توسعه مدل خرابی ریزمکانیکی سنگها تحت شرایط ریزترکهای بسته (تنشهای فشاری)

چکیده 
 در سنگهای شکننده، تغییرشکلهای بازگشت ناپذیر و توسعه خرابی به دلیل رشد و انتشار ریزترکها در سنگ است. مدلهای خرابی ریزمکانیکی نسبت به مدلهای خرابی پدیدارشناسانه در لحاظ عوارض ریزساختاری در معادلات رفتاری تواناتر هستند. تحت میدانهای تنش فشاری، ریزترکهای سنگ بسته می شوند. به علاوه لغزش بر سطح ریزترکها معمولا عامل تغییرشکلهای بازگشت ناپذیر در سنگ است. چنانچه تغییرشکل سطح ریزترکها افزایش یابد و معیار خرابی اقناع شود، خرابی در سنگ توسعه می یابد. در مدلهای خرابی ریزمکانیکی معادلات رفتاری ریزمقیاس با استفاده از اصول همگن سازی به معادلات رفتاری بزرگ مقیاس تبدیل می شود. در این مقاله، یک مدل خرابی به منظور بررسی اندرکنش لغزش بر سطح ریزترکها و خرابی در سنگ توسعه داده کدنویسی شد و به عنوان یک مدل Visual C++ شد. سپس مدل خرابی توسعه یافته در محیط استفاده شد. با استفاده از مدل خرابی ریزمکانیکی توسعه UDEC رفتاری جدید در محیط نرم افزار یافته، آزمایش مقاومت فشاری تک محوره شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی نشانگر آن است که مدل خرابی ریزمکانیکی توسعه یافته در شبیه سازی رفتار غیرخطی پیش از مقاومت حداکثر و رفتار نرم شوندگی پس از مقاومت حداکثر تواناست.

واژه های کلیدی:

مدل خرابی ریزمکانیکی، همگن سازی، تابع تسلیم خرابی

نویسندگان :

حامد ملاداوودی

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)

شبیه سازی رفتارسنگها تحت شرایط ریزترکهای باز ( تنشهای کششی) با مدل خرابی ریزمکانیکی

چکیده
 برای توصیف فرآیند خرابی در سنگ تا کنون از مدلهای خرابی پدیدارشناسانه و ریزمکانیکی استفاده شده است. در مدلهای خرابی ریزمکانیکی از روشهای همگن سازی برای تبدیل معادلات ساختاری از مقیاس میکرو به ماکرو استفاده می شود. مدلهای خرابی ریزمکانیکی در شبیه سازی ایجاد، رشد و انتشار ریزترکها در مقایسه با مدلهای خرابی پدیدارشناسانه کاراتر هستند. در این در شرایط Mori- Tanaka مقاله برای محاسبه تانسور تاثیر ریزترکها از دو الگوی توزیع رقیق و در Mori- Tanaka ریزترکهای باز استفاده شده است. مدلهای خرابی براساس الگوی توزیع رقیق و قالب اصول ترمودینامیکی توسعه داده و فرمولبندی شدند. برای اعتبار سنجی مدل خرابی ریزمکانیکی پیشنهادی، آزمایش مقاومت کششی تک محوره گزارش شده بر سنگ گرانیت به عنوان مبنا در نظر گرفته شد. این آزمایش با استفاده از مدل خرابی ریزمکانیکی بر مبنای الگوهای توزیع توانسته است Mori- Tanaka شبیه سازی شد. مدل خرابی با الگوی توزیع Mori- Tanaka رقیق و رفتار غیر خطی سنگ از شروع خرابی تا مقاومت حداکثر را به خوبی مطابق داده های آزمایشگاهی شبیه سازی نماید. در صورتیکه مدل خرابی با الگوی توزیع رقیق به دلیل محدودیت در لحاظ مقادیر بالای خرابی نتوانسته است رفتار غیرخطی سنگ را مدلسازی نماید. از سوی دیگر نتایج و تابع مقاومت خرابی کاهشی در Mori- Tanaka شبیه سازی با مدل خرابی بر مبنای الگوی توزیع مقایسه با همان مدل خرابی با تابع مقاومت خرابی افزایشی تطابق بهتری با داده های آزمایشگاهی و تابع مقاومت خرابی کاهشی رفتار غیر خطی Mori- Tanaka دارد. مدل خرابی با الگوی توزیع سنگ در تنشهایی نزدیک مقاومت حداکثر را بهتر مدلسازی نموده است.

