به منظور بهره برداری بهینه ازمنابع آبی کشور و تولید انرژی، استفاده ازمنابع آب رودخانه ی مرزی کلاس دراستان آذربایجان غربی شهرستان سردشت ازطریق ایجاد سد برروی رودخانه مزبور پیش بینی گردیده است. هدف ازاجرای طرح در درجه اول،تولید انرژی برق می باشد و کشاورزی و غیره در اولویت های بعدی قرار دارد. هدف تحقیق صورت گرفته، تحلیل پایداری و طراحی سیستم نگهداری تونل انتقال آب به نیروگاه با در نظر گرفتن وضعیت ناهمسانگردی، که در طول مسیر از داخل سنگ های اسلیت عبور می کند و فشار هیدروستاتیک داخلی تونل، می باشد. که برای تحلیل پایداری از روش های تجربی وعددی استفاده شده است. با استفاده از سیستم طبقه بندی مهندسی سنگ rmr)، q و (gsi اقدام به طبقه بندی مسیر تونل شده است و چهار زون ژئوتکنیکی شامل سه زون با ویژگی های تفریبا به هم مشابه و زون گسله با ویژگی متفاوت با بقیه زون مشخص شد. پارامترهای ژئومکانیکی براساس داده های آزمایشگاهی، سیستم های طبقه بندی مهندسی سنگ، روابط تجربی و قضاوت مهندسی تعیین شده است. براساس سیستم های مختلف توده سنگ مسیر تونل در کلاس خیلی ضعیف تا ضعیف قرار دارد. باتوجه به نتایج حاصل از طبقه مهندسی سنگ، برای مدل سازی عددی محیط به صورت پیوسته و از نرم افزار flac3d استفاده شده است. برای تاثیر ناهمسانگردی توده سنگ بر روی پایداری و جابجائی پیرامون تونل، زاویه های مختلف ناهمسانگردی در نظر گرفته شد برای تحلیل ها مدل رفتاری درزه فراگیر و همچنین مدل موهرکلمب مورد استفاده قرار گرفت و برای بررسی جابجائی تونل نسبت به زاویه های مختلف ناهمسانگردی تحلیلی صورت گرفته است و همچنین ضریب اطمینان برای زاویه های مختلف ناهمسانگردی تعیین گردیده است. در تحلیل های عددی تونل در دو حالت (بدون فشار داخلی و همراه با فشار هیدروستاتیک داخلی) همراه با آب زیر زمینی که به صورت هیدروستاتیک به پوشش مدل اعمال شده است، مدل گردید. با توجه به نتایج حاصل از تحلیل ها عددی بحرانی ترین حالت بدون فشار داخلی می باشد که میزان تفاوت در نیروی محوری ایجاد شده در پوشش در حالت بدون فشار داخلی بیشتر از دو برابر حالت همراه با فشار داخلی می باشد. در نهایت با اعمال فشار هیدروستاتیکی داخلی تونل و برای ضخامت های مختلف سگمنت و حفاری با استفاده از ماشین سپری مورد تحلیل قرار گرفت. در مواردی که میزان نیروهای محوری و ممان خمشی اعمالی بر روی سگمنت بیشتر از ظرفیت تحمل آن می باشد ضخامت سپر و همچنین فضای خالی که از تلسکوبی بودن پوسته ناشی می شود مدل شده است که در زون گسله با توجه بالا بودن نیروی محوری میزان دو درصد قطر تونل اضافه حفاری صورت گرفته است و با توجه به اینکه در کل تونل از یک سیستم نگهداری استفاده می شود جهت سیستم نگهداری در کل طول تونل ضخامت بهینه مورد استفاده 35 سانتیمتر پیشنهاد شده است. در طراحی سیستم تسلیح تونل مطابق با استاندارد aci-318 و با توجه به تحت فشار بودن تونل جهت کنترل عرض ترک های ایجاد شده در پوشش فاصله بندی بین آرماتورها طوری در نظر گرفته شده است که عرض ترک ها از حد استاندارد بالاتر نرود. به طور کلی در زون های که مدل رفتاری درزه فراگیر در نظر گرفته شد سه تیپ سیستم تسلیح بر اساس نیرو محوری و ممان های خمشی ایجاد شده در پوشش در نظر گرفته شد و با افزایش عمق تفاوت بین نیروی محوری ایجاد شده در دو مدل درزه فراگیر و موهر کلمب کاهش یافته است.

