Analytical and Numerical Methods in Mining Engineering (Sep 2024)
بررسی تأثیر زمان در همگرایی تونل‌های دایروی
Abstract
یکی از مهم‌ترین مسائل در طرحی فضاهای زیرزمینی، ارزیابی پایداری حفره با گذشت زمان است. از این رو ارائه مدلی که از طریق آن بتوان میدان تنش و تغییر شکل ایجاد شده ناشی از حفاری را بخوبی پیش بینی کرد حائز اهمیت است. در این مقاله به ارائه یک راه حل عددی برای تعیین میدان تنش و جابجایی اطراف تونل‌های دایروی شکل با گذشت زمان، با فرض رفتار ویسکو-الاستو-پلاستیک نرم شونده برای تودهسنگ اطراف تونل، پرداخته میشود. با استفاده از راه حل عددی ارائه شده، که بر اساس روش تفاضل محدود همراه با المان بندی توده سنگ اطراف میباشد، میتوان مدل های رفتاری مختلف تودهسنگ شامل پلاستیک کامل، نرم شونده و شکننده را همراه با تغییر شکل ویسکوز شبیه سازی کرد. با بکارگیری روش عددی پیشنهادی و با فرض همگن و همسانگرد بودن توده سنگ اطراف حفره، تحت تنش هیدروستاتیک معین، مقادیر تنش و جابجایی وابسته به زمان، و منحنی عکس العمل زمین در بازه های زمانی مختلف پس از حفر بدست می‌آید. در ابتدا راهحل با استفاده از مدلسازی در نرم افزار فلک و همچنین راهحل کارگر اعتبارسنجی گردید، سپس از یک نوع توده سنگ، به عنوان مثال، برای رسم منحنی عکس‌العمل زمین در بازه‌های زمانی مختلف استفاده شده و مقادیر جابجایی دیواره در حالت‌های پلاستیک-کامل، شکننده و نرم‌شونده با هم مقایسه می‌شوند. مشخص میشود که بعلت تاثیر متفاوت گسترش زون پلاستیک و اندازه مولفه انحرافی تانسور تنش، میدان جابجایی و نمودار منحنی عکس العمل زمین برای هر مدل رفتاری تودهسنگ رفتار متفاوتی را از خود نشان میدهد. در نهایت با بررسی اندرکنش میان نگهداری و توده سنگ مشخص می شود که با گذشت زمان های طولانی از نصب نگهداری، حالت پلاستیک نرم شونده باعث ایجاد بیشترین فشار وارد بر نگهداری می شود. معیار شکست استفاده شده در راهحل پیشنهادی معیار موهر-کلمب است.
Keywords
