• بازدید : 44 views
  • بدون نظر
این فایل در ۲۲صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

مدل جزء محدود معادلات محدودیت جابه جایی اضافی (IDCE) براساس مفاهیم گره-سطح برای بررسی سطوح تماس دینامیک در آنالیز رفتار زمین لرزه ای سردی وزنی بتنی ترک خورده اجرا شد. بعد از بازبینی لغزش ها، حرکات نوسانی و تأثیرات ، مدل IDCE برای مطالعه واکنش در زمین لرزه ای سدهای وزنی بتنی با برش عمودی های و مکان های ترک متفاوت برای پارامتر های مختلف مثل ضریب اصطکاک، سطح آب و نوع زلزله و نیز تاثیر رطوبت براساس مفهوم ضریب ارتجاع مورد استفاده قرار گرفت.
            سد وزنی بتنی ممکن است در پایه و یا در ارتفاع به دلیل درجه حرارت فصلی، جمع شدگی بتن و یا زمین لرزه ای شدید ترک بخورد. این ترک ها معمولا تحت شرایط خاصی در سد ایجاد شده و توسعه می یابند. وجود ترک در سد وزنی پایداری آنها در برابر لغزش و واژگونی خصوصاً تحت شرایط زمین لرزه ای شدید را ضعیف می کند. بنابراین برای مطالعه واکنش زمین لرزه ای این نوع سدهای بتنی آسیب دیده چندین تحقیق انجام گرفته است. تقریباً تمام مطالعات مربوط به توسعه ترکها در سدها تمرکز داشته اند. اگرچه تحقیقات کمی در مورد مواردی که در آن ترک موجود از قبل و پیش از زمین لرزه در سد ایجاد شده انجام گرفته است. در این مورد سد وزنی بتنی آسیب دیده با ترک به دو بخش تقسیم شده و بخش بالایی آزاد بر روی سطح شکاف قرار می گیرد. بنابراین، بخش بالایی ترک معمولاً برای استقامت دو برابر لغزش و جابه جایی در ذخایر بالای اب و تحریکات شدید زمینی مورد بررسی قرار می گیرد.
در مورد واکنش زمین لرزه ای سدهای وزنی بتنی با شکاف در نفوذی تحقیقات محدودی انجام گرفته که می توان آنها را در مدل آنالیز سخت و آنالیز مدل انعطاف پذیر طبقه بندی کرد. مدل های سخت به وسیله ساینی و کشینا برای آنالیز واژگونی به وسیله کوپراو ژانگر تیناوی و همکاران و توماس و همکاران برای آنالیز لغزش به کار گرفته شد. مشخص شد که واکنش حرکات نوسانی به قدری کم است که پایداری و استقامت در برابر واژگونی حتی در مواقعی که ترک بالاتر از قاعده بوده و حداکثر میزان تسریع بالاتر از تسریع واژگونی استاتیک است نیز مشکلی ایجاد نمی کند. این مسئله نیز مورد توجه قرار گرفت، حرکات نوسانی مهم بوده و در تخمین لغزش قاعده در سدهای وزنی بتنی می توان آنها را نادیده گرفت. کار اکتشافی در تخمین لغزش که توسط کوپراو ژانگر انجام گرفت نشان دهد که نادیده گرفت. کار اکتشافی در تخمین لغزش که توسط کوپراو ژانگر انجام گرفت نشان می دهد که انعطاف پذیری سد به طور چشمگیر به لغزش باقیمانده جریان پائین رود تأثیر می گذارد. نتایج جدول آزمایشی تکاته ها که توسط توماس و همکاران انجام شد. نشان می دهد که مدل سخت قادر به پیش بینی واکنش لغزش مدل سد وزنی بتنی در قاعده  در زمانی نیست که فراوانی تحریکات زمین در سطح بالایی است. 
چاوز و فنوس برای مدل انعطاف پذیر برای مطالعه واکنش زمین لرزه ای سدهای وزنی دارای ترک در قاعد هرا مورد استفاده قرار دادند که در آن حرکت نوسانی مرنوئیت در ناحیه پنجه و یا حرکات واژگونی در حین زمین لرزه در کار گنجانده نشده بود زیرا در مقایسه با لغزش بی اهمیت تلقی می شد. لگر و کاتسولی (۹) و فرونتدو و همکاران لایه میانی قاعده و اتصالات بالایی سد وزنی را با جزء شکاف- اصطکاک در آنالیز جزء محدود لغزش مدل سازی کردند. برای مدل سازی ترک غیرخطی از روش – ترک استفاده شد. مشخص شد که لغزش قاعده سدهای گرانشی – مقدار ضریب اصطکاک بسیار حساس بوده و تحت تاثیر طول مدت و ویژگی تحریکات، اثر تعادلات صخره و شادوله سد و تراکم پذیری آب قرار دارد.
         از تحقیقات مشخص شد که واکنش لغزش مهم تر است زیرا حرکت نوسانی در تمام موارد مطالعاتی بسیار کم بود. بنابراین اثر حرکات نوسانی بر واکنش لغزشی معمولاً نادیده گرفته می شود. اگرچه مطالعات اخیر انجام گرفته به وسیله نویسندگان بر روی مدل سخت درجه آزادی نشان می دهد که مقادیر کم حرکت نوسانی نیز تاثیر بر ترک بعد از بسته شدن بر لغزش جریان پایین رود باقیمانده اثر گذاشته و حتی تحت شرایط زمین لرزه ؟ واژگونی می شود که به طور تجربی در مرجع (۷) مشاهده شده است.
         در این مطالعه، مدل جزء محدود براساس معادله محدودیت جابه جایی اضافی (IDCE) در روش پنالتی اجرا شده است. این مدل قادر به نشان دادن تمام شرائط تماس برای شبیه سازی مدل های حرکت سد وزنی ترک خورده می باشد. بعد از بازبینی برای آنالیز رفتار زمین لرزه ای سدهای وزنی در شکاف در نفوذی به کار گرفته شد. در سد وزنی با ترک های نفوذی با پارامترهای مختلف نظیر ضریب اصطکاک، نوع ثبت زمین لرزه، سطح آب، و نیز ضریب بازیابی تاثیر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آشکار می کند چگونه بخش های بالایی سد ممکن است لغزش، حرکات نوسانی و واژگونی را تجربه کند.

