تلفیق روش عددی آنالیز تغییرشکل ناپیوسته (DDA) و روش جابجایی ناپیوستگی (DDM) به منظور تحلیل پایداری شیب سنگ‌های درزه‌دار (مطالعه موردی: دیواره شمالی معدن چغارت)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد

چکیده

امروزه روش‌های عددی جایگاه ویژه‌ای در مکانیک سنگ پیدا کرده‌اند. این روش‌ها بسته به نوع مسئله و محیط بصورت ترکیبی نیز به کار می روند که اصطلاحاً روش‌های هیبریدی نام گرفته‌اند. در شیب سنگ‌های درزه‌دار وقتی ناپیوستگی ها ناممتد باشند، همه بلوک‌های بالقوه به دلیل عدم برخورد درزه ها بوجود نمی آیند. در این شرایط تمرکز تنش می تواند موجب انتشار درزه شده و امکان اتصال آنها را بوجود آورده و بلوک‌های جدید را ایجاد کند. در این تحقیق از روش جابجایی ناپیوستگی (DDM) جهت رشد درزه و از روش آنالیز تغییر شکل ناپیوسته (DDA) جهت مدلسازی جابجایی‌های بزرگ در این شیروانی ها بصورت تلفیقی استفاده شده است. ابتدا مدلسازی هندسی ناپیوستگی ها به روش دیسک‌های تصادفی در برنامه 3DGM در محیط متمتیکا صورت گرفت، سپس ناپیوستگی‌های ناممتد در یک مقطع دو ُبعدی توسط برنامه TDDQCR در محیط متمتیکا تا تعادل نهایی رشد یافتند. در مرحله نهایی، پس از انجام اصلاحاتی برروی خروجی‌ها جهت ایجاد قابلیت ورود به برنامه DDA و UDEC ، تحلیل پایداری به دو روش اجزای مجزای ضمنی و صریح انجام گرفت. مورد مطالعاتی این پژوهش دیواره شمالی معدن چغارت است. در تحلیل مقایسه‌ای صورت گرفته به وضوح قابلیت روش آنالیز تغییر شکل ناپیوسته (DDA) نسبت به روش المان گسسته (DEM) در مدلسازی جابجایی‌های بزرگ به خصوص حرکت‌های چرخشی آشکار است. از طرفی دیگر با مدلسازی هندسی به روش درزه‌های نامحدود در 3DGM و مقایسه با مدلسازی هندسی به روش دیسک‌های تصادفی قبلی، تفاوت تحلیل پایداری با و بدون رشد ترک دیده شد و مشخص گردید که رشد ترک خود باعث ایجاد مدل هندسی متفاوت و پیرو آن نتایج متفاوتی در تحلیل پایداری شیروانی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Integration of Numerical Methods of Discontinuous Deformation Analysis (DDA) and Discontinuous Displacement Method (DDM) for Jointed Rock Slope Stability (Case Study: Tectonic block 4 Choghart Mine-Bafgh)

نویسندگان [English]

  • mohsen khanizadeh bahabadi
  • alireza yarahmadi bafghi
  • mohammad fatehi marji
چکیده [English]

Due to technological progress and consequently the development of numerical methods in solving problems, numerical methods have found a special place in various sciences especially rock mechanics. Numerical methods can be used according to the type of medium used as a combination that so-called hybrid methods. According to studies on slope stability analysis, displacement discontinuity method for crack growth and discontinuous deformation analysis method for modeling large displacements as combination was found suitable. Hence first by providing flowchart of how the combination of these two methods, with geometrical modeling using random disks method and infinite joints method in the program coding in the Mathematica environment, to crack growth in the geometrical model created by random discs coded in the Mathematica program deals and finally, stability analysis was conducted in the DDA and UDEC software. It is worth mentioning, the case studies used in this study was tectonic block 4 Choghart and according to the comparison be made can clearly capabilities discontinuous deformation analysis method than the discrete element method in modeling large displacements observed. It is worth mentioning that crack growth creates geometric model is different and follow different results in the slope stability analysis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hybrid Numerical Methods
  • Geometrical Modeling
  • Crack growth
  • Stability analysis
[1] Khanizadeh Bahabadi, M., Mohebbi, M., Dehghanzadeh Bafghi, R., Maghsoudi, A. (2015, March). "Numerical Methods in Rock Mechanics Issues." In National Conference on Geology and Exploration of Resources, Shiraz (In Persian).

