چکیده خردشدگی تابعی از ویژگی های توده سنگ، ماده منفجره و طرح انفجار بوده و فاکتور اصلی در کنترل و کاهش هزینه‏های مراحل مختلف عملیات معدنکاری همچون بارگیری، باربری و سنگ شکنی محسوب می گردد. پیش بینی ابعاد قطعات حاصل از انفجار نه تنها در کاهش هزینه های تولید بلکه در دستیابی به طرح انفجاری بهینه موثر خواهد بود. مطالعات و تحقیقات جدی در این زمینه از سال 1970 صورت گرفته و مدل های متنوعی ارائه شده است. برخی از مدل ها تنها متوسط ابعاد خردشدگی (مدل لارسون) و برخی دیگر تمام توزیع خردشدگی (مدل کوز-رم) را تعیین می کنند. اگر چه پیش بینی دقیق توزیع خردشدگی با استفاده از این مدل‏ها به طور کامل امکان پذیر نیست و به طور تقریبی ابعاد قطعات حاصل از انفجار را می‏توان پیش بینی نمود اما امکان اصلاح آن ها برای هر معدن وجود دارد. در این تحقیق پس از بررسی قابلیت مدل‏های تجربی پیش بینی توزیع خردشدگی در معدن سرریز سدگتوند علیا، مدل چونگ-کاتسابانیز با بالاترین قابلیت پیش بینی خردشدگی حاصل از انفجار در منطقه انتخاب و در معدن سنگریزه شماره یک تصحیح گردید. مدل تصحیح شده در معدن شماره دو اعتبارسنجی شد که نتایج نشان دهنده معتبر بودن مدل است. در مرحله بعد با استفاده از مدل تصحیح شده، الگوهای انفجاری با قطر چال های 76 و 89 میلی متر طراحی گردید به گونه ای که نتایج خردشدگی حاصل، در پوش مجاز مصالح سنگریزه سد گتوند علیا قرار گرفت. همچنین با توجه به مفهوم متوسط خردشدگی و مدل گرادی و کیپ (که بیان کننده تعداد ترک های شعاعی اطراف چال انفجاری است)، مدلی برای پیش بینی متوسط خردشدگی ارائه و در معادن سنگریزه سد گتوند علیا اعتبارسنجی شد. کاربرد و اعتبارسنجی مدل پیشنهادی متوسط خردشدگی در معادن سنگریزه سد گتوند علیا نشان داد که این مدل، مدلی مناسب برای پیش بینی خردشدگی انفجارهای بزرگ مقیاس در معادن روباز است.

در یک عملیات انفجار کنترل نتایج جانبی آن مانند لرزش زمین، لرزش هوا، پرتاب سنگ، عقب زدگی، جابجایی نامطلوب، تشکیل و گسترش ترک های نا خواسته و منطق? پودر شد? اطراف چال اهمیت فراوانی دارد. پس از انفجار ماده منفجره، توده سنگ مجاور چال به نواحی پودر شده، ترک خورده و الاستیک تقسیم می شود. در این تحقیق، نتایج آزمایش های میدانی انفجار تک چال و انفجار پیش شکافی سه چال انفجاری بررسی و با نتایج روش های تجربی و مدلسازی های عددی مقایسه شده است. دو آزمایش میدانی تک چال در توده سنگ گل سنگ و کنگلومرا منطق? سد گتوند علیا به ترتیب با استفاده از مواد منفجر? امولایت ترکی و petn و یک آزمایش میدانی انفجار پیش شکافی سه چال انفجاری با استفاده از ماده منفجر? امولایت ترکی با روش فتیل? انفجاری انجام شده و لرزش‏های ناشی از انفجار توسط دو دستگاه لرزه نگار vibroloc ثبت و پردازش شده است. در آزمایش های میدانی تک چال انفجاری در توده سنگ کنگلومرا و گل سنگ منطق? سد گتوند علیا طول ترک های شعاعی حداکثر به ترتیب برابر 100 و 90 سانتی‏متر برداشت شده است. از بین روابط و معیارهای تجربی پیش بینی مناطق اطراف چال انفجار، تخمین شعاع منطق? ترک خورد? اطراف چال با مدل تجربی اش (1963) به مقادیر اندازه گیری شده نزدیک تر است. در انفجارهای تک چال در توده سنگ کنگلومرا حداکثر سرعت ذرات در فواصل 5 و 12 متری از مرکز انفجار به ترتیب برابر 36/42 و 91/7 میلی‏متر برثانیه و در توده سنگ گلسنگ حداکثر سرعت ذرات