برای تحلیل، طراحی و پیش¬بینی عملکرد سازه¬هایی که در داخل و یا بر روی توده¬سنگ¬ها ساخته می¬شوند، نیازمند درک صحیح ویژگی¬های ژئومکانیکی توده سنگ¬ از قبیل مقاومت، تغییرشکل¬پذیری، چسپندگی و زاویه اصطکاک داخلی هستیم. در این تحقیق ابتدا با توجه به وجود دسته درزه¬های متعدد در ساختگاه مخزن بالادست نیروگاه تلمبه¬ذخیره¬ای سد آزاد و همچنین هندسه شیب نواحی مختلف شیروانی، انواع شکست های احتمالی در مخزن تشخیص داده شده است. سپس داده¬های ابزار دقیق موجود در ناحیه شمال شرق مخزن (ناحیه گسله با طولی درحدود 400 متر) مورد بررسی قرار گرفته و نیز با بهره¬گیری از تکنیک تحلیل برگشتی و با استفاده از نرم افزار flac 2d، پارامترهای ژئومکانیکی توده¬سنگ از قبیل مدول تغییرشکل، چسپندگی و زاویه اصطکاک داخلی تعیین گردیدکه به ترتیب مقادیر حاصل از آن¬ها 1 گیگاپاسگال، 127 کیلوپاسکال و 35 درجه تعیین گردید. از پارامترهای مقاومتی که با انجام تحلیل برگشتی بدست آمده¬اند، می توان به عنوان پارامترهای ورودی جهت تحلیل پایداری، طراحی بهینه سیستم نگهداری، تعیین ایمنی سیستم نگهداری و غیره استفاده کرد. در مرحله بعد، از روش تحلیلی جهت ارزیابی خطر لرزه خیزی منطقه استفاده شده است که با توجه به تحلیل صورت گرفته گسل کرگینه با بزرگی 7/3 در مقیاس ریشتر به عنوان خطر ناک¬ترین گسل موجود در محدوده مورد مطالعه شناخته شد. در نهایت با تحلیل دینامیکی مخزن مذکور، جابه¬جایی-ها و کرنش¬های ایجاد شده در نقاط مختلف شیروانی در اثر وقوع زلزله محتمل مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی نشان می¬دهد که در قسمت شمال شرقی مخزن بالادست (زون گسله، که بحرانی ترین زون در محدوده مخزن می¬باشد) جابجایی افقی در راستای عمود بر سینه کار شیروانی در نقاط بحرانی از جمله پله دوم به 20 سانتی¬متر و جابجایی در راستای قائم به 5 سانتی¬متر می¬رسد و نیز با بررسی نمودار حاصل از کرنش برشی در برخی نقاط از جمله پله دوم، مقدار کرنش 0/06 را داریم، که با توجه به این نتایج در برخی از نقاط مخزن، ناپایداری خواهیم داشت.

مغارها جزو بزرگترین سازه های حفر شده در زمین توسط بشر است که برای اهداف مختلف احداث شده و مورد استفاده قرار می گیرند. در طـی فرآیند حفاری تا جایی که ممکن است، باید میزان شکستگی و سست شدگی سنگ های اطـراف فضاهای زیرزمینی به حداقل برسد. ضریبها و پارامترهای زیادی وجود دارد که پایداری توده سنگ را تحت تاثیر قرار می دهد و باید اهمیت این پارامترها مشخص شود. با تغییر خصوصیات مکانیکی توده سنگ و یا تغییر رفتار توده سنگ اولویت پارامترها می تواند تغییرکند. سد ونیروگاه تلمبه ذخیره ایی آزاد در غرب استان کردستان واقع شده است که باتوجه به شرایط زمین شناسی و خواص توده سنگ و همچنین حجم بالای محاسبات، جهت مدل سازی و تحلیل حساسیت از نرم افزار اجزا محدود دوبعدی phase2 استفاده شد. پس از تحلیل و تعیین جابجایی ها ی حداکثری و همچنین تعیین حداکثر طول منطقه پلاستیک در محدوده مغار نیروگاه سد آزاد و همچنین تعیین نقاطی که حداکثر نیروی بر میل مهارها وارد می شود در مجموع 7 نقطه جهت تحلیل حساسیت پارامترها تعیین شد.تحلیل حساسیت بر روی تاثیر تغییرپارامترهای مدول تغییر شکل پذیری، ضریب تنش افقی ،چسبندگی و زاویه اصطکاک بر جابجایی و محدوده پلاستیک صورت پذیرفت. نتایج تحلیل حساسیت نسبت به محدوده پلاستیک، نشان می دهد که مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ و زاویه اصطکاک جزو مهمترین پارامترهای موثر بر سازه می باشند. بیشترین ضریب حساسیت بدست آمده در دیواره سمت چپ سازه به میزان 23/3 می باشد که نسبت به زاویه اصطکاک بدست آمده است. نتایج تحلیل حساسیت نسبت به جابجایی نشان می دهد که بیشترین حساسیت متعلق به تغییر زاویه اصطکاک در سقف و به مقدار 43/1 می باشد.با افزایش ضریب تنش افقی، محدوده پلاستیک ایجاد شده در سقف کاهش و در دیواره ها افزایش می یابد. همچنین حساسیت دیواره سمت چپ به مراتب بیشتر از سمت راست بوده که بیشتر به خاطر هندسه مغار می باشد.حساسیت پارامتر تغییرشکل پذیری تقریبا در نقاط مختلف یکسان و بالا می-باشد.کمترین حساسیت حاصله مربوط به چسبندگی توده سنگ می باشد