تحلیل عددی تأثیر مشخصات هندسی شکستگی¬های توده سنگ بر نرخ نفوذ دستگاه TBM

افتخاری, سید مصلح; باغبانان, علیرضا; باقرپور, راحب

تحلیل عددی تأثیر مشخصات هندسی شکستگی¬های توده سنگ بر نرخ نفوذ دستگاه TBM

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

شکستگی یکی از مهمترین پارامترهای اثر گذار بر نرخ نفوذ دستگاه TBMدر توده سنگ است. در مطالعات گذشته اثر پارامترهای هندسی درزه‌ها به طور جداگانه و تنها برای یک دسته درزه منظم در نظر گرفته شده‌است در حالیکه توده سنگ واقعی شامل درزه‌هایی به صورت منفصل است. در این تحقیق تلاش شده‌است که با استفاده از الگوریتم روش عددی احتمالی، مدلی نزدیک به واقعیت برای بررسی اثر پارامترهای هندسی درزه‌ها بر نرخ نفوذ ایجاد شود که در آن به طور همزمان درزه‌ها به صورت مجزا نزدیک به شرایط واقعی زمین مدل شود. به منظور انجام مدل‌سازی از روش ترکیبی شبکه درزه مجزا- روش المان مجزا استفاده شده‌است. نسبت سطح تراشه‌شدگی به تنش تراشه‌شدگی به طور غیرمستقیم بیانگر نرخ نفوذ TBM است. از آنجا که نیروی به کار رفته در تمام مدل‌ها یکسان بوده بنابراین معیار مقایسه‌ی نرخ نفوذ بین مدل‌ها سطح تراشه‌شدگی آن‌ها است. نتایج مدل‌سازی‌های عددی نشان می‌دهد که میزان افزایش سطح تراشه نسبت به سنگ بکر از تابع توزیع نرمال با میانگین 07/46 و انحراف معیار 51/15 تبعیت می‌کند. در سطح اعتماد 80 درصد، میزان افزایش سطح تراشه نسبت به حالت سنگ بکر بیش از 33 درصد و در سطح اعتماد 95 درصد، میزان افزایش سطح تراشه نسبت به حالت سنگ بکر بیش از 20 درصد است که بیانگر تأثیر مهم درزه‌ها بر ایجاد و گسترش ترک‌ها و از این‌رو بر نرخ نفوذ است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.17357616.1392.8.18.1.2

عنوان مقاله [English]

Numerical modeling of the effect of geometrical parameters of fractures on penetration rate of TBMin fractured rock mass

نویسندگان [English]

S.M Eftekhri
A.R Baghbanan
R Baghwrpour

چکیده [English]

Existence of rock fracture is very important in evaluating the penetration rate (PR) of TBM in fractured rock masses. In previous research works, the influence of geometrical properties of a joint set such as joint spacing and orientation on PR has been investigated. Since the actual rock mass is geometrically complex, the hybrid Discrete Fracture Network- Distinct Element Method (DFN-DEM)which is used a closer conceptual modelto the reality (DFN) and facilitated a powerful numerical method (DEM) is used for numerical modeling of PR of TBM in fractured rocks. The DFN models is based on stochastic representation of fracture systems, using the probability density function (PDF) of fracture parameters (e.g. orientation, length) formulated according to field mapping results and generated by Monte Carlo method. Using a number of DFN-DEM models for predicting the penetration rate of TBM, a probabilistic numerical modeling is established. Numerical modeling results show that the PDF of positive incremental chipping area follows the normal distribution with the mean value of 46%. The Probabilistic Cumulative Distribution Function (PCDF) of results shows that the positive incremental chipping areas are greater than 20% and 33% when 95% and 80% are respectively considered.