بخشی از مقاله
خلاصه
در این مطالعه به بررسی اثر بار کششی راکبولت بر رفتار درزه مجاور با استفاده از نرم افزار Franc 2D پرداخته 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 راکبولت های متغیرa ، 2aو 4a که تحت زاویه 30 درجه نسبت به امتداد قائم قرار دارد. نتایج مدل سازی 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 درزه ها 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 می باشد.
1. مقدمه
راکبولتها به عنوان یکی از سیستمهای نگهداری در پایدارسازی پروژههای مهندسی سنگ کاربرد دارند. بر اساس روش نصب راکبولتها به انواع مختلفی از جمله راکبولتهای اصطکاکی، مکانیکی و دوغابی تقسیمبندی میشوند. نقش اصلی راکبولتها، افزایش مقاومت زمین میباشد. عملکرد راکبولتها به کیفیت نصب آنها بستگی دارد. نگه داشتن تودهسنگها در کنار یکدیگر را با استفاده از روشهای کشش راکبولت [1] و تست گشتاور [2] میتوان از کیفیت نصب راکبولت مطلع شد. این روشها از نظر کاربرد محدودیت دارند و نمیتوانند اطلاعات کاملی را ارائه نمایند. این روشها زمانبر، مخرب و غیر دقیق میباشند.
نتایج تست کشش بر راکبولتها نشان میدهد که فاصلهداری، شکل، زاویه نصب و ابعاد راکبولتها بر ظرفیت باربری آنها مؤثر است3]و.[4 تستهای آزمایشگاهی انجام شده بر راکبولت نیز گویای این حقیقت است.
مطالعات آزمایشگاهی و برجای متعددی بر روی تأثیر پروفیل راکبولتها بر ظرفیت باربری آنها انجام شده است .[6-8] این نتایج نشان میدهند که هرچه زاویه اصطکاک سطح راکبولت بیشتر باشد، ظرفیت باربری آن افزایش مییابد. همچنین با افزایش تعداد دندانههای موجود بر سطح راکبولت ظرفیت باربری آن زیاد میشود. گفتنی است که در هیچ کدام از مطالعات گذشته تأثیر درزههای پیرامون راکبولت بر مکانیزم شکست سنگ بررسی نشده است.
شبیهسازیهای عددی یکی دیگر از روشهایی هستند که برای مطالعه رفتار راکبولت کاربرد دارند. در این روشها میتوان رفتار پیچیده راکبولت را که توسط مطالعه آزمایشگاهی امکانپذیر نیست، مطالعه نمود.
در این مقاله به بررسی تأثیر فاصلهداری درزه از راکبولت بر مکانیزم شکست سنگ با استفاده از روش عددی Franc 2D پرداخته میشود.
2. مدلسازی
در این مطالعه به بررسی اثرات بار کششی راکبولت بر رفتار درزه مجاور با استفاده از نرم افزار Franc2D 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 a، 2a و 4a متغیر میباشند درون توده-سنگی با مشخصات چقرمگی 1,1، نسبت پواسون 0,3، مدول یانگ 6000 مگاپاسکال و چگالی3,5 کیلوگرم بر متر مکعب قرار دارد.
در این بررسی طول درزه به صورت ثابت به اندازه a و زاویهداری درزه با امتداد قائم30 درجه است. همان طور که در شکل 1 مشاهده میشود ناحیه سمت راست درزه را ناحیه درونی و ناحیه سمت چپ درزه را ناحیه برونی مینامند و طول درزه L و زاویه داری درزه و فاصله مرکز درزه تا مرکز فاصله بین راکبولت B و فاصله بین دو راکبولت A میباشد.
شکل-1 شکل شماتیک مدل طراحی شده
3. بررسی نتایج مدلسازی
شکل 2 مدلسازی انجام شده را برای درزه با طول a تحت زاویه 30 درجه نسبت به امتداد قائم که فاصله مرکز درزه تا مرکز فاصله بین راکبولتها a میباشد، نشان میدهد. با توجه به شکل -2الف، مشاهده شد که 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 2a تحت زاویه 1 حدود 15 درجه نسبت به امتداد درزه به سمت داخل رشد کرده و نوک ترک شماره - tip2 - 2 درزه تحت زاویه 1 حدود 40 درجه به اندازه a نسبت به امتداد درزه به سمت بیرون رشد داشته است و درزه داخل تودهسنگ مورد نظر رشد کرده ولی به هیچ عنوان باعث شکست در دیواره اعمالی بار نشده است.
شکل -2 ب به بررسی کانتورهای تنش 1 وارد بر درزه پرداخته است که مقدار تنش وارد بر نوک درزه رشد کرده 2,3985 مگاپاسکال و بیشترین مقدار تنش 7,228 مگاپاسکال وکمترین مقدار تنش - 0,2026 مگاپاسکال بر سایر نقاط تودهسنگ وارد میشود.
الف- نحوه رشد ترک
ب- کانتورهای تنش
شکل:2 مدلسازی درزه که فاصله مرکز آن تا مرکز فاصله بین راکبولتها a و طول آن a تحت زاویه 30 درجه نسبت به امتداد قائم
