بررسی پایداری شیروانی سنگی تحت اثر ناهمسانگردی ساختاری و فشار آب حفره‌ای به روش المان مجزا (مطالعه موردی)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

2 گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شرق

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه سمنان

4 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی

چکیده

 امروزه با افزایش جمعیت و کمبود شدید فضا برای احداث ساختمان­ها و معابر­ از جمله راه­ها در مجاورت یکدیگر، ترجیح عمومی به سمت ساخت ساختمان­هایی است که احداث آن­ها با گودبرداری­های عمیق و نیمه عمیق همراه است، ولی تغییر مصالح یک شیروانی از خاک به سنگ،‌ شرایط پایداری و تحلیل آن­را به صورت بارزی تحت اثر قرار می­دهد. در یک شیروانی سنگی، سطوح ضعیفی وجود دارند که جهت­داری و چگالی آن­ها الگوهای متنوعی از ریزش را تشکیل می­دهند. در این تحقیق، به بررسی و تحلیل پایداری استاتیکی و دینامیکی دیواره­ی سنگی ناشی از گودبرداری به عمق 15 متر در لایه سنگی شیل واقع در شهرک شهید کشوری - اصفهان با در نظر گرفتن اثرات ناهمسانگردی ساختاری ناشی از حضور بلوک­ها و درزه­های سنگی و فشار آب­ حفره­ای و همچنین بررسی جوانب این ناپایداری­ها پرداخته شده است. چالش اساسی موجود در این نوع شیروانی‌ها،‌ حضور مصالح سنگی و روی دادن ریزش­های بلوکی همزمان با تراوش آب از میان درزه­ها است. برداشت اطلاعات از طریق روش خط برداشت و تحلیل­های آماری در نرم­افزار DIPS انجام گردیده و در نهایت تحلیل استاتیکی، دینامیکی و هیدرواستاتیکی با استفاده از نرم‌افزارUDEC  صورت پذیرفته است. نتایج نشان می‌دهند که دیواره مورد مطالعه در حالت استاتیکی و دینامیکی پایدار، ولی با اعمال جریان هیدرولیکی دچار ناپایداری
شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Rock Slope Stability under Structural Anisotropy and Pore-Water Pressure with Discrete Element Method (Case Study)

نویسندگان [English]

  • B. Nadi 1
  • Omid Tavasoli 2
  • A. Asakereh 3
  • A. Tadayon 4
1 Department of Civil Engineering, Najaf Abad Branch, Islamic Azad University
2 Department of Civil Engineering, East Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Civil Engineering Department
4 M.Sc., Grad., Geotechnical Engineering, Department of Civil Engineering, Najaf Abad Branch, Islamic Azad University
چکیده [English]

Nowadays, with increasing population and the severe shortage of space, the general preference is to construct buildings with deep and semi-deep excavations. However, changing the material from a soil to the rock, the stability conditions and its analysis are noticeably affected. In a rock slopes, there are weak levels with different direction and density which form different patterns of failure. In this paper, the case study on the static and dynamic stability of the rock slope caused by excavation up to the depth of 15meters have been investigated with considering the structural anisotropy effects due to the presence of stone joints, blocks and the pore water pressure.The main challenge is the existence of rocky jointed materials with water seepage through them. In order to collect data for some single joints, the structural geology analysis has been carried out by using the Streo net grid strategy in DIPS and statistical software. Finally, static, dynamic and hydrostatic analysis has performed using UDEC software based on discrete element method. The results show that the rock slope in the static and dynamic state of stability has been unstable due to the application of hydraulic flow.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rock slope
  • slope stability pore-water pressure
  • structural anisotropy
  • discrete element method
-Ajalloian, R. and Zamani, S.,) 2014), “Applied Streonet”, Isfahan University, Isfahan, Iran, (In Persian).

-Cundall, P. A., (1971), "A computer model for simulating progressive large scale movements in blocky rock systems." Proc. Symp. Rock Fracture (ISRM), Nancy,
pp.­2-8.

 

-Cundall, P. A., (1980), "A Generalized Distinct Element Programing for Modelling Jointed Rock".  Peter Cundall Associates, Report PCAR-1-80, Europen Research Office, U.S. Army, Contract DAJA. (0548), pp.37-79.

-Cundall, P. A., (1982), "Adaptive density-scaling for time-explicit calculations." Procs. 4th. International Conference on Numerical Methods in Geomechanics. Edmonton, Canada. (1), pp.23-26.

-Cundall, P. A., (1988), "Formulation of a three-dimensional distinct element model—Part I. A scheme to detect and represent contacts in a system composed of many polyhedral blocks." International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts. 25(3), pp.107-116.

 

-Dong, J. J., Tzeng, J. H., Wu, P. K., and Lin M. L., (2006), “Effects of anisotropic permeability on stabilization and pore water pressure distribution of poorly cemented stratified rock slopes”. International journal for numerical and analytical methods in geomechanics, 30(15) pp.­1579-1600.

-Doug, S., Eberhardt, E., Coggan, J. and Benko, B., (2001), “Advanced numerical techniques in rock slope stability analysis—applications and limitations”. International Conference on Landslides-Causes, Impacts and Countermeasures, pp.615-624.

 

-Hart, R. D., (1993), ''An introduction to distinct element modeling for rock engineering''. In: Hudson (Ed.), Comprehensive Rock Engineering: Principles, Practice and Projects, (2),
pp. 245-261.

-Hosseinitoudeshki, V. and Kayalha, A.,­ (2014), “The effect of pore pressure on the rock slope stability”. Journal of Novel Applied Sciences, 3(5), pp.547-550.

-Hudson, J. A., and Harrison, J. P., (2000), "Engineering rock mechanics", part2: illustrative workable examples, in: Sarkka P, Elornata P, editors. Oxford: Pergamon.

-Iran Khak Consulting Co., (2010), “Geotechnical Investigation of Isfahan International Conferences Center”.

-Itasca Consulting Group Inc, (2004), “Manual of Universal Disrinct Element Code (UDEC), Minneapolis”, Minnesota, USA.

-Jeen‐Shang, L., and Whitman, R. V. (1983), “Decoupling approximation to the evaluation of earthquake induced plastic slip in earth dams”. Earthquake engineering and structural dynamics, 11(5), pp.667-678.

-Lemos, J. V., Hart, R. D. and Cundall, P. A., (1985), "A generalized distinct element program for modelling jointed rock mass". In International Symposium on Fundamentals of Rock Joints. Bjokliden: [Sn]. pp.335-343.

-Maleki Javan, M. R., Kilanehei, F., and Mahjoob, A., (2015), “Rock slope stability analysis using discrete element method”. International Journal of Transportation Engineereing, 2(3), pp.­199-212.

-Morris, J., Glenn, L. and Blair, S., (2003), "The distinct element method—application to structures in jointed rock". In Meshfree Methods for Partial Differential Equations, (22), pp.291-306.

-Newmark, N. M., (1965), “Effects of Earthquakes on Dams and Embankments”. Geotecnique, 15, pp.139-160.

-Pal, S., Kaynia, A. M., Bhasin, R. K. and Paul, D. K. (2012), “Earthquake stability analysis of rock slopes: a case study”. Rock Mechanics and Rock Engineering, 45(2), pp.205-215.

-Shen, H. and Abbas, S. M. (2013), “Rock slope reliability analysis based on distinct element method and random set theory”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 61, pp.5-22.

-Stille, H., and Palmström, A., (2008), "Ground behaviour and rock mass composition in underground excavations", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol, 23.1, pp. 46-64.