واژه های کلیدی:

مدل خرابی ریزمکانیکی، همگن سازی، تابع تسلیم خرابی

نویسندگان :

حامد ملاداوودی

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)

تحلیل عددی تأثیر عوامل هندسی و ژئومکانیکی درزه بر انتشار امواج حاصل از بارگذاری دینامیکی انفجار

چکیده 
 به دلیل دو جز عمده توده سنگ، قسمتهای بکر و ناپیوستگی، بررسی رفتار آن روند پیچیدهای است. بگونهای که ناپیوستگیها کنترل کننده رفتار توده سنگ میباشند. از طرفی بارگذاری دینامیکی همواره به عنوان منبع انرژی حائز اهمیت بوده است. در اثر انفجار ماده منفجره به عنوان نمونهای از بارگذاری دینامیکی در داخل یک محیط پیوسته در زمان کوتاهی، انرژی قابل توجهی آزاد میگردد. گذشت زمان و وجود درزه به عنوان یکی از مهمترین ناپیوستگیهای توده سنگی، باعث تضعیف موج انتشاری حاصل از انرژی آزاد شده میشود. بنابراین تحلیل، طراحی و حفاظت سازههای سطحی و زیرزمینی ملزوم درک صحیح از عوامل هندسی و ژئومکانیکی توده سنگ درزهدار و تأثیر این عوامل بر میرایی امواج ناشی از بارگذاری دینامیکی است. در این مقاله، تحلیل عددی تأثیر عوامل مذکور بر تضعیف موج انتشاری دینامیکی حاصل ازانفجار با استفاده از نرم- که برای مدلسازی محیطهای ITASCA که از سری نرمافزارهای گروه UDEC افزار اجزاء مجزا ناپیوسته تهیه شده، استفاده شده است. عوامل هندسی در نظر گرفته شده تعداد و فاصلهداری مورد تحلیل jkn و jks درزه که بیانگر موقعیت درزه نیز بوده و برای عوامل ژئومکانیکی دو عامل قرار گرفته شده است. نتایج بیانگر کاهش تنش برشی در نقطه شاهد برای دو حالت افزایش تعداد درزه از بدون درزه تا 3 درزه و نیز برای افزایش فاصلهداری از نیم متر، 1 متر و 2 متر بوده در حالی که زمان رسیدن این موج تنش برشی به نقطه شاهد افزایش مییابد. در مورد عوامل jks ناحیه پلاستیک افزایش مییابد که مقدار افزایشی برای ، jkn و jks ژئومکانیکی، با افزایش است. علاوه بر این با افزایش تعداد درزه، ناحیه پلاستیک اطراف چال نیز jkn بیشتر ازمقدار افزایش مییابد. با توجه به نتایج به دست آمده و همچنین برای نیل به محیط واقعیتر به نظر می- رسد مدلسازی و تحلیل سایر عوامل موثر توده سنگ و محیط نیز کمک زیادی برای درک بهتر رفتار واقعی محیط خواهد کرد.

واژه های کلیدی:

تحلیل عددی، انتشار موج، انفجار، میرایی، درزه.

