مکانیک سنگ
سال:1396 | دوره:1 | شماره:1 |تعداد مقالات:9

شکی نیست که رابطه بین انسان و زمین (سنگ) و نیازهای روزافزون جوامع بشری به ساخت سازه های مختلف بر روی سنگ، در درون سنگ و یا از سنگ باعث تولد شاخه جدیدی از علوم مهندسی تحت عنوان مکانیک سنگ گردید. مکانیک سنگ یکی از نمونه های بارز همکاری های علوم نظری و کاربردی است که توانسته در حل مسائل و مشکلات مربوط به سنگ و مهندسی سنگ قدم های بسیار سودمندی بردارد.

بر اساس نتایج آزمون های آزمایشگاهی، پارامترهای گوناگونی بر رفتار مصالح دانه ای تاثیر دارند. در این مقاله، تاثیر تنش همه جانبه، شکل و حالت شکست دانه ها بر گسترش شکست ذرات در مصالح دانه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. برای رسیدن به این منظور، از شبیه سازی عددی چندین آزمون دومحوری به کمک روش اجزای مجزا استفاده می شود. روش های عددی علاوه بر مزایایی مانند ارزان و سریع بودن، قابلیت تمرکز بر روی یک یا چند پارامتر خاص را نیز دارند. برای هرکدام از پارامترهای مورد بررسی، نتایج شبیه سازی های انجام شده به صورت منحنی های درصد شکست ذرات نسبت به تنش همه جانبه ترسیم می گردد. آزمایش ها برای سه شکل مختلف از ذرات (سه، چهار و شش گوشه ای) که دارای دو حالت شکست متفاوت (تقسیم به دو قسمت مساوی یا فرسایش گوشه های تیز) هستند اجرا شده اند. نتایج نشان می دهد که افزایش هر دو پارامتر تیزگوشه گی و تنش همه جانبه باعث گسترش شکست ذرات نمونه ها می شود. علاوه بر این، حالت شکست نیز تاثیر قابل توجهی در میزان شکست ذرات دارد. در نهایت، نتایج بدست آمده از مدلسازی های عددی با کد اجزای مجزای استفاده شده در این تحقیق با نتایج عددی و تجربی حاصل از کارهای گذشته در یک نمودار مورد مقایسه قرار گرفته است. مقایسه بین نتایج، تطابق قابل قبول بین آن ها را نشان می دهد. اختلافاتی نیز در نتایج به چشم می خورد که ممکن است ناشی از دوبعدی بودن شبیه سازی و همچنین تفاوت در نحوه در تعریف شکست در آزمایشهای تجربی با عددی باشد. بنابراین در مجموع، استفاده از کد مورد نظر برای شبیه سازی های آتی مناسب بنظر می رسد.

از جمله گزینه های محتمل برای احداث فونداسیون سازه های عظیم می توان به پی های واقع بر روی توده سنگ اشاره کرد. ظرفیت باربری این نوع از فونداسیون ها از جمله مسائل مهم مورد توجه مهندسین است که بواسطه ماهیت غیر همگن توده سنگ و عدم قطعیت پارامترهای آن، ضریب اطمینان نمی تواند منطقا و تنهایی در تجزیه و تحلیل این گونه مسائل مورد اتکا قرار گیرد. از طرفی مطالعات جدید نشان می دهد که قضاوت بهتر در مورد پایداری سازه بایستی متکی بر ضریب اطمینان و احتمال شکست به طور توام باشد. این مساله ضرورت استفاده از روش های قابلیت اعتماد پذیری را نشان می دهد. در این مقاله با در نظر گرفتن یک پی روی توده سنگ به عنوان مطالعه موردی و نسبت دادن دامنه ای از مقادیر محتمل برای پارامترهای موثر، قابلیت اطمینان ظرفیت باربری فونداسیون بررسی شده است. نتایج مطالعات، نشان دهنده این موضوع است که در صورت استفاده از روش های اطمینان پذیری، خروجی طراحی قابل اعتمادتر و سازه ها علاوه بر حفظ پایداری و ایمنی از نظر اقتصادی به صرفه تر خواهد شد.