در فواصل 8 و 13 متری به ترتیب برابر 22/17 و 02/9 میلی‏متر بر ثانیه اندازه گیری شده است. در آزمایش های میدانی انفجار پیش شکافی سه چال انفجاری در توده‏سنگ کنگلومرا یک ترک شعاعی اطراف چال اول به طول 160 سانتی متر تولید شده و یک بلوک سنگی به ابعاد 80×120 سانتی متر در توده سنگ مجاور چال دوم و سوم جابجا شده است. مقادیر حداکثر سرعت ذرات در آزمایش میدانی انفجار پیش شکافی در فواصل 8 و 13 متری از محل انفجار به ترتیب برابر 24/175 و 33/77 میلی متر بر ثانیه ثبت شده است. در تحلیل عددی، از نرم‏افزار المان مجزای udec استفاده شده است. در این تحلیل نحو? انتشار و انعکاس امواج تراکمی حاصل از انفجار، حداکثر سرعت ذرات، تغییرات جابجایی ذرات و گسترش منطق? پودر شده و ترک های شعاعی اطراف چال انفجار بررسی شده است. طول حداکثر ترک های شعاعی 90 سانتی متر و لرزش‏های ناشی از انفجار در فواصل 5 و 12 متری به ترتیب برابر 7/42 و 8/13 میلی‏متر بر ثانیه ثبت برآورد شده است. نتایج تحلیل عددی تک چال انفجاری در توده سنگ گل سنگ منطق? سد گتوند علیا شعاع مناطق پودر شده و طول ترک های شعاعی اطراف چال به ترتیب برابر 20 و 90 سانتی متر و مقدار حداکثر سرعت ذرات در فواصل 8 و 13 متری به ترتیب برابر 2/17 و 27/9 میلی متر بر ثانیه برآورد شده که انطباق مناسبی با نتایج آزمایش میدانی نشان می دهد. با توجه به نتایج مدلسازی عددی انفجار پیش‏شکافی سه چال انفجار در توده سنگ کنگلومرا یک ترک شعاعی به طول 160 سانتی متر در توده‏سنگ مجاور چال اول و دو ترک موازی به فاصل? 80 سانتی متر از هم در توده سنگ مجاور چال های دوم و سوم انتشار یافته اند که احتمال جابجایی یک بلوک سنگی را نشان می دهد. مقادیر حداکثر سرعت ذرات ناشی از انفجار در فواصل 8 و 13 متری به ترتیب برابر 176 و 106 میلی‏متر بر ثانیه برآورد می-شود که انطباق مناسبی با مقادیر ثبت شده در آزمایش میدانی نشان می دهد.

در تحقیق حاضر بار وارده بر پوشش سگمنتی تونل بلند سد سردشت با روش همگرایی - همجواری ارزیابی شده است. ابتدا با توجه به روابط اشلایس مقادیر واقعی فشار خارجی آب زیرزمینی وارد بر پشت پوشش سگمنتی تونل بلند سد سردشت برآورد شده است. در ادامه برای رسم منحنی واکنش زمین با استفاده از معیارهای هوک - براون ، موهر - کولمب و روش خطوط مشخصه، رفتار پلاستیک توده سنگ بررسی شده و نتایج آن با روش های تحلیلی یاد شده مقایسه شده است. همچنین منحنی واکنش زمین در برگیرنده تونل، با استفاده از روش عددی رسم شده و در ادامه با رسم پروفیل تغییر شکل طولی زمین با روش های عددی و تحلیلی (هوک و پانت)، و رسم منحنی مشخصه نگهدارنده تونل، میزان بار وارده بر پوشش سگمنتی تونل تعیین شده است. در ادامه نیروهای داخلی وارده بر پوشش سگمنتی تونل بلند سد سردشت با توجه به تاثیر مفاصل پوشش تعیین شده است. روش تحلیلی برای ساختار مفاصل با تحلیل و آزمایش بر روی نسبت تنش افقی به قائم زمین، ضریب واکنش خاک و پوشش تونل، تاثیر سختی مفاصل، نحوه ی توزیع مفاصل و تعداد مفاصل انجام شده است. در این بررسی ممان خمشی، نیروی محوری و جابجایی های پوشش تونل به علت نیروهای داخلی وارد بر پوشش محاسبه شده است. در پایان با توجه به نمودار اثر متقابل نیروی محوری و ممان خمشی پوشش، پوشش سگمنتی با ضخامت 30 سانتی متر برای تونل بلند انتقال آب سد سردشت با توجه به روش های تحلیلی و عددی برآورد شده است.