نویسندگان :

سید سعید موسوی  ، هادی فتحیپور آذر  ، سید محمد اسماعیل جلالی

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)

شبیه سازی عددی رفتار برشی پل سنگ

چکیده
 تأثیر زاویه داری پل سنگ بر رفتار ،( PFC2D) در این مقاله با استفاده از کد جریان ذره دوبعدی برشی درز ههای ناممتد، بررسی شده است. همچنین نتایج شبیه سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. یافت ههای عددی نشان دادند که مکانیزم شکست درز ههای ناممتد ه مپوشان و غیرهم پوشان متفاوت است. در درز ههای غیرهم پوشان، شکست پیشرونده اتفاق م یافتد و با ایجاد % 50 از کل تر کها در پل سنگ ظرفیت باربری آن از بین م یرود. در حالیکه در درز ههای هم پوشان، شکست شکننده رخ داده و با ایجاد تقریبا % 8 از کل ترک ها در پل سنگ، ظرفیت باربری درزه های مستهلک می شود. به عبارت دیگر با افزایش زاویه پل سنگ، ظرفیت باربری آن کاهش می یابد.

واژه های کلیدی:

درز ههای ناممتد، پل سنگ، PFC2D

نویسندگان :

وهاب سرفرازی  ، عبدالهادی قزوینیان  ، مرتضی احمدی  ، حمید رضا نجاتی

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)

چالش های تونلسازی مکانیزه در ایران

چکیده
 این مقاله با هدف شناسایی چال شهای تونلسازی مکانیزه در ایران به بررسی عملکرد 15 سال تجربه ساخت تونل های بلند و سنگی ایران از سال 1376 تا کنون پرداخته است. ایران از نظر زمین شناسی جهانی بخشی از رشت ههای جوان آلپ- هیمالیا است که از پیچیدگی های زیادی برخوردار است. به طوری که از نظر زمی نشناسی بخش عمده ایران جزئ زمی نهای نامناسب برای تونلسازی به شمار م یرود. این ویژگ یها به همراه تجربه تونلسازی در ایران باعث شده است تا تونلسازی در این زمی نها با انواع مخاطرات همراه باشد. در تونلسازی مکانیزه برخلاف رو شهای متداول، انعطاف پذیری نسبت به تغییر روش ( یا ماشین حفار) بسیار محدود و در برخی موارد غیر ممکن است. بنابراین روبرو شدن با شرایط پیش بینی نشده و نامناسب برای ماشین انتخاب شده، با چال شهای زیادی همراه خواهد بود. تجربه تونلسازی مکانیزه در ایران نشان م یدهد که چالش های عمده ناشی از عدم تجربه کافی و نیروی فنی متخصص برای راهبری ماشین حفار و عدم توجه به شرایط زمین شناسی ایران در انتخاب ماشین های حفار بوده است. بخش اول چالش ها همزمان با کسب تجربه در تونل های مختلف و آموزش نیروهای فنی رو به کاهش است. اما چال شهای مرتبط با ماهیت زمین شناسی ایران که نقش اساسی در موفقیت پروژه های تونلسازی دارد همچنان باقی است. عدم توجه به این مهم باعث شده است تا تونلسازی مکانیزه در ایران نسبت به حد جهانی در سطح پائین تری قرار داشته باشد. بنابراین آگاهی از شرایط زمین پیشرو و درک صحیح از رفتار زمین در مقابل حفر تونل از مه مترین عوامل کلیدی در موفقیت حفاری مکانیزه در ایران است. هجوم آب زیرزمینی، نشت گازهای مضر، مچاله شوندگی و برخورد با زو نهای گسله مهم ترین را TBM مخاطرات زمین شناسی مهندسی در حفاری مکانیزه در ایران است که استفاده از تکنولوژی با چالش روبرو کرده است.

واژههای کلیدی:

تونلسازی مکانیزه، مخاطرات زمی نشناسی، چال شهای تونلسازی مکانیزه.

