بررسی اثر شیب و طول ترک بر روی چقرمگی شکست سنگ

مکانیک شکست سنگ به طور گسترده ای در فرایند آتشباری سنگها، شکست هیدرولیکی، تحلیل شیبهای سنگی، ژئوفیزیک، مکانیک زلزله، استخراج انرژی ژئوترمال زمین، حفاری های زیرزمینی،حفاری چاههای نفت و در بسیاری از مسائل کاربرد فراوانی دارد. روش های مختلفی برای بدست آوردن چقرمگی شکست وجود دارد در این تحقیق از نمونه های دیسک برزیلی ترک دار که جزو روشهای تجربی می باشد برای بدست آوردن چقرمگی شکست استفاده شده است. برای انجام کارهای آزمایشگاهی نمونه های گچی ساخته شده است که از یکنواختی نسبتا بالایی نسبت به سایر سنگ ها برخوردار است. هدف از این تحقیق بررسی اثر شیب و طول ترک بر روی چقرمگی شکست می باشد. نتایج تحقیق نشان می دهد: 1) هر چه طول شکاف تحت یک زاویه ی ثابت ( 60 درجه) بزرگتر شود مود اول شکست و مود دوم شکست کاهش می یابد.2 ) هرچه زاویه ی ترک نسبت به افق بیشتر شود مقدار مود اول شکست ( کشیدگی) بیشتر می شود. 3 ) مود دوم شکست ( برشی) نسبت به تغییر زاویه حساس تر می باشد. از زاویه ی صفر تا  45درجه ( نسبت به افق) مقدار این مود به تدریج افزایش یافته و از زاویه 45 درجه به بعد مقدار آن کاهش پیدا کرده است.

 واژه های کلیدی:

چقرمگی شکست، دیسک برزیلی ترک دار، مود شکست.

نویسندگان :

مهدی حسینی

حسن احمدیان

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

مدل سازی جریان سیال در توده سنگ با استفاده از مفهوم شبکه شکستگی مجزا و با تکیه بر توسعه کد محاسباتی FNETF

در بسیاری از ساختارهای زمین شناسی رفتار هیدرولیکی توده سنگ توسط شکستگی ها کنترل می شود و برآورد آن نیازمند فهم مناسبی از رفتار هیدرولیکی شبکه شکستگی ها است. در این مقاله مدل سازی رفتار هیدرولیک توده سنگ دارای شکستگی با استفاده از مفهوم شبکه شکستگی مجزا مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور، یک کد محاسباتی تحت عنوان FNETF برای ساخت شبکه شکستگی مجزا و تحلیل جریان آرام در شبکه شکستگی توسعه داده شده است. در ادامه با استفاده از داده های میدانی مربوط به وضعیت شکستگی ها و آب زیرزمینی اطراف مغارنیروگاه پروژه سیاه بیشه، دبی جریان آب ورودی به کیلومتر 071 + 0 تا 085 + 0 مغار نیروگاه بااستفاده از کد محاسباتی FNETF شبیه سازی شده که نتایج این شبیه سازی ها با مقادیر واقعی تطابق خوبی را نشان می دهد. بنابراین روش شبکه شکستگی مجزا برای آنالیز جریان سیال درمحیط های ناپیوسته قابل به کارگیری بوده و نتایج مناسبی از مدل سازی رفتار هیدرولیکی توده
سنگ را ارائه م یکند.

واژه های کلیدی:

شبکه شکستگی مجزا، شبیه سازی جریان آب، شکستگی های سنگی، دهانه هیدرولیکی، سیاه بیشه، . FNETF

نویسندگان :

