تعیین مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ به کمک آنالیز برگشتی با استفاده از مدل سازی عددی

بهزاد مسگرمقدم

Abstract

مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ یکی از پارامترهای مهم در طراحی سازه¬ها درون محیط های سنگی می باشد. پارامتر تغییر شکل پذیری نشان دهنده ی میزان تغییر شکل توده¬ سنگ در پاسخ به هرگونه بارگذاری یا باربرداری می باشد. تعیین این پارامتر بصورت مستقیم از آزمایش¬های برجا و بصورت غیرمستقیم به کمک روابط تجربی و تحلیلی انجام می¬گیرد. آزمایش بارگذاری صفحه¬ای یکی از پرکاربردترین آزمایش¬های تعیین مدول تغییر شکل پذیری توده¬ سنگ می¬باشد. این آزمایش شامل یک یا چند جک هیدرولیکی است که بار را در سطح توده سنگ اعمال می¬کنند. جابجایی توده سنگ از طریق کشش¬سنج¬هایی که روی سطح صفحات نصب می¬شوند اندازه¬گیری می¬شود. معمولاً پنج سنسور جابجایی¬سنج پشت صفحه بارگذاری در گالری حفر شده داخل توده سنگ با فواصل مختلف نصب می¬شود. آزمایش در چند مرحله بارگذاری و بار برداری تا رسیدن به تنش مطلوب انجام می¬شود. به¬طور کلی روش¬های تحلیل برگشتی را می توان به دو دسته معکوس و مستقیم تقسیم کرد. در تحقیق حاضر از روش مستقیم برای تحلیل برگشتی استفاده شده است. در این روش با استفاده از روش سعی و خطا اختلاف بین مقادیر محاسبه شده از مدل¬سازی آزمایش بارگذاری صفحه¬ای و اندازه¬گیری شده از آزمایش برجا به حداقل ممکن کاهش یافته و مجهولات مورد نظر ارزیابی می¬شوند. در تحقیق حاضر از نرم افزار flac 3d برای مدل سازی عددی آزمایش بارگذاری صفحه¬ای استفاده شده است. با اعمال شرایط واقعی توده سنگ منطقه مورد مطالعه به مدل و شبیه¬سازی آزمایش بارگذاری صفحه¬ای، نتایج اولیه استخراج گردید. پس از انجام تحلیل¬های برگشتی مختلف مشخص گردید که گام¬های بارگذاری 500 ، 600 و 750 نزدیک¬ترین نتایج را به مقادیر واقعی آزمایش برجا دارند. به منظور بررسی و مقایسه نتایج حاصل از تحلیل¬های برگشتی و انتخاب مناسب¬ترین حالت، توابع خطا تشکیل و با یکدیگر مقایسه شدند که برای این منظور در تحقیق حاضر از روش¬های کمترین مربعات و روش کمینه کردن بیشینه خطا استفاده شده است. گام بارگذاری 750 در روش کمترین مربعات و گام بارگذاری 500 در روش کمینه کردن بیشینه خطا مناسب¬ترین نتایج را داشتند. با مقایسه¬ی گام¬های بارگذاری 750 و 500 در هر سیکل بارگذاری مشخص می شود که گام بارگذاری 500 نتایج بهتر و دقیق¬تری را ارائه می¬دهد چراکه اختلاف میان مقادیر حاصل از آزمایش برجا، مدل¬سازی و روش نظری در این روش در قیاس با نتایج حاصل از گام بارگذاری 750 کمتر هستند. در نهایت مشخص گردید که بیشترین مطابقت بین نتایج آزمایش برجا و مدل¬سازی صورت گرفته با اعمال 500 گام در هر مرحله از بارگذاری به مدل حاصل می¬شود. با انجام این عمل مدول تغییر شکل پذیری منطقه مورد مطالعه با اعمال تحلیل برگشتی بر روی نتایج حاصل از مدل¬سازی تعیین گردید که تطابق مناسبی با مدول اولیه¬ی در نظر گرفته شده برای منطقه دارد.

Supervisors and advisors

لهراسب فرامرزی، سعید مهدوری