نویسندگان :

حمیدرضا زارعی  ، مصطفی شریف زاده ، سعیده خالصی مقدم

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)

بررسی سازه ای تقاطع تونلهای خط 6 و 7 متروی تهران

چکیده
 یکی از مباحث اصلی در بحث تونلسازی مکانیزه در مناطق شهری، طراحی پوشش سگمنتال بتنی می باشد که این امر در محل نز دیک با دیگر سازه ها و مستحدثات از اهمیت بسزایی برخودار می شود، زیرا در این مناطق میزان بارهای وارده بر پوشش بتنی تغییر یافته و نیاز به بررسی و در صورت نیاز طراحی مجدد دارد. در این مقاله به بررسی اندرکنش بین تونل های خط 6 و 7 متروی پرداخته شده است. در محل تقاطع، FLAC3D تهران در محل تقاطع با یکدیگر و به کمک نرم افزار 1 متر از روی تونل خط 6 عبور خواهد نمود. بر اساس نتایج / تونل خط 7 متروی تهران با فاصله 7 بدست آمده مشاهده شد در صورتی که خط 6 قبل از خط 7 از محل تقاطع دو تونل عبور کند مقادیر 5 سانتیمتر) خواهد بود. / 4 سانتیمتر) کمتر از حالت عکس ( 4 / نشست ها ( 91 زمانیکه خط 7 از بالای خط 6 عبور می کند تمامی جفت نیرو- ممان ها در داخل منحنی اندرکنش قرار می گیرند که نشان دهنده این موضوع می باشد که سگمنت های خط 6 می توانند نیروی های ناشی از عبور خط 7 را تحمل کنند حتی در صورتی که بار زلزله وجود داشته باشد. همچنین در حالتی که خط 6 از زیر خط 7 عبور می کند حالت بحرانی تری نسبت به حالت قبلی بوجود می آید. در این حالت در برخی از مراحل حفاری خط 6 ، سگمنت های خط 7 در مرز بحرانی قرار می گیرند و در صورت اعمال بار زلزله به مرحله نهایی، ممان- نیروی بوجود آمده خارج از منحنی اندرکنش قرار می گیرد.

واژه های کلیدی:

پوشش سگمنتال، تقاطع تونلFLAC3D

نویسندگان :

حامد عجم زاده ، مسعود ظهیری

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)

بهسازی لرزه ای تونل در محدوده گسل به روش درزه های متوالی- مطالعه موردی: تونل انتقال آب کرج

چکیده
 در دهه اخیر استفاده از تونل های سگمنتی در ایران و سایر نقاط جهان گسترش چشمگیری داشته است. سازه پوشش تونلهای حفاری شده به روش مکانیزه از مجموعه ای از قطعات بتنی پیش ساخته به نام سگمنت تشکیل شده است. در مقاله حاضر روش جدیدی برای بهسازی لرزه ای تونل های سگمنتی در محل عبور از نواحی گسل فعال در محیط سنگی با مطالعه موردی تونل انتقال آب سد امیرکبیر به تهران ( تونل کرج) معرفی می شود. مفهوم اصلی طراحی در این روش، کاهش سختی سازه در برابر جابجایی های ناشی از گسل می باشد. چراکه حتی قوی ترین سازه ها نیز در برابر تغیر مکان گسل تاب تحمل از دست داده و تخریب خواهند شد و لذا راهکار منطقی کاهش سختی سازه و تامین حد بهره برداری ایمنی جانی است. این مهم به واسطه ایجاد درزه های متوالی در سگمنت ها در محل تقاطع تونل با ناحیه مرکزی گسل فراهم شده است وبه همین جهت به عنوان روش درزه های متوالی نام گرفته است. در این روش در حدفاصل هر یک یا چند رینگ یک درزه ایجاد می گردد. به این ترتیب در طی فرآیند جابجایی گسل، سازه تونل با جابجایی های تونل همگام شده و از تخریب کلی سازه تونل اجتناب می شود. برای اجرای این درزها چنانچه قبل از نصب سگمنت ها ناحیه گسله مشخص باشد ( که معمولا اینگونه نیست) می توان تمهیدات لازم را برای نصب فاصله دار سگمنت ها لحاظ کرد. در غیر اینصورت می باید سگمنت ها برش داده شوند. این روش در حال حاضر در قطعه دوم تونل انتقال آب کرج در حال اجرا می باشد.

واژه های کلیدی:

گسل ، سگمنت، حفاری مکانیزه، بهسازی لرزه ای.

