصالح و همچنین نشت دوغاب سیمان و غیره را می توان بعضی از دلایل عدم پر شدگی کامل دانست. پر نشدن فضای خالی پشت سگمنت (تزریق تماسی نامناسب) ممکن است منجر به تمرکز تنش در پوشش بتنی شده و ناپایداری سازه را در پی داشته باشد. در این مطالعه تأثیر میزان و نوع پرشدگی بر بار وارد بر پوشش بتنی بررسی شد. برای بررسی تأثیر میزان پرشدگی بر بار وارد بر پوشش بتنی 6 وضعیت پرشدگی مختلف در نظر گرفته شده است که عبارتند از: وضعیت های پرشدگی 0%، 50%، 70%، 90%، سقف خالی و پرشدگی کامل. نتایج به دو صورت کیفی و کمی بررسی شد. بررسی کیفی نتایج نشان داد که تغییر درجه پرشدگی باعث تغییر در الگوی جابجایی های توده سنگ و پوشش بتنی، تغییر الگوی تغییرشکل پوشش بتنی، تغییر ابعاد ناحیه پلاستیک اطراف تونل و همچنین باعث تغییر مکان حداکثر نیروی محوری و حداکثر ممان خمشی در پوشش بتنی می شود. ارزیابی کمی نتایج نیز نشان داد که کاهش درجه پرشدگی باعث افزایش تنش طراحی در پوشش بتنی می شود به طوری که تنش طراحی برای مقطع 3000 تونل انتقال آب نوسود در وضعیت پرشدگی 0% از نوع کششی و برابر با 7/12 مگاپاسکال و در وضعیت پرشدگی کامل از نوع فشاری و برابر 6/8 مگاپاسکال می باشد. همچنین در این پایان نامه تأثیر خواص مکانیکی مدول الاستیسیته، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی مخلوط شن نخودی و دوغاب تزریق شده بر نیروهای محوری و ممان های خمشی ایجاد شده در پوشش بتنی تونل نوسود مورد بررسی قرار گرفت.

شکست ناگهانی و غیرمنتظره بعضی از سازه های مهندسی از جمله فضاهای زیرزمینی، خسارات مالی و جانبی فراوانی را داشته است که به دلیل کاربرد فراوان از این سازه ها در سال های اخیر در راه، راه آهن، مترو، سازه های هیدرولیکی و برقابی، ذخیره سازی و ... ، بررسی پایداری این فضا ها، مسئله ای مهم است. انواع شکست در سازه ها شامل شکست نرم و ترد می باشد. که شکست ترد پایه علم مکانیک شکست را تشکیل می دهد. با اینکه سنگ ها موادی ناهمگن، ناهمسانگرد و دارای ناپیوستگی های مختلفی هستند، برای سادگی تحلیل آنها، از مکانیک شکست الاستیک خطی استفاده شده است که این ساده سازی از دقت تحلیل می کاهد. تا کنون در سقف، دیواره و کف سازه های زیرزمینی و همچنین در سیستم نگهداری آنها شکست های فراوانی مشاهده شده است که در صورت استفاده از تئوری مکانیک شکست در بررسی این شکست ها، می توان از خسارات پدید آمده کاست. این پژوهش با هدف بررسی و مدل سازی شبه استاتیکی انتشار ترک در اطراف تونل های دایره ای انجام شده است و برای این منظور با بیان مفاهیم کلی تئوری مکانیک شکست، مکانیک شکست الاستیک خطی و معیارهای انتشار ترک، مبانی روش المان مرزی برای حل مسائل شکست بررسی شده است. در ادامه 45 تونل دایره ای با هندسه یکسان در شرایط مختلف عمق حفاری، ویژگی های مقاومتی سنگ اطراف و نسبت تنش افقی به قائم، در نظر گرفته شده و با انجام مدل سازی شبه استاتیکی، مسئله انتشار ترک در اطراف آن با روش ناپیوستگی- جابجایی و المان های مرتبه دوم حل شده است. نتایج نشان می دهد که بیشترین انتشار ترک در سنگ های کم مقاومت و توزیع تنش تک محوری قائم و تنش تکتونیکی شدید رخ می دهد. همچنین پایدارترین حالت در شرایط توزیع تنش همه جانبه به دست آمد.

