شماره مدرك :
16698
شماره راهنما :
14813
پديد آورنده :
سلامت ممكاني، رامين
عنوان :

تحليل عددي تأثيرات محلي بر پايداري سدهاي باطله معادن در اثر بارهاي لرزه اي

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مكانيك سنگ
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1400
صفحه شمار :
پانزده، 101ص. :مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
امين ازهري
استاد مشاور :
لهراسب فرامرزي
توصيفگر ها :
روش عددي , پايداري ديناميكي , سد باطله , تأثيرات محلي , روانگرايي , اختلاف سختي , مدل رفتاري فين - بايرن
استاد داور :
سعيد مهدوي، هاجر شرع اصفهاني
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/08/18
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي معدن
دانشكده :
مهندسي معدن
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/08/22
كد ايرانداك :
2770383
چكيده فارسي :
باتوجه‌به مطالعاتي كه پيشينيان انجام داده¬اند، مي¬توان دريافت كه محققان، همواره پايداري سدهاي باطله را در دستور كار قرار مي-دهند؛ اما اين تحليل¬ها از لحاظ ديناميكي به¬صورت محدود و كلي بررسي شده¬اند. ازاين‌رو، در اين تحقيق با استفاده از روش تفاضل محدود و بهره¬مندي از نرم¬افزار FLAC2D تحت معيار الاستوپلاستيك غيرخطي فين - بايرن، به‌صورت برنامه جامع¬تري نسبت به تحقيق¬هاي گذشته، پايداري ديناميكي اين نوع از سدها بررسي و با نتايج روشي تجربي مقايسه شد. به اين منظور، سد باطله اسفوردي كه در منطقه¬اي زلزله¬خيز احداث‌شده، به‌عنوان مطالعه موردي انتخاب‌شده است. تحليل پايداري ديناميكي سدهاي باطله با بررسي لغزش¬ها و پديده روانگرايي سنجيده مي¬شود. در اين پژوهش، ابتدا پايداري كلي سد مذكور، با تكيه‌بر تأثير پارامترهاي محلي بر پايداري ديناميكي اين سد، بررسي‌شده است. سپس تأثيرات محلي ازجمله مدول الاستيك، نسبت پوآسون و مقدار نرمال‌شده‌ي آزمون نفوذ استاندارد ((〖"N" _"1" ")" 〗_"60" ")" موردبررسي قرارگرفته‌اند. نتايج نشان مي¬دهند كه در حالت كلي با افزايش (〖"N" _"1" ")" 〗_"60" ، در هر دو روش عددي و تجربي، ضريب ايمني در برابر روانگرايي افزايش مي¬يابد. همچنين با افزايش مدول الاستيك بدنه سد و درواقع كاهش اختلاف سختي پي و بدنه سد، بيشينه جابه¬جايي¬هاي افقي و قائم و همچنين بيشينه ضريب روانگرايي در بدنه سد، افزايش‌يافته‌اند؛ كه با نسبت 5 به 1 براي پي به بدنه سد، بيشينه جابه¬جايي افقي 3/2 برابر، بيشينه نشست 5/3 برابر و بيشينه ضريب روانگرايي در بدنه سد 2 برابر شده است. جابه¬جايي¬ها و روانگرايي بدنه سد كاملاً وابسته به نسبت پوآسون بدنه سد مي¬باشند؛ به‌گونه‌اي كه با 6/1 برابر شدن نسبت پوآسون بدنه سد، بيشينه جابه¬جايي افقي 4/2 برابر، بيشينه نشست 3/2 برابر و همچنين بيشينه ضريب روانگرايي 75/1 برابر شده است. نسبت پوآسون باطله¬ها نيز بيشترين تأثير را بر روانگرايي بدنه سد گذاشت. درواقع با افزايش 6/1 برابري نسبت پوآسون باطله¬ها، بيشينه ضرايب روانگرايي با افزايش 75/1 برابري همراه شد. درنهايت با افزايش 100 درصدي بيشينه ضريب روانگرايي باطله¬ها درنتيجه‌ي كاهش 80 درصدي اختلاف سختي پي و باطله¬ها، مشخص شد كه اين پارامتر حساسيت بيشتري نسبت به جابه¬جايي، به تغيير اختلاف سختي پي و باطله¬ها دارد. از آن¬جايي¬كه نتايج نشان دادند، پديده روانگرايي تأثير بسياري بر پايداري سدهاي باطله دارند؛ بنابراين تأثير پارامترهاي موج لرزه¬اي نيز بر اين پارامتر بررسي شدند. با تجزيه و تحليل¬هاي انجام‌گرفته، پي برده شد كه فركانس و به‌طور ويژه، دامنه توان زلزله¬ها تأثير بسزايي در پايداري ديناميكي سدهاي باطله دارند؛ به‌طوري‌كه در فركانس¬هاي خيلي پايين (2 هرتز>)، دامنه توان افزايش يافت و اين پديده به¬صورت افزايش ضريب روانگرايي نمايان شد. در فركانس¬هاي پايين (2 تا 5 هرتز)، مقدار ضريب روانگرايي تغيير محسوسي نكرده بلكه اين تغييرات با گستردگي بخش¬هايي كه دچار افزايش فشار منفذي اضافي شده¬اند، همراه شد. در فركانس بالا (10 هرتز) نيز به دليل افزايش نسبت ميرايي، ضريب روانگرايي به¬صورت محسوسي كاهش يافت. نتايج نشان داد كه در زلزله¬هاي واقعي بر اساس يك پارامتر واحد نمي¬توان روانگرايي يا عدم وقوع آن را در سدهاي باطله پيش¬بيني كرد؛ بلكه همه پارامترها ازجمله بيشينه شتاب زمين، بزرگي، مدت زمان، فركانس و دامنه توان به‌صورت مجموعه¬اي وابسته به هم در امكان وقوع روانگرايي در سد باطله نقش دارند كه اين موضوع با استفاده از روش تجربي قابل توجيه نيست و درواقع ضعف اين روش را نشان مي¬دهد.
چكيده انگليسي :