نویسندگان :

میثم جلالی ، غلامرضا شمسی ، حمیدرضاتوکلی

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)

تحلیل حساسیت فشار نگهداری سینه کار نسبت به پارامترهای موثر بر آن

چکیده
 یکی از راهکارهایی که در سالهای اخیر برای عبور از زمینهای سست به کار گرفته شده است، میباشد. تعیین میزان حداقل فشار نگهداری ( EPB TBM) استفاده از دستگاههای فشار تعادلی زمین در سینه کار تونل یکی از بخشهای مهم در تونلزنی به روش فشار تعادلی زمین است. تاکنون روش های زیادی اعم از تجربی، تحلیلی و عددی برای برآورد میزان فشار مورد نیاز نگهداری سینه کار ارائه شده است. در این روش ها سعی شده پارامترهایی که بیشترین تاثیر را در برآورد فشار دارند وارد شوند. اما با توجه به عدم قطعیت در برخی از پارامترهای ورودی، نیاز به تعیین تاثیرگذاری این پارامترهای موثر برای تخمین فشار مورد نیاز نگهداری می باشد زیرا اعمال فشار کمتر به سینه کار موجب انجام عملیات حفاری با سرعت بیشتر و از طرف دیگر نشست در سطح زمین و بالا رفتن احتمال ریزش در جبهه کار با توجه به عدم قطعیت در فشار تعیین شده می گردد، همچنین اعمال فشار زیاد به سینه کار علاوه بر کاهش سرعت حفاری و افزایش سایش تیغه های موجب افزایش فشار منفذی در سینه کار و در نتیجه کاهش فشار موثر و نهایتا ریزش جبهه TBM کار می گردد. لذا تعیین تاثیر پارامترهای موثر در فشار سینه کار به برآورد صحیح فشار مناسب منجر می گردد. در این مقاله با استفاده از یک شبیه سازی عددی سه بعدی کالیبره شده به روش المان محدود و روش های تحلیلی متناسب با مورد مطالعاتی انتخاب شده به تحقیق در مورد تاثیر زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی، نسبت تنش افقی به قائم و اضافه حفاری پرداخته شده است. با توجه به بررسی های انجام شده در بین پارامترهای ژئوتکنیکی چسبندگی دارای بیشترین تاثیرگذاری در فشار جبهه کار بوده و استفاده از مقادیر حداقل چسبندگی موجب کاهش ضریب اطمینان در هنگام حفاری می گردد، همچنین نشان داده شد با افزایش تنش افقی برجا، فشار مورد نیاز نگهداری با یک شیب ثابت افزایش نمی یابد و ایجاد قوس فشار مانع از وارد آمدن تمامی فشار در جهت افقی به سینه کار می گردد. همچنین مشخص شد فشار مورد نیاز نگهداری با افزایش اضافه حفاری کاهش جزئی می یابد اما این کاهش تا درصد کمی از اضافه حفاری می باشد و پس از آن با افزایش اضافه حفاری فشار مورد نیاز برای نگهداری سینه کار نیز افزایش پیدا می کند.

واژه های کلیدی:

تحلیل حساسیت، فشار تعادلی زمین، حفاری مکانیزه، تحلیل عددی.

نویسندگان :

جواد شاه مرادی ، حسین سالاری راد

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)

بررسی تأثیر میل مهارهای پیش تنیده بر پایداری تکیهگاه پل کارون چهار با استفاده از روش عددی

