تحليل تئوريكي و عددي توده سنگ مچاله ‌شونده اطراف يك حفره كروي با در نظرگيري وجود ناحيه آسيب ‌ديده

در صورتي كه با استفاده از انفجار و مته‌زني فضاي زيرزميني حفاري شود، ناحيه آسيب ديده‌اي در اطراف آن پديد مي‌آيد كه خصوصيات مكانيكي و خزشي آن مي‌تواند به شدت با توده‌ سنگ اوليه متفاوت باشد. وجود چنين ناحيه‌اي در توده‌ سنگ‌هاي مچاله شونده مي‌تواند منجر به افزايش جابه‌جايي‌ها با گذشت زمان شود. از اين رو، در اين مقاله، يك حل تحليلي بسته براي تعيين رفتار دراز مدت حفره كروي كه در اطراف آن، يك ناحيه آسيب ديده وجود دارد، ارائه مي‌شود. بدين منظور فرض مي‌شود كه رفتار توده سنگ از مدل برگر تبعيت مي‌كند. بعد از صحت‌سنجي مدل، با استفاده از مطالعه پارامتريك، تأثير عوامل مختلفي همچون شعاع حفره كروي، ضخامت ناحيه آسيب ديده، مدول برشي و ضريب ويسكوزيته مورد بررسي قرار مي‌گيرد. نتايج اين تحقيق حاكي از آن است كه اگر شعاع ناحيه آسيب ديده ثابت در نظر گرفته شود، با كاهش شعاع حفره از 7 به 4/57 متر، جابه‌جايي ديواره حفره بلافاصله و بعد از مدت 10 سال به ترتيب 1/42 و 1/57 برابر مي‌گردد. در مقابل، در صورتي كه مقدار شعاع حفره برابر 4/57 متر باشد، بلافاصله و بعد از گذشت 10 سال، جابه‌جايي ديواره حفره كروي كه شعاع ناحيه آسيب ديده برابر 8 متر است، به ترتيب 50% و 70% بيشتر از حالتي است كه اين شعاع برابر 6 متر است. با فرض ثابت بودن شعاع حفره كروي و شعاع ناحيه آسيب ديده، اگر مقدار ويسكوزيته كلوين يك بيستم گردد، جابه‌جايي ديواره حفره كروي بعد از گذشت 1 سال به ترتيب 115% و 173% افزايش مي‌يابد. اين در حالي است كه اگر مقدار ويسكوزيته ماكسول اين ناحيه 20 برابر گردد، بعد از گذشت 50 سال، اين جابه‌جايي حدود 14 درصد كمتر مي‌شود.