نشریه علمی- پژوهشی مکانیک سنگ ایران

ا بررسی اثر طول ستون هوا بر خردشدگی ناشی از انفجار در معدن سنگ آهک نرداغی

حسن بخشنده امنيه

بهینه‌سازی پارامترهای مهندسی انفجار در معادن روباز با هدف دستیابی به درجه خردشدگی مناسب و کاهش پدیده‌های نامطلوب از مسائل حائز اهمیت است که تا کنون مطالعات زیادی در این خصوص انجام شده است. انفجار با لحاظ انقطاع هوا درون چال منجربه استفاده بهینه‌ از انرژی ماده منفجره از طریق تولید انرژی ثانویه نسبت به انفجار مرسوم می‌شود. در این روش انفجاری طول ستون هوا از پارامتر‌های مهم در طراحی است که نتایج انفجار از جمله خردشدگی را تحت تاثیر قرار می‌دهد. در این تحقیق با انجام دو انفجار در توده‌سنگ آهک معدن نرداغی قم اثر تغییر طول ستون هوا بر نتایج خردشدگی مورد بررسی قرار گرفت. در دو بلوک انفجاری به جز نسبت طول ستون هوا، الگوی حفاری و توده‌سنگ در برگیرنده یکسان است. نسبت طول ستون هوا در انفجار شماره 1 و 2 به ترتیب 20% و 31% طراحی شد. نتایج خردشدگی بعد از انفجار با استفاده از نرم‌افزار آنالیز تصویر Split Desktop ارزیابی شد. نتایج بدست آمده نشان داد انفجار شماره 1 منجر به کاهش 31% ابعاد بولدر و افزایش 66% شاخص یکنواختی نسبت به انفجار شماره 2 شده است.

بررسی تأثیر استفاده از الیاف فولادی بر پارامترهای مقاومتی بتن

یاسر علیلو کسجینی

امروزه سازه‌های بتنی با توجه به کاربردشان تحت تنش‌های مختلفی قرار می‌گیرند. این سازه‌ها اغلب در برابر تنش فشاری از مقاومت بالایی برخوردار هستند اما در مقابل کشش و یا خمش عملکرد ضعیفی از خود نشان می‌دهند. برای تقویت بتن در برابر نیروهای کششی و خمشی نیاز است سازه‌ها تسلیح شوند. در این مطالعه به بررسی خصوصیات بتن مسلح با الیاف فولادی پرداخته شده است. در طی مطالعه، آزمایش‌های تعيين خصوصيات مکانيکی بتن الیافی شامل مقاومت فشاری، مقاومت کششی دونیم شدگی و مقاومت خمشی انجام شد. بتن‌ریزی در 16 طرح اختلاط برای عیار سیمانی 200 تا 350 کیلوگرم بر مترمکعب و برای الیاف با درصدهای 5/0 تا 5/1درصد در حجم بتن انجام شده است. نمونه‌ها با توجه به آزمایش‌های مدنظر در قالب‌های استوانه‌ای ۳۰۰×۱۵۰ و 2۰۰×۱0۰ میلی‌متری و تیرهای 500×۱۰۰×۱۰۰ میلی‌متری آماده شد و پس از ۲۴ ساعت از قالب خارج شدند. نتایج آزمایش‌های مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت خمشی پس از ۲۸ روز عمل‌آوری مطابق با استانداردهای ASTM نشان می‌دهد که افزایش مقاومت فشاری و کششی بتن به ترتیب وابسته به عیار و درصد الیاف فولادی استفاده شده است. همچنین، افزایش مقاومت خمشی با درصد مصرفی الیاف ارتباط مستقیم دارد و هرچه میزان الیاف در نمونه بتنی افزایش یابد، مقاومت خمشی هم بیشتر می‌گردد. الياف فولادی مانع از گسترش ترک‌ها می‌شوند و از تشکيل ترک‌های عميق جلوگيری می‌کنند. از طرفی با افزایش مقدار درصدی الياف، بتن رفتار نرم‌شوندگی از خود نشان می‌دهد و جذب انرژی فشاری بتن افزایش می‌یابد و آهنگ کاهش مقاومت فشاری کندتر می‌شود.

طراحی و بهینه‌سازی پوشش تونل انتقال آب سد و نیروگاه سردشت در محل برخورد با زون گسله فعال زیرمرگ

مجتبی بهاالدینی

در پروسه احداث و ساخت تونلها در مناطق فعال تکتونیکی، موضوع تصادم تونل با گسل‌های فعال امری اجتناب‌ناپذیر میباشد. گسلهای فعال از دو جنبه جابجایی گسل و شرایط ضعیف زمینشناسی در ناحیه گسل میتوانند اثرات مخربی بر روی پایداری تونل داشته باشند. اگر تونل یک گسل فعال را قطع نماید، جابجایی ناگهانی گسل میتواند باعث خسارت تونل و لاینیگ آن شود. هدف اصلی این مقاله بررسی تأثیر حرکت گسل‌ فعال زیرمرگ بر پایداری تونل انتقال آب پروژه‌ی سد و نیروگاه سردشت می‌باشد. برای این منظور ابتدا مروری بر تاریخچه‌ی لرزه‌ای منطقه مورد نظر انجام شد و سپس با استفاده روش عددی تفاضل محدود، تحلیل پایداری محل تقاطع تونل با گسل زیرمرگ، صورت گرفت. نتایج بررسی حرکت گسل زیرمرگ بر پایداری لاینینگ بتنی تونل نشان داد که 18 متر از طول لاینینگ بتنی در فرودیواره و 16 متر در فرادیواره در اثر حرکت گسل دچار آسیب خواهد شد. برای جلوگیری از آسیب‌های وارده بر لاینینگ، از دو روش پیشنهادی اضافه‌حفاری پشت لاینینگ و لاینینگ انعطاف‌پذیر بهره گرفته شد. نتایج مدل‌سازی این دو روش نیز نشان داد که با اضافه‌حفاری به طول 4 متر و با پرکننده‌ای با مدول الاستیسیته‌ی 10 مگاپاسگال، میزان صدمهدیدگی لاینینگ بتنی تونل در مقابل حرکت گسل حداقل خواهد شد. همچنین با مدل‌سازی عددی لاینینگ انعطاف‌پذیر، با ساخت درزه‌های 5/0 متری و به فاصله‌ی 3 متر از یکدیگر، مشخص گردید که این روش ضمن کاهش بیش از 50 درصدی طول خرابی به مقدار قابل ملاحظهای از شدت خرابی‌ها نیز خواهد کاست.

تعيين جهت‌يافتگي ناپيوستگي¬ها با استفاده از روش فتوگرامتري (مطالعه موردي پله در تراز 2450 دیواره غربی معدن مس سرچشمه)

محسن علمی

بررسی پایداری دیواره‌های معادن در محدوده نهایی، یکی از مهمترین مباحث در علم مکانیک سنگ است. در این راستا، تعیین جهت‌یافتگی ناپیوستگی‌های توده‌سنگ امری اجتناب‌ناپذیر است. یکی از روش‌های نوین برای برداشت ناپیوستگی‌ها، روش فتوگرامتری است. در این روش برای تصویربرداری از دوربین استفاده می‌شود. اما در معادن بزرگ مقیاس، با توجه به ارتفاع دیواره‌ها و وسعت معدن، تصویربرداری با دوربین بسیار زمان‌بر و بعضا امکان‌پذیر نیست. هدف از این تحقیق بهبود کارایی روش فوتوگرامتري با استفاده از تصاوير پهپادي در ارزیابی ناپيوستگيها ميباشد. برای این منظور مطالعه‌ای در معدن مس سرچشمه، دیواره غربی، پله 2450 انجام شده است. ابتدا، منطقه مورد مطالعه با استفاده از پهپاد تصویربرداری شده است. در گام بعد به منظور پردازش تصاویر از نرم افزار Agisoft Metashape استفاده شده و تصوير سه بعدي از ناحيه مورد نظر جهت مطالعات بعدي ساخته شده است. در نهایت با استفاده از نرم افزار Sirovision، جهت یافتگی ناپیوستگی‌های موجود در تصاویر تعیین و با استفاده از نرم افزار Dips وضعیت ناپیوستگی‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور ارزیابی نتایج، برداشت ناپیوستگی به روش پنجره نیز انجام شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد دقت نتایج با روش فتوگرامتری نسبت به روش پنجره افزایش قابل توجهی داشته است. همچنین روش مورد نظر علاوه بر کارایی بالاتر، زمان برداشت ناپیوستگی‌ها را کاهش داده و از سطح اطمینان بالاتری برخوردار است.