علی رغم توسعه تکنولوژی و تولید ماشین آلات با ظرفیت و انعطاف پذیری بالا، استفاده از عملیات حفاری و انفجار در پروژه های معدنی و عمرانی به علت سادگی و صرفه ی اقتصادی کاربرد گسترده ای دارد. عملیات انفجار علاوه بر کارکرد اصلی آن اثرات نامطلوبی بر محیط پیرامون و افراد حاضر در محدوده ی انفجار دارد. یکی از اثرات جانبی انفجار، پدیده انفجار هوا می باشد. انفجار هوا در اثر فشار ناشی از انفجار ماده منفجره بوجود میآید. از آنجایی که در برخی موارد شدت انفجارهوا زیاد بوده و موجب آسیب به سلامتی موجودات، انسان ها و در اکثر مواقع شکستن پنجره ها و سایر خسارات ساختمانی می گردد، باید مورد بررسی قرار گیرد و تا حد ممکن کاهش داده شود. در این تحقیق به منظور بررسی انفجارهوا از روش های تجربی و عددی استفاده شده است و در نهایت با شبیه سازی مدل های دوبعدی و سه بعدی و لحاظ تاثیر پارامترهایی مانند نوع المانبندی و ابعاد المان ها، مقادیر فشار و سرعت حرکت ذرات بررسی شده است. نتیجه این تحقیق نشان می دهد فشار حاصل از مدل های عددی و تجربی در فواصل کمتر از 30 متر از نقطه انفجار دارای اختلاف زیادی است و در فواصل بیش از 40 متر نتایج مشابه را نشان می دهد. همچنین مدل سه بعدی در تعیین فشار بهتر از مدل دوبعدی عمل می کند و نوع المان بندی و ابعاد آن تاثیر ناچیزی بر فشار حاصل دارد.

یکی از مراحل اصلی پروژه های معدنی و عمرانی انفجار می باشد. در طی فرآیند انفجار انرژی قابل توجهی توسط ماده منفجره آزاد می شود. تمام انرژی آزاد شده صرف خردایش سنگ نشده و به صورت ارتعاش، پرتاب سنگ و ... نمایان می شود. ارتعاش حاصل از انفجار به صورت امواج حجمی و سطحی انرژی انفجار را به سازه های اطراف منتقل می کنند. عوارض زمین شناسی مانند ناپیوستگی ها( درزه ها و گسل ها) و پرشدگی ها به عنوان میراکننده عمل کرده و بخشی از انرژی امواج در اثر عبور از این ناپیوستگی ها منتقل، منعکس و یا جذب می گردد. مطالعه مکانیزم انتشار امواج حاصل از انفجار کمک به درک بهتر انرژی انتقال یافته و اثر آن بر سازه های اطراف می کند. هدف از این تحقیق بررسی میزان انتقال انرژی حاصل از انفجار از ناپیوستگی ها و پرشدگی ها می باشد. بدین منظور دو انفجار آزمایشی در سد کنگیر انجام گرفت و ارتعاش حاصل از انفجار در نقاط قبل و بعد از ناپیوستگی ها ثبت شد. همچنین به منظور بررسی مکانیزم انتشار امواج مدلسازی جهت شبیه سازی انفجارها با استفاده از نرم افزار المان مجزای udec انجام گرفت. بررسی روند انتشار در مدلسازی انفجار اول نشان دهنده تاثیر ویژگی های ژئومکانیکی ماده پرکننده ناپیوستگی بر نرخ انتقال و انعکاس امواج می باشد. بصورتیکه میان لایه های خاکی باعث افزایش انعکاس و جذب انرژی موج و میان لایه های سنگی باعث افزایش انتقال آن می شوند. همچنین نتایج بدست آمده دارای همبستگی بالایی با نگاشت های ثبت شده در سد کنگیر می باشند بصورتیکه بیشترین خطای نسبی بین داده های واقعی و نتایج تحلیل در مدلسازی انفجار اول برابر 5/18 درصد و در مدلسازی انفجار دوم 16 درصد است.