با گسترش ساخت و سازهای شهری، چالش های جدیدی برای گودبرداری و پایدارسازی در گودبرداری های عمیق مطرح شده اند. یکی از عوامل موثر در طراحی ایمن و اقتصادی سازه های نگهبان، پدیده ی قوس شدگی خاک است. با در نظر گرفتن پدیده ی قوس شدگی خاک می توان هزینه های ساخت سازه ی نگهبان را کاهش داد. در گام اول، به منظور بررسی اثر قوس شدگی در سازه نگهبان مرکب از شمع های فولادی از نوع (2ipe300) و مهارهای فولادی، از نرم افزار plaxis 3d tunnel جهت مدلسازی عددی سه بعدی استفاده شده است. برای مقایسه ی بهتر نتایج، شرایط بارگذاری خارجی و مشخصات فنی المان های سازه ای یکسان فرض شده است . از دو نوع خاک ریزدانه (cl-ml) و درشت دانه (sc-sm) به صورت جداگانه، مطابق با مشخصات ژئوتکنیکی ایستگاه های a2 و l2 خط 2 قطار شهری مشهد، با مدل رفتاری خاک سخت شونده (hs) استفاده گردیده است. مدلسازی با افزایش فاصله ی افقی و قائم 2 متر بین مهارها آغاز شده و تا فاصله ی 4 متر ادامه می یابد. در گام دوم شمع های فولادی حذف و با بلوک های بتنی با ابعاد 3/0*8/0*8/0 متر، جایگزین می شوند. با بررسی و مقایسه ی نتایج مشخص شد که در هر دو روش، با افزایش فاصله ی بین مهارها، جابجایی ها افزایش و ضرایب ایمنی کاهش می یابد. جابجایی ها و ضرایب ایمنی در اثر گودبرداری، در خاک ریزدانه به مراتب بیشتر از خاک درشت دانه است. با مقایسه ی روش شمع- مهاری و بلوک-مهاری، مشخص شد که میزان نشست خاک بالای گود و جابجایی جانبی دیواره ی گود، برای هر دو نوع خاک ریزدانه و درشت دانه، در روش بلوک و مهاری بیشتر و همچنین ضریب ایمنی کمتر از روش شمع-مهاری است. در عین حال در گودهایی که در مجاورت آن سازه های حساس وجود نداشته باشد، استفاده از روش بلوک-مهاری دارای صرفه ی اقتصادی می باشد.

به علت وجود عدم قطعیت در پارامترهای هندسی ناپیوستگی¬ها، همواره راه حل واحد و کارآمدی برای ارزیابی پایداری شیب-های سنگی درزه¬دار وجود ندارد. بدین منظور استفاده از روش¬های احتمالی می¬تواند مناسب¬تر باشد. یکی از این روش¬های احتمالی، استفاده از روش شبکه شکستگی¬های مجزا-المان گسسته (dfn-dem) است. مدل شبکه شکستگی¬های مجزا (dfn) بیان واقعی¬تری از هندسه ناپیوستگی¬ها را در زمین فراهم می¬آورد. این مدل مبتنی بر نمایش تصادفی سیستم ناپیوستگی¬ها براساس تابع چگالی احتمال پارامترهای ناپیوستگی¬ها می¬باشد. نیروهای عمل¬کننده بین بلوک¬ها با استفاده از روش¬های عددی نظیر روش المان گسسته (dem) قابل تخمین است. هدف از این مطالعه توسعه یک رویکرد تحلیل احتمالی و الگوریتم مربوط به آن با استفاده از روش dfn-dem برای تحلیل پایداری شیب¬های سنگی درزه¬دار