ارزيابي آرايش بهينه پيچ‌سنگ به‌منظور پايداري توده سنگ درزه‌دار با روش DEM-DFN سه‌بعدي - مطالعه موردي: مغار كلاب 2

پايدارسازي ساختارهاي زيرزميني در محيط‌هاي سنگي درزه‌دار همواره براي مهندسين علوم زمين موضوعي چالش‌برانگيز بوده است. اين موضوع زماني اهميت بيشتري پيدا مي­كند كه در اثر حفاري فضاهاي زيرزميني در محيط‌هاي درزه‌دار به دليل نامنظم بودن آرايش درزه‌ها تحليل اندركنش بلوك‌ها گاهي بسيار پيچيده ­شود. ازجمله روش‌هاي تحليل پايداري اين‌گونه ساختارها، روش تلفيقي المان مجزا و شبكه ناپيوستگي‌هاي مجزا (DFN-DEM) است. در اين روش به دليل عدم قطعيت در پارامترهاي هندسي درزه­داري منطقه، آرايش ناپيوستگي‌ها با استفاده از توزيع‌هاي احتمالاتي معرفي مي­گردند.‌ استفاده از پيچ‌سنگ‌ها يكي از متداول‌ترين روش‌هاي پايدارسازي اين‌گونه سازه‌هاي زيرزميني است و تعيين طول پيچ‌سنگ‌ها با توجه به هندسه و ابعاد بلوك‌هاي تشكيل‌شده اطراف فضاي زيرزميني چالش اصلي در طراحي آرايش اين سيستم نگهداري است. به اين منظور در اين مطالعه مغار كلاب 2 كشور سوئد موردبررسي قرار گرفته ‌است. اين مغار شامل شش دسته‌درزه با ويژگي‌هاي هندسي متفاوت است كه با بهره‌گيري از روش كتره‌اي شبكه ناپيوستگي‌هاي مجزا مدل هندسي شبيه‌سازي‌شده و از روش عددي المان مجزا سه‌بعدي به‌منظور تحليل پايداري استفاده شده است. الگوهاي مورداستفاده شامل پيچ‌سنگ‌هايي با طول‌هاي 3، 6 و 9 متري مي‌باشند. در تحليل‌ها به‌منظور مقايسه بين الگوها و درنهايت تعيين مناسب­ترين الگو از دو معيار فني و اقتصادي بهره گرفته شده ‌است. نتايج نشان مي­دهد در ابتدا افزايش طول پيچ‌سنگ موجب افزايش پايداري مي­شود اما پس از طول مشخصي با افزايش طول پيچ‌سنگ ديگر بهبود فراواني حاصل نمي­شود، بنابراين با افزايش طول پيچ‌سنگ لزوماً پايداري مغار افزايش نمي­يابد. الگوي نهايي پيشنهادي به‌منظور پايداري اين مغار با در نظر گرفتن معيارهاي فني و اقتصادي، با توجه به حجم بلوك‌هاي ناپايدار و ميزان پيچ‌سنگ مصرفي، الگوي 6 متري پيچ‌سنگ‌ها و فاصله‌داري 2 متري است. نتايج نشان مي‌دهد كه استفاده از روش‌هاي متداول ارزيابي ميزان نگهداري فضاهاي زيرزميني بدون در نظر گرفتن آرايش ناپيوستگي‌ها و اندازه و حجم بلوك‌هاي ايجادشده به‌ويژه در اطراف اين فضا، مي‌تواند باعث عدم پايداري و صرفه اقتصادي پروژه شود.