Abstract: The stability of tailings dams under static and dynamic loads has been always a great concern to geotechnicians and mining engineers. Despite the static analyses, the dynamic stability analysis of these structures, where the liquefaction is the greatest concern, has been studied in a limited and general way. In this study, the dynamic stability of this type of dam is investigated, using the finite difference method under the Finn-Byrne nonlinear elastoplastic constitutive model. The results are compared with those from an empirical method. For this purpose, the Esphordi tailings dam, which was constructed in earthquake-prone areas, has been selected as a case study. In general, first, the dynamic stability of tailings dams is investigated by examining potential landslides and liquefaction phenomena. Then site effects such as elastic modulus, Poisson ratio, and normalized amount of standard penetration test, (N1)60, have been investigated. on the overall dynamic stability of the dam. The results show that, with increasing (N1)60 in both numerical and empirical methods, the safety factor against liquefaction increases. Also, with the increase of the elastic modulus in the dam body and reducing the stiffness contrast between the foundation and the dam body to 5 over 1, the maximum horizontal and vertical displacements as well as the maximum liquefaction coefficient in the dam body have increased by 2.3, 3.5, and 2 times, respectively. It was also concluded that the displacements and liquefaction of the dam body are completely dependent on their Poisson’s ratio. Where increasing the Poisson’s ratio from 0.25 to 0.4, the maximum horizontal displacement, maximum subsidence, and the maximum liquefaction coefficient in the dam body have raised 2.4, 2.3, and 1.75, respectively. The Poisson’s ratio of tailings had a significant effect on the liquefaction of the dam body. In which, increasing the Poisson’s ratio from 0.25 to 0.4, the maximum liquefaction coefficients were increased 1.75 times. The variation of tailings dam elastic modulus did not have a significant effect on the displacements and subsidence, however, its increase from 2 to 10 MPa the liquefaction coefficient is doubled, which may cause a serious threat to the stability of the dam. As the results show, that the liquefaction phenomenon has a great impact on the stability of tailings dams which is related to the wave characteristics. Therefore, the effect of seismic wave parameters was investigated on this phenomenon. It was found that the frequency and in particular, the power amplitude of earthquakes has a significant effect on the dynamic stability of tailings dams. Whereat very low frequencies (<2 Hz), the power amplitude increased and this phenomenon appeared as an increase in liquefaction coefficient. At low frequencies (2 to 5 Hz), the amount of liquefaction coefficient did not change significantly, but these changes were accompanied by the expansion of the excess pore pressure region. At high frequency (10 Hz), due to the increase in damping ratio, the liquefaction coefficient decreased significantly. The results showed that for real earthquakes, the liquefaction occurrence cannot be predicted based on a single property of the wave. However, the coupled effect of the wave parameters such as maximum ground acceleration, magnitude, duration, frequency, or power amplitude as a set of interrelated systems plays a role in the possibility of liquefaction occurrence in the tailings dam. Therefore, due to the incapability of the empirical methods for considering all these parameters, numerical methods should be implemented to analyze the liquefaction hazard in these types of structures.
استاد راهنما :
امين ازهري
استاد مشاور :
لهراسب فرامرزي
استاد داور :
سعيد مهدوي، هاجر شرع اصفهاني
لينک به اين مدرک :

بازگشت