تحلیل عددی
در نشریات گروه مهندسی معدن-
مجله محیط و معدن، سال چهاردهم شماره 4 (Autumn 2023)، صص 1183 -1203
Due to rapid growth in infrastructure sector, the construction of high-rise buildings is becoming very popular among all the countries. Engineers face significant issues with high rise buildings, particularly in terms of structural and foundation aspects. Many old design approaches can't be used with certainty since they involve extrapolation far beyond the domains of existing experience, hence structural and geotechnical engineers are being compelled to use more advanced analysis and design methodologies. The current study is an attempt to predict the bearing capacity and settlement behavior of piled-raft footing when embedded into cohesionless deposit. The numerical analysis has been carried out to examine the effect of numerous key parameters of pile and raft such as pile length (10, 15, 20 m), pile diameter (0.3, 0.4, 0.5 m), pile number (16, 20, 24), pile spacing (2D, 3D, 4D) (where “D” is diameter of the pile), raft thickness (0.4, 0.5, 0.6 m), and angle of internal friction of soil (25°, 30°, 35°) on load-settlement behavior of the piled- raft foundation using ABAQUS software. A constant spacing between the piles, i.e. 3D was used throughout the analysis. The results of numerical investigation revealed an improvement in bearing capacity and a reduction in settlement value on increasing length, diameter and number of piles and also with increasing angle of internal friction. The current study not only increases the bearing capacity of the foundation but provides a cost-effective foundation technique to engineers.
Keywords: Piled-raft foundation, Settlement, Numerical Analysis, Load Carrying Capacity -
معدن مس سونگون در استان آذربایجان شرقی و در فاصله 45 کیلومتری شمال شهرستان ورزقان واقع شده است. در این مطالعه به منظور بررسی ضریب پایداری و میزان جابجایی دامنه ها، سه مقطع در محدوده معدن انتخاب شده و مورد تحلیل تعادل حدی و عددی قرار گرفتند. برای تحلیل تعادل حدی (به روش بیشاپ و جانبو) و عددی و تعیین ضریب پایداری و میزان جابجایی با اعمال اثر زلزله، از نرم افزارهای SLIDE و UDEC، استفاده شده است. نتایج نشان داد که ضریب پایداری در برابر گسیختگی در شرایط استاتیکی بیشتر از 4/1 و در شرایط دینامیکی برای شتاب مبنای طرح برابر g 35/0 در محدوده بین 92/0 تا 2/1 قرار می گیرد. در شرایطی که شتاب مبنای طرح برابر g42/0 باشد مقدار ضریب ایمنی به 8/0 تا 05/1 کاهش یافته و در بیشتر محدوده معدن بویژه با استفاده از روش جانبو کمتر از یک خواهد بود و سطح وسیعی از دامنه های سنگی معدن ناپایدار خواهند شد. البته در پله های استخراج حتی با اعمال شتاب g35/0 نیز احتمال گسیختگی بصورت محدود وجود دارد. بر اساس نتایج بدست آمده از تحلیل عددی، بطور کلی جابجایی ها در قسمت غربی معدن (پایین دست دامنه ها) بیشتر از محدوده های شرقی معدن می باشد. بیشترین مقدار جابجایی در حالت دینامیکی با شتاب g 42/0 در مقطع 2 (قسمت میانی معدن) با بیش از 40 سانتی متر خواهد بود مقدار جابجایی های در پله های استخراج بیشتر از دامنه های سنگی می باشد و پتانسیل وقوع گسیختگی نوع واژگونی نسبت به سایر انواع دیگر بیشتر است.
کلید واژگان: پایداری دامنه ای، دامنه های سنگی، تعادل حدی، تحلیل عددی، معدن مس سونگونDynamic stability analysis of rock-slopes of the Sungun mine using equilibrium and numerical methodsIn this paper, stability analysis of the slopes on Sungun mine was investigated. Sungun mine located in East Azerbaijan province, 45 km north of Varzaghan city. In order to investigate the stability coefficient and the rate of displacement on the slopes, three sections were selected and analyzed by numerical and equilibrium methods using SLIDE and UDEC models. The results showed that the coefficient of slope stability against failure in static conditions is more than 1.4 and in dynamic conditions with cosidering of the design based acceleration (DBA) of 0.35 g, it will be in the range of 0.92 to 1.2. In the case of applying acceleration of 0.42 g, the safety coefficient decreased to 0.8 and 1.05 and in most of the mine area, especially by Janbu method, it will be less than 1 and occurance of instability in wide range of the studied mine area is possible. However, in the extraction benches even with the application acceleration of 0.35 g, a limited chance of failure is possible. Based on the numerical analysis results, the displacements in the western part of the mine (downstream of the mine slopes) are generally higher than the eastern part of the mine. The maximum dynamic displacement in DBA of 0.42 g will be happen at section 2 (middle part of the mine) with the amount of more than 40 cm. In the entire of the mine area, the occurrence of toppling failure is dominant.
