تحليل شكست خمشي و كمانشي در شيرواني هاي سنگي

Analysis of the capability of rock slopes to resist bending and buckling failures

در توده سنگ هاي با يك دسته ناپيوستگي اگر شيب ناپيوستگي هاي توده سنگ و شيرواني سنگي يكسان بوده و شيب صفحه شيرواني برابر شيب ناپيوستگي ها باشد، شيرواني داراي پتانسيل شكست كمانشي و خمشي است. شكست كمانشي در اثر بار محور ناشي از وزن ستون سنگ به وجود مي آيد. شرايط هندسي شكست خمشي و كمانشي يكسان است. شكست خمشي در اثر تنش كششي ناشي از خمش اتفاق مي افتد. براي تحليل اين شكست، مي توان تنش كششي موجود در ستون سنگ ها را با مقاومت كششي آنها مقايسه كرد. در اين مقاله ابتدا شكست كمانشي بر اساس مدل Cavers و با استفاده از معادلات تعادل حدي و قانون اولر تحليل شده است. سپس با مدل سازي ستون سنگ با يك تيرستون و حل معادله ديفرانسيل عمومي تغيير شكل تير ستون، فاكتور ايمني براي شكست خمشي ارايه شده است. در انتها با توجه به شرايط هندسي يكسان شكست كمانشي و خمشي، بر اساس تحليل هاي صورت گرفته، وقوع شكست شيرواني سنگي در برابر دو شكست نام برده با يكديگر مقايسه شده است. در شيرواني هاي با ارتفاع كم، احتمال وقوع شكست خمشي بيشتر از شكست كمانشي است. ولي با افزايش ارتفاع شيرواني تمايل به شكست كمانشي بيشتر است. شكست كمانشي در حالت استاتيكي نسبت به حالت ديناميكي در ارتفاع شيرواني و زاويه لايه بندي بيشتري اتفاق مي افتد. شكست غالب در توده سنگ، شكستي است كه داراي فاكتور ايمني كوچك تري باشد.

Rock slopes may be natural or human-made structure; with the latter taking the form of civil engineering projects such as embankments, road cuts and landfill sites. In areas where human-made rock slopes are used, safety is clearly of paramount importance, as catastrophic failure of such a structure could have serious implications for human health, the success of the project and financial considerations. In rock slopes with one set of discontinuities, if the inclination of the slope is more than the dip of the discontinuities, the entire rock mass may be subject to catastrophic bending and buckling failures. Although the geometric conditions of the failures are the same; there may be different prevailing mechanisms. The aim of this research study is to mitigate against such failures by way of numerical analysis. In this research study, rock slopes have been assessed against the buckling failure criteria in both static and dynamic conditions. The second phase was to analyze the bending failures using differential equations of beam-column deflection. To process the results, the stability of rock slopes with one set of discontinuities was checked against the simultaneous failures, and then the critical mode of failure was determined for each.