با توجه به اهمیت ایمنی سازه های زیرزمینی، انتخاب مناسب پارامترهای نگهداری و تحلیل اندرکنش آن با زمین همواره یک مسئله مهم بشمار می رود. یکی از مولفه های مهم در طراحی تونل ها به روش همگرایی– همجواری منحنی پروفیل تغییر شکل طولی یا LDP است که بر اساس آن، موقعیت نصب نگهداری تعیین می شود. محققین زیادی جهت تعیین آن در حالت تونل فاقد نگهداری راه کارهای گوناگونی ارائه نموده اند. چنانچه نگهداری در تونل نصب گردد، شکل منحنی مزبور در فاصله بدون نگهداری بین سینه کار و لبه نگهداری تغییر کرده و جابجایی نهایی کاهش می یابد که در این مورد تحقیقات بسیار محدودی صورت گرفته است. در این تحقیق روشی برای رسم نمودار LDP برای تونل دارای نگهداری یعنی (SLDP) در شرایط جامع تر نسبت به تحقیقات قبلی ارائه شده است. بدین منظور با استفاده از نرم افزارFLAC3D تونلی غیردایروی دارای پوشش بتنی در محیط الاستوپلاستیک برای بازه RMR بین 40 تا 70، ارتفاع روباره 100 الی 300 مترو تحت تنش های هیدروستاتیک و غیرهیدروستاتیک مدل سازی عددی شد. بعنوان پارامترهای متغیر نگهداری سختی آن و فاصله بدون نگهداری انتخاب شد. از داده های حاصل ازمدل سازی عددی که با ترکیب حالت های مختلف از پارامترهای فوق حاصل شد، پروفیل تغییرشکل طولی تونل نگهداری شده (SLDP) رسم گردید و سپس با استفاده از محاسبات آماری، روابطی برای تعیین SLDP ارائه شد.

کشور ایران دارای اولین ذخایر گاز و چهارمین ذخایر نفتی دنیا است که بخش اعظمی از آن ها در مخازن ماسه سنگی قرار دارد. در ایران میدان هایی مانند منصوری، اهواز و رگ سفید از نظر تولید ماسه نسبت به مخازن دیگر مشکل بیشتری دارند که بررسی آن ها از این جهت اهمیت دارند. معضل تولید ماسه به عنوان یکی از چالش های اساسی سالیان متمادی فکر و اندیشه محققین زیادی را به خود معطوف داشته و در همین راستا تکنیک های بسیاری وارد بازار شده و رشد تکاملی قابل ملاحظه ای داشته اند. با استفاده از این روش ها، تاثیر پارامترهای مختلف بر تولید ماسه بررسی می شود. یکی از پارامترهای موثر، فشار محصور کننده و به عبارت دیگر فشار جانبی زمین بر تولید ماسه است. در این مقاله با استفاده از روش اجزای مجزا در نرم افزار PFC3D، تاثیر این پارامتر بررسی شده است. نتایج نشان دادند با افزایش تنش محصورکننده، تولید ماسه افزایش پیدا می کند.

در این تحقیق، به منظور ارزیابی ریسک لرزش زمین ناشی از آتشباری از رویکرد جدیدی بر اساس روش FMEA در شرایط عدم قطعیت و نظرات تیمی سه نفره از کارشناسان آتشباری استفاده شد. بدین منظور، نخست مطابق با اثرات لرزش بر سنگ شکن، تیکنر، سایت صنعتی، کارخانه تغلیظ، کلیدخانه، پمپ بنزین، تصفیه خانه، نیروگاه برق و انبار مواد ناریه در معدن مس سونگون، 14حالت رخداد، مدنظر قرار گرفت. با استفاده از تحلیل آماری، رابطه ای برای محاسبه حداقل فاصله آسیب پذیر ناشی از لرزش زمین ارایه شد. در رویکرد FMEA، با تدوین و به کارگیری الگوهای رده بندی کیفی و معادل فازی آن ها، اعداد فازی 14 حالت رخداد و وزن های فازی درجه اهمیت نسبی فاکتورهای ریسک براساس نظرات تیم کارشناسی تعیین شد. عدد اولویت ریسک فازی برای 14 حالت با درنظر گرفتن تاثیر وزن های فازی فاکتورهای ریسک به صورت میانگین هندسی محاسبه شد. نتایج نشان داد که حالت C-4 که بیانگر تاثیر لرزش زمین ناشی از آتشباری در نقطه 4 بر سایت صنعتی بود، بیشترین ریسک را داشت. دو حالت F-9 (پمپ بنزین) و G-10 (تصفیه خانه) دارای ریسک یکسان و نزدیک به ریسک سایت صنعتی بودند. سنگ شکن (A-1) و انبار مواد ناریه (I-13) هر دو ریسک متوسط به پایین و سایر بخش ها ریسک ناچیزی داشتند.

