عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر پارامترهای هندسی ومکانیکی درزه ها در ظرفیت باربری توده سنگ
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-استخـراج معدن
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3183;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72974
- تاریخ دفاع
- ۰۹ اسفند ۱۳۹۴
- دانشجو
- رضا سامانی
- استاد راهنما
- سیدمحمدفاروق حسینی
- چکیده
- سازه های بزرگی مانند سدها به‌خصوص سدهای وزنی، به طور معمول روی بسترهای سنگی ساخته می شوند. تحت تاثیر تنش زیاد ناشی از این سازه ها در برخی موارد ممکن است بستر سنگی به ظرفیت باربری نهایی خود نزدیک شود. در اغلب تئوری‌های تعیین ظرفیت باربری مجاز، این مقدار بر اساس اهمیت سازه و ظرفیت باربری نهایی توده‌سنگ تعیین می‌شود. بنابراین بررسی پایداری و تخمین ظرفیت باربری نهایی سنگ بستر امری لازم و ضروری برای یک طراحی ایمن است. از عوامل موثر بر باربری می توان به چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی توده سنگ و درزه‌ها اشاره کرد. تخمین ظرفیت باربری سنگ درزه‌دار به دلیل تاثیر ویژگی‌های درزه همواره با مشکلات فراوانی همراه است. در این پایان‌نامه به بررسی ظرفیت باربری سنگ درزه‌دار با استفاده از نرم‌افزار المان مجزای دو بعدی UDEC پرداخته شده است. در فرآیند تحقیق پس از مروری کوتاه بر مبانی مهندسی پی، ظرفیت باربری سنگ درزه‌دار با رویکرد محیط معادل بررسی و روش های تحلیلی مربوطه نیز بیان شده است. در ادامه، با وارد کردن مستقیم درزه‌ها در نرم‌افزار، انواع گسیختگی در توده سنگ درزه-دار بررسی شده است. از آن‌جا که تعداد عوامل موثر بر ظرفیت باربری بسیار متنوع و زیاد هستند، پس از مدل سازی دو بعدی و بررسی تک عاملی، از میان عوامل مختلف، مهمترین عوامل شامل شیب دسته درزه ها، تعداد دسته درزه ها، زاویه اصطکاک سطح درزه و فاصله داری درزه ها برای بررسی نهایی انتخاب شدند. در بررسی نهایی با توجه به دامنه هر متغیر مقادیری جهت بررسی اندرکنش متغیرها انتخاب شد. پس از بررسی کیفی ظرفیت باربری برای هر متغیر، از رگرسیون چند متغیره برای کم‍ّی کردن نتایج استفاده و شش رابطه آماری ارائه شد. نتایج نشان داد که با افزایش تعداد دسته درزه، کاهش زاویه اصطکاک سطح درزه و کاهش فاصله داری درزه ها، ظرفیت باربری کاهش می یابد. در رابطه آماری منتخب برای توده سنگ حاوی دسته درزه‌هایی با شیب کمتر از 60 درجه، تعداد دسته درزه با قدر مطلق ضریب استاندارد سازی شده رگرسیون 679/0 بیشترین تاثیر را دارد، عوامل فاصله‌داری 6/67 درصد، شیب 1/52 درصد و زاویه اصطکاک 6/39 درصد تاثیر دارند. در توده سنگ حاوی دسته درزه‌هایی با شیب بیشتر از 60 درجه، عامل شیب با ضریب 572/0 بیشترین تاثیر را دارد، عوامل تعداد، فاصله‌داری و زاویه اصطکاک نیز به ترتیب 78 درصد، 7/61 درصد و 3/41 درصد بر باربری محیط موثر هستند. در پایان جهت صحت‌سنجی، نتایج رابطه آماری منتخب با نتایج حاصل از روش آنالیز حد بالا در مدلی با شرایط مشخص (مکانیسم گسیختگی ثابت) مقایسه شد. خطای موجود بین نتایج دو روش 6 تا 20 درصد با میانگین 8/10 درصد بوده است. کلمات کلیدی: ظرفیت باربری نهایی، مکانیسم خرابی، سنگ درزه‌دار، UDEC.
- Abstract
- Some large structures such as dams, especially gravity dams, are normally built on bedrocks. In some cases, bedrocks may be close to their ultimate bearing capacity due to the influence of high stresses caused by these structures. In most allowable bearing capacity theories this parameter determined based on the importance of the structure and the ultimate bearing capacity of the rock mass. Therefore, the stability analysis and estimation of ultimate bearing capacity of bedrock is necessary for a safe design. Among factors affecting this capacity could be referred to the cohesion and friction angle of rock material and joints. Estimating jointed rock bearing capacity due to the impact of joint features has always been associated with many problems. In this thesis, the study of jointed rock bearing capacity using two-dimensional discrete element software, UDEC has been carried out. In the research process, after a brief overview of the fundamentals of engineering, bearing capacity of jointed rock with equivalent ambience approach and review of relevant analytical methods have been reported. Then, joints inserted in software directly and different failure modes of the jointed rock mass have been investigated. Since the number of factors affecting bearing capacity are very diverse and numerous, after two-dimensional modeling and single factor analysis among parameters, the most important parameters include joints dip, number of joint sets, the friction angle and joints spacing were selected for final analysis. In the final assessment with regard to the range of values for each variable, some values were selected to study the interaction of variables. After a qualitative analysis of bearing capacity for each variable, the multivariate regression are done to quantify results done. Six statistical equations was presented. The results showed that by increasing the number of joints, reducing friction angle of joints and reducing joint spacings, bearing capacity decreases. In the selected statistical equation, rock mass containing joint sets with dips less than 60°, the most effective joint sets are those possessing absolute standardized regression coefficient of 0.679. The effect of joint spacing, dip angle and friction angle are 67.6%, 52.1% and 39.6% respectively. In the cases with joint dip greater than 60°, the dip factor with coefficient of 0.572 is most effective variable. Number, spacing and angle of friction parameters are affect 78%, 61.7% and 41.3%, respectively. Finally, to verify the results of numerical models, results of the selected statistical equation was compared with the results of the upper bound limit analysis in a model with certain conditions (fixed failure mechanism). It was observed that the difference between the results of two methods were 6 to 20 percent with an average of 10.8 percent. Keywords: ultimate bearing capacity, failure mechanism, jointed rock, UDEC