چکیده : یکی از مشکلات در تونل سازی و حفر سازه های زیرزمینی وجود زمین های مسأله دار مانند زمین های آماس پذیر است. منظور از زمین های آماس پذیر، خاک و سنگ های سست و شکل پذیری است که با دارا بودن شرایط و استعداد تورم، وضعیت تنش در منطقه را به هم می زنند و مسائل و مشکلات بزرگی را در امر تونل سازی ایجاد می نماید. آماس کف تونل یکی از پدیده های عادی در تونل سازی در زمین های آماسی به ویژه سنگ های سست رسوبی است. تونل های ساخته شده در این نوع زمین ها در اثر فشار تورمی که به سیستم نگهداری وارد می شود، دچار خسارت های شدیدی می شوند. 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 c1 با ضخامت 2 متر می باشد که به روش جبهه کار طولانی پسرو در حال استخراج است. تونل باربری پانل شرقی شماره 2معدن پروده یک طبس (e2.m.g) دارای مقطع ذوزنقه ای با قاعده بزرگ 5/4 متر و ارتفاع 3 متر است که در حال حاضر دیواره و سقف آن با بولت فلزی و قاب فولادی 29v نگهداری می شود. هدف از انجام این پژوهش طراحی مجدد سیستم نگهداری برای مقابله با پدیده آماس کف در تونل مذکور است بدین منظور مقدار آماس کف و اثر پیشروی جبهه کار بر روی مقدار آماس کف با استفاده از نرم افزار flac 3d بررسی شد. نتایج نشان داد که مقدار آماس کف در نقاط شاهد بدون در نظر گرفتن اثر جبهه کار 45 سانتیمتر و زمانی که جبهه کار در فاصله 5 متری نقاط شاهد است به 145 سانتیمتر می رسد که این مقدار با آنچه در واقعیت رخ می دهد نزدیک است. نهایتاً با پیشنهاد سیستم نگهداری از نوع قاب فولادی 180 ipb همراه با حفر کف تونل به شکل قوسی با عمق 40 سانتیمتر و نصب 8 عدد بولت در کف، مقدار آماس کف در 5 متری جبهه کار به کمتر از 20 سانتیمتر کاهش یافت.

حفاری تونل در مجاورت ساختمان های مرتفع و در حال بهره برداری در مناطق شهری، به دلیل عدم فضای کافی در سطح زمین، به موضوعی غیر قابل چشم پوشی تبدیل شده است. بررسی رفتار محیط خاکی در اثر احداث تونل یکی از مباحث مورد مطالعه در حوزه ی ژئوتکنیک است که در سال های اخیر مقالات و مطالعات زیادی را به خود اختصاص داده است. در اثر حفاری تونل در محیط های خاکی تغییر های قابل توجهی در قالب نشست سازه های سطحی و پی های عمیق مجاور در محدوده ی حفاری ایجاد می شود. در این راستا تاثیر حفاری تونل بر کاهش ظرفیت باربری گروه شمعِ مجاور تونل، در محیط های خاکیِ متفاوت، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور از مدلسازی عددی به روش اجزای محدود استفاده شد. مدلسازی در محیط نرم افزاری المان محدود پلکسیس، صورت گرفت. تئوری کرنش صفحه ای و مدل رفتاری موهر-کلمب برای محیط خاکی منظور شد و برای افزایش دقت مدلسازی، المان های مثلثی 15 گره ای به کار گرفته شد. نتایج بدست آمده در مورد تاثیر حفاری تونل بر کاهش ظرفیت باربری گروه شمع در مجاورت تونل، در محیط های خاکی بر طبق هر یک از خصوصیت های محیط خاکی، خصوصیت های گروه شمع و خصوصیت های حفاری، ارائه شد. نتایج مربوط به خصوصیت های محیط خاکی، ناشی از تغییر در هر یک از پارامترهای زاویه ی اصطکاک داخلی، پارامتر چسبندگی، مدول الاستیسیته و نسبت پوآسون خاک، نشان داد که تاثیر مدول الاستیسیته ی خاک بیش از سایر پارامترها بود، بطوری که با تغییر از مقدار 25/16 تا 130 مگاپاسکال، کاهش ظرفیت باربری، به میزان 5/68 درصد، افزایش یافت. همچنین نتایج مربوط به خصوصیت های گروه شمع، ناشی از تغییر در هر یک از پارامترهای طول شمع (محل قرار گیری نوک شمع نسبت به محور تونل)، قطر شمع و فاصله ی مرکز به مرکز شمع ها در امتداد طولی تونل نشان داد که تاثیر طول شمع در محدوده ی 8 الی 17 متری، نسبت به سایر پارامترها بیشتر بود؛ بطوری که کاهش ظرفیت باربری، به میزان 43 درصد، کاهش یافت. بعلاوه، نتایج مربوط به خصوصیت های تونل، ناشی از تغییر در پارامترهای ضخامت پوشش تونل، قطر تونل و کاهش حجم تونل زنی (افت زمین)، نشان داد که تأثیر کاهش حجم تونل زنی بیشتر بوده؛ بطوری که با افزایش افت زمین از 1 تا 5 درصد، کاهش ظرفیت باربری، 2/5 برابر، افزایش یافت.