مدل‌سازی عددی پایداری محل تقاطع تونل شیب‌دار و تونل دسترسی معدن زغال‌سنگ طبس

ستار مهدوری

به دلیل پیچیدگی طرح شبکه تونل‌ها در معادن زیرزمینی، این معادن معمولاً دارای تقاطع‌های متعددی هستند که پایداری آنها اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، پایداری یکی از تقاطع‌های دوشاخه معدن زغال‌سنگ طبس، بررسی شده است. در این راستا، با استفاده از روش عددی تفاضل محدود در محیط نرم‌افزار FLAC3D، جابه‌جایی‌ها در محل تقاطع دوشاخه بررسی شدند. سیستم نگهداری تونل شیب‌دار به صورت پیچ‌سنگ‌های تمام تزریقی با آرایش شعاعی به طول 4/2 متر و قاب‌های فولادی کشویی با فاصله‌داری 600 میلی‌متر تعریف شده است. سیستم نگهداری تونل دسترسی و مقطع ذوزنقه-شکل محل تقاطع نیز از پیچ‌سنگ‌های 3 و 7/2 متری به ترتیب در سقف و دیواره و همینطور قاب‌های فولادی متشکل از تیرهای IPB260 و IPB320 استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که بیشینه جابه‌جایی عمودی سقف تونل شیبدار قبل از حفاری تونل دسترسی 3/29 سانتی‌متر است، ولی پس از حفاری تونل دسترسی به 4/35 سانتی‌متر افزایش می‌یابد. جابه‌جایی عمودی حاصل از حفاری تقاطع، در تونل شیب‌دار عمدتاً در سمت پایه سنگی سمت زاویه بسته رخ می‌دهد. همچنین با افزایش فاصله از محل تقاطع، جابه‌جایی‌ها کاهش می‌یابد؛ به طوری‌که نرخ کاهش جابه‌جایی در تونل شیب‌دار سمت زاویه باز بیشتر از سمت زاویه بسته است.

مطالعه آزمایشگاهی خصوصیات مکانیکی سنگ‌های مصنوعی با هدف تعیین ترکیب بهینه مواد تشکیل‌دهنده

ستار مهدوری

پیشرفت صنعت ساختمان از یک ‌سو و سلیقه‌های متفاوت بشر از سوی دیگر موجب ابداع و گسترش روزافزون انواع سنگ مصنوعی شده ‌است. در این پژوهش تأثیر ویژگی‌های سنگ طبیعی، نوع دانه‌بندی سنگ‌دانه‌ها، کمیت و کیفیت ماتریکس چسباننده و نیز انواع افزودنی‌ها بر خصوصیات مکانیکی سنگ‌های مصنوعی مطالعه شده ‌است. برای این منظور نمونه‌های متعدد سنگ مصنوعی با استفاده از سنگ‌دانه‌های کربناته با دانه‌بندی‌های مختلف و ماتریکس پلیمری و سیمانی با یا بدون افزودنی سیلیس (کوارتز) و الیاف شیشه تولید و خصوصیات مکانیکی آنها در آزمایشگاه بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل، سنگ‌های مصنوعی پلیمری از نظر وزن مخصوص، تخلخل، مقاومت فشاری تک‌محوری و مقاومت کششی نتایج بهتری نسبت به سنگ‌های مصنوعی سیمانی و سنگ‌های طبیعی داشتند. در همه موارد افزودن سیلیس موجب بهبود ویژگی‌های سنگ مصنوعی شد. همچنین افزودن الیاف شیشه بر مقاومت فشاری تک‌محوری سنگ‌های مصنوعی تقریباً بی‌تأثیر بود، اما سایر ویژگی‌ها را بهبود داد. بیشترین مقاومت فشاری تک‌محوری برابر 10/109 مگاپاسکال از سنگ مرمر مصنوعی متشکل از 18% رزین اپوکسی و 10% افزودنی سیلیس به دست آمد. همین‌طور کمترین جذب آب به میزان 26/0% در سنگ مرمریت مصنوعی با 18% رزین اپوکسی و 10% افزودنی سیلیس مشاهده شد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد نوع پودر سنگ، دانه‌بندی سنگ‌دانه، نوع و مقدار ماتریکس چسباننده و نوع و نسبت افزودنی‌ها در تعیین ویژگی‌های مکانیکی سنگ مصنوعی مؤثر هستند.

تعیین ضرایب ثابت مدل‌های ارائه شده برای کرنش آماسی در سنگ‌های رسی

امین موسوی

در احداث سازه‌های زیرزمینی یکی از مواردی که بایستی به صورت خاص مخصوصاً در شرایط زمین نرم به آن توجه کرد، پدیده آماس سنگ‌های ساختگاه سازه مورد نظر می‌باشد که نه تنها در حین عملیات احداث می‌تواند مشکلاتی به پروژه اعمال کند، بلکه در حین بهره‌برداری در مدت طولانی نیز پایداری سازه را تحت تاثیر قرار می‌دهد. پدیده آماس بر اساس تعریف جامعه بین‌المللی مکانیک سنگ (ISRM)، ترکیبی از واکنش‌های فیزیکی-شیمیایی است که با حضور آب و آزادی تنش در سنگ‌های حاوی کانی‌های رسی رخ می‌دهد. از دیدگاه فیزیکی حضور آب در محیط موجب افزایش حجم کانیها و درنتیجه تولید کرنش آماسی میشود که در صورت محصور بودن محیط کرنش به فشار آماسی تبدیل خواهد شد. برای تعیین مقدار کرنش آماسی از روش‌های آزمایشگاهی استفاده می‌شود و همچنین مدل‌های ریاضی برای تعیین کرنش و تنش آماسی ارائه شده است. در این تحقیق با استفاده از روش‌های آزمایشگاهی مقدار کرنش آماسی تحت بارهای مختلف اندازه‌گیری شده است. با توجه به این آزمایشات ضرایب ثابت مدل‌هایی ریاضی ارائه شده با استفاده از تکنیک برازش نمودار به روش گاوس - نیوتن محاسبه شده است که با توجه به آن ضرایب می‌توان در زمان و مقدار تنش‌های خاص بتوان مقدار کرنش آماسی را تخمین زد. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان می‌دهد که مقدار ضریب ثابت پتانسیل کرنش آماسی (K_q) در نمونه با مقدار کانی رسی بیشتر، مقدار بیشتری بدست می‌آید. همچنین نتایج نشان می‌دهد که مقدار ضریب ثابت زمان (ƞ) و ضریب ثابت پتانسیل کرنش آماسی (K_q) به سطح تنش اعمال شده به نمونه وابسته است و با افزایش مقدار تنش، افزایش می‌یابند.

