ترجمه مقاله شبیه سازی عددی شکست دینامیک سدهای هسته سنگی ( راکفیل) با رویه ی بتنی

ترجمه مقاله شبیه سازی عددی شکست دینامیک سدهای هسته سنگی ( راکفیل) با رویه ی بتنی

شبیه سازی عددی شکست دینامیک سدهای هسته سنگی ( راکفیل) با رویه ی بتنی

چکیده

شبیه سازی های عددی معمول برای سدهای راکفیل، معمولا با روش المان محدود انجام می شود، که در آن با بخش راکفیل به عنوان یک ماده پیوسته برخورد می شود. اما بخش راکفیل دارای خواص ناپیوستگی( گسستگی) شدیدی است و المان محدود که بر فرض پیوستگی مواد بنیان شده است نمی تواند فرآیند شکست آن را شبیه سازی کند. روش آنالیز تغییرشکل ناپیوسته(DDA) دقیقا ابزار مناسبی است برای حل رضایت بخش این مشکل. در این مقاله، دو نوع از مدل های سد، یعنی سد راکفیل همگن و سد راکفیل با رویه ی بتنی، با روش DDA شبیه سازی شده اند و ویژگی های پاسخ و فرآیند شکست ارائه شده اند. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج آزمایش های دینامیک پیشین نویسنده همخوانی دارند.

1- مقدمه

تعداد زیادی مدل های آزمایشی برای بدست آوردن دیدی عمیق به مکانیزم شکست سدهای راکفیل با رویه ی بتنی تحت اثر بار زلزله انجام شده است. با تفاوت بسیار زیادی نسبت به سدهای راکفیل هسته مرکزی معمول، فرآیند شکست سدهای راکفیل با رویه ی بتنی به وسیله ی دو پدیده ی قابل توجه زیر مشخصه سازی می شود. اولا، علامت اولیه گسست زمانی شروع می شود که سطح [بتنی] شروع به لغزیدن از روی شیب پایین دست سد می کند. صفحه رویه بتنی، که روی تمام شیب بالادست سد پخش شده است، حرکت سنگ های زیر خود را محدود می کند و نتیجتا پایداری شیب زیر خود را تامین می کند. دوما، همین طور که شدت لرزه ی وارد شده به سد بیشتر افزایش پیدا می کند،کم کم صفحه ی رویه تغییر شکل سنگ های زیر خود را دنبال میکند، و در نهایت، می شکند و تکه تکه می شود.

با اینکه سدهای راکفیل با رویه بتنی می توانند با استفاده از المان های اتصال مخصوص به شکل گسسته و با کمک روش های المان محدود و المان مرزی محدود(BEM) مدل شوند، شرح گسستگی ها معمولا سخت است و معمولا محدودیت هایی در درجات آزادی مجاز وجود دارد. علاوه بر این، تعداد مکان هایی که می توان گسستگی را اعمال کرد بسیار محدود است. از سوی دیگر، روش المان گسسته(DEM) معمولا برای مسائلی که در آن های تعداد زیادی گسستگی مصالح وجود دارد، با تاکید به خصوص بر اینکه محل تماس ها چطور عمل می کنند ، ساخته شده است. همچنین اجازه تغییرشکل های بزرگ را در طول گسستگی ها می دهد و همین طور می تواند جابجایی های بلوکی را هم به خوبی بازتولید کند.( چرخش و لغزش)

روش آنالیز تغییر شکل گسسته(ِِ DDA) یک روش جدیدا توسعه یافته است که عضوی از خانواده DEM می باشد. روش DDA شامل جنبش شناسی کامل سیستم بلوکی برای توضیح رفتار محل تماس و به دست آوردن راه حل هایی برای تغییرشکل و جابجایی بزرگ برای سیستم های چند جسمی گسسته، می باشد. فرمول بندی قید های محل تماس بر اساس روش پنالتی است. با استفاده از DDA، معادله های تعادل و معادله های تعیین کننده شرایط قیدی در سطح تماس به صورت همزمان و ضمنی حل می شوند. DDA از طرح عبور گام به گام از زمان را برای هر دوی محاسبات دینامیکی و استاتیکی استفاده می کند. شرکت داشتن ماتریس اینرسی با توزیع قطری برای هر دو محاسبات دینامیکی و استاتیکی باعث می شود ماتریس ضرایب کلی شکل خوبی داشته باشد. برای یک سیستم DDA، شرایط تعادل، شرایط قیدی تنش نباشد در نتیجه نفوذ نیست، و قانون اصطکاک کولومب برای همه ی محل تماس ها اقناع می شود.