چکیده تونل¬ها شاهراه¬های حیاتی برای عبور و مرور مردم و حمل ونقل کالا به ویژه در شهر¬های شلوغ و پر رفت¬و¬آمد هستند. به گونه¬ای که زندگی بدون این مسیر¬های کارامد با مشکلات فراوانی روبرو خواهد شد. به طور کلی تونل¬های شهری در عمق زیاد واقع نمی¬شوند از این رو فعالیت¬های واقع در سطح زمین به راحتی تونل را تحت تأثیر قرار می¬دهند و پایداری تونل را با مشکل مواجه می-کنند. از آنجا که احداث هر سازه¬ای نیازمند گودبرداری است بسته به نوع سازه و تعداد طبقات آن دارای ابعاد متفاوتی است. مطالعه¬ی پیش رو اثرات موثر چند پارامتر را بر رفتار تونل در اثر گودبرداری عمیق در مجاورت تونل مورد بررسی قرار داده است. برای این منظور از مدل سازی عددی به روش المان محدود استفاده شد. مدل سازی در محیط نرم افزاری المان محدود پلکسیس، صورت گرفت. نظریه کرنش صفحه ای و مدل رفتاری موهر-کلمب برای محیط خاکی منظور شد و برای افزایش دقت مدل سازی، المان های مثلثی 15 گره ای به کار گرفته شد. نتایج به دست آمده در مورد تأثیر گودبرداری در مجاورت تونل در محیط های خاکی، با تغییر در پارامتر¬هایی نظیر مدول الاستیسیته¬ی خاک، چسبندگی خاک، زاویه¬ی اصطکاک داخلی خاک، عمق گودبرداری، عرض گودبرداری، قطر تونل و با تغییر هم¬زمان خروج از محوریت گودبرداری نسبت به محور تونل ارائه شد. همچنین تأثیر نحوه¬ی گودبرداری بر تغییر مکان¬های افقی و عمودی پوسته¬ی تونل مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تحلیل¬ها نشان داد که افزایش چسبندگی در نمونه¬ی خاکی موجب اندرکنش بیشتر توده¬ی خاکی با پوسته¬ی تونل و یکپارچگی بیشتر آن در انتقال نیروها است و به موجب آن سبب افزایش تغییر مکان¬ها می¬شود. بالطبع افزایش زاویه¬ی اصطکاک داخلی موجب کاهش نیرو¬های محوری و افزایش سایر پارامتر¬ها نظیر تغییر مکان¬ها و نیروهای برشی و لنگر¬های خمشی در تاج تونل می¬شود. از مشاهده¬ی آنالیز¬های تغییرات مدول الاستیسیته¬ی خاک می¬توان دریافت که افزایش مدول الاستیسیته موجب کاهش نیروی محوری، کاهش نیروی برشی، کاهش لنگر خمشی و کاهش تغییر مکان¬های افقی و قائم می¬شود لذا می¬توان نتیجه گرفت که افزایش مدول الاستیسیته¬ی خاک پدیده¬ی مطلوبی در بهبود عملکرد تونل در مجاورت گودبرداری به شمار می¬رود. افزایش عرض و عمق گودبرداری نیز تأثیر منفی بر پوسته¬ی تونل دارد زیرا موجب کاهش نیروهای عمودی و افزایش تغییر مکان¬های قائم آن می¬شود. همچنین هرچه فاصله¬ی محور گودبرداری از محور تونل بیشتر شود تأثیر گودبرداری بر آن کمتر می¬شود. افزایش قطر تونل نیز موجب افزایش نیروهای عمودی و در پی آن افزایش نیروی محوری در تونل می¬شود همچنین با بزرگ¬تر شدن قطر تونل تغییر مکان¬های افقی و عمودی نیز بزرگ تر می¬شوند لذا می¬توان نتیجه گرفت که هرچه قطر تونل کمتر باشد آسیب¬پذیری آن نیز کمتر است. نحوه¬ی گودبرداری نیز بر کاهش میزان تغییر مکان¬های عمودی موثر بود هرچند روش¬های ارائه شده نامرسوم هست ولیکن استفاده از آن¬ها بسته به نظر مهندسین طراح گود می¬تواند انجام بپذیرد. کلمات کلیدی: تاثیرگودبرداری، رفتار تونل، روش اجزای محدود، پلکسیس.