پیش بینی پارامترهای ژئومکانیکی مخزن کربناته از داده های چاه نگاری با استفاده از روش های یادگیری ماشین و رگرسیون چند متغیره

محمدرضا آقاخانی امام قیسی

پارامترهای ژئومکانیکی از جمله مدول یانگ و ضریب پواسون نقش بسیار کلیدی در عملیات حفاری و تولید چاههای نفت و گاز دارند. تعیین این پارامترها میتواند تا حد زیادی به شناخت وضعیت و مشکلات چاه کمک نماید. از آنجایی که تعیین این پارامترها به روش آزمایشگاهی بسیار پر هزینه و زمانبر میباشد در نتیجه در این پژوهش سعی شده است روشی جهت پیشبینی پارامترهای الاستیک خطی بر اساس روشهای رگرسیون چند متغیره و یادگیری ماشین بر مبنای دادههای چاه نگاری (زمان انتقال موج فشاری، چگالی و تخلخل) مربوط به یکی از چاههای گازی جنوب ایران ارائه نمود. پس از ساخت مدلها، نتایج به دست آمده از هر روش مقایسه و نتایج نشان داد روش یادگیری ماشین بر اساس کمترین مقادیر میانگین درصد خطای مطلق، ریشه میانگین مربعات خطا و بالاترین مقدار ضریب تعیین عملکرد مناسبتری در پیشبینی پارامترهای الاستیک نسبت به روش رگرسیون چند متغیره دارد. بعلاوه در این پژوهش روابط تجربی بر مبنای اطلاعات مربوط به وزنها و اریبیهای (بایاس) روش شبکه چند لایه پرسپترون (MLP ) برای پیش بینی پارامترهای الاستیک توسعه داده شد. این روابط برای روش MLP بر مبنای داده های چاه A مربوط به یکی از میادین ایران اعتبارسنجی شده و این نتیجه به دست آمد که با توجه به مقادیر ضریب تعیین 97_/0 و 96_/0 بهترتیب برای مدول یانگ و ضریب پواسون، روابط به دست آمده از این پژوهش دارای اعتبار مناسبی میباشند. در نتیجه معادلات جدید میتوانند بدون نیاز به هیچ نرم افزار یادگیری ماشین و برای چاههای جدید بر مبنای دادههای چاهنگاری استفاده شوند.

پیش بینی نرخ نفوذ ماشین های EPB TBM در زمین های نرم با استفاده از سیستم عصبی-فازی (ANFIS)

ابراهیم فرخ

مهمترین شاخص عملکرد یک TBM نرخ نفوذ است که به عنوان نسبت فاصله حفاری به زمان عملیاتی در حین حفر تونل تعریف میشود. عوامل زمین شناسی و ژئوتکنیکی، مشخصات ماشین آلات و پارامترهای عملیاتی میتوانند بر نرخ نفوذ ماشین تاثیرگذار باشند. پیشبینی نرخ نفوذ دستگاه حفاری میتواند هزینههای حفاری مکانیزه را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. در طول چند دهه گذشته، مدل‌های پیش‌بینی نرخ نفوذ به‌طور متوالی ظاهر شده‌اند که می‌توان آن‌ها را به طور کلی به سه دسته طبقه‌بندی کرد: مدل‌های نظری و آزمایش‌های آزمایشگاهی و مدل‌های تجربی بر اساس عملکرد میدانی تاریخی TBMها. در این تحقیق، پس از تجزیه و تحلیل مؤلفهها، حذف دادههای پرت و با در نظر گرفتن عوامل ژئوتکنیکی و پارامترهای مختلف دستگاه، ضریب نفوذ دستگاه EPB در 5 پروژه بررسی و پیش بینی شده است. برای این منظور از روش‌های رگرسیون خطی و روش عصبی-فازی استفاده شد. برای اعتبارسنجی هر مدل، از شاخص آماری ضریب تعیین (R²) استفاده شده است. نتایج بررسیها نشان داد که روش عصبی-فازی نسبت به دیگر روشها میزان دقت بهتری (R²=0.94) در پیشبینی نرخ نفوذ دارد. همچنین، نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که گشتاور دستگاه بیشترین تأثیر را بر میزان نفوذ دستگاه EPB دارد.

1 پیش¬بینی پایداری پایه با استفاده از الگوریتم برنامه¬نویسی بیان ژن در معادن کارگاه و پایه

Raheb Bagherpour

روشهای استخراج جزئی یکی از انواع روشهای معدنکاری زیرزمینی است که در آن به منظور تأمین ایمنی محیط کاری از پایه استفاده میشود. ارزیابی پایداری پایهها یکی از مسائل بسیار مهم در طراحی معادن زیرزمینی است به طوریکه ناپایداری پایهها منجر به خسارات جانی و مالی در عملیات معدنکاری خواهد شد. بنابراین پیشبینی پایداری پایه از اهمیت بسیاری برخوردار است. تحلیل پایداری در پیشینه تحقیق شامل روشهای تحلیلی، عددی و تجربی است که دارای محدودیت بوده و از دقت بالایی برخوردار نیستند. استفاده از الگوریتم ژنتیک ابزاری مفید برای ارزیابی پایداری پایهها است. در این مطالعه همبستگی میان پایداری پایه با پارامترهای هندسی (عرض و ارتفاع) و تنش پایه توسط روش برنامهنویسی بیان ژن (GEP) مورد بررسی قرار گرفته است. مدل پیشنهادی در یک پایگاه داده برگرفته از مطالعات پیشین اجرا شده است. عملکرد مدل توسط 4 شاخص آماری دقت، حساسیت، عدم اشتراک و ضریب همبستگی متئو مورد ارزیابی قرار گرفت که مقدار آنها به ترتیب برابر با 82_/0، 79_/0، 86_/0 و 65_/0 به دست آمده است. نتایج نشان داد که مدل توسعه داده شده از دقت مطلوبی برخوردار است و قادر به پیشبینی پایداری پایه میباشد.

مدلسازی عددی شکست هیدرولیکی با استفاده از نرم افزار المان محدود اباکوس و تعیین عوامل موثر بر فشار شروع شکست

رضا عشقی قهدریجانی

شکست هیدرولیکی به عنوان روشی برای تحریک مخازن نفتی به عوامل مختلفی بستگی دارد. از آنجا که عملیات شکست هیدرولیکی بسیار پرهزینه میباشد پیشبینی چگونگی پیشرفت عملیات و همچنین پیشبینی فشار مورد نیاز شکست برای تعیین پمپ مناسب قبل از عملیات در سایت بسیار حائز اهمیت میباشد. در پژوهش حاضر به مدلسازی عددی شکست هیدرولیکی در 4 حالت مختلف در نرم افزار المان محدود اباکوس و مقایسه نتایج حاصل با مدلسازی آزمایشگاهی آن به منظور یافتن فشار شکست پرداخته شده است. سپس تحلیل حساسیت با استفاده از نرم افزار اباکوس به منظور بررسی تاثیر تغییر پارامترهای مختلف بر روی فشار شکست انجام شد. این پارامترهای ورودی که در واقع دادههای چاه میباشند شامل مدول الستیسیته، تنش جانبی، تنش محوری، مقاومت کششی و نسبت پواسون میباشند. نتایج نشان میدهد که تنش جانبی و مقاومت کششی بیشترین تأثیر را بر روی فشار شکست دارند و تاثیر پارامترهایی مثل تنش محوری و مدول یانگ در تعیین فشار شکست بسیار ناچیز است. در این تحقیق مدلسازی انجام شده مشابه مدلهای آزمایشگاهی میباشد و نمونهها به صورت بکر و بدون هیچ ترک اولیه طراحی شده اند. نتایج حاصل از مدلسازی عددی اختلاف کمی با مدلسازی آزمایشگاهی داشتند، این اختلاف در آزمایشهای 1 و 4 کمتر از 1 درصد، در آزمایش 2 این اختلاف 13 و در آزمایش 3 این اختلاف 15 درصد محاسبه شده است. جهت ترکهای ایجاد شده با آنچه از قبل در موارد تئوری بیان شده بود و آنچه در مدلسازی آزمایشگاهی حاصل شد همخوانی داشت. ترکهای حاصل در راستای محور گمانه و عمود بر تنش جانبی به وجود آمدند. با توجه به نتایج حاصل میتوان از مدلسازی عددی جهت توسعه عملیات شکست هیدرولیکی استفاده کرد.

