مدل سازی مکانیزم انتشار ترک در زیر ناف ذهای کند در سنگ با استفاده از روش المان مرزی

در تحلیل مسائل ترک، استفاده از علم مکانیک شکست خطی سنگ، کاربرد وسیعی دارد. در این مقاله برای شبیه سازی انتشار ترک تحت نفوذ ابزار کند در سنگ، از برنامه ناپیوستگی جابجایی که براساس روش عددی المان مرزی غیر مستقیم می باشد همراه با معیار شکست حداکثر تنش مماسی در مجاورت نوک ترک استفاده شده است. در مدل سازی انجام شده، به منظور بالا بردن دقت و کاهش مقدار خطا در محاسبه ناپیوستگی جابجایی ها، در تمامی المان های مرزی از المان های مرتبه بالا( المان های کوادراتیک ) کمک گرفته شده است، همچنین برای جلوگیری ازخطای ناشی از سینگولاریتی تنش و جابجایی در نزدیکی نوک ترک از المان مخصوص نوک ترک برای محاسبه فاکتورهای شدت تنش k1 و kII استفاده شده است. در این مد لسازی، تأثیر زاویه انحراف ترک روی فاکتور های شدت تنش بررسی شده و نتایج حاصل از روش عددی بدست آمده با نتایج تحلیلی و نتایج موجود در مقالات دیگر مقایسه گردید که صحت و دقت محاسبات عددی فوق را نشان می دهد. در حقیقت نتایج مدل سازی شده، گامی در جهت ارتقاء  بازدهی معدنکاری و حفاری، با بهبود طراحی ابزار و تجهیزات نفوذی خواهد بود.

واژه های کلیدی :

المان مرزی، روش ناپیوستگی جابجایی، مکانیک شکست خطی سنگ، نفوذ در سنگ.

نویسندگان :

نرگس سادات طیرانی 

محمد فاتحی مرجی 

جواد غلام نژاد

محمود خداداد سریزدی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

مطالعات لرزه نگاری مهندسی ( از دیدگاه مکانیک سنگی) درمسیر راه آهن یزد – بافق

در این مقاله به بررسی مطالعات ژئوفیزیکی با استفاده از روش های لرزه نگاری مهندسی در مسیر راه آهن یزد- بافق پرداخته شده است . هدف از انجام این مطالعه بررسی ویژگی های دینامیکی لایه های سنگی ودیگر پیکره های زمین شناسی موجود در مسیر، بویژه در محل پل های مهم آن بوده است. از این رو رو شهای لرزه نگاری شکست مرزی ولرزه نگاری درون چاهی استفاده شده است. چاه ها معمولا در نزدیکی محل پی ی لها حفر شده و ژرفای آ نها حدود 30 متر م یباشد. در این مطالعه برداشت ها به دو صورت از سطح به گمانه( down hole ) و پروفیل سطحی انجام شده است. در تمام برداشت ها از امواج فشاری وبرشی استفاده شده است. به این منظور در برداشت های
 down hole یک سوند با سه گیرنده که در راستای نوسان آنها یکی قائم و دوتای دیگر افقی وعمود بر هم م یباشند، بکار گرفته شده است. داده های حاصل مورد پردازش و تفسیر قرار گرفته و براساس آن تعداد لایه ها ، ضخامت آن ها ، سرعت گسترش امواج فشاری و برشی برآورد شده است. وبا توجه به جرم مخصوص سنگ ها ویژگی های دینامیکی آ نها محاسبه شد هاست. نتایج حاصله به صورت نمودار و جدول تهیه و در اختیار تیم مطالعاتی قرار گرفته تا با تلفیق این نتایج با نتایج ژئوتکنیکی در موارد لازم تمهیدات لازم برای پی سازی به عمل آید.

 واژه های کلیدی:

لرزه نگاری مهندسی، ویژگی های دینامیکی، سرعت گسترش، پایه پل ها.

