ارائه مدل تجربی جدید برای تخمین مدول دگرشکل پذیری توده سنگ (مطالعه موردی: سد خرسان 2)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد زمین شناسی مهندسی، دانشگاه یزد

2 دانشیار دانشکده عمران، دانشگاه یزد

3 1. گروه مهندسی مکانیک سنگ، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

مدول تغییر شکل‌پذیری سنگ‌ها در طراحی بسیاری از سازه‌های سنگی مثل پی‌ها و یا حفریات زیرزمینی استفاده می‌شود؛ تعیین این ویژگی از جمله مباحث مهم در زمین‌شناسی مهندسی محسوب می‌شود. حضور ناپیوستگی‌ها در سنگ به‌عنوان عاملی مهم و تأثیرگذار در مدول تغییر شکل‌پذیری سنگ شناخته‌شده است. روش‌هایی که جهت تعیین مدول تغییرشکل‌پذیری به‌صورت مستقیم استفاده می‌شوند، عمدتاً پرهزینه و زمان‌بر می‌باشند، ازاین‌رو سعی بر تخمین مدول‌تغییرشکل‌پذیری با استفاده از روش‌های غیرمستقیم می‌شود.
در اکثر پژوهش‌هایی که تعیین مدول تغییرشکل‌پذیری به‌صورت غیرمستقیم انجام‌گرفته است، از سیستم‌های طبقه‌بندی توده‌سنگ به‌منظور تخمین مدول‌ تغییر شکل‌پذیری استفاده‌ شده است. در این پژوهش سعی بر ارائه رابطه‌ای جهت تخمین مدول تغییر شکل‌پذیری توسط پارامترهای ژئومکانیکی سنگ است، بدین منظور روی 88 نمونه از داده‌های آزمایش دیلاتومتری در ساختگاه سد خرسان2 با استفاده از نرم‌افزار SPSS مطالعات آماری انجام شده و برای انتخاب مدل رگرسیونی مناسب از شاخص‌های آماری متداول استفاده شده است. از این رو، ابتدا داده های موجود در نرم افزار SPSS تحلیل حساسیت و مهمترین پارامترهای تخمین گر مدول های دیلاتومتری، شناسایی شدند. سپس، از روش های مختلف تخمین، برای تخمین این مدول ها کمک گرفته شد. نتایج حاصله حاکی از برتری نسبی اعتبار مدلهای برازش شده رگرسیون غیر خطی نسبت به نوع خطی می باشد. به دنبال مدل چند متغیره غیر خطی ترکیبی به همراه مدول الاستیسیته دینامیکی، مدل چند متغیره غیر خطی توانی، مدل چند متغیره غیرخطی ترکیبی، مدل چند متغیره غیر خطی نمایی و مدل چند متغیره خطی، در مراحل بعدی اعتبار قرار گرفته شد. درنهایت با استفاده از رگرسیون گیری چندمتغیره رابطه‌ای متشکل از پارامترهای ژئومکانیکی توده‌سنگ و مدول الاستیسیته دینامیکی، با ضریب تعیین 865/0، به‌عنوان رابطه بهینه جهت تخمین مدول تغییر شکل‌پذیری برگزیده شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

ارائه مدل تجربی جدید برای تخمین مدول دگرشکل پذیری توده سنگ (مطالعه موردی: سد خرسان 2)

نویسندگان [English]

  • Somaye Karimdoost 1
  • Hamid Mehrnahad 2
  • Hamidreza Nejati 3
1 MSc Engineering Geology;Yazd University
2 Associate professor of Civil Engineering;Yazd University
3    Rock Mechanics Division, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran, h.nejati@modares.ac.ir
چکیده [English]

Deformability of Rock mass is used in many rock constructions such as foundations and underground excavations. Determining this feature is one of the trending fields in geological engineering. Rock discontinuities have been known as an important factor affecting deformability modulus. Methods for determining deformability modulus are usually expensive and very time-consuming, hence the goal is to estimate deformability module using some indirect methods and many efforts have been done in this area so far.
Mass classification systems have been used for deformability module estimation. In this study, a relationship is presented to estimate deformability module using geomechanical parameters of rock. First, dilatometer tests have been done over 88 samples taken from Khersan dam and Statistical studies carried out on these data. Common statistical indices were used in order to choose a proper regression model. Finally using multivariate regression, an equation including geomechanical parameters of the rock mass and dynamic elastic modulus, with the determination coefficient of as high as 0.865, developed for estimation of deformability modulus.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Deformability
  • statistical studies
  • Multiple regression

اجل لوئیان ر.، منصوری ح.، محمدی م.، 1392. پیش بینی مدول الاستیک سنگ آهک با استفاده از رگرسیون چند متغیره و شبکه عصبی مصنوعی. مجله انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، جلد پنجم، شماره 3و4، صفحات 38-33.