در شرایط مختلف می¬باشد. مدل¬سازی آماری ناپیوستگی¬های توده¬سنگ در سه بعد، بر اساس پارامترهای هندسی درزه‎ها اعم از موقعیت، اندازه و چگالی آن¬ها در واحد حجم توده¬سنگ صورت می‎گیرد. تعیین اندازه و چگالی ناپیوستگی¬ها در واحد حجم توده¬سنگ به این دلیل که صفحات درزه¬ها، درون توده¬سنگ بوده و نمی‎توان آن‎ها‎ را مستقیما اندازه‎گیری کرد، بسیار دشوار است. در این تحقیق، ناپیوستگی¬های طبیعی تکیه¬گاه چپ سد بختیاری شبیه¬سازی آماری گردید. در مدل¬سازی، ناپیوستگی‎ها بصورت دیسک فرض شدند. توابع توزیع‎ نظری قطر درزه‎ها و همچنین چگالی آن¬ها در واحد حجم توده-سنگ با توجه به توزیع‎های تجربی بدست آمده از برداشت ناپیوستگی‎های ساختگاه، تخمین زده شدند. بررسی¬ها نشان دادند که پارامتر طول درزه¬ها بیشترین برازش را بر توابع چگالی احتمال لاگ¬نرمال و توانی دارد. پس از تولید دیسک¬های هم¬بعد، با استفاده از آزمون واتسون-ویلیام، dfnهای تولید شده مورد صحت¬سنجی قرار گرفتند و شبیه¬ترین dfn با برداشت¬های تجربی برای هرکدام از دسته درزه¬ها انتخاب شد. پس از تعیین پارامترهای هندسی و آماری ناپیوستگی¬ها مدل¬سازی عددی dem بر روی dfnهای تولیدشده در رویکرد dfn-dem برای ارزیابی رفتار شیروانی انجام گردید. در این مطالعه همچنین براساس تاریخچه زمین¬شناسی و تکامل تکتونیک منطقه و آزمایشات برجا، جهت تنش¬های برجا در شیروانی سنگی تکیه¬گاه چپ تعیین شد. برای تحلیل¬های پایداری شیروانی سنگی تکیه¬گاه چپ سد بختیاری از روش¬های تحلیل سینماتیکی، حدی و عددی استفاده شد. در بررسی پایداری به روش سینماتیکی امکان لغزش واژگونی در شیروانی سنگی تکیه¬گاه چپ وجود ندارد. بررسی ریزش صفحه¬ای نشان داد که در دیواره¬های میانی و بالایی احتمال لغزش صفحه¬ای تحت تاثیر دسته درزه j1 وجود دارد. در دیواره میانی و بالایی نیز برای گوه¬های حاصل از تقاطع دسته درزه j1 و لایه¬بندی از نظر هندسی امکان لغزش وجود خواهد داشت. در بررسی پایداری شیب به روش تعادل حدی کمترین مقدار ضریب ایمنی بدست آمده برای شکست صفحه¬ای مربوط به دسته درزه j1 در دیواره بالایی بوده و نتایج نشان می¬دهند که دیواره تکیه-گاه چپ پایدار است. در تحلیل عددی مشخص شد که این شیروانی نیازمند تمهیدات و نصب نگهداری می¬باشد. حجم بلوک¬های ناپایدار براساس جابجایی مجاز میل¬مهارهای مرسوم مورد استفاده در نگهداری شناسایی و مشخص شد که حجم کل بلوک¬های مورد نظر در هر تحلیل، برازش خوبی بر تابع توزیع ویبال دارد و برای سیستم نگهداری میل¬مهار به طول¬های 9، 12 و 15 متر، 80 درصد حجم بلوک¬ها به ترتیب کمتر از 132، 180 و 406 مترمکعب می¬باشند و بایستی به آن توجه شود.