چکیده 
 احداث پلهای بزرگ بر روی تکی هگاه های سنگی باعث ایجاد یک تنش کششی زیاد در سنگ می شود لذا دسترسی به یک مقاومت مطلوب برای تکیه گاههای پل با استفاده از میل مهار های پیشتنیده در برخی مواقع اجتناب ناپذیر است، میزان پیشتنیدگی میل مهارها بر میزان پایداری تکی هگاهها در شرایط بارگذاری متناوب پلها در اثر عبور و مرور بسیار مؤثر است. این تحقیق بر روی میزان مقاومت تکیه گاهها و میزان نیاز به پیشتنیدگی آنها انجام شده است. با توجه به شرایط زمین- جهت UDEC شناسی وتوپوگرافی تکی هگاه چپ پل کارون چهار استفاده از روش عددی المان مجزا مدل سازی و برآورد میزان پیشتنیدگی و بررسی پایداری انتخاب شد. پل کارون چهار مسیر ارتباطی بین لردگان و ایذه بوده و بر روی دریاچه بالادست سد کارون چهار مورد UDEC احداث شده است. در این تحقیق پایداری تکیه گاه چپ پل با استفاده از نرمافزاربررسی قرار گرفته است. اعمال پیش تنیدگی باعث ایجاد تنش فشاری مضاعف در سنگ دربرگیرنده اطراف می لمهار شده و منجر به افزایش نیروی اصطکاکی در صفحات درزه ها می شود و از این طریق پایداری تکیه گاه را
فراهم می کند. میزان پیشتنیدگی در این تحقیق به اندازه 100 تن برای هر میل مهار محاسبه شده است. نتایج، میزان مناسب بودن پیشتنیدگی طراحی شده برای میل مهار های تکیه گاه چپ را تأیید میکند.

واژه های کلیدی:

پایداری، می لمهار پی شتنیده، تکی هگاه سنگی، پل کارون چهار،UDEC

نویسندگان :

محمدحسین احمدی  ، پرویز معارف وند ، سیدحسن مدنی

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)

بررسی سیستم طراحی ADECO- RS با نگرشی بر تونل راه آهن شیبلی

چکیده 
 امروزه تونلها از جمله سازه های زیرزمینی بسیار حساس می باشد که به اندازه سازه های عمرانی سطحی در حال گسترش بوده و مورد توجه قرار گرفته اند. با توجه به تغییرات گسترده در وضعیت زمین شناسی و ژئوتکنیکی محیط اطراف تونلها همواره احداث این سازه ها، چه در مرحله مطالعات و چه در مرحله اجرا، دارای مشکلات و پیچیدگی های فراوانی است. از سوی دیگر، عدم وجود یک روش معتبر برای طراحیسازه های زیرزمینی این مشکلات را دوچندان می کند. تا به اکنون، سیستم های طبقه بندی مختلفی برای طراحی اولیه تونل ها و پیش بینی سیستم نگهداری از مهمترین سیستم های هستند که Q و RMR مورد نیاز ارائه شده است. سیستم های طبقه بندی برای محیط های سنگی مناسب می باشند. این سیستم ها از لحاظ پارامترهای زمین شناسی و شرایط تنش می تواند سنگ ها را طبقه بندی کنند. ولی بسیاری از تونل ها مانند تونل راه آهن شیبلی، در محیط های سنگی و خاکی قرار گرفته اند و این سیستم ها بدلیل وجود خاک نمی توانند چنین تونل هایی را به خوبی طراحی کنند. لذا وجود یک روش طراحی مناسب که هم بتواند راهکارهای مناسب طراحی و اجرا را پیش بینی نماید و هم در هر دو محیط سنگی و خاکی کاربرد یک روش طراحی است که در آن هم محیط های ADECO- RS داشته باشد ضروری است. سیستم خاکی و هم محیط های سنگی در نظر گرفته شده و علاوه بر آن، این سیستم با اساس قرار دادن تغییر شکل ها در هسته پیشروی بهتر از سایر سیستم ها می تواند سیستم نگهداری لازم را برای تونل راه ADECO- RS و روش RMR ، Q پیشنهاد دهد. در این مقاله، ضمن بررسی سه روش مناسب ترین ، ADECO- RS آهن شیبلی به عنوان مطالعه موردی، نشان داده شده است که روش گزینه برای انتخاب روش نگهدارنده تونل راه آهن شیبلی می باشد.

واژه های کلیدی:

سیستم طبقه بندی RMR و Q ،سیستم ADECO- RS تونل راه آهن شیبلی

نویسندگان :

حسین محمدپور ریحان  ، حمید چاکری

پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1393)