مدلسازی محیط های ناپیوسته

[ژوراسیک]

روش اول)
اولین روش های عددی که از آن برای تحلیل ژئومکانیکی و مکانیک سنگی استفاده می شده فقط قابلیت شبیه سازی محیط های پیوسته را داشتند.
از نرم افزارهای مربوطه می توان به FLAC (اجزای متفاوت)، Abaqus, Ansys , Phase2 (اجزای مجزا) اشاره کرد.

سپس با ارائه المان Interface قابلیت مدلسازی ناپیوستگی نیز اضافه شد.
در این حالت نرم افزار های فوق قابلیت مدلسازی یک یا چند ناپیوستگی را دارند ولی وقتی که کار به شبیه سازی توده سنگ و یک یا چند دسته درزه می رسد
کارایی خود را از دست می دهند.

احتمالا ساده تری و ابتدایی ترین راه حل این قضیه استفاده از سیستم های طبقه بندی توده سنگ (Rock Mass Classification) همچون RMR و Q است.
به کمک این روش ها می توان توده سنگ را معادل با یک محیط پیوسته در نظر گرفت به گونه ای که خواص الاستیک و مکانیکی این محیط پیوسته
تابعی از خواص مکانیکی سنگ بکر و ناپیوستگی ها موجود است.

• اگر تعداد ناپیوستگی ها بسیار کم باشد (فرضا 2 یا 3 و ترجیحا در حالتی که تقاطع نداشته باشند) آنگاه همانطور که گفتم نرم افزار های فوق قابلیت مدلسازی

آن ها را دارند و نیازی به استفاده از طبقه بندی توده سنگ نیست.

• در حالتی که تعداد ناپیوستگی ها زیاد باشد (مثل حضور دسته درزه ها) و هر چه که فاصله داری آن ها کمتر باشد استفاده از این روش خطای کمتری خواهد داشت.

در حالت های بیابین که تعداد ناپیوستگی ها نه خیلی زیاد و نه خیلی کم باشد به سراغ روش دوم باید رفت.

روش دوم)
استفاده از روش های عددی ویژه مدلسازی محیط های ناپیوسته مثل DEM (اجزای مجزا)و DDA (ا Discontinuous Deformation Analysis)
روش های فوق قابلیت مدلسازی هر تعداد ناپیوستگی را دارند و می توانند چرخش بلوک ها و نیز جدایش آن ها را از یکدیگر به خوبی مدل کنند.

نرم افزارهای UDEC و 3DEC (با مبنای DEM) نرم افزارهای تجاری موجود در این زمینه هستند. در این نرم افزار ها هندسه و خواص مکانیکی
ناپیوستگی ها و سنگ دربر گیرنده باید به عنوان ورودی به نرم افزار داده شود.

[mbm66]

روش اول)
اولین روش های عددی که از آن برای تحلیل ژئومکانیکی و مکانیک سنگی استفاده می شده فقط قابلیت شبیه سازی محیط های پیوسته را داشتند.
از نرم افزارهای مربوطه می توان به FLAC (اجزای متفاوت)، Abaqus, Ansys , Phase2 (اجزای مجزا) اشاره کرد.

سپس با ارائه المان Interface قابلیت مدلسازی ناپیوستگی نیز اضافه شد.
در این حالت نرم افزار های فوق قابلیت مدلسازی یک یا چند ناپیوستگی را دارند ولی وقتی که کار به شبیه سازی توده سنگ و یک یا چند دسته درزه می رسد
کارایی خود را از دست می دهند.

احتمالا ساده تری و ابتدایی ترین راه حل این قضیه استفاده از سیستم های طبقه بندی توده سنگ (Rock Mass Classification) همچون RMR و Q است.
به کمک این روش ها می توان توده سنگ را معادل با یک محیط پیوسته در نظر گرفت به گونه ای که خواص الاستیک و مکانیکی این محیط پیوسته
تابعی از خواص مکانیکی سنگ بکر و ناپیوستگی ها موجود است.

• اگر تعداد ناپیوستگی ها بسیار کم باشد (فرضا 2 یا 3 و ترجیحا در حالتی که تقاطع نداشته باشند) آنگاه همانطور که گفتم نرم افزار های فوق قابلیت مدلسازی

آن ها را دارند و نیازی به استفاده از طبقه بندی توده سنگ نیست.

• در حالتی که تعداد ناپیوستگی ها زیاد باشد (مثل حضور دسته درزه ها) و هر چه که فاصله داری آن ها کمتر باشد استفاده از این روش خطای کمتری خواهد داشت.

در حالت های بیابین که تعداد ناپیوستگی ها نه خیلی زیاد و نه خیلی کم باشد به سراغ روش دوم باید رفت.

روش دوم)
استفاده از روش های عددی ویژه مدلسازی محیط های ناپیوسته مثل DEM (اجزای مجزا)و DDA (ا Discontinuous Deformation Analysis)
روش های فوق قابلیت مدلسازی هر تعداد ناپیوستگی را دارند و می توانند چرخش بلوک ها و نیز جدایش آن ها را از یکدیگر به خوبی مدل کنند.

نرم افزارهای UDEC و 3DEC (با مبنای DEM) نرم افزارهای تجاری موجود در این زمینه هستند. در این نرم افزار ها هندسه و خواص مکانیکی
ناپیوستگی ها و سنگ دربر گیرنده باید به عنوان ورودی به نرم افزار داده شود.

با تشکر

برای استفاده از برنامه های محیط پیوسته و استفاده از المان اینترفیس و تعریف صفحات گسستگی، در صورتی که تعداد بلوکهای تشکیل شده خیلی زیاد باشن یا محیط دارای دسته درزه زیاد با فاصله داری کم باشد، نمیتوان به صورت درست و کامل مدل را ساخت و تحلیل کرد. چون تعداد صفحات تماس زیاد شده و باید برای تمام اینها اینترفیس تعریف کرد، زمانبر غیر اقتصادی و غیر ممکن خواهد بود و مثلا در اباکوس احتمالا تحلیل همگرا نمیشود و با واگرایی انالیز به نتیجه نمیرسد!

در این شرایط استفاده از نرم افزارهای المان مجزا روش کاربردی است.

.

[پویا احمدی نوره]

سلام در مورد نرم افزارهایی که در روش اول اشاره فرمودین باید بگم که نرم افزار flac بر اساس روش تفضل محدود FDMو نرم افزار های اباکوس و انسیس و phase2 بر اساس روش المان محدودFEM می باشند لطفا اصلاح نمایید