تعیین ظرفیت باربری و نشست بر روی یک ساختار سنگی درزه‌دار با استفاده از روش‌های عددی و تجربی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 2. استاد زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 دانش‌آموخته مهندسی عمران - خاک و پی دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این تحقیق به منظور تعیین ظرفیت باربری و نشست بر روی یک ساختار سنگی درزه‌دار، ابتدا روش‌های تجربی و عددی مرور شده و سپس جهت استخراج پارامترهای دقیق، یک ساختگاه سنگی بروی توده سنگ‌های هوازده توف سبز ائوسن در استان تهران انتخاب و پارامترهای مدل از یک محیط واقعی استخراج گردید. در این راستا پس از بررسی‌های میدانی و آزمایش‌های صحرایی در محل سازه، پارامتر‌های سنگ بکر در آزمایشگاه تعیین و طبقه‌بندی مهندسی توده انجام شده است. در ادامه خواص ژئومکانیکی توده سنگ برآورد شده و در جهت تعیین ظرفیت باربری و نشست با روش‌های تجربی و عددی استفاده شده است. در این مطالعه با توجه به شرایط ناپیوسته سنگی از نرم‌افزار UDEC جهت مدل‌سازی عددی استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که روش‌های تجربی یک محدوده خاصی برای ظرفیت باربری پیشنهاد می‌دهند که برای کاربرد مهندسی نیاز به تصحیح داشته، در حالی که روش‌های عددی جزییات بیشتری از توزیع بار در پی را ارایه می‌دهند. همچنین نتایج مدل‌سازی نشان داد که روش عددی جهت ساختار‌های سنگی ناپیوسته به واقعیت و شرایط زمین نزدیکتر و نتایج آن قابل اعتمادتر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of bearing capacity and settlement on jointed rock masses using empirical and numerical methods

نویسندگان [English]

  • Javad Sharifi 1
  • Mohammad Ghafoori 2
  • Saeed Aredeshiri Lajim 3
1 PhD studend of Engineering Geolofy, Ferdowsi University, Mashhad – Iran
2 Professor of Engineering Geolofy, Ferdowsi University, Mashhad – Iran
3 MSc of Soil and Foundation Engineering
چکیده [English]