توسعه روشی نوین برای طراحی الگوی آتشکاری تونل با استفاده از برش زاویه‌ای (مطالعه موردی)

سینا رستم‌آبادی

انتخاب الگوی بهینه چالزنی و آتشکاری در تونل با توجه به روش‌های موجود از مسائل چالش برانگیز مهندسی است. از مهم‌ترین روش‌های طراحی الگوی چالزنی و آتشکاری در تونل می‌توان به روش انتقالانرژی، نروژی و روش سوئدی اشاره کرد. در تمام روشهای ارائه شده تأثیر قابلیت انفجارپذیری تودهسنگ بهطور کامل لحاظ نشده است. ویژگیهای ژئومکانیکی تودهسنگ به منظور آتشکاری به صورت شاخصهای مختلف قابلیت آتشکاری بیان شده است. در این تحقیق با استفاده از پارامترهای سیستم ردهبندی تودهسنگ (RMR) و اندیس انفجارپذیری تودهسنگ (BI)، پارامتر قابلیت آتشکاری تودهسنگ (RMB) ارائه شده است. با توجه به قابلیت آتشکاری تودهسنگ (RMB)، پارامترهای مقاومت فشاری تک‌محوره، جهت صفحات درزه، فاصله‌داری درزهها، بازشدگی درزهها و چگالی سنگ امتیازبندی شدهاند که در نهایت با توجه به مقادیر بدست آمده، مقدار پارامتر RMB محاسبه میشود. کمترین و بیشترین مقدار این پارامتر به ترتیب برابر با 8 و 115 است. هر چه مقدار RMB بیشتر باشد، نشان از سختی سنگ است. در ادامه به منظور بررسی نوع ماده منفجره از شاخص مقاومت زمینشناسی (GSI) استفاده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، روش جدیدی برای برش زاویهای ارائه شده است. در ادامه با توجه به روش ارائه شده، برای تونل سد نرگسی و تونل گرنگ معدن چهل کوره، الگوهای چالزنی و آتشکاری برای برش زاویهای طراحی شده است. نتایج طراحیهای انجام شده نشان داده است که مقدار پیشروی، میزان پسشکست و بیششکست و خردایش سنگ مطلوب است.

تخمین نسبت هدر رفت انرژی در حفاری توسط TBM بر اساس مدل رفتاری توده سنگ، مطالعه موردی " قطعه دوم تونل انتقال آب کرج به تهران"

مجید میراحمدی — 2023-09-08

امروزه با پیشرفت روزافزون تکنولوژی نیاز به انرژی نیز رو به افزایش بوده و به دلیل هزینه بالای تولید انرژی، کاهش هدر رفت آن بسیار ضروری است. حفاری در زمین جزو فعالیت های مهم در صنعت ژئوتکنیک، معدن و نفت میباشد. استفاده از TBM در حفر فضاهای زیرزمینی به دلیل مزایای زیادی که نسبت به روشهای سنتی و سایر روشهای مکانیزه دارد، روزبروز در حال افزایش است. مهمترین معیار اندازه-گیری مقدار مصرف انرژی در TBM انرژی ویژه حفاری است که برابر با مقدار کار انجام شده برای حفر واحد حجم سنگ میباشد. این انرژی از لحاظ تئوری باید با سطح زیر منحنی کامل تنش-کرنش که انرژی کرنشی توده سنگ نامیده می شود، برابر باشد ولی در واقع مقدار زیادی انرژی به دلایل مختلف مانند خردایش بیش از حد سنگ، غلبه بر اصطکاک بین سنگ و ابزار برش یا هدر رفت انرژی در قسمتهای مکانیکی هدر میرود. هدف از این تحقیق تخمین نسبت هدررفت انرژی در سنگهای با کیفیت مختلف با استفاده از اطلاعات واقعی ثبت شده در حفاری با TBM میباشد. براساس مدلهای رفتاری سنگ، نسبت هدر رفت انرژی در حفاری با TBM تعیین شد. به عنوان مطالعه موردی از پروژه قطعه دوم تونل انتقال آب کرج به تهران استفاده شده است. بر این اساس با محاسبه نسبت انرژی ویژه حفاری به انرژی کرنشی و نسبت انرژی کرنشی برای توده سنگ و تعیین ارتباط این دو پارامتر، مقدار نسبت هدر رفت انرژی در سنگ های با کیفیت مختلف تعیین شد. نتایج تحقیق نشان داد مقدار انرژی ویژه حفاری با افزایش عمق و کیفیت توده سنگ رابطه مستقیم دارد. نسبت انرژی کرنشی (Ψ) و هدر رفت انرژی (ʎ) با یکدیگر رابطه معکوس داشته و روابطی برای پیش بینی مقدار هدر رفت انرژی بر اساس نسبت انرژی کرنشی در سنگهای با کیفیت مختلف ارائه شد.

مدل‌سازی عددی جابه‌جایی خاک و نشست سطح زمین حین پیشروی گام‌های حفاری در روش جدید تونل‌سازی اتریشی

ستار مهدوری

امروزه با گسترش محدوده کلان‌شهرها و افزایش جمعیت، حجم ترافیک درون شهری نیز رو به افزایش است. توسعه شبکه‌های ارتباطی زیرزمینی مانند تونل‌های زیرگذر و مترو به علت عدم تداخل با رفت‌وآمد شهروندان مناسب‌ترین گزینه برای حل معضلات ترافیکی در کلان‌شهرها است. در این خصوص روش جدید تونل‌سازی اتریشی (ناتم) بهترین گزینه برای حفاری تونل در مناطق کم‌عمق شهری و در مسافت‌های کوتاه است. برای اجرای موفق روش حفاری ناتم در محیط‌های کم‌عمق شهری، برآورد و کنترل جابه‌جایی‌های سقف، کف و پیرامون تونل و به تبع آن نشست سطح زمین در هر مرحله از حفاری بسیار حائز اهمیت است. در این تحقیق، برای تخمین نشست سطح زمین در قطعه T3 تونل زیرگذر امیرکبیر در شرق تهران، از مدل‌سازی عددی در محیط نرم‌افزار پلکسیس استفاده شده است. در مدل عددی مدل رفتاری خاک سخت‌شونده (الاستوپلاستیک کامل) برای توده خاک اطراف تونل و مدل رفتاری الاستیک برای سیستم نگهداری شاتکریت (سیستم نگهداری اولیه تونل) و دیواره ‌میانی تونل لحاظ شده است. بر اساس نتایج حاصل از این تحقیق، پس از پایان مرحله نهم حفاری حداکثر مقدار جابه‌جایی کل 54 میلی‌متر، جابه‌جایی قائم سقف 53 میلی‌متر و آماس کف تونل 42 میلی‌متر به دست آمده است. بیشترین میزان جابه‌جایی‌ها مربوط به ناپایداری سقف و بالازدگی‌ها کف تونل ناشی از افزایش تنش‌های افقی در اعماق کم می‌باشد. همچنین بیشترین میزان نشست سطح زمین در پایان نُه مرحله حفاری حدود 52 میلی‌متر برآورد شده است و گودی نشست نیز در محدوده 2 تا 5 متری از دیواره میانی تونل در سطح زمین تشکیل شده است و به تدریج با پیشروی سینه‌کار به تعادل خواهد رسید. لذا کنترل جابه‌جایی خاک روباره در سه مرحله پایانی برای حفاری گالری میانی تونل نقش اصلی را در کنترل نشست سطح زمین خواهد داشت.

