تعیین روند تغییرات پارامترهای مقاومت برشی در سنگ ها (با نگرشی بر تئوری کلمب)

یکی از بحرانی ترین مراحل در تحلیل پایداری سازه های سنگی نظیر شیروانی ها، تعیین پارامترهای مقاومت برشی در لحظه شکست است. برای تعیین این پارامترهای مقاومتی اغلب از روش های مختلف آنالیز برگشتی بر روی مدل استفاده می شود. اما در عمل، تعیین این پارامترها با عدم قطعیت فراوانی همراه است. از جمله این عدم قطعیت ها، در نظر گرفتن فاکتور اطمینان برابر با یک در آنالیز برگشتی است که، مقادیر مختلفی از چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی بدست می آید. در نتیجه انتخاب و تعیین ترکیب پارامترهای مقاومت برشی در لحظه شکست بر اساس این مقادیر با خطا همراه است. برای تعیین پارامترهای مقاومت برشی از نتایج داده های حاصل از آزمون سه محوره بر روی نمونه ها از دو معیار موهر- کلمب و هوک- براون استفاده می شود. در حقیقت پارامترهای مقاومت برشی حاصل شده بیانگر ترکیب تنش های روی صفحه شکست، حاصل از نمونه های آزمایشگاهی است. به عبارت دیگر چسبندگی وزاویه اصطکاک داخلی بدست آمده از نمونه های آزمایشگاهی به مدل تعمیم داده می شود. تعمیم نتایج حاصل از آزمایشگاه و معیارها به مدل جهت تحلیل، هنگامی امکان پذیر است که نتایج آزمایشگاهی و معیارها با هم مطابقت داشته باشند. هدف از این رساله، ارزیابی کارایی دو معیار موهر- کلمب وهوک- براون در تعیین ترکیب تنش های روی صفحه شکست همچنین ارائه مدلی پیشنهادی به منظور پیش بینی بهتر ترکیب تنش های روی صفحه شکست واقعی وتعیین دامنه و روند تغییرات پارامترهای مقاومت برشی با استفاده از تئوری کلمب است. برای این منظور از اطلاعات بدست آمده از مجموعه ای از داده های حاصل از آزمون سه محوره استفاده می شود. (تنش های روی صفحه شکست واقعی با استفاده از دایره تنش موهر تعیین شده است). برای مقایسه تنش های حاصل از دو معیار با تنش های واقعی از دو روش شاخص عملکرد و جذر میانگین مربعات خطا و برای ارزیابی قابلیت اعتماد تنش های حاصل از دومعیار، از روش نسبت خطاها استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که ترکیب تنش های حاصل از دو معیار تابع پوش شکست می باشد و تابع صفحه شکست واقعی نیست. به منظور تعیین مدلی تجربی برای پیش بینی ترکیب تنش های روی صفحه شکست واقعی از روش رگرسیون چند متغیره استفاده شده است. پارامترهای مستقل شامل تفاضل تنش های اصلی و زاویه صفحه شکست نسبت به محور تنش ماکزیمم در نظر گرفته شده است. اعتبارسنجی نشان می دهد که نتایج حاصل از مدل پیشنهادی مطابقت خوبی با ترکیب تنش های روی صفحه شکست دارد. برای تعیین روند تغییرات و دامنه پارامترهای مقاومت برشی (با استفاده از تئوری کلمب)، ابتدا با ارائه رابطه ای، زاویه صفحه شکست حاصل از نمونه عملی به زاویه صفحه شکست طبق تئوری کلمب تبدیل گردیده است و سپس پارامترهای مقاومت برشی تخمین زده می شود. اعتبارسنجی نشان می دهد که تبدیل زاویه صفحه شکست واقعی به تئوری کلمب و همچنین پارامترهای مقاومت برشی حاصل شده با واقعیت مطابقت دارند.