Keywords: slope stability, Rock Slopes, Limit equilibrium, Numerical analysis, Sungun mine -
شبیه سازی عددی ژیومکانیکی مخازن نفتی و گازی امروزه جایگاه ویژه ای در علم مهندسی نفت و ژیومکانیک مخزن کسب کرده است. از این جهت ساخت مدل های عددی که متناسب با فضای متخلخل و پرفشار زیرزمینی است، جایگاه بسیار مهمی در تحلیل عددی رفتار سنگ و سیال مخازن هیدروکربوری دارد. یکی از جدیدترین روش های عددی برای مدلسازی رشد ترک، روش اجزا محدود توسعه یافته است. این روش ترک را به وسیله توابعی که به توابع غنی شده مرسوم اند مدلسازی کرده و نیاز به مش بندی مجدد ناحیه آسیب را از بین می ببرد، بنابراین در این پژوهش، به مدلسازی عددی تاثیر اندازه حفره بر رشد ترک و مقایسه تاثیر اشکال مختلف آن با استفاده از روش اجزا محدود توسعه یافته پرداخته شده است، تا بتوان مقاومت بیشینه مخازن و مدل های پیچیده سنگی را به صورت نسبی با یکدیگر مقایسه کرد. در مرحله اول با تغییر اندازه حفره، مقدار فاکتور شدت تنش محاسبه و نحوه رشد ترک ارایه گردید. در مرحله بعد، نتایج نشان داد که شکل های مختلف حفره و زوایای قرارگیری آن بر فرآیند رشد ترک و شکست، تاثیر زیادی دارد. در نهایت با مدلسازی یک نمونه واقعی سنگ و معادل سازی حفرات موجود در آن با اشکال هندسی ساده، درک دقیق تری از نحوه عملکرد هر یک از پارامترهای موثر بر رشد ترک در پدیده هایی مانند شکست هیدرولیک، حاصل شد.کلید واژگان: تحلیل عددی، اندازه حفره، شکل حفره، مکان حفره، شکست هیدرولیکیRecent development in eXtended Finite Element Method (XFEM) opened new avenues thorough crack propagation problems. However, it ability to predict crack path in micro scale medium of a real porous rock is always questionable. In this work, numerical modeling of the effect of pore size on crack growth and comparison of the effect of different pore shapes and location has been developed using the finite element method to compare the maximum strength of reservoirs and complex rock models. The results showed that the equivalence of the main pores in the sample with simple geometric shapes such as circles, ellipses and angled shapes can well simulate the mechanical behavior of materials and crack growth in Phenomena such as hydraulic fracturing.Keywords: numerical modeling, Pores’ size, Pores’ shape, Pores’ location, Hydraulic fracture
-
مجله محیط و معدن، سال دهم شماره 4 (Autumn 2019)، صص 1031 -1043
با توجه به کاربرد وسیع پوشش سگمنتی در تونل های با حفاری مکانیزه شناخت رفتار درزه های پوشش سگمنتی در طراحی تونل اهمیت دارد. در تحلیل سازه ای پوشش سگمنتی تونل، درزه های سگمنتی را می توان به صورت مفصل الاستیک در نظر گرفت و خصوصیات صلبیت آن از صلبیت چرخشی، برشی و محوری متاثر است. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر صلبیت های چرخشی، برشی و محوری درزه های پوشش سگمنتی بر روی نیروهای داخلی)ممان خمشی و نیروی محوری(پوشش سگمنتی تونل به روش عددی تحت بارگذاری استاتیکی است. برای این منظور تحلیل عددی سه بعدی با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش صلبیت چرخشی درزه سگمنتی ممان خمشی افزایش می یابد. تغییرات ممان خمشی برای مقادیر صلبیت های چرخشی پایین تر، بیشتر است. در صورتی که تغییرات نیروی محوری نسبت به صلبیت چرخشی درزه ها بسیار ناچیز است. با افزایش صلبیت محوری و برشی درزه سگمنتی تغییرات ممان خمشی و نیروی محوری در پوشش سگمنتی جزئی است.
کلید واژگان: پوشش سگمنتی، صلبیت درزه، نیروهای داخلی، بارگذاری استاتیکی، تحلیل عددیAccording to the wide application of segmental lining in mechanized tunneling, recognizing the behavior of segmental lining joints is important in tunnels designing. In the structural analysis of the tunnel segmental lining, segmental joints can be considered as elastic joints, and their stiffness characteristics are affected by the rotational, shear, and axial stiffness. The purpose of this work is to investigate the effect of the rotational, shear, and axial stiffness of segmental lining joints on the internal forces (bending moment and axial force)under the static conditions. For this purpose, a 3D numerical analysis was carried out using the ABAQUS software. The results obtained show that by increasing the rotational stiffness of the segmental joint, the bending moment increases, and for lower values of rotational stiffness, the bending moment variations are higher, while the axial force variations are very slight in comparison with the bending moment. By increasing the axial and shear stiffness of the segmental joint, changes of the bending moment and axial force in segmental lining are negligible.