با توجه به حجم زیاد پروژه های در دست مطالعه و اجرا در کشور از قبیل سد سازی، تونل سازی، معدن کاری و نظایر آن ها که به طور عمده در توده سنگ ها انجام می شود، شناخت انواع روش های به سازی در توده سنگ امری ضروری است. به سازی زمین روش های مختلفی از قبیل میخ کوبی، شمع کوبی، دیوارچینی، روش های شیمیایی، تزریق و ... دارد. تزریق روشی است که توسط آن ماده ی تزریق به خلل و فرج و درز و شکاف یا حفره های تشکیلات سنگی و خاکی تزریق شده و موجب بهبود مشخصات تشکیلات می گردد، به طوری که در اثر آن نفوذپذیری لایه ها کم، مقاومت لایه ها زیاد و تغییر شکل پذیری تشکیلات کم می شود. همچنین تزریق تأثیر فراوانی بر خواص مقاومتی توده سنگ دارد که می توان به افزایش چسبندگی، افزایش زاویه ی اصطکاک داخلی و افزایش مدول تغییر شکل پذیری اشاره کرد. اما باید گفت تزریق در سنگ جز روش هایی است که کم تر مورد توجه قرار گرفته و تقریباً در بین سایر روش های به سازی یک روش ناشناخته است که با مطالعات بیشتر و دقیق تر در مورد کارایی آن، می تواند جایگزین خوبی برای کاهش شیب دیواره در توده سنگ ها شود. در این پایان نامه با توجه به افزایش پارامترهای مقاومتی توده سنگ درزه دار در اثر تزریق بر اساس مطالعات گذشته، به بررسی پایداری دیواره غربی معدن پرداخته شد که نشان داد با افزایش 40 درصدی چسبندگی و یا افزایش 30 درصدی زاویه ی اصطکاک با کمک تزریق می-توان پایداری این دیواره از معدن را از 38 درجه به 45 درجه افزایش داد که این امر می تواند باعث کاهش هزینه های باطله برداری در این معدن گردد. همچنین با توجه به تأثیر تزریق بر امتیاز پارامترهای طبقه بندی توده سنگ (rmr)، مقادیر چسبندگی و زاویه ی اصطکاک داخلی توده سنگ در حالت های مختلف rmr محاسبه و با کمک آن ها پایداری دیواره در زاویه های مختلف مورد بررسی قرار گرفت که نشان داد از نظر تئوری و با فرض انجام موفقیت آمیز بودن عملیات تزریق در توده سنگ، پایداری دیواره تا 55 درجه نیز می تواند تأمین شود.

