بخشی از مقاله
خلاصه
در این مطالعه اثر بار کششی راکبولت بر رفتار درزه مجاور با استفاده از نرم افزار Franc 2D بررسی شده است. در مدل ارائه شده دو راکبولت به فاصله ثابت 4a از یکدیگر قرار گرفته و میزان بار کششی وارد شده بر هر یک از آنها 10 MPaمیباشد. درزه به طول ثابت a با فاصلهداری مرکز درزه تا مرکز فاصله بین راکبولتها 4a، تحت زوایای 0،30،60،90 درجه نسبت به امتداد قائم قرار دارد. نتایج مدلسازی نشان داد که در یک درزه با طول و فاصلهداری ثابت، طول رشد ترک داخلی بیشتر از طول رشد ترک خارجی است. با افزایش زاویه درزهها نسبت به حالت قائم، تمرکز تنش کششی 1 در نوک درزه کاهش مییابد و باعث کاهش طول رشد ترک میشود. همچنین نتایج نشان داد که طول رشد ترک داخلی همواره بیشتر از طول رشد ترک خارجی میباشد.
کلمات کلیدی: : مدلسازی عددی، نرمافزار Franc 2D، زاویهداری درزه، رفتار برشی درزه، راکبول
1. مقدمه
ابعاد حفریات زیرزمینی یکی از پارمترهای کلیدی در پایداری آن میباشد. در تودهسنگهای ضعیف، حفریات بزرگ زمان پایداری کمی دارند بطوری که این زمان از زمان نصب نگهداری کمتر است. بنابراین نیاز به طراحی یک سیستم نگهداری سریعالاجراست تا به پایداری سنگ کمک نماید. در طی سالهای اخیر استفاده از راکبولتها مرسوم شده است. در واقع راکبولتها یک روش انعطافپذیر هستند که میتوانند با مشها، شاتکریت و لاینینگهای بتنی بکار برده شوند. تاریخ استفاده از راکبولتها مربوط به سال 1913 میباشد .[1] هر چند استفاده از راکبولتها از سال 1940 در معادن آمریکا رایج شد.
اولین مطالعه تحقیقاتی که مربوط به درک مکانیک راکبولتگذاری و مشاهده رفتار راکبولت تحت بار است، مربوط به تحقیقات Endersbee میباشد .[2] در اروپا اولین استفاده از راکبولتها زمان اجرای تونل MATM میباشد. در طی سالهای 1970 و 1980، تحقیقات متعددی برای رفتارنگاری راکبولتهای نصب شده، انجام شد .[3-11] در سال 1990، [12-15] Lunardi نشان داد که اجرای راکبولت قبل از اجرای تونل، میتواند منجر به افزایش مقاومت سنگ گردد و حفاری تونل را ایمنتر نماید. در مطالعات اخیر تأثیر درزه پیرامون راکبولت بر مکانیزم شکست سنگ بررسی شده است. در این مقاله، تأثیر زاویه داری درزه مجاور راکبولت بر مکانیزم شکست سنگ توسط نرمافزار Franc 2D بررسی شده است.
2. مدلسازی
در این مطالعه به بررسی اثرات بار کششی راکبولت بر رفتار درزه مجاور با استفاده از نرم افزار Franc 2D پرداخته شده است. شکل 1 نشان دهنده مدل شماتیک مورد بررسی در این مطالعه میباشد که نشان میدهد دو راکبولت به فاصله ثابت 4a از یکدیگر قرار دارند و میزان بار وارد شده بر هر یک از آنها 10 مگاپاسکال به صورت کششی است و یک درزه که فاصله مرکز آن تا مرکز فاصله بین راکبولتها 4a میباشد درون تودهسنگی با مشخصات چقرمگی 1,1، نسبت پواسون 0,3، مدول یانگ 6000 مگاپاسکال و چگالی3,5 کیلوگرم برمتر مکعب قرار دارد. در این بررسی طول درزه به صورت ثابت به اندازه - L=a - a و تغییرات زاویه درزه با امتداد قائم، بین زوایای 0،30،60،90 است. همان طور که در شکل مشاهده میشود ناحیه سمت راست درزه را ناحیه درونی و ناحیه سمت چپ درزه را ناحیه برونی مینامند.
بررسی نتایج مدلسازی:
شکل -2 الف مدلسازی انجام شده را برای درزه با طول a تحت زاویه 0 درجه نسبت به امتداد قائم نشان داده است همان طور که مشاهده میشود درزه بعد از اعمال بار وارد شده بر راکبولت در امتداد طول آن از نوک درزه، شروع به رشد و گسترش کرده است. نوک ترک شماره - tip1 - 1 درزه به اندازه 3a نسبت به امتداد درزه رشد کرده که ابتدا تحت زاویه 1 حدود 5 درجه به اندازه a و سپس تحت زاویه 2 حدود 20 درجه نسبت به امتداد درزه به اندازه 2a به سمت خارج رشد کرده و نوک ترک شماره - tip2 - 2 درزه به همان صورت اشاره شده در ترک شماره 1 نسبت به امتداد درزه در حالت قائم به سمت خارج رشد داشته است و درزه داخل تودهسنگ مورد نظر به سمت بیرون رشد کرده و تهدیدی برای شکست در دیوار نیست.
الف- نحوه رشد ترک
ب- کانتورهای تنش 1
شکل -3 الف مدلسازی انجام شده را برای درزه با طول a تحت زاویه 30 درجه نسبت به امتداد قائم نشان داده است. همان طور که مشاهده میشود درزه بعد از اعمال بار وارد شده بر راکبولت در امتداد طول آن از نوک درزه، شروع به رشد و گسترش کرده است. نوک ترک شماره 1 - tip1 - درزه به اندازه 5a نسبت به امتداد درزه رشد کرده که ابتدا تحت زاویه 1 حدود 35 درجه به اندازه a و سپس تحت زاویه 2 حدود 50 درجه نسبت به امتداد درزه به اندازه 4a به سمت خارج رشد کرده و نوک ترک شماره - tip2 - 2 درزه به همان صورت اشاره شده در ترک شماره 1 نسبت به امتداد درزه به سمت خارج رشد داشته است و درزه داخل تودهسنگ مورد نظر رشد کرده و باعث شکست در دیواره اعمالی بار نشده است.