بررسی تأثیر برخی از پارمترهای مهم در عمل آوری خاک

امین موسوی — 2023-09-09

ماشین‌ها‌ی حفاری متعادل کننده‌ی فشار زمین (EPB) به‌صورت متداولی برای حفاری تونل‌ها در خاک‌های نرم که محدوده‌ای از خاک‌های درشت‌دانه، شن‌ها تا رس‌های سخت را دربرمی‌گیرند، به کار برده می‌شوند. طراحی این ماشین‌ها به گونه‌ای است که از خاک حفاری شده در داخل اتاقک ‌فشار برای اعمال فشار نگهدارنده به سطح سینه‌کار در طول حفاری استفاده می‌شود. خاک ایده‌آل برای ماشین EPB خاکی است که پس از حفاری و ورود به اتاقک فشار، تبدیل به ماده پلاستیک و خمیری با قابلیت اعمال فشار به سینه‌کار باشد. بدیهی است که خاک واقعی در طبیعت به‌ندرت دارای چنین ویژگی‌هایی است. بدین ترتیب تکنولوژی ‌عمل‌آوری خاک از دهه‌ی گذشته برای فائق آمدن بر این مشکلات ظهور کرده است. به فرآیند افزودن فوم و پلیمر به خاک، عملیات به‌عمل‌آوری گفته می‌شود. در تونل‌سازی با ماشین EPB رفتار خاک حفاری‌شده از هنگامی‌که در جلوی کاترهد ماشین با فوم مخلوط می‌شود تا زمانی‌که از نقاله مارپیچ خارج می‌شود، بستگی به ویژگی کارپذیری خاک به‌عمل‌آوری شده دارد. عواملی که برروی کارپذیری خاک موثر هستند شامل شاخص ‌استحکام، درصد ‌رطوبت، مقدار ذرات ‌ریزدانه و نسبت تزریق فوم (FIR) می‌باشند. هدف اصلی این مقاله بررسی تاثیر پارامتر‌های فوق به‌صورت آزمایشگاهی بر روی کارپذیری خاک به‌عمل‌آوری شده با فوم است و مقایسه آن با داده‌های واقعی مسیر خط دو قطار شهری تبریز تا بتواند به ارزیابی پارامترهای مکانیکی خاک بپردازد.

تاثیر تراشه شدن سنگ بر نرخ نفوذ ماشین حفاری تونل

مجتبی حیدری

پیش بینی نرخ نفوذ دستگاه حفاری تونل (TBM) به کمک ویژگیهای زمین شناسی سنگ‌های مسیر تونل باعث توسعه مدلهای تجربی نرخ نفوذ شده است. در این پژوهش ارتباط بین فاکتورهای زمین شناسی تراشه شدن سنگها شامل: کانی شناسی، اندازه دانه، فابریک دانه با نرخ نفوذ و سیستمهای طبقه بندی توده سنگ مورد بررسی قرار گرفته است. برای این هدف از دادههای واحدهای زمین شناسی مهندسی مسیر تونل انتقال آب گلاس در نزدیکی شهرستان نقده استفاده شده است. ارزیابی فاکتورهای تراشه شدن سنگها با روشهای آماری رگرسیون ساده، رگرسیون چندگانه خطی و غیرخطی انجام شده است. بهترین رابطه رگرسیونی چندگانه غیرخطی بین نرخ نفوذ با تراشه شدن (CP1) و شاخص کیفیت توده سنگ (RQD)، با ضریب تعیین 816/0 و درصد میانگین خطای مطلق (MAPE) برابر با 821/8 برقرار است. براساس حد و مرزهای ژئوتکنیکی پیشنهاد شده، بیشترین نرخ نفوذ (بیش از 8 میلی متر بر دور) در فاکتور تراشه شدن کمتر از 1500 و کمترین نرخ نفوذ (کمتر از 3 میلی متر بر دور) در فاکتور تراشه شدن بیشتر از 4000 رخ داده است. نتایج بدست آمده در این پژوهش میتواند به پیش بینی دقیقتر نرخ نفوذ TBM و کاهش هزینه و زمان حفاری کمک کند.

تاثیر پارامترهای مقاومتی ناپیوستگی¬ها بر میزان آبشستگی حوضچه آرامش پشت سد

سید مصلح افتخاری

یکی از راه کارهای بررسی پدیده ی آبشستگی بررسی عددی این پدیده است. نرم افزار های متعارف مورد استفاده در این زمینه توانایی مدل کردن توده سنگ را ندارند از این رو در این تحقیق تاثیر پارامترهای مقاومتی توده سنگ بر آبشستگی حوضچه ی آرامش پشت سد مورد واکاوی قرار گرفته است. بدین منظور در ابتدا توسط نرم افزار FLOW-3D محاسبات مربوط به سیال انجام گرفته است. سپس خروجی مناسب از این نرم افزار استخراج و ادامه ی تحلیل در نرم افزار المان مجزای UDEC انجام گرفته است. نتایج بیانگر تاثیر عمیق این پارامترها بر شکل و میزان آبشستگی می باشد. به صورتی که افزایش مقدار چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی درزه ها از عمق و عرض آبشستگی بحرانی و همچنین از گستره ی آن میکاهد. گرچه شدت تاثیر آن ها بر کاهش عمق و عرض آبشستگی بحرانی و گستره ی آن یکسان نیست. در ادامه معادلاتی جهت پیش بینی عمق و عرض آبشستگی پیشنهاد گردیده است.

بررسی آزمایشگاهی سایش ابزار برشی دستگاه EPB-TBM

صادق آمون — 2023-09-09

میزان سایندگی خاک و مقاومت ابزار برش در مقابل سایش یکی از مهمترین فاکتورها در راندمان ماشینهای EPB-TBM میباشد. سایش بیش ‌از اندازه، تأثیر منفی بر روی پارامترهای اجرایی دستگاه حفار داشته و کارایی دستگاه را کاهش می‌دهد. با توجه به اینکه زمان هر عملیات هایپرباریک جهت تعویض ابزارهای سایش یافته در حدود یک تا دو هفته میباشد، زمانبندی پروژه و هزینه تمام شده تونل را تحت تأثیر قرار میدهد. اما از آنجاییکه روش و آزمایش جامع و مورد قبولی در خصوص بررسی سایش و سایندگی در زمینهای نرم وجود ندارد، در این مطالعه جهت درک بهتر اندرکنش بین خاک و ابزار برش اقدام به طراحی و ساخت دستگاه شبیه ساز حفاری TBM شده است. در این مقاله، پس از معرفی دستگاه جدید ساخته شده در دانشگاه صنعتی سهند تبریز- ایران به منظور شبیه سازی مکانیزم حفاری TBM، به بررسی تاثیر دانسیته دو نوع خاک با دانه بندی متفاوت و با رطوبت های مختلف بر میزان سایش ابزار برش تحت شرایط مختلف پرداخته شده است. از مهمترین ویژگیهای این دستگاه میتوان به سرعت پایین چرخش کلهحفار (مشابه ماشینهای EPB)، تماس مداوم ابزار برش با خاک دست نخورده، تزریق مداوم مواد عمل آوری با فشار تزریق مشخص در طول آزمایش و کارکرد افقی شبیه TBM آن اشاره کرد. نتایج اولیه آزمایشهای انجام شده نشان میدهد که با افزایش دانسیته خاک از 5/1 تا 2 گرم بر سانتیمتر مکعب در رطوبت 7 درصد مقدار بیشینه سایش ابزارهای برش از 1/4 درصد به 6/11 درصد افزایش پیدا میکند. این روند افزایشی برای رطوبت 13 درصد نیز صادق است. همچنین بررسی سایش در تراکم های مختلف و در درصدهای رطوبت مختلف نشان میدهد در شرایط یکسان، در درصد رطوبت بیشتر، مقدار سایش کاهش مییابد. نتایج برخی آزمایشات عملکردی نشان میدهد که با افزایش نرخ نفوذ و سرعت چرخش کلهحفار در شرایط متفاوت، به ترتیب سایش ابزار کاهش و افزایش مییابد.