یکی از مهمترین مسائل در تحلیل قابلیت اعتماد هر سازه ای، اطلاع صحیح از نحوه ی توزیع متغیرهای تصادفی زیر مجموعه این تحلیل است که بر اساس واقعیات ساخت این نوع سازه ها در پروژه های اجرایی به دست آمده باشد. در این تحقیق سعی شده با توجه به اطلاعات آماری موجود حاصل از برداشت های یک پروژه در حال ساخت در ایران، تابع توزیع مناسبی برای ضخامت پوشش شاتکریت در نگهداری موقت تونل ها پیشنهاد شود. به این منظور توابع توزیع مختلف با استفاده از سه روش آزمون های نیکویی برازش، ارزیابی و بهترین توابع توزیع مناسب مشخص گردیده اند. با توجه به نتایج به دست آمده از هر سه روش، توزیع Generalized Extrem Value برای ضخامت شاتکریت پیشنهاد می شود.

کاهش عدم قطعیت ها در مورد زمان و هزینه ی نهایی ساخت تونل می تواند در مراحل اولیه ی برنامه ریزی ها و همزمان با حفاری، مفید واقع گردد و ریسک تصمیم گیری ها را تا حد قابل قبولی کاهش دهد. DAT ابزاری آماری است که با استفاده از داده های موجود، به پیش بینی احتمالاتی زمان و هزینه ی موردنیاز اجرای تونل می پردازد. در این مقاله با توجه به در دسترس نبودن ابزار DAT، مدل ابتکاری DAT ارائه شده که در آن برای کدنویسی مدل مارکوف از نرم افزار متلب و برای انجام شبیه سازی های مونت کارلو از نرم افزار پرت مستر استفاده شده است. همچنین در بسیاری از موارد برای داده های ورودی از نظرات افراد کارشناس از طریق پرسشنامه بهره گرفته شده است. تونل جاده ی همرو به عنوان مطالعه موردی در این مقاله انتخاب شده است. ابتدا هرکدام از زمان و هزینه ی ساخت این تونل به کمک مدل ابتکاری DAT با استفاده از داده های قبل از شروع به حفاری بدست آمده اند. سپس با دست یابی به داده های جدید برای 100 متر حفاری شده از هر دو طرف ورودی و خروجی تونل، مدل به روز شده است. درنهایت عدم قطعیت کم تری درنتیجه ی به روزرسانی مدل برای زمان و هزینه بدست آمده است.

آگاهی از پارامترهای ژئومکانیکی خاک و سنگ در طراحی و ساخت سازه های مهندسی از موارد حائز اهمیت می باشد. مدول تغییر شکل پذیری توسط آزمایش های برجا و روش های غیر مستقیم قابل تعیین می باشد. در تخمین این مدول به روش غیر مستقیم، روابط تجربی روشی ساده و ارزان هستند اما به دلیل تغییرات نوع سنگ و طبیعت توده سنگ استفاده از روابط تجربی در مناطق دیگر جهان عمدتا با خطا همراه خواهد بود. در این مقاله سعی شده است با استفاده از پارامنرهای مدول الاستیک سنگ بکر (Ei) و امتیاز توده سنگ (RMR) به تخمین مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ ( ) توده سنگ های جنوب غربی ایران پرداخته شود. بدین منظور از روش رگرسیون خطی چند متغیره استفاده شده است. پایگاه داده های استفاده شده شامل 333 داده می باشد. جهت بررسی عملکرد رابطه و ارزیابی دقت آن از ضریب (ضریب تعیین) و RMSE (جذر میانگین مربع خطا) استفاده شد. ضریب برای داده ها /0/811 و مقدار RMSE 0/1921 می باشد.