تاثیر فاصله داری درزها بر ظرفیت باربری استاتیکی پی های سنگی در حالت گسیختگی پانچ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 دانشیار، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

در تحقیق حاضر، روش تعیین ظرفیت باربری استاتیکی توده سنگها در حالت گسیختگی پانچ مورد بررسی قرار گرفته است. ظرفیت باربری برای توده سنگ درزداری حاوی یک، دو و سه دسته درز و به روش اجزاء مجزا تعیین شده است. همچنین با انجام تحلیل های گسترده، تاثیر فاصله داری درزها بر ظرفیت باربری با استفاده از پارامتر بی بعدی به نام «نسبت فاصله داری» مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، محدوده وسیعی از فاصله داری های مختلف برای درزها لحاظ شده و تغییر ظرفیت باربری به ازای تغییرات فاصله داری ثبت شده است. با انجام این کار، مقداری از فاصله داری که به ازای آن وجود درزها تاثیر ناچیزی بر کاهش ظرفیت باربری دارد، تعیین شده است. نتایج این تحلیلها نشان می دهد که به ازای نسبت فاصله داری کوچکتر از 30، کاهش فاصله داری سبب کاهش ظرفیت باربری می شود، حال آنکه در محدوده نسبت فاصله داری بزرگتر از 30، کاهش فاصله داری تاثیر چندانی بر ظرفیت باربری نخواهد داشت. این معیار مرز بین لزوم تحلیل مساله ظرفیت باربری به صورت محیط ناپیوسته با حضور درزها یا محیط پیوسته با خصوصیات معادل را مشخص می کند که استفاده از آن در مسائل مربوط به پی های سنگی سبب کاهش قابل توجهی در زمان و هزینه تحلیل خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effects of Joints Spacing on Static Bearing Capacity of Rock Foundations in the case of Punching Failure

نویسندگان [English]

  • Meysam Imani 1
  • ahmad fahimifar 2
  • Mostafa Sharifzadeh 3
1 Ph.D. Student, Department of Civil & Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology
2 Professor, Department of Civil & Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology
3 Associate Professor, Department of Mining & Metallurgical Engineering, Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

In this paper, using distinct element method, static bearing capacity of rock foundations containing one, two and three joint sets is investigated in the case of punching failure. The effect of joints spacing is incorporated to the analyses using a dimensionless factor, named spacing ratio (SR). Different values for SR are selected and variation of the bearing capacity versus SR is monitored. Then, the magnitude of SR in which the bearing capacity does not change significantly, is determined. The findings show that for SR<30, increasing the SR results in decreasing the bearing capacity, while for SR>30, the joints spacing do not affect the bearing capacity, significantly. Hence, SR=30 can be used as a criterion for analysis of rock foundations either as an equivalent continuum or a discontinuous medium. Using this criterion will tend to greatly reduce the time required for the bearing capacity analysis of rock foundations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bearing Capacity
  • Rock foundation
  • Punching failure
  • Spacing
  • Direct approach
  • Homogenization approach
  • Distinct element

