معرفی نرم‌افزارهای مکانیک خاک و سنگ

FLAC 2D

FLAC یک برنامه تفاضل محدود دو بعدی برای محاسبات مهندسی می باشد. این برنامه رفتار ساختارهای خاک، سنگ و یا دیگر مواد را که ممکن است هنگام نزدیک شدن به محدوده شکست، رفتارهای گوناگون از خود نشان دهند را مدل سازی می کند که مواد به صورت اجزا یا مناطق نشان داده می شوند. چند مورد از کاربردهای نرم‌افزار FLAC در پروژه‌های کاربردی:

• تحلیل پایداری شیب در معادن روباز

• بررسی نشست حاصل از حفر تونل‌های کم‌عمق در مناطق شهری • تاثیر روش بازکردن تونل بر پایداری آن • طراحی کارگاه‌های جبه‌کار طولانی در معادن زیرزمینی

FLAC 3D

همانطور که ذکر شد برنامه FLACیک برنامه دوبعدی می‌باشد. نرم‌افزار FLAC3D نسخه سه‌بعدی این نرم‌افزار است و امکان مدل‌کردن ساختارهای مختلف را به‌صورت سه‌بعدی برای کاربر فراهم می‌کند و دستیابی به جواب‌های دقیق‌تر را ممکن می‌سازد. از مزایای مدل سه بعدی شامل چرخش، تحلیل از زوایای گوناگون، تعیین دقیق تنش های واقعی و … برخوردار می باشد. این نرم افزار تحت سیستم عامل Windows اجرا می شود و از قابلیت گرافیکی بالایی برخوردار است. اما قیمت بالا باعث محدودیت استفاده از آن در مقابل FLAC شده است. FLAC3D مخفف عبارت « Three Dimensional Fast Lagrangian Analysis Of Continua » می باشد.

UDEC

نرم افزار UDEC یک برنامه تحلیل عددی دو بعدی است که بر مبنای روش المان مجزا برای تحلیل مکانیک سنگی محیط های ناپیوسته تهیه شده است. این نرم افزار واکنش یک محیط ناپیوسته ( به عنوان مثال سنگ تکتونیزه و شدیدا درزه دار ) را در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی شبیه سازی می کند. این نرم افزار محیط سنگی را به عنوان مجموعه ای از بلوک های مجزا تعریف می کند که ناپیوستگی ها مثل درزه ها به عنوان شرایط مرزی بین بلوکی در آنها عمل می کنند و جابجایی برشی در امتداد این ناپیوستگی ها و نیز چرخش بلوک ها می توانند انجام گیرند. در این نرم افزار امکان تعریف بلوک ها به صورت صلب و تغییر شکل پذیر وجود دارد. بلوک های تغییر شکل پذیر به شبکه ای از المان ها تقسیم بندی شده و هر المان با رفتار تنش-کرنش خطی یا غیر خطی از پیش تعیین شده ای عمل می کند. حرکت نسبی ناپیوستگی ها با روابط خطی یا غیر خطی نیرو – جابجایی در امتداد عمودی یا برشی ناپیوستگی ها می باشد که مدل سازی ناپیوستگی ها را با شرایط موجود زمین شناسی وفق می دهد.این نرم افزار بر اساس محاسبات لاگرانژین عمل می کند که برای تغییر شکل ها و جابجایی های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد.