توسل پور ا.، 1384. تخمین مدول تغییر شکل‌پذیری با استفاده از پارامتر ژئومکانیکی توده‌سنگ، دانشگاه تربیت مدرس.

دادی ع.، 1387. بررسی دامنه خواص تغییر شکل‌پذیری سازند آماری توسط داده‌های آزمون برجا، در محدوده سدهای زاگرس, دانشگاه تهران.

شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس، 1388. گزارش زمین شناسی مهندسی و مکانیک سنگ طرح سد و نیروگاه خرسان2 (مطالعات مرحله اول-فاز توجیهی).

هوشنگ ن.،1394. آمار پیشرفته کاربردی همراه با SPSS.

Alemdag, S., Gurocak, Z., Gokceoglu, C., 2015. A simple regression based approach to estimate deformation modulus of rock masses, J. African Earth Sci., vol. 110:75–80.

Bieniawski, Z. T., 1989. Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining, civil, and petroleum engineering. John Wiley & Sons.

   Chun, B.S., Ryu, W.R., Sagong, M., Do J.N., 2008. Indirect estimation of the rock deformation modulus based on polynomial and multiple regression analyses of the RMR system. Int Journal of  Rock Mechanics & Mining Sciences., Vol. 46:649-658.

Hoek, E., Carranza, C., Corkum, B., 2002. Hoek-Brown failure criterion-2002 edition, Proc. NARMS-Tac, vol. 1, pp. 267–273.

Nicholson,G. A., Bieniawski, Z. T., 1990. A nonlinear deformation modulus based on rock mass classification, Geotech. Geol. Eng., vol. 8, no. 3, pp. 181–202.

Gholamnejad, J., Bahaaddini, H.R., Rastegar, M., 2013. Prediction of the deformation modulus of rock masses using Artificial Neural Networks and Regression methods. Journal of Mining & Environment. Vol.4, No1:35-43.

Mitri,H. S., Edrissi, R., Henning, J. G., 1995. Finite-element modeling of cable-bolted stopes in hard-rock underground mines, Trans. Min. Metall. Explor. Inc., vol. 298, pp. 1897–1902.

Serafim, J. L., Perira, J. P., 1983. Considerations on the geomechanical classification of Beniawski, in International symposium on engineering geology and underground construction, p. II--33.

Nejati, H. R., Ghazvinian, A., Moosavi, S. A., and Sarfarazi, V., 2014. On the use of the RMR system for estimation of rock mass deformation modulus, Bull. Eng. Geol. Environ., vol. 73, no. 2: 531–540.

Ng, L.T., Yuen, K.V., Lau, C.H., 2015. Predictive model for uniaxial compressive  strength for Grade III granitic rocks from Macao. International journal for Engineering Geology,199:28-37

Noorian, B.M., Zhao, ZH., Jing, L., 2013. Numerical evaluation of strength and deformability of fractured rocks. Int Journal of  Rock Mechanics and Geotechnical Engineering., Vol. 5:419-430.

Read, S. A. L., Perrin, N. D., Richards, L. R., 1999. Applicability of the Hoek-Brown failure criterion to New Zealand greywacke rocks, in 9th ISRM Congress, pp. 655–660.

Sari, M., 2009. The stochastic assessment of strength and deformability characteristics for a pyroclastic rock mass. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., Vol. 46, No. 3:613–626.

Yagiz,S., Sezer, E.A., Gokceoglu, C., 2012. Artificial netural networks and nonlinear regression techniques to assess the influence of slake durability cycles on the predition of uniaxial compressive strength and modulus of elasticity for carbonate rocks. International journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 36(14(:1636-1650.