مراجع

[1] Alehossein, H., Carter, J. P. and Booker, J. R.“Finite element analysis of rigid footings on jointed rock”, 3rd International Conference on Computational Plasticity, Barcelona, Spain, pp. 935- 945, 1992.
[2] Bobet, A., Fakhimi, A., Johnson, S., Morris, J., Tonon, F. and Yeung M. R., “Numerical Models in Discontinuous Media: Review of Advances for Rock Mechanics Applications”, J. Geotech. and Geoenvir. Engrg., ASCE, 135(11), pp. 1547– 1561, 2009.
[3] Briaud, J. L. and Jeanjean, P. “Load Settlement Curve Method for Spread Footings on Sand”, Vertical and Horizontal Deformations of Foundations and Embankments, ASCE. Vol. 2, pp. 1774- 1804, 1994.
[4] Deere, D. and Miller, R. D., “Engineering Classification and Index Properties for intact Rock”, University of Illinois, Tech. Rep. AF WL-TR-116, 1966.
[5] Frank, R., Bauduin, C., Driscoll, R., Kavvadas, M., Ovesen, N. K., Orr, T. and Schuppener, B., “Designer’s Guide to EN 1997-1, Eurocode 7: Geotechnical Design- General Rules”, 1st ed. London, Thomas Telford Ltd, 2004.
[6] Imani, M., Fahimifar, A. and Sharifzadeh, M. “Upper Bound Solution for the Bearing Capacity of Submerged Jointed Rock Foundations”, Rock Mech. Rock Eng. 45, pp. 639- 646, 2012.
[7] Imani, M., Sharifzadeh, M., Fahimifar, A. and Haghparast, P., “A Characteristic Criterion to Distinguish Continuity of Rock Masses Applicable to Foundations”, 45th US Rock Mech/ Geomech. Symposium, San Francisco, USA, ARMA-11- 508, 2011.
[8] Itasca Consulting Group, Inc. UDEC: Universal distinct element code, Version 3.1., Minneapolis, MN, USA, 2000.
[9] Ki-Bok Min, “Fractured Rock Masses as equivalent continua- a numerical study”, Ph.D. dissertation, Dept. Land and Water Resource Engrg., KTH, Stockholm, Sweden, 2004.
[10] Maghous, S., Bernaud, D., Freard, J. and Garnier, D., “Elastoplastic behavior of jointed rock masses as homogenized media and finite element analysis”, Int. J. Rock Mech. Min Sci. 45, pp. 1273- 1286, 2008.
[11] Merifield, R. S., Lyamin, A. V. and Sloan, S. W. “Limit analysis solutions for the bearing capacity of rock masses using the generalised Hoek–Brown criterion”, Int. J. Rock. Mech. Mining. Sci, 43, pp. 920– 937, 2006.
[12] Prakoso, W. A. and Kulhawy, F. H., “Bearing Capacity of Strip Footings on Jointed Rock Masses”, J. Geotech. and Geoenvir. Engrg., ASCE, 130(12), pp. 1347– 1349, 2004.
[13] Rock Foundations, U.S. Army Corps of Engineers, Engineering and Design, EM 1110-1-2908, Nov. 1994.
[14] Saada, Z., Maghous, S. and Garnier, D. “Bearing capacity of shallow foundations on rocks obeying a modified Hoek–Brown failure criterion”, Comput. Geotech., 35(2), pp. 144- 154, 2008.
[15] Serrano, A. and Olalla, C. “Allowable Bearing Capacity of Rock Foundations Using a Non-linear Failure Criterium”, Int. J. Rock Mech. Min Sci. 33(4), pp. 327- 345, 1996.
[16] Serrano, A. and Olalla, C. “Ultimate bearing capacity of an anisotropic discontinuous rock mass, Part I: Basic modes of failure”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci, 35 (3), pp. 301- 324,
1998.
[17] Serrano, A. and Olalla, C. “Ultimate bearing capacity of an anisotropic discontinuous rock mass, Part II: Determination procedure”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci, 35(3), pp. 325- 348, 1998.
[18] Singh, M. and Rao, K. S. “Bearing Capacity of Shallow Foundations in Anisotropic Non- Hoek–Brown Rock Masses”, J. Geotech. and Geoenvir. Engrg., ASCE, 131(8), pp. 1014– 1023, 2005.
[19] Stille, H. and Palmstrom, A. “Ground behaviour and rock mass composition in underground excavations”, Tunnelling and Underground Space Technology. 23, pp. 46- 64, 2008.
[20] Sutcliffe, D. J., Yu, H. S. and Sloan, S. W. “Lower bound solutions for bearing capacity of jointed rock”, Comput. Geotech., 31, pp. 23– 36, 2004.
[21] Yang, X. L. and Yin, J. H. “Upper bound solution for ultimate bearing capacity with a modified Hoek-Brown failure criterion”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci, 42, pp. 550- 560, 2005.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار