پديد آورندگان :
رزاقي ناييني، علي نويسنده دانشجوي دكتري دانشكده‌ي مهندسي عمران و محيط زيست، دانشگاه تربيت مدرس R. Naeini, A , احمدي، محمد تقي نويسنده استاد دانشكده‌ي مهندسي عمران و محيط زيست، دانشگاه تربيت مدرس Ahmadi, M. T
كليدواژه :
تراوايي , مدل بارتون و بنديس , اتساع , اندركنش هيدرومكانيكي , اثر مقياس
چكيده فارسي :
در اين نوشتار، يك مدل سه بعدي كاملاً هم‌بسته‌ي تنش و تراوش پيوسته براي شبيه سازي رفتار توده‌ي سنگ توسعه و در پي سدها استفاده شده است. پس از معرفي معادلات حاكم بر پديده، فرمول بندي اجزا محدود با روش كالرگين استخراج شده است. ابتدا، جايگاه مدل با توجه به سطوح مختلف تحليل هيدرومكانيكي در توده‌ي سنگ شامل ماده‌ي سنگ، درزه هاي تصادفي، دسته درزه ها و ناپيوستگي هاي عمده تبيين شده است. براي توصيف رفتار غيرخطي درزه ها، از مدل بارتون- بنديس با اعمال ناهمواري بسيج‌شده‌ي سطح درزه و اثرات مقياس استفاده شده است. تاثيرات ناهمساني و وابستگي تغييرات تراوايي ناشي از بازشدگي ناپيوستگي هاي توده‌ي سنگ درزه دار با مدل رفتاري چندلايه و الگوريتم حل مبتني بر تحليل الاستو- ويسكوپلاستيك با قانون جريان غيرهمراه و انتگرال گيري زماني صريح به منظور تسريع همگرايي در نظر گرفته شده است. هدايت هيدروليكي در مدل با قانون مكعب پيش بيني و روند محاسبه‌ي بازشدگي هيدروليكي از بازشدگي مكانيكي تشريح شده است. كاربرد مدل و تحليل حساسيت رفتار پي با تغيير پارامترهاي هندسي مانند: تعداد دسته درزه ها، شيب و جهت آن، اثر مقياس و ... نشان مي دهد كه بسته به مورد در حالات مختلف، عدم توجه به تاثيرات هيدرومكانيكي و نتايج آن به دليل افزايش تنش هاي برشي در پي به وضوح در خلاف جهت اطمينان است.
چكيده لاتين :
Dam foundations, as the most unknown media part of a dam-foundation-reservoir system, play important roles in system stability, due to the hydro-mechanical behavior of rock mass, especially after the first impounding. In this research, an equivalent continuum model with fully coupled stress-seepage behavior is developed for the rock foundation. First, the mathematical model and the governing equations of the coupled fields are introduced and then the finite element formulation is derived via Galerkin’s method. In order to describe the material nonlinearity, anisotropy, effective discontinuities, and alteration of permeability, due to either the closure or opening of rock mass joint systems, a multi-laminate material constitution rule is employed.
The role of discontinuities could be paramount in rock mass behaviour. Therefore, effective and consistent modelling of these under normal and shear stresses is proposed. In most three-dimensional analysis programs, Mohr-Coulomb criterion is employed for rock mass modelling, and only a few two-dimensional analysis programs, such as UDEC, enjoy more realistic models of rock mass behaviour, such as that of Barton-Bandis. In this research, the Barton-Bandis constitutive law is developed and implemented for joint modelling in three-dimensional finite element analysis using an equivalent continuum approach. The solution algorithm is based on elasto-viscoplastic analysis with a non-associated flow rule, considering mobilized joint roughness, and explicit time integration.
Hydraulic conductivity is based on cubic law, using more recent relationships between mechanical and hydraulic apertures for computing the hydraulic conductivity tensor.
The performance of the developed model is examined by an existing hydromechanic test case. The methodology is applied to the case of a gravity dam with its surrounding rock. A sensitivity analysis of the foundation behavior is carried out, due to the variations of geometric parameters such as the number of joint sets, dip and dip direction angles, and scale effects, etc.
It is concluded that in some cases, the inclusion of hydro-mechanical interaction effects could increase shear stress several-fold, and, thus, its negligence could lead to obviously non-conservative assessment of foundation behavior.
