پايداري و روانگرايي ديناميكي سد باطله اسفوردي تحت مدل رفتاري الاستو پلاستيك غيرخطي با استفاده از روش عددي تفاضل محدود

Finite Difference Dynamic Stability and Liquefaction Analysis of Esphordi Mine Tailings Dam Implementing Non-Linear Elasto-Plastic Constitutive Model

پايداري ديناميكي و روانگرايي سدهاي باطله يكي از معضلات ژئوتكنيكي است كه از ديرباز محققان اين حوزه را به چالش كشيده است. در اين مطالعه پاسخ لرزه‌اي سد باطله معدن فسفات اسفوردي واقع در منطقه لرزه‌خيز بافق استان يزد مورد بررسي قرارگرفته است. به اين منظور از كد تفاضل محدود فلك (Flac2D) و به‌كارگيري دو مدل رفتاري موهر- كلمب و فين- بايرن براي مدل‌سازي بهره گرفته ‌شده است. به‌منظور محاسبه و تعيين مناطق مستعد روانگرايي و يا روانگرا شده كدنويسي به‌صورت تابع فيش در نرم‌افزار انجام مي‌شود. جابه‌جايي‌هاي افقي و قائم (نشست) در بدنه سد، فشار منفذي اضافي، نواحي شكست و روانگرايي ناشي از بار لرزه‌اي با استفاده از دو مدل رفتاري انتخاب‌شده، تحت زلزله 6/4 ريشتري كه در سال 1383 در يزد اتفاق افتاد، تعيين ‌شده‌اند. بيشينه جابه‌جايي افقي در پايين‌دست بدنه سد با توجه به مدل رفتاري موهر- كلمب و فين- بايرن به‌ترتيب 5 و 35 سانتي‌متر مشاهده ‌شده است. همچنين نشست حاصل از اين بار لرزه‌اي در بالادست تاج سد، با استفاده از دو مدل رفتاري تعيين‌شده، به‌ترتيب 4 و 23 سانتي‌متر مشاهده ‌شده است. نسبت فشار آب منفذي اضافي (ru)، در دو مدل رفتاري استفاده‌ شده، كمتر از حد روانگرايي (0/8) به‌دست‌آمده كه حداكثر مقدار آن 0/7 براي مدل رفتاري فين- بايرن و 0/2 براي مدل رفتاري موهر- كلمب به‌دست‌آمده است. به‌طور كلي نتايج نشان مي‌دهند كه با توجه به در نظر گرفتن تأثير تجمعي توالي بار لرزه‌اي در مدل رفتاري فين– بايرن، اين مدل رفتاري درك بهتري از پديده روانگرايي را ارائه مي‌دهد.

Dynamic stability and liquefaction of tailings dams are great concerns for geotechnical engineers. In this study, the seismic response of the Esphordi mine tailing dam located in Bafgh seismic region of Yazd province is investigated. A finite-difference code (FLAC2D) is used to model the seismic liquefaction applying two constitutive criteria, namely Mohr-Coulomb and Finn-Byrne. For this purpose, a fish function is implemented into the code to simulate the non-linear elasto-plastic Finn-Byrne constitutive model. Horizontal and vertical displacements (subsidence) in the dam body, additional pore pressure, failure zones, and liquefaction due to seismic load were determined using the two selected criteria under the seismic load of the 6.4 magnitude earthquake occurred in 2005. Considering the type of behavioral model, Mohr-Coulomb and Finn-Byrne, the maximum horizontal displacement of 5 and 35 cm in the dam body and downstream, and subsidence of 4 and 23 cm at the dam crest and upstream are observed, respectively. Also, the calculated ratio of excess pore pressure (Ru), for both criteria, was less than the liquefaction limit (0.9), the maximum value of which was 0.7 for the Finn-Byrne criterion and 0.2 for the Mohr-Coulomb criterion. In general, the results show that considering the cumulative effect of the seismic load cycles in the Finn- Byrne model, this criterion provides a better understanding of the liquefaction phenomenon.