عنوان پایان‌نامه
ارائه معیارهای گسیختگی سنگ بر اساس کرنش و استفاده
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-مکانیک سنگ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1547;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 41120;کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1547;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 41120
- تاریخ دفاع
- ۱۳ مهر ۱۳۸۷
- دانشجو
- مسعود رهجو
- استاد راهنما
- محمد رحیمیان, مهدی موسوی
- چکیده
- درک دقیق از نتایج تحلیل‌های عددی در زمان طراحی سازه‌های زیرزمینی و تفسیر صحیح داده‌های جمع‌آوری شده توسط سیستم پایش، مستلزم شناخت مناسب از پاسخ زمین به فرآیند احداث سازه زیرزمینی است. در طول پنجاه سالی که از وجهه علمی مهندسی سنگ در دنیا می‌گذرد، محققان و مهندسان تلاشی خستگی‌ناپذیر در رسیدن به این شناخت داشته‌اند. در پژوهش حاضر، تلاش شده است تا با جمع‌آوری مهم‌ترین دست‌آوردهای محققان، دیدگاهی صحیح از پاسخ توده سنگ‌های مختلف فراهم گردد تا بتوان با تکیه بر آن به تفسیر صحیح نتایج تحلیل‌های عددی و داده‌های سیستم پایش پرداخت. با این هدف، تمامی مراحل طراحی سازه‌های زیرزمینی با توجه به مقتضیات عملیات اجرایی شامل عملیات حفر و نگهداری به دقت بررسی گردید. در میان تمامی عوامل، شناخت مناسب از مکانیسم ناپایداری غالب در فضای زیرزمینی به عنوان رکن اصلی طراحی تشخیص داده شد. با مطالعه دقیق انواع مکانیسم‌های ناپایداری، رابطه تنگاتنگی میان این مکانیسم‌ها و دسته‌بندی‌های توده سنگ مشاهده شد که در نهایت به ارائه تفکیک مکانیسم‌های ناپایداری بر اساس دسته‌بندی GSI انجامید. با توجه به این تفکیک، موانع موجود در تفسیر مناسب داده‌های جابجایی‌سنجی مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا، با فرض رفتار الاستیک خطی روشی تحلیلی برای استفاده از داده‌های جابجایی‌سنجی حول یک تونل دایروی به منظور تعیین میدان جابجایی و در نتیجه میدان کرنش و تنش توسعه داده شد. در ادامه، ایده استفاده از معیارهای کرنشی در ارزیابی پایداری فضاهای زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، با استفاده از معیارهای گسیختگی بر اساس تنش و با فرض رفتار الاستیک خطی، معیارهای گسیختگی بر اساس کرنش ارائه شد. لیکن با توجه به رفتار واقعی سنگ و خروج از رفتار خطی پیش از گسیختگی، استفاده از معیارهای کرنشی برای مرزهای رفتاری زیر مرز آسیب ترک از جمله مرز آغاز ترک پیشنهاد گردید.
- Abstract
- Thorough understanding of numerical modeling results of an underground structure in design stage or in interpretation of gathered monitoring system data requires proper insight into earth response towards construction process. Rock engineers have made considerable endeavor to obtain such an insight for more than half a century. In this research a comprehensive review of rock engineering body knowledge on rock mass response to construction of underground excavations is made in order to provide a foundation for correct interpretation of numerical modeling results and monitoring system data in different rock masses. To this end, stages of underground opening design are reviewed considering construction process namely excavation and support processes. Instability mechanisms of engineered rock mass around an underground opening (a rock mass which its initial in situ condition is affected by construction process) is recognized as the major design factor. In order to provide a practical engineering tool, a new rock mass classification approach is presented based on different instability potential mechanisms of engineered rock masses using GSI. Benefits of this approach in interpretation of monitoring system data, especially rock mass deformation measurements, are discussed. Further more, measurement of tunnel convergence as a robust means for instability evaluation in yielding instability mechanism is studied. As a result, a new solution for stress/ strain state evaluation around a cylindrical hole in an elastic body under non-hydrostatic loading condition by means of radial displacement measurement is presented. This idea is followed by the idea of using strain as a basis for failure definition. An exhaustive research is accomplished on rock behavior in different stress states and loading conditions. Alternative strain- based failure criteria based on common stress- based failure criteria are obtained assuming rock as an isotopic elastic material up to ultimate stress. This assumption is then challenged according to real rock behavior using triaxial tests’ data for Vosges sandstone. New graphs are produced by stress- strain paths correction. As a final conclusion, use of strain- based criterion is suggested for initial cracking limit up to systematic cracking limit of rocks.
