ارزیابی آرایش بهینه پیچ سنگ به منظور پایداری توده سنگ درزه دار با روش DEM-DFN سه بعدی - مطالعه موردی: مغار کلاب 2

پایدارسازی ساختارهای زیرزمینی در محیط های سنگی درزه دار همواره برای مهندسین علوم زمین موضوعی چالش برانگیز بوده است. این موضوع زمانی اهمیت بیشتری پیدا می کند که در اثر حفاری فضاهای زیرزمینی در محیط های درزه دار به دلیل نامنظم بودن آرایش درزه ها تحلیل اندرکنش بلوک ها گاهی بسیار پیچیده شود. ازجمله روش های تحلیل پایداری این گونه ساختارها، روش تلفیقی المان مجزا و شبکه ناپیوستگی های مجزا (DFN-DEM) است. در این روش به دلیل عدم قطعیت در پارامترهای هندسی درزه داری منطقه، آرایش ناپیوستگی ها با استفاده از توزیع های احتمالاتی معرفی می گردند. استفاده از پیچ سنگ ها یکی از متداول ترین روش های پایدارسازی این گونه سازه های زیرزمینی است و تعیین طول پیچ سنگ ها با توجه به هندسه و ابعاد بلوک های تشکیل شده اطراف فضای زیرزمینی چالش اصلی در طراحی آرایش این سیستم نگهداری است. به این منظور در این مطالعه مغار کلاب 2 کشور سوید موردبررسی قرار گرفته است. این مغار شامل شش دسته درزه با ویژگی های هندسی متفاوت است که با بهره گیری از روش کتره ای شبکه ناپیوستگی های مجزا مدل هندسی شبیه سازی شده و از روش عددی المان مجزا سه بعدی به منظور تحلیل پایداری استفاده شده است. الگوهای مورداستفاده شامل پیچ سنگ هایی با طول های 3، 6 و 9 متری می باشند. در تحلیل ها به منظور مقایسه بین الگوها و درنهایت تعیین مناسب ترین الگو از دو معیار فنی و اقتصادی بهره گرفته شده است. نتایج نشان می دهد در ابتدا افزایش طول پیچ سنگ موجب افزایش پایداری می شود اما پس از طول مشخصی با افزایش طول پیچ سنگ دیگر بهبود فراوانی حاصل نمی شود، بنابراین با افزایش طول پیچ سنگ لزوما پایداری مغار افزایش نمی یابد. الگوی نهایی پیشنهادی به منظور پایداری این مغار با در نظر گرفتن معیارهای فنی و اقتصادی، با توجه به حجم بلوک های ناپایدار و میزان پیچ سنگ مصرفی، الگوی 6 متری پیچ سنگ ها و فاصله داری 2 متری است. نتایج نشان می دهد که استفاده از روش های متداول ارزیابی میزان نگهداری فضاهای زیرزمینی بدون در نظر گرفتن آرایش ناپیوستگی ها و اندازه و حجم بلوک های ایجادشده به ویژه در اطراف این فضا، می تواند باعث عدم پایداری و صرفه اقتصادی پروژه شود.