بخشی از مقاله
خلاصه
امروزه با توسعه جوامع بشري، ایجاد فضاهاي زیرزمینی با طول عمر بالا همانند فضاهاي نگهداري پسماندهاي اتمی، نیروگاههاي زیرزمینی، مغارهاي ذخیرهسازي نفت و گاز گسترشیافته است. با توجه به عملکرد طولانی این نوع سازههاي زیرزمینی، رفتار وابسته به زمان توده سنگ میزبان بهعنوان مسئلهاي اساسی در پایداري بلند مدت فضاهاي زیرزمینی مطرح است.
تاکنون معمولا از مدلهاي رفتاري ویسکوالاستیک همچون برگر و توانی یا مدلهاي رفتاري ویسکوالاستوپلاستیک مانند CVISC براي شبیه- سازي رفتار بلندمدت فضاهاي زیرزمینی استفاده شدهاست؛ این مدلها توانایی شبیهسازي رفتارهاي پلاستیک وابسته به زمان را ندارند. در این مقاله تلاش شده، رفتار برگشتناپذیر پلاستیک سنگها بهصورت، وابستهبهزمان با استفاده از مدلهاي رفتاري ویسکوپلاستیک شبیهسازي شود. در این راستا مدل رفتاري جدید براي بیان رفتار الاستوویسکوپلاستیک پیشنهاد شدهاست.
بدین منظور مدل الاستو-ویسکوپلاستیک پیشنهادي با استفاده از قابلیت FISH نویسی نرمافزار FLAC در فضاي تفاضل محدود کدنویسی شده- است. همچنین نتایج این مدلسازي با آزمون خزش تکمحوري براي صحتسنجی عملکرد مدل مقایسه شده است و در نهایت به منظور بررسی کاراییهاي مدل پیشنهادي، تونل سنت مارتین با استفاده از این مدل مطالعه شدهاست و نتایج آن با همگرایی حاصل از ابزاربندي تونل مقایسه شده- است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که مدل رفتاري پیشنهادي قابلیت نمایش رشد کرنشهاي ویسکوپلاستیک با گذشت زمان را داراست.
.1 مقدمه
در تحلیل سازههاي زیزمینی شناخت رفتار صحیح مصالح تشکیل دهنده آن در برابر بارهاي وارده امري ضروري است. در این ارتباط برخی پدیدهها موجب رفتارهاي غیرخطی مصالح شده که این امر آنالیز سازههاي زیرزمینی را پیچیدهتر مینماید. لذا انتخاب مدلرفتاري مناسب و استفاده از روشهاي عددي میتواند به گستردگی و صحت محاسبات کمک نماید. از جملهي عواملی که باعث رفتار غیرخطی مصالح میشود، وابستگی رفتار آنها به زمان است.[1]
مدلهاي رفتاري که تا هم اکنون براي شبیهسازي رفتار وابسته به زمان سنگ مورد استفاده قرار گرفته است، همچون CVISC و برگر عمدتا قابلیت توصیف رفتار ویسکوالاستیک سنگ را داشته است. این مدلها توانایی شبیهسازي رفتارهاي پلاستیک وابسته به زمان را ندارند. در این مقاله رفتار برگشتناپذیر سنگها به صورت وابسته به زمان با بهرهگیري از مدلهاي رفتاري ویسکوپلاستیک شبیهسازي میشود.
نرمافزار FLAC2D یک کد تفاصل محدود دوبعدي براي محاسبات مکانیک مهندسی سنگ و خاك است.[2] مدلهاي رفتاري که براي شبیهسازي رفتار سنگ استفاده میشوند، دو نوع هستند. نوع اول مدلهاي رفتاري هستند که براي شبیهسازي رفتار سنگ در خود نرمافزار گنجانده شده است. در برنامهي FLAC امکان توسعهي مدلهاي رفتاري جدید وجود دارد.
این کار با استفاده از زبان برنامهنویسی داخلی مخصوص خود نرمافزار FISH و یا بهوسیله کتابخانهي DLL در محیط C++ انجام میشود. FISH یک زبان برنامهنویسی داخلی است که در FLAC تعبیه شده و کاربر را قادر می- سازد تا متغیرها و توابع جدیدي در نرم افزار تعریف نماید. این توابع ممکن به منظور توسعهي کارایی برنامه FLAC بکار رود و یا اشکال و جنبههایی را که توسط کاربر تعریف میشود، مشخص سازد.[3] براي تحلیل رفتار وابسته به زمان سنگ به مدلی توانمند در توصیف توام رفتار ویسکوپلاستیک و خرابی نیاز است که بتواند رفتار سنگ را در سطوح بالاي تنش، در طولانیمدت توصیف کند.
.2 مدل رفتاري ویسکوپلاستیک خرابی
براي شبیهسازي رفتار وابسته به زمان سنگها باید از مدلهایی استفاده کرد که توانایی توصیف رفتار ویسکوپلاستیک در سطوح بالاي تنش را داشته باشد. بدین منظور از یک مدل رفتاري ترکیب ویسکوپلاستیک و خرابی استفاده شده است. زمانی که تئوري خرابی با مدل ویسکوپلاستیک ترکیب میشود، مدل ترکیبی توانایی بیان توسعهي رفتار پلاستیک و خرابی وابسته به زمان را دارد.