بررسی تاثیر عمق نفوذ و سرعت دیسک برنیروهای برش سنگ بر اساس نتایج شبیه‌سازی با نرم‌افزار LS-DYNA

شاهین فتاحی دهکبودی

نیروهای اعمال شده به دیسک‌های برشی از جمله مهم‌ترین پارامترهای طراحی ماشین‌های حفار در زمین‌های سخت هستند. این نیروها شامل نیروی عمودی و چرخشی می‌باشند. برای طراحی ماشین حفار نیاز به بررسی دقیق نیرو‌های مذکور می‌باشد که تحت تاثیر عواملی چون عمق نفوذ، فاصله‌داری، سرعت خطی و چرخشی دیسک تغییر می‌کنند. از این رو نیاز به آزمایشات برش خطی برای درک تاثیر هریک از موارد ذکر شده می‌باشد. از آنجا که آزمایشات برش خطی زمان‌بر و پرهزینه است شبیه‌سازی‌های عددی بادقت بالا می‌تواند جایگزین مناسبی باشد. در این مقاله با استفاده از نرم‌افزار LS-DYNA ابتدا شبیه‌سازی‌های لازم برای اعتبارسنجی با مدل رفتاری جانسون هالمکوئیست بتن (JHC) انجام شده، سپس با تکیه بر تغییر متغیر‌های عمق نفوذ، سرعت خطی و چرخشی دیسک به بررسی تاثیر آن‌ها پرداخته شده. بر اساس نتایج به دست آمده با افزایش عمق نفوذ از ۵/۲ به ۶/۷ میلی‌متر نیروی عمودی از ۹۶ به ۱۵۹ کیلونیوتن می‌رسد. این نتیجه با تاثیری بیشتر برای نیروی چرخشی صادق می‌باشد، به این صورت که نیروی چرخشی از ۱/۶ به ۵/۲۲ کیلونیوتن افزایش می‌یابد. با افزایش سرعت خطی و چرخشی دیسک‌ها نیروهای عمودی و چرخشی کاهش می‌یابد، اما این کاهش بسیار کم است. بر اساس نتایج به دست آمده افزایش سرعت خطی از ۳۳/۰ به ۶۵/۱ میلی‌متر تنها باعث افزایش ۱۳ درصدی نیروی عمودی (از ۱۵۵ به ۱۳۵ کیلونیوتن) و کاهش ۵ درصدی نیروی چرخشی (از ۶/۲۰ به ۵/۱۹ کیلونیوتن) می‌شود.

مدلسازی یکپارچه IPM جهت بررسی روش های کنترل ذرات سازندی در مخازن نفتی

محمدمهدی کربلا

یکی از چالشهای تولید نفت از مخازن و لایههای ماسهسنگی، تولید ذرات سازندی یا ماسه است. تولید ماسه به معنی حرکت ذرات سازند به سمت چاه میباشد. این پدیده زمانی به وقوع میپیوندد که دیواره چاه یا کانالهای مشبککاری شده، استحکام کافی در مقابل افت فشار و برهم خوردن تنشهای برجا را نداشته باشند. مهمترین اثرات تولید ماسه، کاهش تولید نفت و استهلاک تجهیزات است که برای جلوگیری از تولید این ذرات از ابزارهای درون چاهی استفاده می‌شود. همواره مسئله مورد بررسی این است که با تولید ماسه، بهترین نرخ تولید نفت در کدام مدل کنترلکننده بدست می‌آید. بررسی انواع کنترلکنندهها همواره مورد نیاز صنعت چاه می باشد. هر یک از کنترلکنندهها میتوانند نقشهای متفاوتی را ایفا کنند، که با توجه به پارامترهای تاثیرگذار، باید بهینهترین مدل کنترلکننده را مورد استفاده قرارداد. این مقاله با استفاده از مدل یکپارچه ipm، اثر روشهای مختلف کنترل تولید ماسه، در بلندمدت بر روی میزان تولید و درآمد یک میدان نفتی واقع در جنوب ایران را بررسی کرده است. با استفاده از این مدل به بررسی انواع کنترلکنندهها پرداخته ایم. با کم کردن هزینههای تولید آب از مجموع درآمدهای نفت و گاز، بیشترین درآمد طی 40 سال در مدل توری از پیش پک شده بدست آمده است.

مقایسه قابلیت ها و کارآیی روش های مختلف در پیش بینی عملکرد ماشین حفر تونل و پیشنهاد بهترین روش برای ارائه مدل پیش بینی

سیدامیراسعد فاطمی — 2023-03-15

برآورد نرخ نفوذ ماشين در سنگ اولين و مهمترين گام در پيش بيني زمان اجراي حفر مکانيزه تونل است. در چند دهه اخیر مطالعات زیادی برای پیش بینی نفوذ TBM انجام شده است که در آنها از روش های مختلفی استفاده شده است. در این تحقیق روش های مختلف استفاده شده برای پیشنهاد یک رابطه برای پیش بینی نرخ نفوذ پیاده سازی شد تا نقاط ضعف و قوت آن ها با هم مقایسه شوند. به همین منظور پايگاه داده اي از اطلاعات حين حفر تونل گلاب شامل پارامترهای عملیلاتی ماشین و ژئومکانیکی سنگ ايجاد شد. با استفاده از اطلاعات پايگاه داده ايجاد شده، ميزان تاثير پارامترهاي مختلف ژئومکانيکي بر عملکرد ماشین بررسي شد که تاثير فاصله‌داري درزه‌ها و RQD بيشتر از ساير پارامترها بود و مقاومت فشاري تک محوري تاثير کمي بر مقدار نفوذ داشت. با استفاده از روش هاي مختلف تحليل رگرسيون روابطي براي پيش بيني نرخ نفوذ ارائه شد که روش SMo رگرسيون دقت بالاتری نشان داد، برای تعیین ضرایب پارامترهای موثر بر عملکرد ماشین از الگوریتم PSO نیز بهره گرفته شد. بعلاوه از روش شبکه عصبی مصنوعی نیز استفاده شد که اگرچه دقت بالاتری از سایر روش ها داشت اما به علت عدم ارائه یک رابطه مشخص کارآیی کمتری نسبت به سایر روش ها دارد. با کمک روش‌هاي يادگيري ماشين و ساخت درخت تصميم و با اولويت دهي به پارامترهاي ژئومکانيکي موثرتر، يک سيستم طبقه بندي براي پيش بيني نرخ نفوذ پيشنهاد شده است. با توجه به نتایج بدست آمده و مقایسه روش های استفاده شده، بهترین کارآیی را روش استفاده از درخت تصمیم نشان داد و نتیجه حاصله به عنوان یک سیستم رده بندی پیش بینی نرخ نفوذ پیشنهاد شد

توسعه روشی نوین برای طراحی الگو و پیشبینی نتایج حاصل از آتشکاری تونل براساس مطالعات پارامتریک علمی و میدانی با توجه به برشهای زاویهای