خیابان چهارباغ عباسی یکی از خیابان‏هایی می باشد که مسیر قطار شهری شهرستان اصفهان از آن می‏گذرد این خیابان هم از نظر اقتصادی، تجاری و هم از نظر وجود آثار تاریخی و باستانی در شهر اصفهان و جذب توریسم در دنیا از اهمیت ویژه‏ای برخوردار است. احداث تونلهای مترو نباید هیچ خطری برای اماکن عمومی و باستانی واقع در این خیابان داشته باشد. رفتار نگاری تغییر شکل زمین اهداف متفاوتی در تونلهای کوهستانی و شهری دارد. در تونلهای شهری کم عمق، مقاصد اصلی این عملیات به طور کلی شامل اعلام خطر زودرس در نقاط حساس پروژه و محدود کردن جابجایی های زمین با استفاده از روش تحلیل برگشتی جهت اصلاح پارامترهای حفاری می باشد. به این ترتیب با بکار گیری روش حفاری مناسب، میزان نشست سطح زمین در حد قابل قبول و مناسب کاهش خواهد یافت و از بروز خرابی در مناطق با قابلیت خدمات رسانی جلوگیری و از این مناطق محافظت خواهد شد. جهت کنترل میزان نشست سطح زمین در اثر حفاری بخش میانی خط یک پروژه متروی اصفهان حدفاصل ایستگاه دروازه دولت تا انقلاب، از دو ایستگاه رفتار نگاری 3و 4 استفاده شده است که ایستگاه شماره 3 حداکثر 7 میلیمتر و ایستگاه شماره 4 حداکثر 8/1 میلیمتر نشست را نشان می‏دهند. با در نظر گرفتن پارامترهای ژئوتکنیکی زمین، پروفیل زمین شناسی، موقعیت و عمق تونل، فشار جبهه کار و سطح ایستایی آب زیر زمینی، جابجایی‏های زمین با استفاده از روش‏های آنالیز عددی مدل شده است. نتایج حاصل از این تحلیل عددی همخوانی خوبی با خروجی دستگاه های نشست سنج در ایستگاه های رفتارنگاری داشته است و در حد قابل قبول مهندسی می‏باشد. نتایج حاصل از مدل ژئوتکنیکی تهیه گردیده در این مطالعه در محدوده خیابان چهارباغ، جهت تصمیم گیری های بعدی برای تونلسازی در دیگر نقاط حساس و تاریخی شهر اصفهان نیز کارایی بالایی خواهد داشت.

از مهمترین گام های موثری که در موفقیت پروژه های تونل سازی سپری دخیل است، تحلیل پایداری جبهه کار تونل است. در راستای این تحلیل، بایستی ارزیابی دقیقی از تخمین حداقل فشار نگهدارنده ی جبهه کار صورت گیرد و به دنبال آن تأثیرش بر نشست در سطح زمین بررسی شود تا با توجه به آن بتوان فشار بهینه را تعیین نمود. برآورد حداقل فشار بهینه برای پایداری جبهه کار تونل از مهم ترین عوامل در راندمان ماشین حفاری epb در تونل های شهری است. اعمال فشار کمتر از حد تعادلی باعث نشست و اعمال فشار بیشتر از حد تعادلی باعث بالازدگی در جبهه کار و سطح زمین می شود که این اعمال نادرست فشار باعث توقف حفاری، نشست سطح زمین و آسیب بر ساختمان های اطراف تونل می شود. با مطالعه روی مقاطع متفاوتی از تونل خط 7 متروی تهران (قطعه ی شرقی – غربی) ابتدا حداقل فشار جبهه کار جهت پایداری آن به روش های تحلیلی و عددی بررسی و مقایسه شده اند که نتایج مشابهی به دنبال داشته است. روش جنسز و اشتینر با روش برار از تطابق بسیار خوبی برخوردار است و جواب های کاملاً یکسانی را برآورد می کند ولی پیش بینی حاصل از روش های تحلیلی انگنستو و کواری مقداری اختلاف دارد. نشست های احتمالی در این مقاطع به روش تحلیلی و عددی بررسی شده است. با توجه به اینکه میزان نشست در کیلومتراژ 000+5 در محدوده ی مجاز قرار نداشت لذا ضریب 6/1 برای فشار اتاق چمبر اعمال شد که مقادیر فشار تدقیق شده، آن را تأیید می کند. در کیلومتراژ 500+9 حداقل و حداکثر میزان نشست به روش تحلیلی به ترتیب 28 و 39 میلی متر تخمین زده شده اند و به روش عددی، 74/41 میلی متر محاسبه شده است که خارج از محدوده ی مجاز می باشد. لذا حالت حداکثر ممکن دستگاه حفاری (فشار جبهه کار برابر 180 کیلوپاسکال و فشار تزریق برابر 280 کیلوپاسکال) در