با توسعه معدن روباز و عمیق تر شدن آن و استخراج بیشتر ماده معدنی، میزان باطله استخراج شده نیز به همان نسبت افزایش خواهد یافت و این افزایش سبب بزرگتر شدن دپوی باطله شده که از یک طرف پایداری آن را تهدید خواهد کرد و از طرفی نیز بدلیل نزدیک شدن به دیواره معدن می تواند بر پایداری دیواره تاثیرگذار باشد. از روش های معمول تحلیل پایداری در ژئوتکنیک و مکانیک سنگ، استفاده از روش های عددی و تعادل حدی است که روز به روز در حال افزایش و توسعه است. ولی آنچه که مهم است، تخمین دقیق تر خصوصیات و شرایط محیط جهت تحلیل و به عبارتی تعیین دقیق پارامترهای ورودی است، به طوریکه هرچه این پارامترها به واقعیت نزدیک تر باشند نتایج بدست آمده از تحلیل و خروجی نیز واقعی ترند. تعیین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مواد توسط آزمون های آزمایشگاهی قابل انجام است. اما این تجهیزات برای محیطی مثل دپوی باطله معدن که مخلوطی از سنگ و خاک است نمی توانند به سادگی مورد استفاده قرار بگیرند. یک روش مناسب برای تعیین خواص مکانیکی مواد در چنین محیطی استفاده از آزمایش برجا با دستگاه بزرگ مقیاس سه محوره و جعبه برش است، اما بدلیل زمان بر بودن و هزینه زیاد این تجهیزات نیاز به روش های ساده و کم هزینه تر احساس می شود. یکی از این روش ها روش تحلیل برگشتی است که چندین سال است مورد توجه مهندسین ژئوتکنیک قرار گرفته است. در این پایان نامه از روش تحلیل برگشتی خصوصیات مقاومتی مواد دپوی باطله مورد مطالعاتی معدن سنگ آهن شماره یک گل گهر سیرجان با تکیه بر روش عددی و تحلیلی و استفاده از نمودارهای ارایه شده توسط هوک و بری بدست آمده است. نتایج حاصل از این سه روش برای تخمین چسبندگی و زاویه اصطکاک مواد باطله مطابقت خوبی را با هم نشان می دهند. با توجه به افزایش ارتفاع دپوی باطله معدن و احتمال ریزش آن، حمل مواد باطله به این دپو متوقف شده است. تحلیل پایداری دپوی باطله با استفاده از روش های عددی و تحلیلی و مدل سازی مکانیکی و احتمالاتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهند که فاکتور ایمنی بدست آمده در سه مقطع از دپو نسبت به سایر مقاطع کمتر و احتمال ریزش در این سه مقطع نسبت به سایر مقاطع بیشتر بدست آمده اند و جهت رسیدن به فاکتور ایمنی پایدار 1/2 باید ارتفاع پله در این سه مقطع کاهش یابند. با کاهش ارتفاع در هر مقطع، احتمال ریزش نیز کاهش یافته است.