[2] O. C. Zienkiewicz, D. W. Kelly, P. Bettess, "The coupling of the finite element method and boundary solution procedures, " Int J Numer Methods Eng 1977.

[3] B. H. G. Brady, A. Wassyng, "A coupled finite elementboundary element method of stress analysis, " Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr 1981.

[4] G. Beer, "Finite element, boundary element and coupled analysis of unbounded problems in elastostatics, " Int J Numer Methods Eng 1983.

[5] L. J. Lorig, B. H. G. Brady, "A hybrid discrete elementboundary element method of stress analysis, " In: R. E. Goodman, F. Heuze, editors, Proceedings of the 23rd US Symposium Rock Mechanics, Berkeley, 25-27 August 1982, pp. 628-36.

[6] L. J. Lorig, B. G. H. Brady, "A hybrid computational scheme for excavation and support design in jointed rock media, " In: E. T. Brown, J. A. Hudson, editors, Proceedings of the Symposium Design and Performance of Underground Excavations, Cambridge: British Geotechnical Society, 1984, pp. 105-12.

[7] L. J. Lorig, B. H. G. Brady, P. A. Cundall, "Hybrid distinct element-boundary element analysis of jointed rock, Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr 1986.

[8] J. V. Lemos, "A hybrid distinct element computational model for the half-plane, " MSc thesis, Department of Civil Engineering, University of Minnesota, 1987.

[9] L. Wei, J. A. Hudson, "A hybrid discrete-continuum approach to model hydro-mechanical behaviour of jointed rocks, " Eng Geol 1988.

[10] L. Wei, "Numerical studies of the hydromechanical behavior of jointed rocks, " PhD thesis, Imperial College of Science and Technology, University of London, 1992.

[11] Gen-hua Shi, "Block System Modeling by Discontinuous Deformation Analysis (DDA)", Computational Mechanics Publications, 1993.

[12] Shahami, M. H., Yarahmadi Bafghi, A., Grayeli Mikla, R. (2013). "Development of Key Groups Method Based on Numerical Methods DDA in the Stability Analysis Jointed Rock Slopes." Master's Thesis, Yazd University (In Persian).

[13] Kaidi, S., Rouainia, M., Ouahsine, A. (2012). Stability of Breakwaters under Hydrodynamic Loading Using a Coupled DDA/FEM Approach, Ocean Engineering, Vol. 55, 62-70.

[14] Azizi, R., Fatehi Marji, M., Yarahmadi Bafghi A. R., (2014). "Tension Crack Growth Modeling in Failures of Block-Toppling in the Northern Wall of the Mine Choghart." Master's Thesis, Yazd University (In Persian).

[15]  Pirniya, Z., Yarahmadi Bafghi, A. R., Fatehi Marji, M. (2014). "Shear Crack Growth Modeling in Failures of Block-Toppling in the Northern Wall of the Mine Choghart." Master's Thesis, Yazd University (In Persian).

[16] Bieniawski Z T, 1967." Mechanics of brittle fracture of rock". Part I, II and III. Int. J. RockMech. Min.Sci. Vol.4.3p.95ـ4    

[17] Goodarzi H, Yarahmadi-Bafghi AR (2013) 3D Geometric–Geotechnical Modeling of Discontinuous Rock Masses by Random Disk Method (RD3DGM), 10th IranianTunnelling Conference, Iran (in Persian)

[18] Goodarzi, H., Yarahmadi Bafghi, A. (2013). "Three-Dimensional Geometric Modeling Northern Wall of the Mine Choghart." Master's Thesis, Islamic Azad University of Bafgh (In Persian).

 [19] Consulting Engineers of Kavoshgaran. (2012). "The Final Pit Plan Report of Iron Ore Mine Choghart." Central Iron Ore Company of Iran (In Persian).

 [20] Yarahmadi Bafghi, A., Mohebbi, M. (2014). "Implementation of Key Groups Toppling in the Stability Analysis  of Tectonic Blocks 4 of the Choghart Mine." Research Project Central Iron Ore Company-Bafgh, Center of  Strategic Research of Basij Asatid in Yazd, Report the Second Stage (In Persian).

[21] Yarahmadi Bafghi, A. (2009). "Reliability Analysis of the Final Slopes of Open Pit Mine (Case Study: Rock Slope of Iron Ore Choghart Mine)", Research Project in MERC, Yazd University, (In Persian).

[22] Itasca Consulting Group (2000). Inc. UDEC (universal  distinct element code), Version 4.0, USA.