نظر گرفته شد. در این حالت میزان نشست به مقدار 30/37 میلی متر تقلیل یافت. هرچند امکان کاهش نشست در این مقطع تا حد مجاز وجود نداشت اما به هرحال این امر موجب کاهش نشست و نزدیک شدن آن به حدود مجاز شد. نتایج رفتارنگاری، این مقدار نشست را تأیید می کند که این مقطعِ مورد بررسی در معرض حضور تونل رباط کریم، گالری های خط 3 و چاه های آب رباط کریم می باشد. به همین دلیل، بالا بردن فشار جبهه کار جهت پایداری جبهه کار تونل تأثیر زیادی در کاهش نشست نداشته، لذا بایستی در این منطقه بهسازی منطقه صورت گیرد تا جبهه کار پایدار مانده و نشست ها در محدوده ی مجاز قرار گیرند. کلمات کلیدی: سپر فشار تعادلی زمین، تحلیل پایداری، فشار نگهدارنده ی جبهه کار، نشست، نرم افزار المان محدود، رفتارنگاری

تزریق پذیری توده سنگ به ویژه تزریق پی های سنگی در سدها به عوامل گوناگونی وابسته است که می توان آنها را به سه دسته عوامل زمین شناسی، عوامل فنی و خواص دوغاب تزریق تقسیم نمود. یکی از مهمترین مسائلی که در احداث یک سد مورد بررسی قرار می گیرد آب بندی پی سد توسط عملیات تزریق برای جلوگیری از نفوذ آب از پی سد می باشد.کنترل نشت آب از سد هم به لحاظ اقتصادی و هم از نظر پایداری سد از اهمیت زیادی برخوردار است. لذا در این تحقیق به بهینه سازی سیتم آب بندی سد سردشت که سدی سنگریزه ای با هسته رسی می باشد، پرداخته شده است. جهت تحلیل عددی و مدلسازی از نرم افزار المان مجزای udecاستفاده شده است، چرا که این نرم افزار قابلیت تحلیل جریان سیال در میان ناپیوستگی ها را دارد. اطلاعات مورد نیاز برای تزریق از تست های نفوذ پذیری شامل آزمایشهای لوژان حاصل شد. سپس با توجه به شرایط زمین شناسی، ژئومکانیکی و ژئوتکنیکی ساختگاه سد، به بررسی جریان در توده سنگ درزه دار پرداخته شده استو با توجه به عمق نفوذ سیال و عمق منطقه نفوذپذیر، عمق پرده آب بند تعیین شد. همچنین فاصله داری چالهای تزریق، شعاع نفوذ دوغاب و فشار تزریق، نیز برآورد شده است. با استفاده از تحلیل عددی به وسیله نرم افزار udec، عمق پرده آببند 40 متر، فاصله چالها در پی 3 متر، در تکیه گاهها 5 متر و زاویه انحراف چالهای تزریق 17 درجه تعیین شد. کلمات کلیدی: تزریق پذیری، بازشدگی هیدرولیکی،udec، عمق پرده آب بند

در سال های اخیر، با طراحی نیروگاه های برق آبی، ساخت شفت های با تحمل فشار داخلی بالا به طور چشمگیر افزایش یافته است. با توجه به اهمیت احداث تونل بلند سد سردشت در انتقال آب به نیروگاه و تولید برق مصرفی، برآورد ضخامت پوشش بتنی و فلزی شفت پنستاک که کاربری آن از نوع آب بر و تحت فشار می باشد، به منظور کاهش هزینه های نگهداری و زمان اجرای پروژه بسیار مهم است. بدین منظور در تحقیق حاضر از روش عددی تفاضل محدود استفاده شد. ابتدا نسبت تنش افقی به قائم زمین اطراف شفت با توجه به روش های ثقلی، تجربی و مدل شئوری محاسبه شد. در ادامه با استفاده از معیار هوک- براون منحنی واکنش زمین دربرگیرنده شفت پنستاک و پایلوت آن، به روش تحلیلی رسم شده و با منحنی حاصل از روش عددی مقایسه شده است. سپس با رسم پروفیل تغییر شکل طولی زمین با روش های عددی و تحلیلی (هوک)، درصد ترخیص تنش مناسب جهت حفر شفت و پایلوت آن محاسبه شده است. در ادامه طراحی پوشش شفت پنستاک قائم سد سردشت که از نوع تحت فشار می-باشد، مورد بررسی قرار گرفته و تحلیل پایداری با روش های عددی و تجربی (rmr و q) انجام شده است. در پایان با مقایسه مقادیر جابجایی حاصل از روش عددی با مقدار جابجایی مجاز حاصل از روش ساکورایی ضخامت بهینه برای پوشش بتنی و فلزی شفت پنستاک انتقال آب سد سردشت به ترتیب 1/109 سانتیمتر و 12میلیمتر برآورد شده است.

