Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering (Mar 2023)
ارزیابی آرایش بهینه پیچ‌سنگ به‌منظور پایداری توده سنگ درزه‌دار با روش DEM-DFN سه‌بعدی - مطالعه موردی: مغار کلاب 2
Abstract
پایدارسازی ساختارهای زیرزمینی در محیط‌های سنگی درزه‌دار همواره برای مهندسین علوم زمین موضوعی چالش‌برانگیز بوده است. این موضوع زمانی اهمیت بیشتری پیدا میکند که در اثر حفاری فضاهای زیرزمینی در محیط‌های درزه‌دار به دلیل نامنظم بودن آرایش درزه‌ها تحلیل اندرکنش بلوک‌ها گاهی بسیار پیچیده شود. ازجمله روش‌های تحلیل پایداری این‌گونه ساختارها، روش تلفیقی المان مجزا و شبکه ناپیوستگی‌های مجزا (DFN-DEM) است. در این روش به دلیل عدم قطعیت در پارامترهای هندسی درزهداری منطقه، آرایش ناپیوستگی‌ها با استفاده از توزیع‌های احتمالاتی معرفی میگردند. استفاده از پیچ‌سنگ‌ها یکی از متداول‌ترین روش‌های پایدارسازی این‌گونه سازه‌های زیرزمینی است و تعیین طول پیچ‌سنگ‌ها با توجه به هندسه و ابعاد بلوک‌های تشکیل‌شده اطراف فضای زیرزمینی چالش اصلی در طراحی آرایش این سیستم نگهداری است. به این منظور در این مطالعه مغار کلاب 2 کشور سوئد موردبررسی قرار گرفته است. این مغار شامل شش دسته‌درزه با ویژگی‌های هندسی متفاوت است که با بهره‌گیری از روش کتره‌ای شبکه ناپیوستگی‌های مجزا مدل هندسی شبیه‌سازی‌شده و از روش عددی المان مجزا سه‌بعدی به‌منظور تحلیل پایداری استفاده شده است. الگوهای مورداستفاده شامل پیچ‌سنگ‌هایی با طول‌های 3، 6 و 9 متری می‌باشند. در تحلیل‌ها به‌منظور مقایسه بین الگوها و درنهایت تعیین مناسبترین الگو از دو معیار فنی و اقتصادی بهره گرفته شده است. نتایج نشان میدهد در ابتدا افزایش طول پیچ‌سنگ موجب افزایش پایداری میشود اما پس از طول مشخصی با افزایش طول پیچ‌سنگ دیگر بهبود فراوانی حاصل نمیشود، بنابراین با افزایش طول پیچ‌سنگ لزوماً پایداری مغار افزایش نمییابد. الگوی نهایی پیشنهادی به‌منظور پایداری این مغار با در نظر گرفتن معیارهای فنی و اقتصادی، با توجه به حجم بلوک‌های ناپایدار و میزان پیچ‌سنگ مصرفی، الگوی 6 متری پیچ‌سنگ‌ها و فاصله‌داری 2 متری است. نتایج نشان میدهد که استفاده از روش‌های متداول ارزیابی میزان نگهداری فضاهای زیرزمینی بدون در نظر گرفتن آرایش ناپیوستگی‌ها و اندازه و حجم بلوک‌های ایجادشده به‌ویژه در اطراف این فضا، می‌تواند باعث عدم پایداری و صرفه اقتصادی پروژه شود.
Keywords