مرتضی جوادی اصطهباناتی 

مصطفی شریف زاده

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

تعیین ضریب تنش موثر بایوت در سنگهای متخلخل

در شرایطی که فشار منفذی در سنگ وجود داشته باشد، قانون تنش موثر تعیین کننده رفتار سنگ است. این تنش طبق نظر ترزاقی برابر اختلاف فشار محدود کننده و فشار منفذی میباشد. اما این رابطه تنها برای سنگهای خیلی ضعیف و خاک منطقی بوده و در محاسبات مربوط به سنگهای دیگر ایجاد خطا میکند. تعریف دقیق تنش موثر برای سنگهای متخلخل با استفاده از تئوری ارتجاعی محیط متخلخل ( Poroelasticity ) و کارهای تجربی محققین شامل لحاظ نمودن ضریبی به عنوان ضریب بایوت در فشار منفذی می باشد. در اصل در سنگهای متخلخل قانون تنش موثر بایوت برقرار بوده که در آن به سنگ تنش بیشتری نسبت به قانون ترزاقی وارد میشود . بدین ترتیب مقدار این ضریب در مطالعة رفتار سنگهای متخلخل مانند سنگ مخازن نفتی از اهمیت  بسیار زیادی برخوردار است. این مقاله تعیین مقادیر آزمایشگاهی این ضریب را برای برخی از سنگهای متخلخل، با استفاده از دستگاه تعیین ضرایب Poroelastic سنگ که توسط نگارندگان طراحی و ساخته شده است، ارائه میدهد. در نهایت مقادیر ضریب بایوت حاصل از آزمایش با استفاده روابط تحلیلی  Poroelasticمورد بررسی قرار میگیرند.

 واژه های کلیدی : 

ضریب بایوت، قانون تنش موثر، سنگ متخلخل، تئوری ارتجاعی محیط متخلخل( Poroelasticity) ، آزمونهای آزمایشگاهی.


نویسندگان :

هانی آسائی 

سید مهدی موسوی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

بررسی تاثیر هندسه درز ههای مجزا بر فرآیند شکست و ایجاد تراشه در اثر بار دیسک ماشین TBM با استفاده از روش عددی دو بعدی

عملیات حفاری تابع اندرکنش میان زمین ( توده سنگ) و ماشین م یباشد، بنابراین شرایط درزه های موجود بر فرآیند شکست سنگ اثر می گذارد که در این مطالعه به بررسی اثر هندسه ی درزه های مجزا بر فرآیند شکست سنگ با استفاده از روش ترکیبی شبکه درزه مجزا- روش المان مجزا(-  DFNDEM ) پرداخته شده است. تعداد زیادی مدل شبکه درزه مجزا با استفاده از پارامترهای هندسی شکتگیهای موجود در قطعه دوم تونل بلند زاگرس تولید و به طور تصادفی تعدادی از بین آنها به منظور مدلسازی انتخاب شده است. نتایج مدلسازی نشان می دهد که شکل تراشه بین دو دیسک در مدل سنگ بکر تقریباً متقارن است در حالیکه در توده سنگ شکسته متقارن نیست، همچنین میدان تنش زیر دیسک ها در اثر بار دیسک ها در سنگ بکر تقریباً متقارن می باشد در حالیکه در توده سنگ نا متقارن می گردد. وجود درزه بین دو دیسک، جهت انتشار ترکها را تغییر داده و یا اینکه سبب توقف انتشار آن در محل برخورد با درزه شده و ترکها از طرف دو دیسک مجاور به یکدیگر در یک نقطه برخورد نمی کنند . در صورتیکه در سنگ بکر این ترکها در یک نقطه به یکدیگر برخورد  می کنند. بنابراین هندس هی درز هها می تواند اثر مهمی بر ایجاد و گسترش ترکها و تشکیل تراشه بگذارد.

 واژه های کلیدی:

فرآیند شکست، شبکه درزه مجزا، روش المان مجزا.

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

توسعه دستگاهی برای مطالعه تاثیر دما بر مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته سنگها