عملیات انفجار در توده سنگ، فرآیند بارگذاری دینامیکی بوده که در طول آن سنگ از حالت برجا درآمده، خرد شده و پارامترهای مقاومتی آن به شدت کاهش پیدا می کنند. براساس مطالعات گسترده صورت گرفته، خردشدگی ناشی از انفجار تابعی از سه فاکتور عمده ویژگی های توده سنگ، ماده منفجره و الگوی انفجار است. از آن جایی که خرد شدگی حاصل از انفجار تأثیر مستقیمی بر روی هزینه های متعاقب معدن کاری دارد، پیش بینی ابعاد قطعات خرد شده همواره مورد بحث دانشمندان بوده است. تنها روش موجود پیش بینی نتایج خرد شدگی حاصل از انفجار، مدل های تجربی می باشد. مدل های تجربی امکان پیش بینی دقیق نمودار توزیع خرد شدگی را به دلیل ساده سازی های فراوان ندارند، ولی با استفاده از ضرایب تصحیح می توان آن ها را برای هر منطقه بهینه کرد. در این پایان نامه پس از بررسی مدل های تجربی پیش بینی کننده خرد شدگی در معدن شیخ سور سد سردشت، مدل اسپاتیس با بیش ترین قابلیت در پیش بینی خرد شدگی حاصل از انفجار انتخاب شد. اختلاف اندازه متوسط قطعات خرد شده پیش بینی شده توسط مدل اسپاتیس با مقدار به دست آمده توسط آنالیز سرندی برای هر دو الگو 1 و 2 به ترتیب 3205/11 و 13/227 سانتی متر می باشند. پس از انتخاب مدل اسپاتیس، این مدل با استفاده از دو الگوی انفجار در معدن شیخ سور تصحیح گردید. مدل تصحیح شده با استفاده از یک الگوی انفجار در معدن شیخ سور اعتبار سنجی شد و نتایج قابل قبولی به دست آمد. در مرحله بعد با استفاده از مدل اسپاتیس تصحیح شده، الگو های انفجاری به منظور تولید مصالح هر دو ناحیه 3a و 3b پوسته سد طراحی شدند، که نتایج خرد شدگی حاصل در پوش مجاز مصالح سنگ ریزه ای هر دو ناحیه قرار گرفتند. سپس با استفاده از مفهوم متوسط خرد شدگی، مدل گرادی و کیپ همچنین بار گذاری دینامیکی در سنگ به هنگام انفجار، مدلی به منظور پیش بینی متوسط خرد شدگی ارائه و در معدن شیخ سور سد سردشت مورد ارزیابی قرار گرفت. اختلاف بین نتایج مدل جدید و نتایج آنالیز تصویری تصحیح شده 567/3 سانتی متر می باشد. در مدل پیشنهادی از پارامتر سختی دینامیکی سنگ جهت بیان ویژگی های توده سنگ استفاده شده است. نتایج اعتبار سنجی این مدل نشان دهنده ی قابلیت بالای آن در پیش بینی اندازه متوسط خرد شدگی حاصل از انفجار، هستند.

امروزه افزایش جمعیت، گسترش شهرنشینی و افزایش آهنگ روزافزون توسعه شهرها، روند نوسازی بناهای فرسوده را برای تأمین فضاهای مورد نیاز شهری دوچندان کرده است. وجود چنین سازه هایی با عدم پایداری و شکل ظاهری نامناسب در این مناطق تبعات منفی انسانی و اجتماعی درپی خواهد داشت. همچنین ضرورت افزایش سرعت، ایمنی و کاهش بار مالی در تخریب سازه ها، کارشناسان و مجریان این پروژه ها را از روش های دستی و مکانیکی به روش تخریب توسط عملیات انفجار سوق داده است. مواد منفجره، حین عملیات انفجار به دلیل آزادسازی سریع انرژی در بسیاری از فعالیت های عمرانی و معدنی بکار می رود. دامنه کاربرد مواد منفجره در فعالیت های مهندسی انفجار نظیر استخراج معادن، تونل سازی و راه سازی وسیع می باشد. یکی از کاربردهای مواد منفجره، تخریب ساختمان ها و سازه ها می باشد. این روش آمیزه ای از برخی علوم و فنون مهندسی معدن و عمران می باشد. شناخت مصالح و تحلیل سازه ها، انتخاب نوع و مقدار ماده منفجره، تعیین روش های گوناگون حفاری و انفجار کنترل شده، بررسی اثرات جانبی انفجار و تأثیر آن بر سازه های مجاور نظیر لرزش زمین، انفجار هوا و پرتاب سنگ در گستره این روش است. انجام یک مدلسازی برای پیش بینی نحوه انفجار سازه و سقوط آن کمک شایانی به انجام این گونه عملیات می کند. در این تحقیق تحلیل عددی یک دودکش به ارتفاع m 55، قطر m 5 و با مصالح آجر به کمک نرم افزار ls-dyna و روش المان محدود انجام شد. ابتدا تحلیل عددی انفجار سازه و سپس سقوط سازه انجام شد. نتایج حاصل از آن نشان می دهد که محدوده برشی به ارتفاع m 2 و در زمان ms 100 در پایه دودکش ایجاد می شود. پس از آن ناپایداری در سازه ایجاد می گردد و دودکش در زمان s 8، با انحراف m 1/6 و در فاصله m 41/4 نسبت به مکان اولیه خود به طور کامل واژگون می شود.

