پایان نامه تحلیل پایداری تونل انتقال آب سد جامیشان به روش های تحلیلی و عددی

 نام پایان نامه تحلیل پایداری تونل انتقال آب سد جامیشان به روش های تحلیلی و عددی

دانشکده فنی، گروه مهندسی معدن

گرایش: مکانیک سنگ

جهت دریافت درجه ی کارشناسی

چکیده:

هدف از ارائه این پایان نامه تحلیل پایداری و ایجاد مدل سه بعدی، تونل انتقال آب سد جامیشان به  روش های تحلیلی و عددی با بکار گیری نرم افزارهای مناسب (unwedg و DEC) و در نهایت پیشنهاد یک سیستم نگهداری مناسب برای این تونل میباشد.

اطلاعات مورد نیاز برای تحلیل، بر اساس مطالعات اولیه، خروجی های آزمایشگاهی و استفاده از روابط مختلف مکانیک سنگ طی جداول جمع آوری شده و توسط نرم افزارهای نام برده مورد تحلیل قرار گرفته است. این نرم افزار ها و روابط با توجه به تناسب با محیط مورد تحلیل (محیط تونل سد انتقال آب سد جامیشان) انتخاب شده اند.

با توجه به حساسیت بالایی که این سازه دارد تحلیلی که به روشهای مختلف بر روی این تونل انجام خواهد شد، ضریب ایمنی بالا در نظر گرفته میشود و در نتیجه سیستم نگهداری نسبتاً قویتری پیشنهاد خواهد شد.

فهرست مطالب

چکیده         ۱

فصل اول (۱) روشهای تحلیل عددی در مکانیک سنگ

۱ -۱  مقدمه        ۳
۱ -۲  کلیات      ۳
۱-۳ مراحل موجود برای استفاده از روشهای عددی         ۶
۱-۳-۱طراحیمدل۶
۱-۳-۲ تهیه اطلاعات ورودی و وارد کردن آن ها به برنامه مورد نظر       ۶
۱-۳-۳ انتخاب روش های تحلیل مناسب بر اساس رفتار واقعی سازه          ۷
۱-۳-۴ تعبیر و تفسیر نتایج                       ۷
۱-۴ معایب و مزایای مشترک در روش های عددی        ۷
۱-۵ نکاتی راجع به استفاده از روش های عددی     ۸
۱-۶ معرفی انواع روشهای عددی            ۸
۱-۶-۱ انواع روش های تحلیل عددی  از نظر محیط مورد تحلیل    ۸
۱-۶-۱-۱ روش های تحلیل محیط های پیوسته عبارتند از       ۹
۱-۶-۱-۲ روش های تحلیل در محیط ناپیوسته  عبارتند از     ۹
۱-۶-۱-۱- ۱ روش المانهای محدود                ۹
۱-۶-۱-۱- ۲  روش تفاضل محدود     ۱۲
۱-۶-۱-۱- ۳  روش المان مرزی       ۱۳
۱-۶-۱-۲-۱ وش المانهای مجزا       ۱۴
۱-۶-۱-۲-۲ روش های ترکیبی          ۱۵
۱-۶-۱-۲-۲-۱ نکاتی راجع به کاربرد روش های هیبربد ( BEMـ FEM )            ۱۶

فصل دوم (۲) زمین شناسی مهندسی سد مخزنی جامیشان  

۲-۱ مقدمه      ۱۹
۲-۱ موقعیت جغرافیائی و راههای دسترسی    ۱۹
۲-۳ زمین شناسی مهندسی       ۲۰
۲-۳-۱ لیتولوژی ساختگاه                 ۲۰
۲-۳-۲ ویژگیهای ژئوتکنیکی ساختگاه سد مخزنی جامیشان                ۲۱
۲-۳-۲-۱ پارامترهای ژئو مکانیکی سنگ بکر               ۲۱
الف) آزمایش فشار تک محوره                         ۲۲
ب) آزمایش فشار سه محوره                       ۲۲
ج) آزمایش سرعت امواج       ۲۸
د) ویژگیهای پایه     ۳۱
۲-۳-۲-۲ طبقه بندی ژئومکانیکی توده سنگ          ۳۲
۲-۳-۲-۳ پارامترهای ژئومکانیکی توده سنگ         ۳۳
۲-۳-۳ ویژگیهای ژئومکانیکی جایگاه سیستم انحراف      ۳۸
۲-۳-۴ ویژگیهای ژئومکانیکی سیستم طغیانگیر سد        ۳۸
۲-۱ ویژگیهای آبگذری محور ودریاچه سد            ۳۸
۲-۴-۱ آب بندی دریاچه سد          ۳۹
۲-۴-۲ آب بندی محور سد         ۳۹
۲-۴-۳ تمهیدات آب بندی محور سد مخزنی جامیشان                ۴۴
۲-۵ خط خاکبرداری زیر محور سد، محور سرریز            ۴۴

