بخشی از مقاله
خلاصه
برای تعیین حائل مورد نیاز یک مغار روشهای مختلفی وجود دارد که شامل روشهای تحلیلی، روشهای تجربی و روشهای عددی میباشد. روشهای تحلیلی کاربردشان محدود به شرایطی است که بتوان زمین محل حفاری مغار را بصورت یک محیط پیوسته فرض نمود که این فرض در غالب موارد صادق نمیباشد. روشهای عددی نیازمند اطلاعات اولیهای هستند که این اطلاعاتمعمولاً به سهولت قابل تعیین نمیباشند؛ در اکثر موارد برای تعیین حائل مورد لزوم، بخصوص حائل مورد نیاز در حین حفاری مغار، از روشهای تجربی استفاده میشود.
در این مقاله تحلیل پایداری و تمهیدات سیستم نگهدارنده برای مغار، بر اساس روش تحلیل عددی با استفاده از نرمافزار المان مجزای 3DEC صورت گرفت و تغییر شکلها از نوع الاستیک و به مقدار بسیار کوچک مورد تائید قرار گرفت.بر اساس اطلاعات بدست آمده و با در نظر گرفتن شرایط اجرا به نظر میرسد - بر اساس قضاوت مهندسی از کلیه داده ها - ، سیستم نگهدارنده بهینه شامل نصب پیچ سنگ تمام تزریق با شاتکریت به همراه تور فلزی است که شرایط پایداری مناسبی را فراهم میآورد.
1. مقدمه
در پروژههای عمرانی و معدنی، آشنایی با ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی سنگ و تودههای سنگی ضروری و مهم است. پس از اینکه با تحلیل نیروها یا بارهایی که بر سنگ اعمال میگردند، وضعیت تنش، کرنش و یا انرژی ذخیره شده پیشبینی شد، با استفاده از این ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی میتوان نحوه رفتار سنگ و تودههای سنگی از جمله شکست و جابجایی در آنها را برآورد کرد.
پدیدههای ساختاری زمین ”لایهبندی، درزه ها، زون برشی،گسل و “ و خصوصیات مکانیکی توده سنگ از عوامل اصلی کنترل کننده ناپایداری مغارها و سایر فضای حفر شده زیرزمینی است؛ بنابراین اطلاع از خصوصیات ژئومکانیکی محیطی که سازه زیرزمینی در آن احداث میشود، مبنای اصلی و تعیین کننده در طراحی، ارائه سیستم نگهداری، تحلیل پایداری این قبیل سازهها میباشد
برای بررسی و ارائه راهکار مناسب برای پایدارسازی مغارها، روشهای قابلتوجهی ارائه شده است؛ که معمولترین آنها عبارتند ازْ روشهای تجربی ْمبتنی بر امتیازبندی توده سنگ شامل استفاده از روابط Q، RMR، و VNIMI روشهای تحلیلی ْاستفاده از معادلات تعادل حدی و فرم بسته ”نرمافزار - Rocsupport روشهای عددی ”نرمافزارهای، - 3DEC ,Udec, Phase2, Plaxis, Flac غالباً استفاده از روشهای فوق به نتایج مشترکی ختم میشود، ولی بهترین راهکارمعمولاً زمانی بدست میآید که ترکیب آنها برای تحلیل پایداری و پایدارسازی مغارها استفاده شود
2. مشخصات هندسی و ژئومکانیکی توده سنگ در برگیرنده حفریات نیروگاه سد پیرتقی
ساختگاه سد و نیروگاه پیرتقی در فاصله حدوداً 50 کیلومتری شرق میانه و 45 کیلومتری جنوبغرب خلخال بر روی رودخانه قزلاوزن در استان اردبیل واقع گردیده است
موقعیت سد پیرتقی
شکل -1 پلان موقعیت ساختگاه سد و نیروگاه پیرتقی
محدوده مورد مطالعه از نظر جغرافیایی در شمال باختر ایران و از نظر زمینشناسی با توجه به تقسیمبندی ساختاری-رسوبی ایران عمدتاً در بخشی از واحد زمینشناسی ایران مرکزی که آذربایجان نامیده میشود و بخش اندکی نیز در زون سنندج-سیرجان قرار گرفته است.
