نام پژوهشگر: نوید احمدی

بررسی تاثیر ویژگی های مکانیکی ناپیوستگی ها بر توزیع تنش اطراف فضاهای زیرزمینی به روش المان مرزی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه یزد - دانشکده مهندسی معدن 1393
  نوید احمدی   محمد فاتحی مرجی

توده سنگی که در آن کار مهندسی انجام می گیرد همواره دربرگیرنده ناپیوستگی ها است. وقتی که در داخل توده سنگی که تحت تاثیر تنش های برجا قرار دارد، تونل و یا هر حفره زیرزمینی دیگر احداث شود، وضعیت تنش موثر بر سنگ ها در مجاورت این تونل، به هم می خورد و توزیع جدیدی می یابد. تنش در برخی نقاط در اطراف این حفریات زیرزمینی نسبت به حالت اولیه خود افزایش یا کاهش و یا تغییر علامت می یابد. میزان این تغییرات می تواند تحت تاثیر ناپیوستگی ها و درزه های سنگ قرار گیرد. این پژوهش با هدف بررسی و مدل سازی اثر درزه ها بر توزیع تنش، اطراف تونل های دایره ای انجام شده است و برای این منظور با بیان مفاهیم کلی توزیع تنش، مدل های رفتاری توده سنگ، مدل های رفتاری درزه و مبانی روش المان مرزی برای تحلیل تنش بررسی شده است. برای مدلسازی فوق الگوریتمی با استفاده از معیار شکست موهر- کلمپ ارائه گردید و در نرم افزار فرترن توسعه داده شد. این برنامه به روش های مختلف دقت سنجی شد. در نهایت یک دسته درزه با شیب های مختلف 0، 60 و 90 درجه با مقادیر مقاومت چسبندگی،زاویه اصطکاک و سختی برشی و نرمال مختلف مدلسازی و مورد ارزیابی قرار گرفت.در نهایت 27 مدل ایجاد شد که مقادیر تنش ها در دیواره ها و کف و سقف تونل مورد بررسی قرار گرفت و به صورت نمودارهایی ارائه گردید. در این نمودارها تاثیر ویژگی های مکانیکی درزه بر نحوه توزیع تنش به خوبی نمایان می باشد. نتایج بدست آمده نشان داد که اضافه کردن یک دسته درزه به مدل باعث اغتشاش بسیار شدید تنش ها در اطراف تونل می شوند. بررسی نمودارهای تنش درزه ها با زاویه های مختلف نشان داد که تاثیر ویژگی های مکانیکی بر نحوه توزیع تنش مستقل نبوده و به ویژگی های هندسی درزه ها نیز مرتبط می باشد. همچنین درمدل عددی با درزه های افقی تغییر هیچ کدام از ویژگی های مکانیکی تاثیر چندانی بر نحوه توزیع تنش نداشت. اما در مدل عددی با درزه های 30 درجه تغییر اصطکاک داخلی درزه موجب تغییرات شدید تنش ها گردید، در حالی که تغییر دو مولفه مکانیکی دیگر تغییر چندانی در توزیع تنش ها نداشت. در مدل ساخته شده با درزه های 60 درجه، تغییر چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی درزه موجب تغییر توزیع تنش ها گردید و تغییر ضرایب سختی درزه تاثیر بسیار کمی داشت. بی شک نتایج حاصله به نسبت تنش افقی به قائم اولیه نیز مرتبط می باشد و در تحلیل ها بایستی مد نظر قرار گیرد.