با توسعه و پیشرفت انسان¬ها نیاز به فضاهای زیرزمینی روز به روز افزایش یافته است. به طوریکه با رشد و توسعه شهرها، اماکنی با کاربری¬های جدید از جمله متروها، نیروگاه¬ها، اماکن تفریحی و ورزشی در زیرزمین تعریف شده¬اند. بنابراین نیاز به ساخت فضاهای زیرزمینی با اهداف مختلف احساس می¬شود. باتوجه به قرارگیری ایران در منطقه لرزه¬خیز دنیا، لزوم ارزیابی و درک رفتار سازه¬های زیرزمینی در قبال بارگذاری¬های دینامیکی خصوصا زلزله بیش از پیش ضروری بنظر می¬رسد. در این تحقیق اثر بار زلزله بر پایداری تونل¬های دوقلوی انحراف آب سد سردشت به کمک نرم¬افزار المان مجزای 3dec بررسی شده است. شتاب¬نگاشت استفاده شده در این تحلیل شتاب¬نگاشت زلزله ناغان سال 1356 است که شرایط ساختگاه شباهت زیادی با ساختگاه تونل¬های انحراف آب سد سردشت دارد. ویژگی بارز این شتاب¬نگاشت، سنگی بودن ساختگاه و انطباق کامل لرزه زمین¬ساختی آن با ساختگاه تونل¬های انحراف آب است. بیشترین جابجایی ماندگار در سقف در محل عبور گسل به میزان mm6.5 و در دیواره تونل mm3.3 برآورد شده است. پاسخ سیستم نگهداری به زلزله تنها با ترک بخشی از لاینینگ در محل عبور گسل همراه است و در سایر نقاط مجموعه خسارتی پیش-بینی نمی‏شود. بدین ترتیب مجموعه پایدار ارزیابی می¬شود و هدف تعریف شده برای زلزله dbe که پایداری کامل سازه پس از زلزله می¬باشد، تامین شده است.

یکی از مسائل مهم حین عملیات معدنکاری و عمرانی، بررسی پایداری شیروانی های سنگی می باشد و تحلیل آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. ایجاد پله در معادن روباز، احداث جاده و آبگیرهای سد در مناطق کوهستانی اهمیت بررسی شیروانی های سنگی را دوچندان می کند. از معمول ترین شکست هایی که درشیروانی های سنگی به صورت طبیعی به مرور زمان یا غیر طبیعی جهت احداث سازه ها اتفاق می افتد، شکست واژگونی است و شامل شکست واژگونی خمشی، بلوکی و واژگونی بلوکی- خمشی است. تحقیقات متعددی روی شکست های واژگونی به صورت استاتیکی انجام شده است. حال آنکه در تحلیل این نوع شکست ها، به ویژه در مواردی همچون مناطق زلزله خیز، معادن روباز و شیروانی های مشرف به جاده ها (بدلیل برخورد امواج حاصل از انفجار با دیواره پله ها) و حتی سازه های نظامی در مناطق کوهستانی (بدلیل عملیات های انفجار)، در نظر گرفتن حالت دینامیکی به شرایط واقعی نزدیکتر می گردد. در تحلیل دینامیکی شیروانی های سنگی، باردینامیکی اعمال شده می تواند از چشمه های متفاوتی تولید شود. یکی از انواع بارهای دینامیکی اعمال شده به شیروانی های سنگی، امواج لرزشی حاصل از انفجار هستند. در این تحقیق، پایداری شیروانی های سنگی در برابر شکست واژگونی بلوکی به صورت دینامیکی تحت بارگذاری امواج حاصل از انفجار به روش های تحلیلی و آزمایشگاهی ارزیابی شده است. بر اساس مکانیزم شکست واژگونی بلوکی، این نوع شیروانی ها به صورت آزمایشگاهی ساخته شده و پایداری آن بوسیله امواج حاصل از انفجار بررسی شده است. در این آزمایش، از امولایت ساخت کشور ایران استفاده شد. پس از انفجار، برآیند سرعت امواج حاصل، توسط لرزه نگارهای سه مولفه ای در فواصل 40 سانتی متری، 75 سانتی متری و 110 سانتی متری از محل انفجار، به ترتیب 97/38 میلی متر بر ثانیه، 96/69 میلی متر بر ثانیه و 86/98 میلی متر بر ثانیه ثبت گردید.در ادامه مکانیزم این نوع شکست، به روش تحلیلی مورد بررسی قرار گرفت. برای برآورد نتایج حاصل از انفجار از روابط پیشنهادی niosh استفاده شده ونتایج حاصل از مدل سازی فیزیکی با روش تحلیلی مقایسه شد. نتایج حاصل از مدل سازی آزمایشگاهی و تحلیلی انطباق خوبی را نشان می دهد و روش پیشنهادی می تواند برای تحلیل این نوع ناپایدری در برابر امواج لرزشی حاصل از انفجار مورداستفاده قرارگیرد. بدلیل مشکلات فراوان مدل سازی فیزیکی و آزمایش های آن از جمله زمانبر بودن، هزینه فراوان، خطرات و در دسترس نبودن مواد منفجره، بر مبنای روش تحلیلی کد کامپیوتری ویژه ای با استفاده از نرم افزار matlab نوشته شد.این کد، اطلاعات مربوط به شیروانی و انفجار را از کاربر دریافت کرده و پایداری آن را در برابر امواج حاصل از انفجار پیش بینی می کند. در نتیجه علاوه بر رفع مشکل های یادشده، در زمان بسیار اندک، با استفاده از داده های قابل درسترس و اندازه گیری، می توان پایداری شیروانی سنگی را پیش بینی نمود و در صورت عدم پایداری، بوسیله همین برنامه و با تغییر پارامترهایی همچون شیب شیروانی های سنگی، افزایش فاصله انفجار از چال یا کاهش مواد منفجره، مقدار بهینه این پارامترها را جهت پایداری شیروانی به سهولت تعیین نمود.

