تعیین دقیق مقیاس المان معرف مکانیکی در توده‌سنگ‌های درزه‌دار با شبیه‌سازی عددی

پژوهشگران دانشکده مهندسی معدن دانشگاه تهران با استفاده از شبیه‌سازی‌های پیشرفته عددی، موفق به تعیین دقیق ابعاد المان معرف مکانیکی در توده‌سنگ‌های درزه‌دار شدند که می‌تواند تحولی در دقت طراحی‌های مهندسی ایجاد کند.

تحلیل رفتار مکانیکی توده‌سنگ‌های درزه‌دار

پیش‌بینی دقیق رفتار مکانیکی سنگ‌ها در ابعاد بزرگ، همواره یکی از چالش‌های پیچیده در مهندسی سنگ بوده است. این دشواری به دلیل وابستگی شدید خواص سنگ به مقیاس و وجود ناپیوستگی‌های زمین‌شناسی یا همان ناهمسانگردی است.

در این مطالعه، مجتبی بهاءالدینی و تیم تحقیقاتی وی با تلفیق دو روش قدرتمند DEM (المان مجزا) و DFN (شبکه شکستگی مجزا)، به بررسی دقیق این پدیده پرداخته‌اند. آن‌ها با استفاده از رویکرد توده سنگ مصنوعی (SRM)، توانستند مدل‌سازی دقیقی از رفتار سنگ‌های درزه‌دار ارائه دهند.

یافته‌های کلیدی و تعیین مقیاس واقعی

محققان با انجام آزمایش‌های فشاری بر روی ۵۴ مدل مختلف، به نتایج بسیار مهمی دست یافتند که در ادامه خلاصه شده است:

بر اساس این نتایج، حجم المان معرف مکانیکی برای توده‌سنگ مورد مطالعه، معادل ۵×۵×۱۰ متر مکعب تعیین شده است. نکته قابل توجه این است که ناهمسانگردی ناشی از جهت‌گیری درزه‌ها، حتی در ابعاد بزرگتر از ۵ متر نیز همچنان خود را نشان می‌دهد.

کاربردهای مهندسی و کاهش هزینه‌ها

یکی از مهم‌ترین دستاوردهای این تحقیق، ایجاد پیوندی میان المان معرف هندسی و مکانیکی است. پژوهشگران دریافتند که می‌توان از ابعاد هندسی به عنوان یک شاخص اولیه و سریع برای تخمین ابعاد مکانیکی استفاده کرد.

"این یافته ابزاری کارآمد برای طراحی‌های مهندسی در مقیاس‌های بزرگ نظیر معادن روباز، سدها و تونل‌ها فراهم می‌کند و منجر به افزایش دقت و کاهش هزینه‌های پروژه‌های عمرانی می‌شود."

نتیجه‌گیری نهایی

این پژوهش با ارائه راهکاری نوین برای تخمین حجم المان معرف در مقیاس‌های بزرگ، گامی بلند در جهت بهبود ایمنی و دقت در پروژه‌های زیرساختی و معدنی برداشته است. استفاده از این مدل‌های عددی، جایگزینی مطمئن برای روش‌های سنتی و محدود در مهندسی سنگ محسوب می‌شود.