به دلیل اهمیت ناپایداری های ناشی از تغییرات آب و هوایی، این تحقیق به بررسی نحوه و میزان وابستگی خواص مکانیکی سنگ به تغییرات دما می پردازد. در شرایط طبیعی زمین تغییر فاز سیال( آب)، مهمترین عامل موثر در تغییر خواص مکانیکی سنگ بر اثر تغییر دما می باشد. به همین دلیل بازه دمایی + 30] ° C و 30 -] برای انجام آزمایش ها انتخاب شده است. مطالعه بر روی سه نوع سنگ متمرکز شده است. در این مطالعه، با استفاده از ساخت دستگاه تثبیت دما، مقاومت فشاری تک محوره و مدول الاستیسیته سنگ ها در دماهای مختلف اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهد که، 1 ) کاهش دما و انجماد آب باعث بهبود خصوصیات مکانیکی سنگ شامل افزایش قابل توجه مقاومت و مدول الاستیسیته ی سنگهای اشباع، با انجماد آب می شود. 2 ) تغییر مقاومت سنگ بر اثر تغییر دما، علاوه بر تخاخل به دلیل عوامل دیگری مانند نوع و شکل تخلخل می باشد. میزان افزایش مقاومت درسنگهایی با تخلخل ریزدرز و ریزترک، بیشتر از سنگهایی با تخلخل از نوع منافذ کروی می باشد. 3 ) بیشینه تغییرات در خواص سنگ در دمای 0] ° C و 10 -] اتفاق می افتد، که در این بازه بیشترین تغییر
 فاز سیال منفذی رخ می دهد.

 واژه های کلیدی :

دما، مقاومت فشاری تک محوره، مدول الاستیسیته، آب منفذی، تخلخل، تراورتن،گرانیت، بتن

نویسندگان :

جبار اشرفی

آناهیتا مدیری آثاری 

بهنام فردوسی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

بررسی آزمایشگاهی و عددی شروع و توسعه شکافت هیدرولیکی در سنگ آهک

در این مقاله شروع و توسعه شکستگی در فرایند شکافت هیدرولیکی به دو روش آزمایشگاهی وعددی بررسی شده است. برای شبیه سازی شرایط طبیعی، آزمایشها تحت یک شرایط فشاری سه محوره انجام شدهاند. پراکندگی دادههای بدست آمده نسبتا زیاد است که به علت وجود درز و شکافهای ریز در نمونهها است. با این وجود در اکثر نمونه ها یک شکستگی محوری مشاهده میشود. در این تحقیق از روش اجزا محدود برای محاسبه پارامترهای مکانیک شکست و مطالعه خصوصیات شکست در شرایط مختلف استفاده شد. بر این اساس پارامترهای ضرایب شدت تنش KI) و J ،( KII - انتگرال و تنش T برای ارزیابی نحوه شروع و گسترش شکستگیها و همچنین تاثیر  فشار محصور کننده بر روی این پارامتر ها استخراج شدهاند. بر اساس مکانیک شکست الاستیک  خطی در شرایطی که فاکتور شدت تنش ( KI ) برابر با چقرمگی ترک باشد، شکستگی گسترش می  یابد. نتایج نشان میدهند که با افزایش فشارمحصور کننده ضریب شدت تنش مود I افزایش ولیضریب شدت تنش مود II ثابت میماند.

 واژه های کلیدی :

شکست هیدرولیکی، اجزاء محدود، ضریب شدت تنش، شروع ترک، انتشار ترک.

نویسندگان :

سعید اسدی

بهمن بهلولی 

محمدرضا ملکیجوان

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

آنالیز حساسیت پارامترهای ژئومکانیکی و ضریب تنش سازندهای مسیر تونلهای پنستاک سد رودبار لرستان

مسیر تونلهای پنستاک سد رودبار لرستان از سازندهای دالان، هرمز و میلا میگذرد. با توجه بهتنوع ساختار سنگی، تعیین پارامترهای ژئومکانیکی جهت تحلیل پایداری این تونلها در درجه اهمیت  قرار دارد. با توجه به اینکه در سازند دالان آزمایشهای آزمایشگاهی و برجا انجام شده است،  خواص مقاومتی و تغییرشکلپذیری توده سنگ با دقت قابل قبولی جهت طراحیها ارزیابی شده  است. اما در سازندهای هرمز و میلا بدلیل نبود آزمایشهای آزمایشگاهی و برجا، با استفاده از  برداشتهای صحرایی و نتایج حاصل از گمانههای مسیر تونلها، پارامترهای ژئومکانیکی این  سازندها ارزیابی شد. سپس روی مقادیر تخمین زده شده برای سازندهای هرمز و میلا آنالیز  حساسیت انجام گرفت. بازه پیشنهادی برای ضریب تنش نیز با توجه به فرمولهای مربوطه و  قضاوت مهندسی 5 / 1 - 4 / 0 پیشنهاد شد. بعد از آنالیز حساسیت مقدار ضریب تنش 7 / 0 ارزیابی  گردید. نتایج آنالیز حساسیت با استفاده از نرم افزار FLAC3D نشان داد که بیشترین حساسیت  مدل به تغییرشکلهای حاصله، به ترتیب مربوط به چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی و مدول  تغییرشکلپذیری میباشد. در نهایت پارامترهای استحکام برشی و تغییرشکل پذیری توده سنگی  جهت طراحیها و مدلسازی عددی تعیین شده است.

