مدلسازی رشد درزه در شیب سنگ های درزه دار (مطالعه موردی: دیواره بلوک تکتونیکی2-4 معدن چغارت)

Abstract

سنگ‌ها در طبیعت دارای دسته درزه‌های‌ ناممتد هستند و در تحلیل پایداری سنگ­ها عموما درزه‌ها بصورت ممتد بررسی میگردند در حالیکه نوک درزه‌ها‌ی ناممتد محل تمرکز تنش می­باشد و این تمرکز تنش در اندازه و جهت رشد درزه­های موجود در سنگ و پایداری سازه‌های ایجاد شده در آن مثل شیب‌های سنگی موثراست. مکانیک شکست سنگ علمی است که امکان رشد ترک و تعیین جهت انتشار آن را مطالعه می‌کند. توسعه این علم امکان استفاده از مدل‌های درزه‌ای واقعی ناممتد در تحلیل پایداری شیب­های سنگی و کنترل رفتار مکانیکی ناپیوستگی­ها بخصوص پیرامون نوک ترک را فراهم می کند. با ایجاد شیب­های سنگی و تغییر ماتریس تنش منطقه‌ای، در نوک درزه‌ها تمرکز تنش بوجود می‌آید. درصورت غلبه این تنش بر پارامترهای مقاومتی درزه رشد می­کند و با انتشار درزه‌ها بلوک‌های سنگی تشکیل می‌گردند. این مطالعه برآنست با استفاده از اصول مکانیک شکست، رشد و توسعه درزه­ها­ی ناممتد و تصادفی در شیب سنگ‌های درزه‌دار را مدل‌سازی نماید. روش عددی قابل قبول مدل‌سازی مکانیسم شکست درزه‌ها، روش المان مرزی با عنوان روش ناپیوستگی جابجایی (DDM) انتخاب گردید.بعنوان مطالعه موردی مدل هندسی3 بعدی ناپیوستگی‌های دیواره بلوک تکتونیکی 2-4 معدن چغارت بروش دیسک‌های تصادفی توسط برنامه 3DGM یاراحمدی ـ گودرزی در محیط نرم‌افزاری متمتیکا ساخته و مقطع 2 بعدی مورد نظر تهیه‌گردید.با اعمال شرایط مرزی، تنش‌های برجا، ماتریس سختی، مقدار و جهت انتشار درزهها محاسبه گردید. پارامترهای مکانیکی توده مورد مطالعه بر اساس ویژگی‌های ژئومکانیکی گزارش شده در تحلیل‌های پایداری شیب این دیواره استفاده شد. مش‌بندی ناپیوستگی‌ها با ابعاد 3 متر و گام انتشار 2/0 طول درزه در نظر گرفته شد و مدل برای 4 مرحله رشد ترک اجرا گردید. مدل هندسی بوجود آمده شامل درزه های اولیه و رشد یافته قابل استفاده در نرم افزارهایی است که مدل‌های هندسی ناپیوستگی‌ها در آنها پایه اصلی تحلیل بوده ولی قابلیت انتشار ترک را ندارند. پس کد تهیه شده به عنوان مکمل روش‌های تحلیلی مثل گروه­های کلیدی و عددی مثل روش های المان مجزا (نرم افزار UDEC) در تحلیل توده‌سنگ‌های درزه‌دار ناممتد قابل استفاده می باشد.