مدل IDCE: جزء تماس برای معادلات محدودیت جابه جایی اضافی

      آنالیز زمین لرزه ای سدهای وزنی بتنی با ترک های نفوذی مشکل تماس اصطکاکی دنامیک است که ممکن است سبب جابه جایی و یا چرخش زیاد شود. اگر آسیب موارد سطح ترک مورد توجه قرار گیرد حتی می تواند سبب فرسایش بسیار شود  بطور تئوریک بخش بالایی سر با توجه به ترک قادر به لغزش، جابه جایی نوسانی، تصادم و واژگونی است. اگر این سد تحت تاثیر تحریکات شدید زمین قرار گیرد، بخش بالایی به طور قابل ملاحظه ای در جهت جریان پایین رود و به کمک فشار آب در سطوح بالا لغزش پیدا می کند. در این مورد، تماس گره به گره نظیر جزء شکاف به اصطکاک سنتی و تکنیک Smaring که برای جابه جایی و چرخش کم مناسب است، در این جا مناسب بوده نیست زیرا اتصال پذیری اجزاء متصل شده در حین کل دوره زمین لرزه بدون تغییر باقی می ماند.
مدل تماس گره به سطح مشخصاً برای مشکلات تماس دینامیک منطقی تر است، در این مدل جابه جایی های بزرگ مورد توجه قرار گرفته است. در میان این مدل ها، مدل پیشنهاد شده به وسیله بیث و چادهای خاص تر است. در این مدل، شرایط تماس با روش اگرانژ فراهم شده و نیروی تماس به صورت موارد نامشخص در نظر گرفته می شود. اگرچه در زمانیکه انحناء در سطوح تماس زیاد است، خصوصاً در شبکه ای نسبتاً درشت اجتناب از نفوذ دشوار است. مانند بیث و چادهاری، هال کوئیت و همکاران الگوریتم تماس نقطه به سطح اجرا شده درکه های  مشخص را پیشنهاد کردند که در آن مقدار نفوذ تمام گره ها در هر دو طرف لایه میانی برای به دور کردن فشارهای گره ای بررسی می شود.
مدل حاضر، همانطوریکه در بالا شرح داده شد براساس مفاهیمی مشابه با روش گره به سطح موجود در مرجع (۱۴) است اما به شکل معادله محدودیت جابه جایی اضافی و به صورت اجرا ئی در که مشخص می باشد. گره در یکی از سطوح ترک خورده صرف نظر مکان اصلی گره امکان تماس با هر نقطه از سطح مقابل را پیدا می کند. شرایط تماس لغزشی و یا فیرلغزشی با قانون اصطکاک بررسی و کنترل می شود که در این تحقیق قانون اصطکاک صور- کولومب با معادله محدودیت جابه جایی اضافی میان گروه و سطح است. چون مکان گره با زمان به روزسازی شده است. مدل ایجاد شده قادر به تحریک روش زمین لرزه ای حتی با لغزش های زیاد است. توجه داشته باشید که حرکات نوسانی بخش بالایی سد ناچیز بوده و مدل پیشنهادی فقط با فرضیه چرخش و حرکت محدود اما جابه جایی زیاد فرموله شده است.
شرح شرایط تماس
در طی روش زمین لرزه ای، دو بخش سد در هر دو طرف ترک تماس دینامیکی با هم دارند. به دلیل تغییر شکل موضعی و حرکات نسبی کلی، بخش بالایی بالای ترک ممکن است دارای حرکات لغزشی، نوسانی، نوسانی لغزشی یا فشاری و یا نوسانی با توجه به ترک باشد. تمام این حالات در ترک ها از نقطه نظر آنالیز جزء محدود در دو گره های خاص در ترک به دو دسته آزاد و یا مماس طبقه بندی شده اند. گره آزاد مشخصاً نیاز به بررسی و رفع اشکال اضافی ندارد، در حالیکه گره تماس با سطح که در دو مورد چسبیده و یا لغزش در تماس باید سازگاری داشته باشد. در گره چسبیده جابه جایی جدید در هر دو جهت در مرحله  زمان بعد با نقطه مربوطه در طرف دیگر ترک هماهنگ است و گره چسبیده زمانیکه نیروی اصطکاکی بیشتر از حد تعیین شده در قانون اصطکاک شود، به گره لغزشی تبدیل خواهد شد، اما IDCE در جهت نرمال بدون تغییر باقی می ماند. در این مورد نیروی اصطکاک به جابه جایی نامشخص بستگی داشته و غیرخطی بودن مشکل و فرایندی مربوطه را  نشان می دهد.
برای تسهیل شرح مدل پیشنهادی، گره I مطالعه شده را به یک طرف ترک و بصورت گره اتصالی اختصاص می دهید. طرف دیگر ترک به صورت سطح هدف این گره مشخص می شود
 ( شکل صفحه ۴۸۰)
شرایط چسبندگی
اگر گره اتصالی به نقطه I در بخش Y-K در سطح هدف در زمان E به صورت نشان داده شده در تصویر I چسبیده باشد، با نقطه I با هم حرکت خواهند کرد که در جابه جایی جدید ایجاد شده در مرحله زمانی کوچک بعدی ∆E از طریق جابه جایی های اضافی مربوطه در گره های Y و K جزء e فرموله خواهد شد. بنابراین گره اتصالی I دارای جابه جایی اضافی به صورت زیر خواهد بود.
(۱)  ∆UI=∆UI’=
 ∆UI=∆UI’=  
در اینجا ∆Ui و ∆Vi جابه جایی های اضافی گره I در جهت τ و n است. fi تابع شکل نقطهI’ َ در لبه y-k جزء e است. اگرچه معادلات (۱) منتها گره اتصالی I را از نفوذ y-k ممانعت می کند، گره های y وk در صورتی که هر دو فاصله میان گره در اتصالی و انحناء سطح هدف کوچک باشد. از نفوذ سطح حاوی I ممانعت می شوند.
شرایط لغزش
در مورد لغزش نشان داده شده در تصویر ۲، گره اتصالی I دارای جابه جایی سازگار در جهت زمان و نیروی سازگار در جهت تانژانت در نقطه Iَ است. بنابراین IDCE در جهت نرمال n مشابه با شرایط چسبندگی باقی می ماند، در حالیکه جفت نیروی اصطکاکی وابسته به جابه جایی نامشخص F1 و’۱Fَ که از نظر مقدار و ؟ جهت مشابه هستند در گره I و نقطه Iَ قرار دارند یعنی 
   (2)   F1΄=sign (u΄I΄-u΄I)μKN   F1=-
 =∆vI=∆vI΄
در اینجا UI و UI΄ شدت های تانژانتی گره I و گره I΄ هستند، μk ضریب سینتکی اصطکاک و N نیروی تماس نرمال ناشناخته در I است. در زمان اجرای مدل FI ΄ با نیروی هم ارز در گره J و k تعیین شده با اصول کاری واقعی جابه جا می شود.