بررسی رفتار خاک در برابر احداث تونل یکی از مباحث موردمطالعه در حوزه ی ژئوتکنیک است که در سال های اخیر مقالات و مطالعات زیادی را به خود اختصاص داده است. از این رو در این مطالعه به بررسی میزان جابجایی های اطراف تونل در یک مطالعه موردی (خط 1 متروی شیراز) پرداخته شده است. در ابتدا به بررسی وضعیت زمین شناسی و لرزه خیزی منطقه توجه شده است که بر اساس این مطالعات شهر شیراز بر روی آبرفت های جوان دوران چهارم توسعه یافته و منشأ این آبرفت ها تابع حمل رسوب توسط رودخانه فصلی و رسوب گذاری در دریاچه مهارلو می باشد. همچنین با تهیه نقشه لرزه زمین ساخت و بر اساس گسل های فعال و محاسبات انجام شده، گسل های سبزپوشانi، قره و سلطان با داشتن بیشترین شتاب افقی که برابرg591/0،g 535/0 وg 604/0 می باشد مهم ترین گسل های لرزه ای منطقه تشخیص داده شد. سپس پارامترهای فیزیکی و مکانیکی خاک مسیر تونل موردمطالعه بررسی شده است که عمده خاک مسیر از جنس رس با خاصیت خمیری پایین بوده و در بعضی موارد میان لایه های ماسه ای و سیلتی نیز در آن دیده می شود. به دلیل ریزشی بودن خاک مسیر و همچنین بالا بودن سطح آب زیرزمینی باید از سیستم پوشش مناسب در حین حفاری استفاده نمود. درنهایت با مدل سازی در نرم افزار عددی flac 2d میزان جابجایی ها و نیروهای محوری، برشی و لنگر خمشی وارد بر پوشش در تونل مورد بررسی طی دو تحلیل استاتیکی و شبه استاتیکی بدست آمده است و نتایج با یکدیگر مقایسه شده اند. برای اطمینان از صحت مقدار جابجایی های بدست آمده توسط نرم افزار این نتایج با نتایج حاصل از مدل سازی سه بعدی در نرم افزار plaxis 3d و همچنین مقادیر بدست آمده از ابزار دقیق (نشست سنج) مقایسه گردید که درنهایت مطابقت خوبی بین این نتایج وجود داشت. بررسی نتایج مدل سازی در نرم افزار نشان داد که مقادیر جابجایی در حالت تحلیل استاتیکی نسبت به تحلیل شبه استاتیکی کمتر می باشد، همچنین با افزایش ضخامت پوشش نگهدارنده میزان جابجایی ها کمتر شده ولی میزان نیروهای محوری، برشی و لنگر خمشی وارد بر پوشش در این حالت افزایش می یابد. در این میان لنگر خمشی بر روی نمودار با شیب بیشتری افزایش می یابد که علت این افزایش در ارتباط با افزایش صلبیت خمشی پوشش با توان سوم ضخامت می باشد.

روش های تخریبی زیرزمینی را می توان در زمره ی روش هایی دانست که توان رقابت با روش های استخراج سطحی دارند. این روش ها بر اساس امکان تخریب خود به خودی توده سنگ هستند. قابلیت تخریب توده سنگ عامل اساسی در به کارگیری این دسته روش ها است. قابلیت تخریب توده سنگ را می توان در سه دسته ی کلی شامل سیسیتم توده سنگ، شرایط تخریب و سیستم استخراج بررسی کرد. مکانیزم تخریب را می توان به ارتباط این سه دسته در نظر گرفت. عوامل ژئومکانیکی به عنوان یکی از اصلی ترین عوامل موثر بر تخریب در سیستم توده سنگ لحاظ می شوند. دو عامل تنش و ناپیوستگی بیشترین نقش را در قابلیت تخریب ایفا می کنند. در این پژوهش با استفاده از مدلسازی عددی شرایط موجود در توده سنگ مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها نشان دهنده ی اهمیت بالای خصوصیات هندسی و مقاومتی ناپیوستگی ها در قابلیت تخریب هستند. بررسی تنش ها نیز نشان می دهد که با کاهش نرخ تنش های برجا، ایجاد زیربرش موجب افزایش تنش های القایی شده و شرایط تخریب را بهبود می دهد. مدلسازی شرایط توده سنگ آنومالی شماره 8 سه چاهون نیز نشان می دهد که امکان به کارگیری روش های تخریبی به خصوص تخریب بزرگ در این معدن وجود دارد.

