زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

مدل‌سازی سه‌بعدی و هندسی ناپیوستگی‌ها و شناسایی بلوک‌های سنگی ایجاد شده در تودۀ سنگ درزه‌دار

نویسندگان
دانشگاه صنعتی ارومیه
چکیده
تودۀ سنگ به‌عنوان بستر میزبان در ساخت انواع سازه‏های عمرانی و معدنی سطحی و زیرزمینی مطرح است. عوامل متعددی بر نحوۀ رفتار و پایداری چنین سازه‏هایی تأثیر می‏گذارند که از جمله مهم‌ترین این پارامترها می‌توان به، رفتارشناسی تودۀ سنگ‏ها، ناپیوستگی‏ها و به‌تبع آن حضور بلوک‏های سنگی ایجاد شده در اثر برخورد این ناپیوستگی‏ها اشاره کرد. بلوک‏های سنگی که تودۀ سنگ به آن‌ها افراز شده است، به‌لحاظ استاتیکی و دینامیکی از مهم‌ترین اجزای روند تحلیل پایداری و رفتاری سازه‏ها محسوب می‏شوند. در این تحقیق سعی شده به شناسایی بلوک‏های سنگی ایجاد شده در اثر تقاطع ناپیوستگی در سه بعد پرداخته شود. الگوریتم طراحی شده در این پژوهش، بر مبنای جستجوی سلسله مراتبی با شناسایی اجزاء بلوکی از جزء به کل عمل می‌کند که سرعت عملکرد زیادی دارد. هم‌چنین در پیاده­سازی این الگوریتم از قابلیت روش محاسبه موازی برنامه متلب نیز استفاده شده که به‌مراتب سرعت محاسبات را با حفظ دقت، افزایش می‌دهد. اجزاء تشکیل‌دهنده بلوک‏ها شامل کنج، لبه و چند ضلعی‏های تشکیل دهنده سطوح هستند. بلوک‏های سنگی براساس الگوریتم طراحی شده در محیط نرم‌افزار متلب شناسایی شده و بعد از محاسبه حجم آن‌ها و هیستوگرام حجمی آن‏ها ترسیم می‏شود. نمایش زنده روند شناسایی بلوک و هم‌چنین ثبت و نمایش موقعیت و توزیع فضایی کنج­ها و لبه­های بلوک­ها از ویژگی­های کد توسعه داده شده است. نتایج نشان می­دهد، غالباً توزیع حاکم بر حجم بلوک های ایجاد شده، نمایی است.
کلیدواژه‌ها

1. Jing L., Hudson J. A., "Numerical methods in rock mechanics", Int J Rock Mech Min Sci., 39 (2002) 409-27. 2. Warburton P. M., "Application of a new computer model for reconstructing blocky block geometry-analyzing single block stability and identifying keystones", Proceedings of the fifth international congress on rock mechanics, Melbourne, Australia, (1983) F225-30. 3. Warburton P. M., "A computer program for reconstructing blocky rock geometry and analyzing single block stability", Computers and Geotechnics, 11 (1985) 707-12. 4. Lu P., Latham J.P., "Developments in the assessment of in-situ block size distributions of rock masses", Rock Mech Rock Eng., 32(1) (1999) 29-49. 5. Starzeca P., Tsangc C. F., "Use of fracture-intersection density for predicting the volume of unstable blocks in underground openings", Int J Rock Mech Min Sci., 39 (2002) 807-13. 6. Smith J. V., "Determining the size and shape of blocks from linear sampling for geotechnical rock mass classification and assessment", Journal of Struct Geol, 26 (2004) 1317-39. 7. Heliot D., "Generating a blocky rock mass", Int J Rock Mech Min, 25 (1988) 127-38. 8. Goodman R. E., Shi G. H., "Geology and rock slope stability-application of the key block concept for rock slopes", Proceedings of the third international conference on stability in surface mining, New York, USA; (1982) 347-73. 9. Goodman R. E., Shi G., "Block theory and its application to rock engineering", New Jersey: Prentice-Hall (1985). 10. Lin D., Fairhurst C., Starfield A. M., "Geometrical identification of three-dimensional rock block systems using topological techniques", Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr, 24 (1987) 331-8. 11. Ikegawa Y., Hudson J. A., "A novel automatic identification system for three-dimensional multi-block systems", Eng Comput, 9 (2) (1992) 169-79. 12. Jing Lanru, "Block system construction for three-dimensional discrete element models of fractured rocks", Int J Rock Mech Min Sci., 37 (2000) 645-59. 13. Sharma V. M., Saxena K. R., "In in-situ characterization of rocks", Netherlands: A A Balkema Publishers (2001) 49-97. 14. Ferreira A., Fonseca M., Jorge J., "Polygon detection from a set of lines", Lisbon: Technical University of Lisbon (2000). 15. Lu J., "Systematic identification of polyhedral rock blocks with arbitrary joints and faults", Comput Geotech, 22 (2002) 49-72. 16. Ulker E., Turanboy A., "Maximum volume cuboids for arbitrarily shaped in-situ rock blocks as determined by discontinuity analysis-a genetic algorithm approach", Comput Geosci, 35 (2009) 1470-80 17. Zheng Yinhe, Xia Lu, Yu Qingchun, "A method for identifying three-dimensional rock blocks formed by curved fractures", Computers and Geotechnics, 65 (2015) 1-11 18. Yinhe Zheng, Lu Xia, Qingchun Yu, "Identifying rock blocks based on exact arithmetic", International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 86 (2016) 80-90.