مهدی محمدی

انتخاب الگوی بهینه چالزنی و آتشکاری در تونل با توجه به روش‌های موجود از مسائل چالش برانگیز مهندسی است. از مهم‌ترین روش‌های طراحی الگوی چالزنی و آتشکاری در تونل می‌توان به روش انتقالانرژی، نروژی و روش سوئدی اشاره کرد. در تمام روشهای ارائه شده به پارامترهای نوع ماده منفجره و شرایط تودهسنگ(چگالی، مقاومتفشاری، شرایط درزهداری و غیره) اشارهای نشده است. ویژگیهای ژئومکانیکی تودهسنگ به منظور آتشکاری به صورت شاخصهای مختلف قابلیت آتشکاری بیان شده است. در این تحقیق با استفاده از پارامترهای سیستم ردهبندی تودهسنگ(RMR) و اندیس انفجارپذیری تودهسنگ(BI)، پارامتر قابلیت آتشکاری تودهسنگ(RMB) ارائه شده است. با توجه به قابلیت آتشکاری تودهسنگ(RMB)، پارامترهای مقاومت فشاری تک محوره، جهت صفحات درزه، فاصله داری درزهها، بازشدگی درزهها و چگالی سنگ امتیازبندی شدهاند که در نهایت با توجه به مقادیر بدست آمده، مقدار پارامتر RMB محاسبه میشود. کمترین و بیشترین مقدار این پارامتر به ترتیب برابر با 8 و 115 میباشد. هر چه مقدار RMB بیشتر باشد، نشان از سختی سنگ است. در ادامه به منظور بررسی نوع ماده منفجره از شاخص مقاومت زمینشناسی(GSI) استفاده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، دستورالعملهای روش جدید برای برش زاویهای ارائه شده است. در ادامه با توجه به روش ارائه شده، برای تونل سد نرگسی، الگوهای چالزنی و آتشکاری برای برش زاویهای طراحی شده است. نتایج طراحیهای انجام شده نشان داده است که مقدار پیشروی 35/1-45/1متر، حداکثر پرتاب سنگ 12متر، پسشکست و بیششکست به ترتیب 6 و 4 درصد، حداکثر ابعاد سنگ حاصل از انفجار 25 سانتیمتر و حجم استخراجی 18 مترمربع بوده است.

ارزیابی نشـست سـطح زمین ناشی از تونلسازی به¬روش حفاری مرحله¬ای در زمین¬های نرم

میثم آقاجری — 2023-03-16

امروزه نشست سطح زمین در محیطهای شهری یکی از مسائل مهم در حوزه تونلسازی در زمینهای نرم محسوب میشود. عدم توجه کافی به طراحی یک روش حفاری مناسب می تواند منجر به ناپایداری فضای زیرزمینی و در نتیجه ایجاد نشست در سطح زمین و بدنبال آن آسیب جدی به سازه های مجاور گردد. مطالعه حاضر با تمرکز بر روی پارامترهای فیزیکی و مکانیکی زمین و نیز شرایط هندسی تونل خط 6 متروی تهران در بخش شمالی، سعی در طراحی و ارائه یک روش حفاری مناسب در کنترل نشست سطح زمین دارد. از اینرو به کمک نرم افزار المان محدود Plaxis 3D Tunnel، با شبیهسازی فرآیند حفاری تونل خط 6 متروی تهران و مقایسه نتایج با دادههای ابزاردقیق، نشست سطح زمین مورد ارزیابی قرار گرفت. از میان روشهای حفاری مورد بررسی (برش حلقهای RC، دیافراگم میانی CD و طاق و پاطاق T&B)، روش برش حلقهای از عملکرد بهتری در کنترل نشست سطح زمین برخوردار میباشد. همچنین با بررسی توالی حفاری و فواصل سینهکار حفاری در روش برش حلقهای، مشخص شد با کاهش حجم حفاری و افزایش فاصله میان سینهکارهای مختلف، اندازه زونهای توزیع تنش و تداخل آنها بر یکدیگر در اطراف تونل کاهش یافته و در نتیجه نشست کمتری در سطح زمین ایجاد میگردد.

مدل‌سازی عددی برش سنگ با استفاده از جت آب فشار قوی

ستار مهدوری — 2023-09-08

جت آب فشار قوی کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف برای برش انواع مواد فلزی، چوبی، کاغذی، بتنی و سنگی دارد. در این تحقیق فرآیند برش سنگ توسط جت آب فشار قوی با هدف تعیین پارامتر‌های بهینه و بهبود راندمان فرآیند برش سنگ با استفاده از مدل‌سازی عددی، شبیه‌سازی شده است. در مدل عددی ذرات ساینده به همراه جریان آب تحت فشار با سرعت زیاد از نازل جت آب خارج شده و المان‌های سنگ را برش می‌دهند. فرآیند برش سنگ توسط جت آب به روش عددی اجزاء محدود- هیدرودینامیک ذرات روان در نرم‌‌‌‌‌‌‌افزار LS-DYNA شبیه‌سازی شده است. اثر پارامتر‌های سرعت، ‌زمان توقف، غلظت حجمی و قطر ذرات ساینده بر روی عمق و حجم برش سنگ‌ بررسی شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که با افزایش سرعت جت آب، عمق و حجم برش سنگ افزایش می‌یابد. با افزایش زمان توقف جت آب روی سنگ، انرژی بیشتری برای برش صرف می‌شود که منجر به افزایش عمق و حجم برش سنگ می‌شود. همچنین با افزایش غلظت حجمی ذرات ساینده تا 3 درصد، عمق و حجم برش سنگ با شیب ملایم افزایش می‌یابد ولی بعد از آن بهبود چشم‌گیری در افزایش عمق و حجم برش مشاهده نمی‌شود. با افزایش قطر ذرات ساینده تا 1 میلی‌متر نیز عمق و حجم برش سنگ افزایش می‌یابد ولی بعد از آن عمق و حجم برش ثابت مانده یا کاهش می‌یابد. بنابراین به منظور بهبود کیفیت برش سنگ مورد مطالعه در این تحقیق، در کنار سایر مفروضات غلظت حجمی ذرات ساینده حدود 3 درصد و قطر ذرات ساینده حدود 1 میلی‌متر توصیه می‌شود.

بررسی اثر تغییر عمق نفوذ ،مساحت و سرعت دیسک برشی بر نیروی‌های وارده بر دیسک برشی با لبه V شکل

شاهین فتاحی دهکبودی — 2023-03-16

دیسک برشی با لبه V شکل یکی از انواع دیسک‌های برشی مورد استفاده برای کله حفار ماشین تمام مقطع تونل می‌باشد که محاسبه نیروهای وارده بر آن از اهمیت به سزایی برای طراحی کله حفار برخوردار می‌باشد. امروزه با پیشرفت نرم‌افزارهای مدل‌سازی از جمله نرم‌افزار LS-DYNA امکان استفاده از آن‌ها برای پیش‌بینی نیرو‌‌های وارده بر دیسک ها فراهم شده است. در این مقاله با انجام یکسری شبیه‌سازی با نرم‌افزار مذکور در عمق نفوذ، اثر سرعت خطی و زاویه لبه بر نیروها مورد بررسی قرار گرفته است. بر این اساس، نتایج شبیه سازی ها نشان می‌دهد در اثر افزایش عمق نفوذ سه دیسک با زاویه لبه ۶۰، ۹۰ و ۱۲۰ درجه از ۵/۲ به ۶/۷ میلی‌متر، نیروی عمودی به ترتیب ۳۶، ۵۱ و ۸۶ درصد افزایش و نیروی چرخشی به ترتیب ۷۹، ۹۶ و ۱۲۰ درصد افزایش می‌یابد. آهنگ تاثیر سرعت خطی برای نیروی عمودی و چرخشی به ترتیب ۸۵/۲۳+ و ۸۶/۳+ کیلونیوتن است. همچنین مدل‌سازی‌ها نشان می دهد نیروی وارده بر دیسک‌های پیرامونی به مراتب بیشتر از دیسک‌های مرکزی می‌باشد. در تمامی سرعت‌های شبیه‌سازی شده با افزایش زاویه لبه دیسک و عمق نفوذ میزان نیروی وارده بر دیسک برشی افزایش می‌یابد که این نتیجه نمایش دهنده رابطه مستقیم سطح تماس و نیروی وارده بر دیسک برشی است، با توجه به روابط ارائه شده در این مقاله، تاثیر عمق نفوذ بسیار بیشتر از تاثیر مقدار زاویه لبه می‌باشد.