واژه های کلیدی :

آنالیز حساسیت، تونلهای پسنتاک، پارامترهای ژئومکانیکی، ضریب تنش

نویسندگان :

بهنام ابره

لهراسب فرامرزی 

مرتضی قارونی نیک 

سید حمید هاشم الحسینی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

تحلیل سه بعدی نشست خاک ساختگاه بر خطوط لوله نفت مدفون قوسی شکل، عبوری از زیر بستر رودخانه

امروزه خطوط لوله نفتي بعنوان یکي از مهم ترین شریان های حياتي كشورهای نفت خيز محسوب شده و جهت استفاده بهينه از آن باید بصورتي عمل كرد كه كمترین آسيب به محيط زیست رسيده و ازجنبه فني و اقتصادی، احداث این خطوط قابل توجيه باشد . ساختگاه های خطوط لولهمدفون مي تواند بسيار متنوع و صعب العبور باشد. از موانع صعب العبور، مي توان به رودخانه ها اشاره نمود. مي باشد. برای (HDD روشيکهنسبتبهروشهایمتداولجهتعبورخطوطلولهنفتياززیربستررودخانهاخيرابيشتركاربردپيدانموده،روشحفاریدرجهتافق ( ي با توجه به مطالعات عددی بسيار اندک پيشين، مدل سازی عددی سيستم HDD شناخت پارامترهای تأثيرگذار رفتار خطوط لوله اجرا شده به روش مركب خاک- لوله توسط نرم افزار تفاضل محدود انجام گرفت . در این تحقيق ، اثر جابجایي های در حد مجاز یک خط لوله به وسيله نرم افزارپس از اعتبارسنجي نرم افزار براساس تحقيقات گذشته، مورد ارزیابي قرار گرفته و نتایج حاصله بيانگر این است كه، FLAC3D تفاضلمحدودو همچنين عواملي نظير زاویه انحنا و شيب ورودی یا خروجي )ψ ،υ ،E ،φ ،C( عواملي همچون عمق خط لوله از بستر رودخانه، مشخصات خاکلوله، در تعيين مقدار جابجایي خاک زیر بستر رودخانه تأثير بسزایي داشته است. با توجه به این شرایط مي توان جهت دستيابي به طراحي و اجرایمناسب خط لوله به لحاظ فني و اقتصادی اقدام به محاسبه عمق بهينه جهت حفاری و زاویه بهينه انحنای لوله نمود.

کلمات کلیدي:

خط لوله، روش حفاری جهت دار افقي، نشست خاک، نرم افزار تفاضل محدود FLAC^3D

نویسندگان :

سید امین فضل هاشمي(مهندس ارشد برآورد شرکت خطوط لوله و مخابرات نفت ایران)

مهدي سیاوش نیا (ستادیار و عضو هیئت علمي دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران مرکزي)

اولین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک ایران (1392)

مطالعه تاثیر میزان بنتونیت و سیمان بر مقاومت ونفوذپذیری بتن پلاستیک در شرایط آزمایشگاهی