فصل سوم (۳) طراحی تونل انحرافی  سد مخزنی جامیشان

۳-۱ مقدمه          ۴۷
۳-۲ مشخصات سیستم انحراف            ۴۷
۳-۳ زمین شناسی مهندسی ساختگاه تونل انحراف         ۴۷
۳-۳-۱ مطالعه ساختی ساختگاه                  ۴۷
۳-۳-۲ پارامترهای ژئومکانیکی ساختگاه         ۴۸
۳-۴ تحلیل پایداری تونل انحراف      ۴۸
۳-۴-۱ روشهای تجربی                 ۴۹
۳-۴-۲ کنترل ناپایداری ساختاری(Wedge Analysis)       ۵۴
۱-۲-۴-۳- معرفی نرم افزار  Unwedge                 ۵۴
-۲-۴-۳   ۲ تحلیل پایداری گوه های تشکیل شده با نرم افزار  Unwedge            ۵۶
۳-۴-۳ تحلیل تنش- کرنش             ۵۹
۳-۴-۳-۱ منحنی مشخصۀ زمین GRC          ۶۰
۳-۴-۳-۲ تحلیل عددی                ۶۰
۳-۴-۳-۲-۱ محاسبۀ باروارد برسیستم نگهداری         ۶۱
الف) فرمول اورلینگ      ۶۱
ب) نظریه پروتودیاکنف        ۶۱
ج) محاسبه بار وارده براساسRMR               ۶۲
د) محاسبۀ شعاع زون گسیخته            ۶۲
۳-۴-۳-۲-۲ تحلیل عددی با نرم افزاری سه بعدی   dec         ۶۴
۳-۴-۳-۲-۲-۱ معرفی نرم افزار  dec                 ۶۴
۳-۴-۳-۲-۲-۲ مدل های رفتاری ماده سنگ در  DEC                   ۶۵
۳-۴-۳-۲-۲-۳ مدل های رفتاری سطوح ناپیوستگی در  DEC           ۶۶
۳-۴-۳-۲-۲-۴ مدل سازی ۳بعدی با  dec                ۶۶
۳-۴-۴ نتیجه گیری        ۷۲
۳-۵ الگوی انفجارات و آتشباری          ۷۳
۳-۵-۱ چال آزاد                  ۷۳
۳-۵-۲ پیشروی در هر مرحلۀ آتشباری               ۷۴
۳-۵-۳- الگوی انفجارات و ارائه طریق حمل موادکنده شده          ۷۴
۳-۶ تهویه و روشنائی در حین اجرای تونل                      ۷۵
۳-۶-۱ طراحی تهویۀ کارگاههای حفاری تونل جامیشان         ۷۶
۳-۶- ۲ محاسبۀ مقدار هوای لازم                    ۷۶
۳-۶-۲-۱ محاسبۀ شدت جریان هوای مورد نیاز براساس تعداد نفراتی که همزمان امکان حضور در داخل تونل را دارند    ۷۶
۳-۶-۲-۲ محاسبۀ شدت جریان لازم هوا برای رقیق کردن گازهای سمی حاصل از انفجار  مواد منفجره     ۷۶
۳-۶-۲-۳ محاسبۀ شدت جریان هوای لازم براساس تعداد ماشین آلات حفاری    ۷۷
۳-۶-۲-۴ محاسبۀ شدت جریان هوا براساس ماشین آلات بارگیری وباربری    ۷۷
۳-۶-۳ انتخاب لولۀ تهویه و درنظر میزان نشت هوا       ۷۸
۳-۶-۴ کنترل سرعت جریان هوا در تونل           ۷۸
۳-۶-۵ محاسبۀ افت فشار در لوله            ۷۸
۳-۶-۶ محاسبۀ توان مورد نیاز برای بادبزن            ۷۹
۳-۶-۷ خلاصۀ نتایج تهویه      ۸۰
۳-۶-۸ محاسبۀ روشنائی تونل                              ۸۰
۳-۶-۹ خلاصه نتایج محاسبات تهویه وروشنائی تونل انحراف سد مخزنی جامیشان       ۸۱
نتیجه گیری       ۸۲
منابع        ۸۳

