تحلیل عددی تونل ها در محیط های سنگی با استفاده از معیارهای مکانیک سنگ

بسته به اینکه مصالح تحت اثر چه توع تنشی دچار گسیختگی می شوند، معیارهای مختلفی برای پیش بینی خرابی مصالح ارائه شده است. برخی از این معیارها تئوری و برپایه تنش های کششی و برخی دیگر بر اساس تنش های برشی هستند. اما سنگ ها اغلب تحت تنشهای بالای فشاری قرار دارند از این رو نیاز به تعریف معیاری مناسب این مصالح می باشد. در حوزه مکانیک سنگ معیارهای مختلفی ارائه شده که یکی از بهترین آنها معیار hoek-brown است. اگر معیار را نقطه ای برای شروع تغییر شکلهای خمیری مصالح سنگی بدانیم، ارزیابی رفتار پس از تسلیم اهمیت ویژه ای دارد. ارزیابی رفتار پس از تسلیم، عمدتاً بر پایه ی معیارهای mohr-coulomb و یا drucker-prager که تخصصی سنگ نیستند، انجام شده است و یا به دلیل وجود دشواری هایی در استفاده از معیارهای تخصصی موجود، عموماً در به کار گیری آن ها، ساده سازی هایی شده است که منجر به دقیق نبودن حل می شود. از جمله ی این دشواری ها می توان به وجود نقاط و یا خطوط مرزی در این معیارها اشاره کرد که باعث تکین شدن ماتریس رفتاری و ناهمگرایی حل می گردد. برای غلبه بر این دشواری، از ساده سازی هایی استفاده شده است که از آن جمله می توان به گرد کردن در مرزها و یا استفاده از معیار یا کمان معادل در مرزها اشاره کرد. در پروژه ی حاضر، با انتخاب معیار hoek-brown که یکی از فراگیرترین و بهترین معیارهای تخصصی مکانیک سنگ می باشد، ارزیابی رفتار پس از تسلیم مصالح سنگی، مد نظر قرار گرفته است. در این راه و به منظور غلبه بر مشکلات، از الگوریتم دقیق بازگشت تنش استفاده شده است و رفتار کشسان-خمیری کامل مصالح با توجه به قانون جریان غیر وابسته، توسعه یافته است. با توجه به توانایی روش اجزاء محدود در حل مسائل پیچیده، این روش انتخاب شده و فرمولاسیون به دست آمده، به قالب روش اجزاء محدود برده شده است. به منظور استفاده از فرمولاسیون حاصله در نرم افزار تجاری اجزاء محدود ansys، الگوریتم کد نویسی معیار ارائه شده، خواص برنامه نویسی مربوط به مدلسازی رفتاری در نرم افزار ansys، مفاهیم، اصول، پارامترها و متغیرهای routine مربوطه یعنی usermat و همچنین مراحل اتصال و فعال نمودن کد ها در نرم افزار ansys تشریح شده و در نهایت اقدام به کد نویسی بر پایه ی زبان برنامه نویسی fortran شده است. به منظور اطمینان از صحت استفاده از قوانین رفتاری و پارامتر های موجود در usermat و همچنین حصول اطمینان از مراحل اتصال، فعال سازی و فراخوانی کد نویسی در ansys، به کد نویسی یکی از مدل های رفتاری موجود در ansys یعنی مدل bilinear isotropic hardening بر پایه ی معیار von-misses پرداخته شده و نتایج حاصل از آن با مدل مصالح موجود در ansys مقایسه شده است. نتایج حاصله، بر صحت این مراحل صحّه می گذارد.