بررسی تأثیر شرایط مرزی در تنش افقی و قائم ایجاد شده در پایه های معدنی

به علت وجود شرایط مرزی تماس در رابطه با اختلاف ویژگی های مکانیکی سقف یا کف با لایه زغالسنگ، تنش های اصطکاکی در محل تماس بوجود می آید که به صورت تنش افقی در داخل پایه توسعه می یابند. برای بررسی تأثیر شرایط مرزی در تنش های ایجاد شده در پایه های معدنی، به شیوه ای نو پایه هایی دارای نسبت های مختلف عرض به ارتفاع با زاویه اصطکاک سطح تماس سقف و کف (?b) به ترتیب 0، ?10، ?20 و ?30، مقاومت چسبندگی (ce) 0/0، 5/ و 0/1 مگاپاسکال، سختی نرمال (kn) و سختی برشی (ks) به صورت مساوی در دو حالت برابر 1/0 و 01/0 گیگانیوتن بر متر و حالت های مختلف با تغییر در نسبت ضریب ارتجاعی به ضریب پواسون 10، 50، 100 و 225 گیگاپاسکال لایه های سقف و کف به روش عددی با به کارگیری نرم افزار سه بعدی flac3d ضمن استفاده از داده های مربوط به معدن زغالسنگ طبس مدل سازی شدند. مقدار تنش افقی، قائم، مقاومت محوری در معیار شکست تحت تنش های سه محوری و ضریب اطمینان در جهت عرض پایه و در وسط ارتفاع و انتهای پایه به عنوان تابعی از شرایط مرزی تماس و نسبت عرض به ارتفاع پایه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. توزیع پیچیده ای از تنش به عنوان تابعی از تغییر در شرایط مرزی و نسبت عرض به ارتفاع حاصل شد. تنش افقی و قائم، مقاومت محوری و ضریب اطمینان در مرکز و لبه واقع در وسط ارتفاع پایه و تنش افقی در مرکز و لبه واقع صفحه انتهای پایه با افزایش نسبت عرض به ارتفاع و زاویه اصطکاک و نسبت ضریب ارتجاعی به ضریب پواسون سقف و کف افزایش می یابد. مقدار تنش افقی از لبه های پایه به سمت مرکز افزایش می یابد. همچنن مقدار آن در دو انتهای پایه بیشتر از وسط ارتفاع است. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان می دهد که نه تنها نسبت عرض به ارتفاع بلکه شرایط مرزی همچون زاویه اصطکاک بین سقف و کف و سطح پایه و همچنین نسبت ضریب ارتجاعی به ضریب پواسون ( ) سقف و کف تأثیر قابل توجهی در تنش های ایجاد شده در پایه های معدنی و در نتیجه معیارشکست و ضریب اطمینان دارند.