با توجه به پیشرفت صنعت تونلسازی و امکان استفاده از روش های نیمه مکانیزه و تمام مکانیزه، انتخاب روش حفاری از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از این تحقیق انتخاب بهترین روش حفاری برای تونل انتقال آب چم شیر می باشد. برای تونل، یک روش مشخص حفاری وجود ندارد و معمولاَ دو یا چند روش عملی می باشد. پارامترهای فنی و اقتصادی زیادی از جمله طول، شکل، مقاومت توده سنگ و غیره در انتخاب گزینه مناسب برای حفر یک تونل موثر می باشند. از جمله مهم ترین پارامترهای فنی میزان پیشروی می باشد. بر اساس محاسبات انجام گرفته، روش حفاری به وسیله tbm با 25/21 ماه کم ترین زمان حفر را دارا است. از لحاظ پایداری، روش حفاری به وسیله انفجار و رودهدر با cm5 شاتکریت و روش حفاری با tbm با cm10 گروت و cm25 سگمنت به تعادل می رسند. از بعد اقتصادی، ابتدا حفاری با انفجار، سپس حفاری با tbm و در نهایت حفاری با رودهدر، کم ترین هزینه را دارا می باشد. جهت ساخت تونل انتقال آب چم شیر بر مبنای تئوری فازی-ahp ابتدا روش حفاری به وسیله tbm با 60%، سپس حفاری به وسیله رودهدر با 21% و در نهایت حفاری سنتی با 19% پیشنهاد می گردد. در بین معیارهای انتخاب گزینه برتر، زمین شناسی و خواص ژئومکانیکی سنگ بالاترین امتیاز و عوامل زیست محیطی کم ترین امتیاز را دارا است.

آنالیز نشت و آببندی پی و تکیه گاه ها یکی از مراحل اساسی و ضروری در طراحی سدها است و در بسیاری از موارد احداث سد را از نظر اقتصادی و تحلیل پایداری غیر قابل توجیه می کند. در برآورد میزان نشت، خصوصیات ساختگاه (نوع سنگ، میزان دوام، قابلیت انحلال، هوازدگی و غیره) و توجه به وضعیت درزه داری به علت قابلیت گذردهی بالای جریان از آن در مقایسه با تخلخل بین دانه های ماده سنگ بسیار حائز اهمیت است. از طرفی میزان گذردهی توده سنگ به دلیل تغییراتی که در بازشدگی درزه ها ایجاد می شود بسیار تاثیر پذیر از تنش های موثر وارد بر آن است. ساختگاه سد در حین احداث و پس از آبگیری دستخوش تغییرات زیادی در تنش های موثر وارد بر آن می شود. بنابراین بررسی رفتار هیدرومکانیکی در برآورد میزان نشت از ساختگاه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از طرفی برآورد میزان نشت از توده سنگ به سبب ساختار پیچیده ناشی از وجود درزه در مقیاس بزرگ با روش های تحلیلی و محاسبات دستی بسیار وقت گیر و چه بسا غیر قابل انجام است. بنابراین در این تحقیق به کمک مدل سازی عددی روش المان مجزا تخمینی از وضعیت نشت با در نظر گرفتن رفتار متقابل هیدرومکانیک توده سنگ در پی سنگ سد سردشت انجام شده است. با توجه به وارد شدن درزه در ساختار مدل و در نظر گرفتن تاثیر توامان تنش-نفوذپذیری شرایط مدل نزدیکی بیشتری به شرایط طبیعی ساختگاه نسبت به روش های مرسوم مدل سازی به روش المان پیوسته دارد. لازم به ذکر است تخمین کلی جریان نشت آب به کمک روش تحلیلی و روش عددی به میزان قابل توجهی باهم مطابقت دارد.