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

امروزه بخش عمده ای از انرژی توسط نیروگاه های برق آبی تولید می شود که براساس شرایط موجود می توانند به دوصورت سطحی وزیرزمینی احداث شوند.برای نیروگاه های زیرزمینی نیاز است که سازه های بزرگ مقیاس ایجاد شود که به دلیل بزرگی ابعاد? حساسیت ویژه وعمر بالای این سازه ها طراحی وتحلیل پایداری آن از اهمیت بالایی برخوردار است.تحلیل پایداری ومسائل مربوط به پایداری فضاهای زیرزمینی یکی از مباحث کاربردی ورایج در مطالعات مکانیک سنگ وژئوتکنیک می باشد.باتوجه به گسترش نرم افزار های متعدد وظهور رایانه های پیشرفته ومناسب برای محاسبات تکراری?روش های عددی تحلیل پایداری سازه های زیرزمینی در مرحله طراحی ونیز در مرحله حفاری به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.براین اساس نرم افزار های سه بعدی مبتنی بر روش های عددی می تواند در طراحی وتحلیل پایداری وبرآورد سیستم نگهداری فضاهای زیرزمینی مورد استفاده قرار گیرد.در این تحقیق پایداری مغار نیروگاه ومجموعه تونل های سد بختیاری مورد بررسی قرار گرفته است.بدین صورت که با توجه به محدودیت های کامپیوتری ابتدا به بررسی رابطه فاصله داری ناپیوستگی ها با ناپایداری تونلی با شعاع معادل مغار با استفاده از نرم افزار 3dec پرداخته می شود وسپس فاصله داری بهینه جهت کاهش حجم داده های مورد تحلیل انتخاب می شود. با توجه به مقادیر فاصله داری انتخاب شده?مدل اصلی به علت وجود دو واحد سنگی مختلف در محل ساختگاه نیروگاه شامل سه بلوک مجزا با نرم افزار3dec طراحی گردیده است.هر بلوک شامل تونل های ورودی آب ?مغار نیروگاه?تونل های باس داکت و تونل های خروج آب می باشد.در نهایت هر سه بلوک مورد تحلیل پایداری قرار گرفته وبا توجه به سیستم نگهداری پیش یینی شده توسط روش های تجربی سیستم نگهداری در هر بلوک اعمال گردیده وبه مقایسه پایداری مدل بدون سیستم نگهداری و با سیستم نگهداری پرداخته می شود.که درنهایت مشخص شد جابجایی در دیواره غربی مغار باتوجه به زاویه دیواره با شیب وامتداد ناپیوستگی ها نسبت به دیواره شرقی بیشتر می باشد.همچنین در میانه مغار در محدوده سقف جابجایی نسبت به ابتدا وانتهای مغار می باشد.

در این پایان نامه، وزن گل بهینه در منطقه مورد مطالعه، با استفاده از نرم افزار flac3d تعیین شد. سپس میزان حساسیت پارامترهای چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی، تنش های برجاو فشار منفذی بر محدوده وزن گل بهینه مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج به دست آمده، نشان می دهد که کاهش چسبندگی و زاویه اصطکاک، محدوده وزن گل بهینه را کاهش می دهد؛ همچنین کاهش فشار منفذی، محدوده بهینه وزن گل را افزایش می دهد؛ و هر چه تنش های برجای اطراف چاه به هم نزدیکتر باشند، این محدوده بیشتر است.

ایجاد فضاهای جدید زیرزمینی از جمله خطوط مترو ممکن است از مجاورت و یا در تقاطع سایر سازه های زیرزمینی عبور کند. قطعه ی شرقی-غربی خط 7متروی 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 دارد و توسط یک دستگاه حفارepb به قطر 9/164 متر حفاری می شود. یکی از چالش های موجود در مسیر حفر تونل قطعه شرقی-غربی، عبور از محدوده ی ایستگاه خط ? تهران می باشد.ایستگاه خط ? دارای مقطع مستطیلی شکل به عرض ?? متر و ارتفاع ?? متر می باشد که دارای ? متر روباره می باشد و به روش کند و پوش احداث می شود. بر اساس بررسی های انجام گرفته، تونل مترو از زیر ایستگاه خط ? عبور خواهد کرد. با توجه به وجود ایستگاه خط ? لازم است که پایداری ایستگاه در حین حفاری تونل مترو حفظ شود و از تغییر شکل و نشست بیش از حد آن جلوگیری شود از طرف دیگر با توجه به تقاطع غیرهمسطح بودن دو تونل باید نشست سطحی را نیز لحاظ و زیر نظر داشت. بدین منظور، لازم است که پارامترهای دستگاه حفار مانند فشار سینه کار، نرخ پیشروی و فشار تزریق نسبت به شرایط ایستگاه و شرایط زمین در محدوده تقاطع دو تونل تعدیل شوند. هدف اصلی از انجام این تحقیق بررسی پایداری ایستگاه و نشست سطحی با استفاده از روش عددی می باشد که 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. برای صحت سنجی مدل سازی نرم افزار flac3d از نرم افزار plaxis 3d tunnel و نتایج ابزار دقیق استفاده شده است. انطباق مقادیر حاصل از مدلسازی flac3d با مقادیر واقعی و مقادیر مدلسازی plaxis 3d tunnel بیانگر اطمینان بخش بودن روش تفاضل محدود می باشد. نتایج مدلسازی نشان می دهد که بیشینه نشست سطحی 2/45 سانتی متر می باشد که در محدوده مجاز می باشد و ایستگاه خط 1 پایدار است.