از دیدگاه سنگچینهشناسی در گسترهای وسیعتر از محدوده مورد مطالعه تماماً سنگهای آتشفشانی و آذرآواری متعلق به سازند کرج و سازندهای جوانتر از آن - متعلق به سن ائوسن و الیگوسن - گسترش یافتهاند. این سنگها طیف وسیعی از سنگهای ریولیتی و ریوداسیتی با بافت پورفیریتیک و بلورهای درشت کوارتز تا بازالت و آندزی بازالت با بافت مگاپورفیریتیک از یک سو و تناوبی از لایههای توف، توف برشی، ایگنمبریت و توفهای لیتیک همراه با افقهای شیشه ولکانیکی از سوی دیگر را شامل میگردند
هندسه ناپیوستگیهای موجود بر اساس برداشتهای ضمن حفاری در سقف مغار ترانسفورمر اصلاح شده و مشخصات درزهها به کمک نرمافزار Dips مورد بررسی قرار گرفت. پس از تعیین عمده درزههای موجود بهعنوان پارامترهای ورودی ناپیوستگی در مدلسازی لحاظ گردید. در جدول 1 وضعیت ناپیوستگیها نشان داده شده است.
جدول -1 ویژگی عمدهترین ناپیوستگیهای موجود در محدوده مغار
به منظور تعیین ویژگی های فیزیکی و مکانیکی واحدهای سنگی دربرگیرنده مغار، آزمونهای آزمایشگاهی بر روی نمونههای سنگی بدست آمده از حفاریهای اکتشافی، انجام شده است.
جدول -2 خواص توده سنگ و نتایج آزمونهای آزمایشگاهی بر روی نمونه سنگ بکر در محدوده مغار [6]
آزمونهای مذکور بر اساس استاندارد - ISRM, 1981 - انجام شده و شامل: آزمایشهای مقاومت فشاری تکمحوره - UCS - و سه محوره،وزن مخصوص، تخلخل و درصد جذب آب است. نتایج حاصل از این آزمایشها در - جدول - 2 ارائه شده است.
رابطهی مدول حجمی K و مدول برشی G نسبت به مدول یانگ E و نسبت پواسون این صورت است:
3. معرفی سیستم های نگهداری مغار
به طور کلی وسایل نگهداری مغار به پنج بخش تقسیم میشوند که در این مقاله توضیح مختصری در مورد دو روش برتر انتخابی ارائه میگردد .
1-3 میل مهارهاRB 1
تجهیزاتی هستند که برای اتصال موضعی سنگهای اطراف مغار به لایههای عمیقتر به کار میروند. خود این وسایل شامل دو زیربخش دیگر هستند که در صورت خرابی هرکدام، میل مهاری نمیتواند عملکرد مطلوب داشته باشد. این زیر بخشها عبارتند از:
میلگرد یا میله فولادیBE 2
چسب اپوکسی یا ماده سیمانی اطراف میلگردEB 3
راک بو لتها یا میل مهارها در واقع نوعی از اتصالات پیچی هستند. در این سیستم ابتدا سوراخی در داخل توده سنگ ایجاد شده و سپس غلاف را درون سوراخ قرار میدهند. پس از آنکه غلاف به بدنه سوراخ چسبید، میلههای مخصوصی با مقاومت بالا درون غلافها فرو میکنند. در آخر هم برای افزایش چسبندگی راک بولت به بدنه سوراخ، فضای دور آن را با مواد چسباننده قوی نظیر چسبهای اپوکسی یا سیمان پر میکنند.
عملکرد این زیربخشها به صورت سری - متوالی - است و با خرابی هر یک کل مجموعه میل مهاری خراب میشود. به طور کل قابلیت اعتماد راک بولتها به عوامل مختلفی نظیر میزان نیروی پیش تنیدگی اعمال شده در آنها و یا شرایط محیطی استفاده از آنها بستگی دارد. تعیین احتمال خرابی این زیر بخشها با آزمایشهای متعدد صورت میپذیرد.