Keywords: Segmental Lining, Joint Stiffness, Internal Forces, Static Loading, Numerical Analysis -
به منظور پایدارسازی گود و جلوگیری از ریزش ترانشه و تبعات احتمالی ناشی از آن، سازه نگهبان مناسب با کاربری موقت یا دائم طراحی میگردد. در این مقاله یکی از روشهای پایدارسازی گودبرداری های عمیق، دیواردیافراگمی مورد بررسی قرار گرفته است. دیواردیافراگمی هم به صورت طره ای و هم همراه با مهار روش موثری برای مقابله با نیروهای استاتیکی و دینامیکی وتامین پایداری گودهای عمیق میباشد. در این مقاله دیوار دیافراگمی دارای یک ردیف مهار و با در نظر گرفتن نیروی زلزله مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از برنامه اجزاء محدود PLAXIS بیشینه جابجایی های دیوار و تغییر شکل آن، همچنین بیشینه لنگر خمشی دیوار دیافراگمی محاسبه شده است. پشت دیوار در سمت توده خاک و پایین مدل از مرزهای جاذب برای جلوگیری از انعکاس امواج زلزله استفاده شده است. برای اعمال نیروی دینامیکی شتاب نگاشت های زلزله طبس، بم و رودبار مورد استفاده قرار گرفته است. دراین تحقیق مشخص شد که تغییرشکل و کرنش در زلزله تحت تاثیر مشخصات زلزله است. بیشینه جابجایی جانبی دینامیکی دیوار در قسمت بالای دیوار بوده است. با افزایش سختی مهار بیشینه جابجایی جانبی بالای دیوار کاهش می یابد. بررسی مطالعات پارامتریک نشان دادکه با افزایش5/1، 3 و 4 برابر مدول الاستیسیته خاک میزان کاهش تغییرات بیشینه جابجایی افقی در بالای دیوار هم به ترتیب حدود 25، 53 و 76 درصد کاهش داشته است. همچنین افزایش 2، 3 و 4 برابر چسبندگی خاک به ترتیب کاهش حدود 7، 11 و 20 درصدی لنگرخمشی دیوار را به دنبال داشته است. در مقایسه مقادیر دینامیکی نسبت به استاتیکی میزان جابجایی بیش از دو برابر و میزان لنگر خمشی هم حدودا 3/1 برابر شده است. بنابراین در طراحی دیوار دیافراگمی در مناطق زلزله خیز حالت بارگذاری زلزله می تواند تعیین کننده باشد.کلید واژگان: گودبرداری عمیق، دیوار دیافراگمی، تحلیل عددی، نیروی دینامیکی زلزلهJournal of Aalytical and Numerical Methods in Mining Engineering, Volume:8 Issue: 15, 2018, PP 83 -97IntroductionDeep excavations in urban areas require not only the stability of retained soil, but also special attentions due to the buildings existing nearby. They must be designed in such a way that the requirements for both ultimate and serviceability limit state for supporting system and neighbouring structures are satisfied. Anchored diaphragm walls are one of the safest lateral supports which help in overall stability of excavated areas. Diaphragm walls represent in general a considerably more complex problem than gravity or cantilever walls. Methodology and Approaches: The wall displacement, maximum bending moment and anchor extreme force were calculated using a dynamic PLAXIS finite element program. The soil was considered as elasto-plastic material, using Mohr–Coulomb constitutive model. The wall and the anchor were considered to behave elastically. Considering the dynamic applied load, absorbent boundaries were assumed to prevent dynamic wave reflection. Three different historical strong motions namely, Tabas, Bam and Roodbar were applied to the wall. The above mentioned outputs were obtained for different excavation geometry and mechanical properties for soil. Results and Conclusions: general results can be drawn as following:1-Change in the soil stiffness (modulus of elasticity and cohesion) from soft to stiff has caused the maximum wall displacement and bending moment increase by 76% and 20%, respectively.
2- Under dynamic load the maximum lateral displacement of the wall is at its top, while the static wall displacement is maximum at about one third the wall height measured from its toe.
3-Peak ground acceleration has direct effect on maximum wall displacement and bending moment, while earthquake frequency has inversely changes these output parameters. Based on obtained results 30% increase in earthquake acceleration has caused the maximum wall displacement increase by 15%
4- The maximum displacement and bending moments increased noticeably under earthquake load. So, for diaphragm walls in earthquake prone area, dynamic case should be considered in design. Albeit, building codes, accept higher displacement and bending moments under exceptional loading's.Keywords: Deep excavation, Diaphragm wall, Numerical analysis, Earthquake dynamic load, Inclined anchor, Finite element, Time history
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.