شبیه سازی رفتار ناهمسانی در سنگ های نرم با استفاده از مدل چند صفحه

رفتار مکانیکی برخی نهشته های طبیعی به دلیل ساختار ذرات، فرآیند رسوب و تاریخچه بار گذاری متعاقب، ناهمسان بوده و خواص مکانیکی آن در راستاهای مختلف متفاوت می باشد. در مورد درزه ها یا شکاف های داخل سنگ ها نیز نوعی ناهمسانی پدید می آید که ممکن است تأثیر آن از ناهمسانی مربوط به لایه بندی بسیار زیادتر باشد، زیرا وجود درزه نقطه ضعف در توده سنگ به وجود می آورد. رفتار مصالح ناهمسان در برابر بارگذاری همانند رفتار مصالح همسان نمی باشد و مقاومت این مصالح با تغییر راستای بارگذاری، تغییر می نماید. نادیده گرفتن ناهمسانی در مدل سازی مواد ژئوتکنیکی موجب پیش بینی نادرست رفتار آن می شود. مدل ارائه شده در این پژوهش بر مبنای مدل چند صفحه می باشد که رفتار تغییر شکل خاک را توسط پاسخ بر روی چندین صفحه تماسی بیان می کند و سطح تسلیم، قانون جریان و سخت شوندگی، بر روی هر یک از صفحه ها فرمول بندی می شود. معیار گسیختگی در هر صفحه معیار گسیختگی موهر – کلمب بوده و مدل ارائه شده بصورت برنامه جانبی در قالب مدل های رفتاری به برنامه دوبعدی تفاضل محدود flac اضافه شده و درستی آن توسط تحلیل های حل بسته خاص کنترل شده است. مدلسازی ناهمسانی مصالح با استفاده از صفحه ناهمسان جهت شبیه سازی درزه در توده سنگ و روش استفاده از صفحات یکسان لغزش با پارامترهای مختلف مقاومتی جهت شبیه سازی ناهمسانی ذاتی درمصالح رسوبی همانند سنگ نرم در قالب مدل مذکور انجام گرفته است. اگر تعداد صفحات کمتر از 5 عدد باشد، برنامه ماده ژئوتکنیکی را به عنوان توده درزه دار در نظر گرفته و محاسبات در درزه ها و توده سالم به طور مجزا انجام می گیرد. اگر تعداد صفحه ها بیشتر از 5 عدد باشد ناهمسانی به روش استفاده از صفحات یکسان لغزش با وزن مناسب و با پارامترهای مختلف مقاومتی که وابسته به جهت صفحه می باشند، شبیه سازی می شود این روش برای مدلسازی مصالح رسوبی کاربرد دارد. در این حالت با دادن خواص مقاومتی نمونه در راستای صفحه رسوبی و صفحه عمود بر آن می توان ناهمسانی در صفحات مدل چندصفحه را درنظر گرفت. توده سنگ تحت آزمایش مقاومت فشاری تک محوری شبیه سازی شده و اثر درزه بر نتایج حاصل تحلیل شده است. در ادامه اثر ناهمسانی بر رفتار مکانیکی مصالح رسوبی و پایداری شیروانی خاکی و حفاری تونل در مصالح رسوبی نیزبررسی شده است.