3DEC

نرم افزار ۳DEC یک برنامه‌ی عددی سه بعدی است که بر پایه روش المان مجزا (distinct element method) برای مدلسازی توده سنگهای ناپیوسته بکار میرود.  از این برنامه برای مدلسازی ناپیوستار استفاده میشود. پایه ی این برنامه، فرمولاسیون عددی تست شده ی در برنامه ی دو بعدی UDEC میباشد. برنامه ی ۳DEC پاسخ مواد ناپیوسته مانند توده سنگهای درزه دار را به هر نوع بارگذاری استاتیکی و دینامیکی شبیه سازی میکند. یکی از روشهای طراحی در پروژه‌هایی همچون تونل، سد، مغار نیروگاه‌های برق آبی، شیب و غیره روشهای تحلیلی است. یکی از زیرمجموعه های روشهای تحلیلی روشهای عددی می‌باشد. روش های عددی تنوع زیادی دارند که عمدتا برای مدلسازی پیوستار استفاده میشوند. ولی از انجا که محیط‌های سنگی عمدتا دارای درزه و شکاف بوده و ناپیوسته هستند باید با روشهای ناپیوستار آنها را مدلسازی کرد.

Phase 2

نرم افزار (phase2) محصولی از شرکت نرم افزاری Rocscience می باشد که از روش المان محدود دو بعدی برای محاسبه تنش ها و جابجایی ها در اطراف فضاهای زیر زمینی حفاری شده استفاده می نماید . این نرم افزار می تواند مورد استفاده مهندسان معدن و عمران، مکانیک سنگ و …. قرار گرفته و با ارائه گراف ها و نمودارهای گوناگون بسیاری از مشکلات را مرتفع نماید . همچنین بررسی پایداری سازه های مختلف، پایداری شیب و حتی تاثیر آب های زیرزمینی روی شرایط پایداری و مقاومت بخشی از قابلیت های نرم افزار PHASE2 می باشد. از دیگر خصوصیات این نرم افزار می توان به توانایی بررسی نگهداری، شرایط سازه قبل و بعد از نگهداری، استفاده از Rock Bolt و Shotcrete و تاثیرات آنها و تحلیل رفتار المان های مختلف سازه و فضای اطراف آن و در نهایت انواع گزارش گیری اشاره نمود.

SLIDE

این نرم افزار توسط شرکت ROCSCIENCE نوشته شده است و کارآیی آن در تحلیل پایداری شیب های سنگی و خاکی به صورت دو بعدی می باشد. نرم افزار SLIDE جهت این بررسی خصوصیات ژئومکانیکی، ژئومتری منطقه ناپایدار، میزان آب زیرزمینی و … را در نظر می گیرد و با تحلیل ریاضی بسیار دقیق گزارش کاملی از شریط و پیش بینی شریط ارائه می دهد. در مورد وجود آب زیرزمینی، سطح آب های زیرزمینی، مکانیک خاک و سنگ و تاثیر آنها در شریط پایداری این نرم افزار به صورت تخصصی عمل می کند.

Unwedge

این نرم افزار توسط شرکت ROCSCIENCE تهیه شده است و همانگونه که از نام آن بر می آید مربوط تحلیل پایداری گوه های معدنی در سازه های زیرزمینی می باشد. نرم افزار UNWEDGE توانایی مدل سازی گوه های معدنی و فضای زیرزمینی را به صورت سه بعدی داشته و با محاسبات گوناگون از قبیل وزن، میزان چسبندگی و … پایداری گوه ها را بررسی می نماید. در ضمن با بررسی شرایط استفاده از Rock Bolt و تاثیر آن، بهترین حالت نصب و تعداد و … را مشخص می کند.

Swedge

این نرم افزار توسط شرکت ROCSCIENCE تهیه شده است و به تحلیل پایداری گوه های سطحی که در شیب دامنه ها ایجاد می شود می پردازد. نرم افزار SWEDGE با بررسی و تحلیل ژئومتری گوه های سطحی، میزان چسبندگی، خصوصیات ژئومکانیکی و … پایداری را از لحاظ مختلف مورد بررسی قرار می دهد و نیز با استفاده از شبکه استریونت به تحلیل مناطق دارای پتانسیل ریزش می پردازد. ناپیوستگی ها را دنبال نموده و نقاط تقاطع که دارای گوه می باشد را مشخص و تحلیل می نماید و نیز با داده های ورودی استریونت را رسم می نماید