رمعدن مرکزی طبس از جمله معادنی است که در ابتدا طراحی آن به روش اتاق و پایه انجام شده است ولی به دلیل بازیابی پایین در حال حاضر به روش جبهه کار کوتاه در حال استخراج است. یکی از مسایلی که در معدن مذکور از اهمیت بالایی برخوردار است، تعیین فاصله مناسب سینه کارهای استخراجی دو پهنه مجاور است. بر این اساس هدف اصلی این تحقیق، تعیین فاصله مناسب بین سینه کارهای دو پهنه استخراجی مجاور در روش جبهه کار کوتاه معدن زغالسنگ مرکزی طبس است. برای این منظور مدل های عددی در نرم افزار flac3d در اختلاف فاصله سینه کارهای استخراجی 5 تا 45 متری پهنه های p5 و p6 دو سینه کار نسبت به یکدیگر و در موقعیت های مختلف از پهنه های استخراجی ایجاد شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داده است که تنش های جلویی روی پایه بین دو پهنه برای اختلاف فاصله سینه کار 25 متر به بعد تغییر چندانی ندارد. علاوه بر این با افزایش فاصله بین دو سینه کار از 25 متر به بعد، تنش های کناری روی پایه زنجیری بین دو پهنه در مجاورت سینه کار با پیشروی بیشتر کاهش می یابد و بر پایه مجاور سینه کار با پیشروی کمتر، تنش ها افزایش می یابد، با این حال زمانی که فاصله بین دو سینه کار 30متر باشد فشار وارد از طرف دو سینه کار بر پایه زنجیری بین دو سینه کار به کمترین مقدار خود می رسد. در نتیجه با پیشروی همزمان دو پهنه با فاصله 30 متر بین دو سینه کار، کمترین مقدار تنش بر پایه زنجیری بین دو پایه وارد می شود.

نشست بالاسر تونل ها در محیط شهری می تواند موجب وارد آمدن خسارات فراوان شود. تونل های دوقلو در محیط های شهری از اهمیت به سزایی در مسیر های جاده ای و ریلی برخوردار است. لذا اطلاع از نشست سطحی بالاسر این تونل اهمیت دوچندانی خواهد داشت.

به طور معمول خسارت های ناشی از فرونشست و شکاف های زمین، همچون تخریب سیستم های آبیاری، خاک های حاصل خیز کشاورزی، آسیب به سازه ها، ایجاد اختلال در خطوط آبرسانی، گاز و فاضلاب، ترمیم ناپذیر، پرهزینه و مخرب هستند. فرونشست زمین در اثر عوامل مختلفی اتفاق می افتد که در این میان استخراج بیش از حد آب زیرزمینی و به دنبال آن افت سطح آب، علت اصلی نشست در اکثر مناطق ایران از جمله دشت یزد- اردکان است. در نشست زمین به دلیل افت سطح آب زیرزمینی عواملی چون خواص مکانیکی خاک، ناپیوستگی ها، ضخامت لایه ی آبدار و ضخامت لایه ی فوقانی دخالت دارند که در این تحقیق به-منظور بررسی تاثیر این عوامل در فرونشست زمین، همچنین تعیین میزان فرونشست در اثر افت سطح آب زیرزمینی در چند منطقه از دشت یزد- اردکان از روش های عددی المان محدود و المان مرزی غیر مستقیم استفاده شده است. به این منظور در رابطه با روش المان محدود از نرم افزار plaxis دوبعدی و برای روش المان مرزی از کدsemiq و semiq-cr استفاده شده است.

چکیده ندارد.

معدن سنگ آهن چادرملو یکی از معادن بزرگ روباز ایران است که در استان یزد واقع می باشد. هم اکنون عملیات استخراجی به منظور استخراج 200 میلیون تن سنگ آهن با نرخ 2/7 میلیون تن در سال در حال انجام است. پیت فعلی معدن که در ابتدا برای استخراج کانسنگ به مدت 30سال طراحی شده دارای عمق 225 متر است. استخراج معدن تا به امروز این واقعیت را آشکار ساخته که شرایط زمین شناسی بسیار پیچیده ای بر منطقه حاکم است تا آن جا که زاویه شیب 55درجه که در ابتدا طراحی شده در بعضی از بخشهای معدن قابل اجرا نیست. در این رساله که هدف از انجام آن تعیین زوایای دقیق دیواره ها در بخشهای مختلف معدن است ، ابتدا اطلاعات در دسترس از مقاطع زمین شناسی تهیه شده توسط کارشناسان روسی در سال 1970 میلادی تا برداشت های انجام شده توسط مشاور طرح در سال 1381 هجری و اطلاعات حاصله از انجام آزمایش بار نقطه ای در معدن ، جمع آوری شد. سپس مقاطع زمین شناسی جدید و به تبع آن پلان ها به فاصله 30 متر تهیه شد. نتایج نشان داد که زاویه شیب ایمن دیواره ها در بخش های مختلف معدن بین 30 تا 55 درجه است.