بتن پلاستیک به دلیل دارا بودن نفوذپذ ر یی پایين، مقاومت فشاری مناسب و مدول الاستیست یه م نا تسب با خاک مجاور، یکی از متداولترین مصالح برای ساخت د و یار های آب بند می باشد. در بررسي های انجام شده كمبود مطالعات آزمایشگاهي در این زمينه مشهود بود و عليرغم موجود نبودن آیين نامه ای خاص صرفا توصيه نامه های .... وجود دارد بر این اساس برای رسيدن به دستاورد مناسب و قابل استناد، در این تحقيق تا ر ثی ميزان سم یان و بنتونیت بتن پلاستیک بر روی نفوذ پذ ر یی و مقاومت تک محور ی نمونه با سن 28 روزه مطالعه شده است. در این مطالعه نمونه هایي با تركيب سنگدانه و مقدار آب یکسان ولي با نسبت بنتونیت به سم یان و نسبت آب به س م یان مختلف ساخته شده و تحت آزمایش فشاری تک محوری ونفوذپذ ر یی با اعمال فشار هيدرواستاتيکي بالا قرار گرفتهاند. بر اساس نتایج بدست آمده، افزایش نسبت بنتونیت به سم یان و به دنبال آن افزایش ع ا یر بنتونیت مصرفی باعث تغييراتي در نفوذ پذ ر یی و مقاومت تک محوری نمونهها می شود كه بطور كامل بحث شده است . در نهایت تاثير ميزان افزایش نسبت آب به سم یان در كاهش ضریب نفوذ پذ ر یی دیوار آببند بررسي ميشود.

کلمات کلیدی:

بتن پلاستیك ، طرح اختلاط ، نفوذ پذیری ، مقاومت فشاری

نویسندگان :

رحمت الله نگهدار مغانلو (استادیار مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی)

حمید فرشباف آقاجانی (دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیك خاك وپی، دانشکده فنی، دانشگاه محقق اردبیلی)

شیما یادگاری (دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیك خاك وپی، دانشکده فنی، دانشگاه محقق اردبیلی)

اولین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک ایران (1392)

بررسی عددی تاثیر وجود یک ناحیه نفوذ پذیر بر عملکرد دیوار های آب بند از جنس بتن پلاستیک در پی های دو لایه ای

ديوارهای آببند بتن پلاستيك يکي از گزينه های اصلي جهت كنترل ترواش در پي آبرفتي سدها ميباشند . در اين تحقيق با انجام تحليل های عددی تاثير مشخصات ناحيه معيوب و نفوذپذير موجود در ديوار آببند يك سد خاكي با هسته رسي بر مقدار تراوش ،SEEP/W دوبعدی در نرم افزار آب از پي مطالعه شده است. نحوه انتخاب پارامترهای مورد نظر بر اساس تجربيات مولفين اتخاذ شده است. در اين تحقيق يك نوع پي آبرفتي لايه بندی شده با نفوذپذيری های مختلف برای عمق های ۲0،۱0 و 30 متری برای ديوار آببند فرض شده است . در عمل اين موضوع در اكتشافاتصحرايي به چشم مي خورد و نحوه لايه بندی بر اين اساس بوده است. بر پايه نتايج بدست آمده ، در صورتي كه ناحيه نفوذ پذير با ضريب نفوذ پذيری زياد در وسط پي يك لايه خاک قرار بگيرد ، در صورت وجود خرابي در ديوار آب بند، نشت آب در حالتي بحرانيتر خواهد بو د كه اين موضوع بطور مبسوط مورد بحث قرار گرفته است . در ضمن اگر عرض باز شو متغير باشد، مقدار نشت آب درپي در اثر ازدياد اندازه باز شو، تغييرات چشم گيری خواهد شد. در نهايت اگر ناحيه معيوب در ديوار آببند در فاصله نزديك به سطح زمين باشد، تاثيری زيادی در افزايش نشت ازپي خواهد داشت.

کلمات کلیدی:

د و یار آب ب د ن، ناحه ی معو یب، نفوذپذ ر یی، پی آبرفتی، تحلیل عددی تراوش

نویسندگان :

رحمت اله نگهدار مغانلو (استاد یار مهندسی عمران، دانشکده فنی، دانشگاه محقق اردبیلی)

حمید فرشباف آقاجانی (دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیك خاك وپی، دانشکده فنی، دانشگاه محقق اردبیلی)

حامد فرشباف (دانشجوی دکترای مکانیك خاك وپی، دانشگاه علم و صنعت ایران)

اولین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک ایران (1392)