نویسندگان :

حمید رضا رمضی 

کامران مصطفایی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تحلیل قابلیت اعتماد در طراحی ژئوتکنیکی

روش های مرسوم در طراحی ژئوتکنیکی بر پایه مفاهیم " فاکتور ایمنی کلی" و یا " فاکتورهای ایمنی جزیی" می باشند. در این روش ها امکان برخورد سیستماتیک با عدم اطمینان موجود درمقادیر پارامترهای موثر در مسئله وجود نداشته و تنها از قضاوت مهندسی بدین منظور استفاده می شود. از طرف دیگر " تحلیل قابلیت اعتماد" رهیافتی نوین برای طراحی است که در آن عدم اطمینان موجود در مقادیر پارامترها به صورت سیستماتیک و بدون نیاز به قضاوت شخصی طراح وارد محاسبات میگردد. در این مقاله پس از تبیین مزایای طراحی بر اساس قابلیت اعتماد، مراحل انجام آن با استفاده از روشهای " تحلیل قابلیت اعتماد درجه اول" و " شبیهسازیهای مونت کارلو" مورد بررسی قرار گرفته است . سپس کاربرد موثر این روش در فرایند تصمیمگیری مهندسی و بهینهسازی فنی و اقتصادی به کمک یک مثال عملی تبیین گردیده است . در نهایت رویکردهای نوین در این زمینه معرفی گردیده و دورنمای تحقیقات آینده به تصویر کشیده شده است.

 واژه های کلیدی :

طراحی ژئوتکنیکی، تحلیل قابلیت اعتماد درجه اول، شبیهسازی مونت کارلو.

نویسندگان :

حسین رفیعی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تعیین ظرفیت باربری توده های سنگی به روش تحلیلی مطالعه موردی: پروژه شهید کشوری اصفهان
 
نشست و گسیختگی ناشی از کم بودن ظرفیت باربری در توده های سنگی نادر است. اما ممکن است در زیر سازه های سنگین و بلند مرتبه رخ دهد. برای محاسبه ظرفیت باربری تود ههای سنگی چهار روش؛ استانداردهای منتشر شده، روش های تحلیلی، رو شهای تجربی و آزمایشهای برجا وجوددارد. در کشور ما استانداردهای تدوین شده برای ظرفیت باربری توده سنگ های مختلف وجود ندارد. آزمایش های برجا نیز با توجه به هزینه آنها برای پروژه های کوچک مانند ساختمان ها، توجیه اقتصادی ندارند. به این ترتیب، برای پروژه های کوچک مانند ساختمان سازی فقط از روش های تحلیلی و تجربی استفاده می شود. شهرک شهید کشوری درجنوب شرقی شهر اصفهان واقع شده است. در این شهرک برج های 20 طبقه ای در حال ساخته شدن می باشند که پی آنها بر روی ماسه سنگ و شیل های ژوراسیک که به شدت درزه دار م یباشند، قرار دارد. برای به دست آوردن ظرفیت باربری این توده سنگ ها از رو شهای تحلیلی با بکارگیری معیار هوک- براون استفاده شد و نشان داد که ظرفیت باربری توده های ماسه سنگی با ضریب اطمینان بالا و توده های شیلی با ضریب اطمینان کافی، جوابگوی بار وارده م یباشد.

 واژه های کلیدی:

توده سنگ، پی، ظرفیت باربری، پروژه شهید کشوری.

نویسندگان :

محسن رضائی 

محمد غفوری

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

ارزیابی و مقایسه احتمال وقوع گسیختگی های سنگی براساس روش های تجربی و سینماتیک

وقوع پدیده شکست در دامنه های سنگی طبیعی و مصنوعی همچون معدن روباز و ترانشه های جاده ای از مهمترین مشکلاتی است که از دیرباز گریبان گیر اینگونه پروژه ها بوده است. پروژه معدن سنگ آهن چادرملو که تحت تاثیر فعالیت های تکتونیکی گسل چادرملو، دارای دیواره های سنگی گاملاً خرده شده می باشد عنوان موردی است که در این بررسی به تحلیل گسیختگی های دیواره غربی آن بر اساس روشهای تجربی و سینماتیکی پرداخته شده است. نتایج بدست آمده از این بررسی بر اساس روش های تجربی ( SMR ) و سینماتیکی نشان میدهد که حضور سطوح گسلی متعدد و درز و شکستگی های فراوان در پیکره توده سنگ، موجب تشکیل گسیختگی های صفحه ای و گوه افراوانی در دیواره معدن خواهد شد. علاوه بر این، مطالعه و مقایسه بین نتایج حاصله از دو روش همخوانی خوبی را بین داده های بدست آمده ازروش های تجربی و سینماتیک را نشان می دهد.

