مدل سازی عددی تعیین دگرشکل پذیری و مقاومت توده سنگ درزه دار به صورت سه بعدی

گسترش روزافزون انواع پروژه های مرتبط با مهندسی سنگ نیازمند شناخت بهتری از خصوصیات دگرشکلی و مقاومتی توده سنگ هاست. در میان روش های متعدد مستقیم و غیرمستقیم تعیین پارامترهای مکانیکی توده سنگ، روش شبکه شکستگی مجزا- المان مجزا (dfn-dem) به دلیل در نظر گرفتن واقعیت سیستم شکستگی ها و روش حل مبتنی بر اندرکنش سنگ بکر و شکستگی ها از برتری نسبی برخوردار است. مطالعات گسترده ای که تاکنون بصورت دو بعدی صورت گرفته است، در مقایسه با روش های سه بعدی اغلب سبب بروز فراتخمین در اندازه گیری این پارامترها می شود. در این مطالعه از یک روش اصولی عددی برای بدست آوردن پارامترهای الاستیک معادل و مقاومت توده سنگ های درزه دار در سه بعد با شبکه شکستگی های تصادفی و نامنظم استفاده شده است. بدین منظور آرایش های متفاوتی از شبکه شکستگی مجزا به روش شبیه سازی مونت کارلو و بر مبنای پارامترهای هندسی حاصل از برداشت، تولید شده و تنسور عکس سختی و نماینده حجم معادل(rev) برای پارامترهای دگرشکل پذیری و مقاومتی برای توده سنگ در حالت سه بعدی تعیین شده است. نتایج حاصل از مدلسازی عددی سه بعدی بیانگر ناهمسانگردی در پارامترهای دگرشکل پذیری توده سنگ در راستاهای مختلف است. مقدار مدول دگرشکل پذیری معادل توده سنگ در راستاهای قائم و افقی در مقایسه با مدول دگرشکل پذیری سنگ بکر به ترتیب 48 و 62 درصد کاهش یافته است، که بیانگر ناهمسانگردی در دو جهت مختلف است. ابعاد نماینده حجم معادل تعیین شده برای پارامترهای دگرشکل پذیری و مقاومتی توده سنگ در حالت سه بعدی برابر یک متر است که پیشتر با استفاده از مدلسازی دوبعدی برابر 5 متر بدست آمده بوده است. مقاومت نهائی توده سنگ در مقایسه با مقاومت فشاری تک محوری سنگ بکر به میزان زیادی کاهش یافته است. مقایسه برازش چند معیار شکست دوبعدی و سه بعدی نشان می دهد، معیارهای شکستی که صرفاً مقاومت توده سنگ را با استفاده از روابط تجربی برآورد می کنند، مطابقت چندانی با نتایج حاصل از روش های عددی ندارد. معیارهای سه بعدی که تأثیر تنش اصلی متوسط را در نظر می گیرند، نسبت به معیارهای شکست دو بعدی مقادیر متفاوتی برای پارامترهای مقاومتی برآورد می کنند. همچنین بررسی تأثیر نوع شرایط بارگذاری بیانگر وابستگی شدید پدیده ی شکست توده سنگ به مسیر بارگذاری است.