فهرست اشکال

۱-۱ بلوکها و ناپیوستگیها در DEM           ۱۵
۱-۲ المان بندی ترکیبی BEM و FEM        ۱۶
۲-۱ منحنی پوش موهر- کولمب برای سنگ بکر حد واسط         ۲۶
۲-۲ منحنی پوش توده سنگ ساختگاه سد و مولفه های وابسته براساس معیار موهر- کولمب  و  هوک – برون    ۳۶
۲-۳ تغیرات سطح آب در گمانه های اکتشافی سد مخزنی جامیشان       ۴۳
۳-۱ نمایش جهت یافتگی نسبی ناپیوستگی های توده سنگ وتونل            ۵۱
۳-۲ رابطه بین حداکثر بعد معادل De تونل بدون نگهداری و ضریب کیفیت Q           ۵۴
۳-۳ پنجره ورود سیستم واحد مورد نظر                     ۵۵
۳-۴ نمای مختلف از تمامی گوه های سنگی تشکیل شده         ۵۷
۳-۵ نمایش منوی ورود اطلاعات دسته درزه ها (Input data)         ۵۹
۳-۶ نمایش مدل سه بعدی در  Dec                      ۶۷
۳-۷ نمایش تاثیر نیروهای وارده بر نقاط مختلف مدل             ۶۸
۳-۸  هیستوگرام که به تعادل رسیدن مدل را مشخص میکند                 ۶۸
۳-۹ نمایش تاثیر نیروهای وارده بر نقاط مختلف مدل در مقطع ۱۰ متری             ۶۹
۳-۱۰ نمایش اعمال سیستم نگهداری به مدل               ۷۰
۳-۱۱ نمایش حالتی که مدل با نگهداری در حالت پایداری کامل است              ۷۱
۳-۱۲ هیستوگرام که به تعادل رسیدن مدل را در حالت نگهداری شده نشان میدهد    ۷۲

 فهرست جدول

۲-۱ ویژگیهای ژئومکانیکی سیمای تکتونیکی در توده سنگ جایگاه محور     ۲۱
۲-۲ چکیده نتایج آزمایشهای فشار تک محوری بر روی نمونه های سنگ بکر ساختگاه سد         ۲۴
۲-۳ پارامترهای هوک- براون و موهر- کولمب سنگ بکر      ۲۸
۲-۴ نتایج آزمایش سرعت امواج فشار و برش نمونه های سنگ بکر        ۳۰
۲-۵ پارامترهای دینامیکی سنگ بکر         ۳۱
۲-۶ ویژگیهای پایه سنگ بکر ساختگاه سد            ۳۱
۲-۷ نتایج آزمایش شاخس دوام و پایداری سنگ بکر ساختگاه سد و مولفه های وابسته          ۳۲
۲-۸ طبقه بندی ژئومکانیکی CSIR توده سنگ ساختگاه سد               ۳۳
۲-۹ پارامترهای ژئومکانیکی توده سنگ ساختگاه سد و مولفه های وابسته                ۳۵
۲-۱۰ پارامترهای ژئومکانیکی وفیزیکی سنگ بکر وتوده سنگ ساختگاه سد و مولفه های وابسته        ۳۷
۲-۱۱ تغییرات سطح آب گمانه های اکتشافی در محور سد جامیشان             ۴۲
۳-۱ موقعیت فضای تونل و ناپیوستگی های توده سنگ         ۵۰
۳-۲ ضریب سختی پرتود یا کنف برای سنگهای مختلف             ۶۳
۳-۳ مشخصات سیستم نگهداری بتنی               ۶۴
۳- ۴  مدل  های رفتاری ماده در  DEC           ۶۵
۳-۵ سیستم نگهداری تونل انحراف آب سد جامیشان        ۷۲