زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بررسی پایدارسازی شیروانی ها به‌کمک نتایج تحلیل های احتمالاتی (مثال موردی: شیروانی مشرف به سرریز آزاد سد کوار شیراز)

نویسندگان
دانشگاه تهران، دانشکدۀ مهندسی، گروه معدن
چکیده
طراحی و اجرای شیروانی­ها یکی از حساس‌ترین و مهم‌ترین مسائل در پروژه­های عمرانی و معدنی محسوب می‌شود. در علم ژئوتکنیک، به‌دلیل دسترسی نداشتن به اطلاعات کافی و مطمئن پیرامون کمیت‌های طراحی، ارائه یک مدل کاملاً قطعی غیرممکن است. از این‌رو، در سال­های اخیر، برای تحلیل پایداری شیروانی­ها بیش‌تر به‌روش احتمالاتی مراجعه شده است. در این تحلیل­ها، کمیت­های تأثیرگذار در پایداری شیروانی به‌صورت توزیع­های آماری در نظر گرفته می­شوند و در نتیجه ضریب اطمینان نیز یک توزیع آماری خواهد شد. از این‌رو، ابتدا خلاصه‌ای از تحقیقات انجام شده روی تحلیل احتمالاتی شیروانی‌ها ارائه شده و برتری تحلیل احتمالاتی نسبت به تحلیل قطعی در طراحی شیروانی‌ها بررسی می‌شود. در ادامه، برای شفاف شدن توصیف­های مذکور، شیروانی مشرف به سرریز آزاد سد کوار شیراز با روش شبیه‌سازی مونت کارلو به‌صورت احتمالاتی با استفاده از نرم‌افزار SLIDE تحلیل می­‌شود. این تحلیل­ها نشان می‌دهند ضریب اطمینان محاسبه شده به‌وسیلۀ تحلیل‌ احتمالاتی به‌صورت یک تابع توزیع ارائه می­شود که نسبت به تحلیل قطعی که نتیجه آن صرفاً یک مقدار مشخص است، تصویر روشن‌تری از شکست ارائه می‌کند. هم‌چنین نتایج تحلیل احتمالاتی نشان می‌دهد که می‌توان شیب شیروانی را بهینه کرد به‌نحوی که کاملاً پایدار بماند و حجم عملیات سنگ‌برداری نیز بهینه شود. از این‌رو به‌کمک تحلیل احتمالاتی شیب بهینه این شیروانی تعیین شد که در این حالت میزان سنگ‌برداری حدود 28000 متر مکعب کم‌تر می‌شود.
کلیدواژه‌ها

1. Savely J. P., "Probabilistic analysis of intensely fractured rock masses", 6th ISRM Congress, Montreal (1987).## 2. Pentz D., "Slope stability analysis techniques incorporating uncertainty in the critical parameters", 3rd International Conference on Stability in Open Pit Mining, Vancouver, Canada (1981). ## 3. Canada Department of Energy, Mines and Resources, Pit Slope Manual. DEMR, Ottawa, Canada (1978). ## 4. Wyllie D., McCammon N., Brumund W., "Use of risk analysis in planning slope stabilization programs on transportation routes", Transportation Research Board, Research Recor (1979). ## 5. McGuffey V., Athanasiou-Grivas D., Iori J., Kyfor Z., "Probabilistic Embankment Design-A Case Study", Transportation Research Board, Washington, D.C. (1980). ## 6. Phoon K. K., "Reliability-Based Design in Geotechnical Engineering: Computations and Applications", CRC Press (2008). ## 7. Griffiths D. V., Fenton G. A., "Probabilistic Methods in Geotechnical Engineering", Springer Science & Business Media (2007). ## 8. Cruden D., "Estimating the risks from landslides using historical data", International Workshop on Landslide Risk Assessment, Honolulu, HI, Balkema, Rotterdam (1997) 177-184. ## 9. Fell R., "Landslide risk assessment and acceptable risk", Canadian Geotechnical Journal, vol. 31, No. 2, (1994) 261-272. ## 10. Roberds W. J., "Risk-based decision making in geotechnical engineering: overview of case studies", Engineering Foundation Conference on Riskbased Decision Making in Water Resources, Santa Barbara, CA (1984). ## 11. Roberds W. J., "Applications of decision theory to hazardous waste disposal", ASCE Specialty Conference GEOTECH IV, Boston, MA (1986),. ## 12. Tobutt D., "Monte Carlo simulation methods for slope stability", Computers and Geosciences, vol. 8, No. 2, (1982) 199-208. ## 13. Low B., "Reliability analysis of rock wedges", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 123, No. 6, (1997) 498-505. 14. Hoek E., "Factor of safety and probability of failure", Rock Engineering, (1998)105-114. ## 15. Duncan J. M., "Factors of safety and reliability in geotechnical engineering", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 126, No. 4, (2000) 307-316. ##16. Li D., ChenY., Lu W., Zhou, C., "Stochastic response surface method for reliability analysis of rock slopes involving correlated non-normal variables", Computers and Geotechnics, vol. 38, No. 1, (2011) 58-68. ## 17. Wang L., Hwang J. H., Juang C. H., Atamturktur S., "Reliability-based design of rock slopes—a new perspective on design robustness", Engineering Geology, vol. 154, (2013) 56-63. ## 18. Johari A., Fazeli A., Javadi A., "An investigation into application of jointly distributed random variables method in reliability assessment of rock slope stability", Computers and Geotechnics, vol. 47, (2013) 42-47. ## 19. Jha S. K., "Effect of Spatial Variability of Soil Properties on Slope Reliability Using Random Finite Element and First Order Second Moment Methods", Indian Geotechnical Journal, 1-11. ## 20. Li D.-Q., Jiang S.-H., Cao Z.-J., Zhou W., Zhou C.-B., Zhang L.-M., "A multiple response-surface method for slope reliability analysis considering spatial variability of soil properties", Engineering Geology, vol. 187, (2015) 60-72. ## 21. Li D.-Q., Zheng D., Cao Z.-J., Tang X.-S., Phoon K.-K., "Response surface methods for slope reliability analysis: review and comparison", Engineering Geology, vol. 2, 3 (2016) 3-14. ## 22. Cai J.-S., Yan E.-C., Yeh T.-C. J., Zha Y.-Y., Liang Y., Huang S.-Y., et al., "Effect of spatial variability of shear strength on reliability of infinite slopes using analytical approach", Computers and Geotechnics, vol. 8, 1 (2017) 77-86. ## 23. US Navy Department, "Soil Mechanics, Foundations, and Earth Structures", Waghington, D.C (1971). ## 24. SAICE, "Code of Practice: Lateral Support in Surface Excavations", South African Institution of Civil Engineers, Geotechnical Division (1989). ## 25. Seed H. B., "Considerations in the earthquake-resistant design of earth and rockfill dams", Geotechnique, vol. 29, No. 3, (1979) 215-263. ## 26. Corps of Engineers, "Slope Stability Manual EM-1110-2-1902", Department of the Army, Office of the Chief of Engineers, Washington, D. C. (1982). ## 27. Kirsten H., "Significance of the probability of failure in slope engineering", The Civil Engineer in South Africa, vol. 25, No. 1 (1983). ## 28. Hoek E., "Reliability of Hoek-Brown estimates of rock mass properties and their impact on design", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, vol. 35, No. 1, (1998) 63-68. ## 29. Jimenez-Rodriguez R., Sitar N., "Rock wedge stability analysis using system reliability methods", Rock Mechanics and Rock Engineering, vol. 40, No. 4 (2007) 419-427. ##