جزء تماس: روش پنالتی
در این تحقیق، مدل IDCE در آنالیز جزء محدود و با روش پنالتی اجرا می شود. با توجه IDCE در معادلات (۱)، روش پنالتی معمول برای آنالیز جزء محدود به معادلات جزء تماس برای گره اتصالی چسبیده I به صورت زیر منجر می شود.
 
در اینجا ετ و εn  پنالتی ها در جهت تانژانت τ و جهت نرمال n هستند، ∆f و ∆n بردارهای نیروی اضافی در جهات τ و n و ∆u و ∆v بردارهای جابه جایی اضافی در جهات τ و n هستند که در معادلات (۱) تعریف شده اند، kI ماتریس سختی  تماس تماس خاص است که تابع fi می باشد.
برای مورد لغزش، گره اتصالی تنها در جهت نرمال به سطح هدف متصل شده و نیروی اصطکاکی در جهت تانژانت مطابق با نیروی تماس نرمال که در مورد قبلی نامشخص بودند، به طور خارجی مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین معادله جزء تماس (۳) اکنون به صورت زیر می شود.
(۴)                                    
مشخص است که ماتریس سختی نشان داده شده kI به وضعیت نسبی نقطه I΄ و لبه y-k جزء e وابسته است. بنابراین در شرایط لغزش متغیر باقی می ماند، اگرچه زمانیکه مرحله زمانی به اندازه کافی کوتاه باشد، ثابت نگه داشتن آن در طی هر مرحله زمانی سبب ایجاد خطاهای قابل ملاحظه در نمرو واکنش دینامیک نخواهد شد.
مقدار ۱۰۰۰ برابری بزرگترین جزء مورب در ماتریس سختی کلی نشان دهنده جزء بتنی برای پنالتی های ετ و εn  در محاسبات انتخاب شده اند. با این گزینه، مشخص شد که محاسبات ثابت بوده و IDCE دارای صحت کافی می باشد.

عتیقه زیرخاکی گنج