 واژه های کلیدی:

معادن روباز، گسیختگی، روش تجربی و سینماتیک.

نویسندگان :

مهدی رسولی ملکی 

محمد ماهیار

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

مدلسازی عددی تأثیر دانسیته شبکه شکستگی بر ماتریس نرمی سنگ های درزه دار

محاسبه میزان دگرشکل پذیری 4 و انیزوتروپی توده سنگ درزه دار از مهمترین مسائل درطراحی وتحلیل پایداری پروژه های مختلف مهندسی سنگ می باشد. این مهم در مدلسازی های بزرگ مقیاس که نیاز به پارامتر های معادل محیط پیوسته است، اهمیت بیشتری دارد. به منظور اندازه گیری میزان دگرشکل پذیری توده سنگ درزه دار و محاسبه ماتریس نرمی از روش های غیرمستقیم تجربی، تحلیلی و عددی استفاده می شود. یکی از روش های مؤثر، استفاده از روش عددی شبکه درزه مجزا – روش المان مجزا ( DEM- DFN ) است. از فاکتورهای مهم در ساخت شبکه درزه مجزا که تأثیر آن تاکنون بر ماتریس نرمی توده سنگ های شکسته محاسبه و گزارش نشده است، میزان دانسیته ی درزه ها می باشد. در این مطالعه با فرض ثابت بودن سایر پارامترهای هندسی درزه و با استفاده از روش مونت کارلو تعداد زیادی شبکه درزه با دانسیته های مختلف تولید شده است. در ادامه با بکار گیری روش المان های مجزا بر روی شبکه های شکستگی تولید شده و با استفاده از نرم افزار UDEC ، ماتریس نرمی محاسبه وتأثیر دانسیته ی درزه ها بر روی آن بررسی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که دانسیته ی درزه ها تأثیر بسیار زیادی بر مقادیر پارامترهای مکانیکی توده سنگ داشته و با 3 برابر شدن دانسیته درزه ها در توده سنگ مقادیر مدول تغییر شکل پذیری و نسبت پواسون بترتیب به میزان 51 % و 55 % کاهش می یابند.

 واژه های کلیدی:

دانسیته شبکه شکستگی، ماتریس نرمی ، پارامترهای مکانیکی،DEM

نویسندگان :

علیرضا خانی

علیرضا باغبانان

حمید هاشمالحسینی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

مدلسازی عددی نحوه انتشار ترکها تحت تیغههای دیسکی ماشینهای حفر تونل(TBM)

انتشار ترک سنگها ناشی از تیغههای دیسکی در این مقاله مدل شد. اصول مکانیک شکست مورداستفاده از نوع الاستیک خطی میباشد. روش ناپیوستگی جابجائی یکی از روشهای المان مرزی غیرمستقیم میباشد که از آن برای یافت تقریبی اثر پارامترهای مؤثر دیسک استفاده شده است. مقادیر بهینه بعضی از این پارامترهای مؤثر ارائه شده است که مطابقت خوبی با نتایج تجربی و تئوری دیگر محققین دارد. در این مطالعه روش جابجایی ناپیوستگی با مرتبه بالاتر برای تحلیل مسائل ترک با استفاده از تغییرات المانهای کوبیک و چند المان در نوک ترک بکار گرفته شده است. از این روش جهت تعیین فاکتورهای شدت تنش در سنگهای تحت نفوذ تیغههای دیسکی ماشینهای حفر تونل استفاده شده است. شروع ترک و انتشار آن تابع یکی از معیارهای شکست میباشد . برای پیشبینی مسیر انتشار ترک از معیار تنش مماسی ماکزیمم استفاده شده است که این یک معیار کلاسیک مرکب است. در این روش برای تعریف دیسک در نرم افزار بصورت V شکل از ترک های موهومی استفاده شده است. با افزایش فاصله بین تیغه نسبت به عمق نفوذ میزان انرژی ویژه مورد نیاز کاهش مییابد تا اینکه در محدوده 15 - 8 به کمترین مقدار خود، نرخ بهینه، رسیده و سپس بطور آهسته افزایش مییابد.

 واژه گان کلیدی :

مدل سازی عددی، تیغه های دیسکی، انتشار ترک، مکانیک شکست

نویسندگان :

حمید خانباباپور گاوزن 

کورش شهریار

محمد فاتحی مرجی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

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)