مدول تغییرشکل‎پذیری، پارامتری مهم در طراحی پروژه‎های عظیم است و اکثر تحلیل‎های ژئومکانیکی بر اساس این پارامتر صورت می‎گیرد. در آزمایش بارگذاری صفحه‎ای که در گالری‎های حفر شده با انفجار انجام می‎شود، ایجاد ناحیه آسیب‎دیده از انفجار اجتناب‎ناپذیر است. جابه‎جایی در ناحیه آسیب‎دیده بیشتر از سایر نواحی بوده و این ناحیه منجر به محاسبه مدول تغییر‎شکل‎پذیری پایین‎تر از مقدار واقعی آن و در نتیجه پایین آمدن فاکتور ایمنی و در نهایت افزایش هزینه‎ها و پیشرفت کند پروژه خواهد شد. در تحقیق حاضر با بهره‎گیری از روابط تجربی، مدول تغییر‎شکل‎پذیری نقطه‎ای ارائه شده توسط اونال و همچنین برداشت‎های رادار نفوذی زمین، ضخامت ناحیه آسیب‎دیده تعیین شد. بررسی‎های انجام شده نشان داد که به طور کلی محاسبه ضخامت آسیب از رابطه تجربی مقدار بیشتری را تخمین می‎زند. همچنین بر اساس برداشت‎های رادار نفوذی زمین، به ازای ضخامت‎های مختلف آسیب ضریبی تعیین گردیده است که این ضریب میزان کاهش مدول از مقدار واقعی در اثر ناحیه آسیبدیده را مشخص می‎کند.

در یک دهه گذشته، تلاش های قابل توجهی به منظور درک صحیح تر رفتار مکانیکی درزه و شکستگی های توده سنگ انجام پذیرفته است. درزه های موجود در توده سنگ، توزیع مقیاسی متفاوت از ابعاد میکروسکوپی (میکرو کراک ها) تا ابعاد بزرگ (گسل ها) را به خود اختصاص داده اند. مطالعات گذشته نشان داده اند که به علت طبیعت ناهمگن و ناپیوسته توده های سنگی، عوامل مختلف مقاومت برشی درزه، وابسته به مقیاس اندازه گیری تغییر می کنند. در این مطالعات تاثیر پارامتر های مختلف مقاومت برشی در برابر تغییرات مقیاس بررسی شده اند و برخی روابط تجربی ارائه شده است. مسئله قابل توجه این است که این روابط واحد نبوده و هر یک روندی متفاوت را ارائه می نمایند و گاهاً بعضی عوامل را نادیده می گیرند. این موضوع به خصوص در رابطه با تغییرات مقاومت برشی نسبت به مقیاس به نحو بارزی دیده می شود. به بیانی دیگر، در رابطه با این عوامل، روند های صعودی و نزولی مختلفی نسبت به مقیاس گزارش شده است. تا به حال مطالعه کمتری در این رابطه با در نظر گرفتن توپوگرافی ثابت سطح درزه انجام شده است. در این تحقیق، تلاش شده است که با شناسایی دقیق زبری در پروفیل ها و سطوح درزه، راهکارهای صحیح اندازه گیری این پارامتر به خصوص در حالت صحرایی ارائه شود تا بتوان تغییر پذیری آنرا نسبت به مقیاس بررسی نمود. برای این منظور، الگوریتم های مختلف تخمین زبری فراکتال در حالت پروفیلی و سطحی تدوین و به کار گرفته شد. علاوه بر این از تکنیک شبکه عصبی مصنوعی به عنوان یک روش در کمی سازی روند تخمین زبری توسط کلاس های استاندارد بارتون بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که در روند افزایش زبری کلاس های استاندراد بارتون، بی نظمی هایی مشاهده می شود. این مسئله لزوم استفاده از روش های دقیق تر چون هندسه فراکتال را تایید کرد. علاوه بر این سایر تحلیل های انجام شده بر روی زبری، نشان داد که این پارامتر بایستی به صورت سطحی و در مقیاسی فراتر از دامنه موج های زبری درجه اول سطح اندازه گیری شود. همچنین در نتایج شبیه سازی عددی آزمایش برش مستقیم در مقیاس های مختلف، روند تغییرات مقاومت برشی پیک نسبت به مقیاس، در مقادیر مختلف تنش نرمال وارده بر سطوح درزه، متفاوت تشخیص داده شد. علاوه بر این در رابطه با تغییرات سایر عوامل برشی نظیر زاویه اصطکاک و چسبندگی نسبت به مقیاس روابطی ارائه شد.

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.

در حال حاضر rqd توسط محققین بسیاری مورد استفاده قرار گرفته و کاربردهایی بسیاری از آن در محاسبه پارامترهای ژئومکانیکی توسعه یافته است. علیرغم گستردگی کاربرد آن، محدودیت-هایی دارد که استفاده از آن را با تردید مواجه نموده است. بررسی های اخیر نشان می دهد که روش تراکم وزنی درزه (weighted joint density- wjd) می تواند بعنوان روشی جایگزین جهت کاهش محدودیت های محاسبه rqd مطرح گردد. برخی از محققین مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ را با استفاده از مقدار rqd محاسبه نموده اند که با توجه به محدودیت های موجود در محاسبه rqd، در مورد اعتبار چنین روابطی تردیدهای جدی وجود دارد. در این پژوهش نتایج آزمایش بارگذاری صفحه ای و مغزه های بدست آمده در 50 نقطه از ساختگاه سد بختیاری مورد استفاده قرار گرفته اند. با بهره گیری از این اطلاعات و کاربرد روش نوین محاسبه rqd، مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ تخمین زده شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از روش متداول و روش تراکم وزنی درزه در محاسبه rqd، نشان دهنده ارتباط بهتر rqd محاسبه شده به روش تراکم وزنی درزه با مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ است