مدل سازي تحليلي عملكرد سنگ دوزهاي تزريقي فعال و غيرفعال در شيرواني هاي سنگي

Analytical simulation of passive and pre-tensioned grouted rockbolts performances in bedding rock slopes

از راه هاي جلوگيري از شكست صفحه اي شيرواني هاي سنگي، استفاده از سنگ دوزها است. سنگ دوزهاي تزريقي غيرفعال با لغزش كوچك بلوك سنگ فعال شده و از سست شدگي و كاهش اتصال بين قطعات سنگي جلوگيري مي كنند. در نوع پيش تنيده، نيروي كششي مطلوبي به سنگ دوز اعمال شده و انتهاي آن بر صفحه بلوك سنگي پيچ و مهار مي شوند. اين مكانيزم موجب مي شود تا لايه هاي سنگي بهم فشرده شده و اصطكاك بين آن ها بيشتر فعال شود و احتمالا هيچ جا به جايي بين لايه ها ايجاد نشود. اگر نيروي پيش تندگي كافي نباشد، امكان لغزش در لايه هاي سنگي بعد از نصب سنگ دوز پيش تنيده نيز به وجود مي آيد. در اين مطالعه، عملكرد سنگ دوزهاي تمام تزريقي در حالت غير فعال و پيش تنيده در شيرواني هاي سنگي بصورت تحليلي مدل مي شوند و اثرات پارامترهاي مختلف همچون زاويه-قرارگيري سنگ دوز نسبت به صفحه لغزش، زاويه اصطكاك ناپيوستگي و زاويه زبري آن، مقاومت سنگ اطراف سنگ دوز، نيروي پيش تنيدگي و ويژگي هاي مكانيكي سنگ دوز را بر روي نيروي مقاوم ايجاد شده توسط سنگ دوز، بصورت كمي مطالعه مي شوند. جهت مدل سازي تحليلي، فرض مي شود كه لغزش سنگ موجب اعمال لنگر خمشي به سنگ دوز و تشكيل دو مفصل خمشي در آن مي شود. فاصله بين دو مفصل خمشي كه در طرفين ناپيوستگي قرار دارند بصورت تير دو سرگيردار در نظر گرفته شده و بار وارد بر آن كه همان عكس العمل محيط اطراف سنگ دوز است بصورت يكنواخت فرض مي شود. نتايج نشان مي دهند پيش تنيده كردن بطور موثري موجب پايداري بيشتر شيرواني ها مي شود، بويژه اگر مقاومت سنگ اطراف سنگ دوز زياد باشد و نتوان سنگ دوز را به صورت زاويه دار نسبت به ناپيوستگي قرار داد.

Rockbolts are one the best systems to stabilize plane failure of rock slopes. The passive bolts are loaded and activated when rock block slides while pre-tensioned types are initially loaded prior to any rock sliding. The pre-tensioned rock bolts make the rock layers pressed together and the friction between them is activated before slipping, and probably no displacement between the layers is occured. If a slippage occurs after the installation of a pre-tensioned rock-bolt, an excessive load is applied. In this paper, the bolt contribution generated by the pre-tensioned and passive rock-bolt in discontinuity is analytically simulated, and the effect of roughness angle, inclination of the bolt to the joint plane, pre-tensioned force, and strength of the rock are evaluated. For modeling, it is assumed the sliding imposes a bending moment to the rockbolt, which leads two plastic hinges to be created. The part of bolt between two hinges (located in either sides of the joint) is considered a beam with two cantilever supports, which is loaded by a uniform distribution generated by surrounding grout/ rock.The results show the pre-tensioned rock-bolts are effective when the resistance of the rock or grout around the bolt is high.