In order to determine bearing capacity and settlement of foundation on jointed rock masses, first empirical and numerical methods were reviewed, then to obtain the exact properties of a rock masses, a site was selected and parameters were extracted from a real structure. In next stage, in-situ tests were done, and then intact parameters of rock were done in the laboratory. Then engineering classification of rock masses were carried out and parameters of the rock mass were calculated and to determine the bearing capacity and settlement of experimental and numerical methods were used. In due to discontinuous rock structure, UDEC software was used for numerical modeling. The results showed that the experimental methods for bearing capacity suggested a certain range of stress, which requires correction for engineering applications, but further details of the numerical methods; provide surcharge distribution in the foundation. Also results of modeling show that numerical methods for discontinuous rock structures and ground conditions closer to reality and its results are reliable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Discontinuous
  • Bearing Capacity
  • Settlement
  • Numerical methods
درویش زاده، ع.، 1370. زمین‌شناسی ایران، انتشارات امیرکبیر، ص. 823.
شریفی، ج.، اردکانی، ع.ر.، 1390. بررسی تعیین ظرفیت باربری بر روی ساختار سنگی درزه‌دار، هفتمین کنفرانس زمین شناسی مهندسی و محیط زیست ایران دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران.
شریفی، ج.، اسلامی، م.، اردشیری لاجیمی، س.، شریفی تشنیزی، ا، 1385. تحلیل پایداری تونل انتقال آب چشمه لنگان با استفاده از روش عددی، یازدهمین همایش انجمن زمین شناسی، مشهد، ص. 2656-2663.
فهیمی‌فر، الف.، سروش، ح.، 1380. آزمایش‌های مکانیک سنگ (مبانی نظری و استانداردها)، جلد اول، انتشارات شرکت سهامی آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک.
مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، 1392. آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله، ویرایش چهارم.
Bayraktar, A., Sevim, B., Altunişik, A.C., 2011. Finite element model updating effects on nonlinear seismic response of arch dam–reservoir–foundation systems. Finite Elements in Analysis and Design, 47(2): 85–97.
Bowles, J. E., 1996, Foundation analysis and design, Library of Congress Cataloging-in-Publication Data, Edtion 5, pp. 1207.
Bieniawski, Z.T., 1989. Engineering Rock Mass Classification, John Wiley & Sons.
Brady, B.H.G., Brown, E.T., 1985. Rock Mechanics for Underground Mining, 1st edn, Allen & Unwin: London.
Deere, D.U., Miller, R.P., 1966. Engineering Classification and Index Properties of Intact Rock. Technical Report No, AFWL-TR-65–116, Air Force Weapons Laboratory, Kirkland Air Force Base, New Mexico.
Duncan C., Wyllie, 2005. Foundations on Rock, This edition published in the Taylor & Francis e-Library, pp 435
Eduardo M., Bretas, P., José V., Lemos, 2012. 3D stability analysis of gravity dams on sloped rock foundations using the limit equilibrium method, Computers and Geotechnics, Volume 44, pp. 147–156
Franklin, J.A., Pearson, D. 1985. Rock engineering for construction of Science North, Sudbury, Ontario. Canadian Geotechnical Journal, 22: 443–455.
Goodman, R.E. 1980. Introduction to Rock Mechanics, Wiley, New York, pp. 305.
Hoek, E., Bray, J. 1981. Rock Slope Engineering, 3rd edn. IMM, London.
Hoek, E., 1990. Estimating Mohr-Coulomb Friction and Cohesion Values from the Hoek-Brown Criterion, Pergamon Press Plc.
Hoek, E., Brown., E.T., 1998. Practical Estimates Of Rock Mass Strength, Elsevier Science Ltd.
Hudson, J.A. Priest, S.D. 1979. Discontinuities and rock mass geometry, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 16, 336–62.
Imani, M., Fahimifar, A., Sharifzadeh, M., 2012. Bearing failure modes of rock foundations with consideration of joint spacing, Scientia Iranica, 19(6): 1411–1421.
International Society for Rock Mechanics, 1981. Suggested Methods for the Quantitative Description of Discontinuities in Rock Masses, Pergamon Press, UK.
Jaeger, J.C., Cook, N.G.W., 1976. Fundamentals of  Rock Mechanics, Chapman&Hall, London.
Jan I.I, 1996. Short Descriptions of UDEC and 3DEC. Developments in Geotechnical Engineering, 79: 523–528.
Ladanyi, B., 1977. Friction and end bearing tests on bedrock for high capacity socket design: Discussion. Canadian Geotechnical Journal,14: 153–5.
Lin, Y., Zhu, D., Deng, Q., He, Q., 2012. Collapse Analysis of Jointed Rock Slope Based on UDEC Software and Practical Seismic Load. Procedia Engineering, 31: 441–446.
Look, B. G. 2007. Handbook of Geotechnical Investigation and Design Tables, Taylor & Francis Group, London, UK, pp 331.
Merifield, R.S., Lyamin, A.V., Sloan, S.W., 2006. Limit analysis solutions for the bearing capacity of rock masses using the generalised Hoek–Brown criterion, Original Research Article. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 43(6): 920-937.
Patton, F.D., Deere, D.U., 1970. Significant geological factors in rock slope stability, Proceeding of Symposium on Planning Open Pit Mines, Johannesburg, Balkema, Amsterdam, pp. 143–51.
Peck, R.B., Hanson, W.E. Thornburn, T.H., 1974. Foundation Engineering, Wiley, New York, pp. 361.
Priest, S.D. Hudson, J.A., 1976. Discontinuity spacings in rock, International Journal of Rock Mechanics and Mining  Science & Geomechanics Abstract, 13: 135–48.
Saada, Z., Maghous, S., Garnier, D., 2008. Bearing capacity of shallow foundations on rocks obeying a modified Hoek–Brown failure criterion, Original Research Article. Computers and Geotechnics, 35(2): 144-154.
Serrano, A., Olalla, C., 2002. Ultimate bearing capacity at the tip of a pile in rock—part 1: theory. International Journal of  Rock Mechanics and Mining Sciences, 39(7): 833-846.
Souley, M., Homand, F., 1996. Stability of jointed rock masses evaluated by UDEC with an extended Saeb-Amadei constitutive law.International Journal of  Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 33(3): 233–244.
Tang, J., Liu Y., 2012. Bearing Capacity Calculation of Rock Foundation based on Nonlinear Failure Criterion. IERI Procedia, 1: 110–116.
Waltham, A.C., 2004. Bearing capacity of rock over mined cavities in Nottingham. Engineering Geology, 75(1): 15-31.
Wang, J.T., 2011. Investigation of damping in arch dam-water-foundation rock system of Mauvoisin arch dam. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 31(1): 33–44.
Zhao, X.B., Zhao, J., Cai, J.G., Hefny, A.M., 2008, UDEC modelling on wave propagation across fractured rock masses. Computers and Geotechnics, 35(1): 97–104.