بکارگیری آزمونی نوین جهت اندازه گیری درجای مشخصات مکانیکی صخره سنگ ها و بتن

علی صابری ورزنه — 2023-04-14

مقاومت فشاری تک محوری سنگها دارای اهمیت زیادی میباشد. به عنوان مثال در طراحی سازههای سطحی و زیرسطحی، در تجزیه و تحلیل پایداری شیبها و طراحی تونلها و غارهای سنگی مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین از مهمترین مشخصات مکانیکی بتنها، مقاومت فشاری آن میباشد. آزمونهای فراوانی برای اندازهگیری مقاومت فشاری تک محوری سنگها و بتنها موجود میباشد که یا جزء روشهای مخرب بوده و یا وسایل بکار رفته در آنها دارای قیمت زیادی میباشد. در این مقاله از روشی نوین با نام "انتقال اصطکاک" استفاده شده که دارای دقت بالا و کاربری وسیع بوده که قابلیت اندازهگیری مقاومت فشاری تک محوری مصالح مختلف از جمله انواع سنگها و بتنها را دارا است. در این تحقیق با استفاده از روش انتقال اصطکاک، مقاومت فشاری تک محوری 7 نوع سنگ و 8 نوع بتن بدست آمده است. سپس نتایج حاصل از این آزمون با آزمونهای استاندارد مورد مقایسه قرار گرفته است. همچنین با رسم نمودارهای کالیبراسیون، معادلات مورد نیاز برای تبدیل نتایج آزمون "انتقال اصطکاک" به مقاومت فشاری تک محوری سنگها و بتنها ارائه شده است. رابطه خطی y=0.62x میان مقاومت فشاری تک محوری سنگها با نتایج حاصله از آزمون انتقال اصطکاک بدست آمده است که با توجه به ضریب همبستگی برابر با 91 درصد، میتوان با بکارگیری آزمون انتقال اصطکاک، مقاومت فشاری تک محوری سنگها را اندازهگیری نمود.

اثر میدان تنش بر طراحی هندسی تونل‌های نعل اسبی

محمد محمدی

تونل‌ها یکی از سازه‌های زیرزمینی است که سهم مهمی در حمل و نقل، انتقال آب، انتقال خطوط مخابرات و کابل‌های زیرزمینی دارند. تعیین میزان انحنای مناسب برای دیواره‌ها، سقف و کف تونل‌های نعل اسبی و گنبدی شکل با توجه به جهت و نسبت مقدار تنش‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است چرا که تعیین انحنا بهینه باعث کاهش میزان عوامل ناپایدار کننده بر روی پوشش تونل شده و می‌توان میزان حجم و در نتیجه هزینه مصالح مصرفی سامانه نگهداری را در مقطع کاهش داده و در نتیجه هزینه احداث و مدت زمان ساخت تونل را به‌صورت چشمگیری کم کرد. در تحقیق حاضر با هدف تعیین مقطع بهینه تونل (از نظر تغیرشکل، تمرکز تنش و همچنین کاهش حجم و در نتیجه هزینه مصالح مصرفی در سامانه نگهداری) با استفاده از مدل‌سازی تفاضل محدود دو بعدی به کمک نرم افزار FLAC، تونل با مقاطع هندسی دارای شعاع‌های انحنا مختلف برای دیواره‌ها، سقف و کف به ازای نسبت‌های مختلف از تنش افقی به قائم مورد بررسی قرار گفته است. نتایج تحقیق نشان داد مقطع نعل اسبی با دیواره‌های قوسی در مجموع از نظر مقادیر تمرکز تنش و تنش‌های القایی ناشی از حفاری تونل و همچنین مقادیر تغیرشکل تونل، نسبت به سایر مقاطع بررسی شده مقطع بهینهای به شمار می‌رود.

نقش عوامل عملیاتی در برآورد پارامترهای مقاومتی سنگ به روش میکروحفاری

سجاد کلانتری — 2023-03-14

تعیین پارامترهای مقاومتی سنگ همچون چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی و مقاومت فشاری تک محوره بروش حفاری بدلیل سهولت و سریعتر بودن آن مورد توجه می‌باشد و حفاری در مقیاس کوچک می‌تواند بعنوان یک روش غیر مخرب محسوب شود. در این راستا روشهای مختلف تجربی و تحلیلی جهت استفاده از این تکنیک برای برآورد مقاومت فشاری تک محوره ارائه شده است که توجه به مکانیزم فرآیند حفاری به ویژه در مقایسه با فرآیند برش مستقیم توسط ابزارهای برشی تکی و نقش پارامترهای مختلف موثر اهمیت زیادی دارد. بررسی و تعیین نقش این پارامترها در مدلهای مختلف ارائه شده می‌تواند در افزایش کارائی آنها مفید باشد. از این رو در این تحقیق به نقش پارامترهای مختلف از جمله هندسه مته و ساییدگی آن و همچنین عوامل حفاری مانند نرخ نفوذ، سرعت چرخش مته و جنس مته پرداخته شده است. زیرا تعیین محدوده مناسب این پارامترها می‌تواند قدمی در جهت استاندارد سازی این روش برای استفاده مطمئن از آن باشد. آزمایشهای حفاری در یک سنگ مرمر توسط یک دستگاه حفاری دستی قابل حمل که برای این منظور ساخته شده انجام می‌گیرد و نقش هر کدام از پارامترهای عمق نفوذ، هندسه مته، ساییدگی مته و سرعت چرخش مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که درصورت انتخاب درست این پارامترها، پارامترهای مقاورمتی برآورد شده، با نتایج آزمونهای استاندارد مرسوم مطابقت خوبی دارد و بویژه پارامتر عمق نفوذ درصورت انتخاب سرعت چرخش و بار پشت مته مناسب جهت حفظ آن، تنها راندمان حفاری را تحت تاثیر قرار می‌دهد. در این میان پارامترهای ساییدگی مته و زاویه شیب مته نقش مهمی دارند. بطوریکه جهت برآورد پارامترهای مقاومتی سنگ استفاده از یک مته کند ضرورت دارد. در صورت استفاده از مته هایی با کندی محدود و زاویه شیب مناسب تاثیری در پارامترهای برآورد شده ندارد.

مدلسازی یکپارچه IPM جهت بررسی روش¬های کنترل ذرات سازندی در مخازن نفتی

محمدمهدی کربلا — 2023-04-14

یکی از چالشهای تولید نفت از مخازن و لایههای ماسهسنگی، تولید ذرات سازندی یا ماسه است. تولید ماسه به معنی حرکت ذرات سازند به سمت چاه میباشد. این پدیده زمانی به وقوع میپیوندد که دیواره چاه یا کانالهای مشبککاری شده، استحکام کافی در مقابل افت فشار و برهم خوردن تنشهای برجا را نداشته باشند. مهمترین اثرات تولید ماسه، کاهش تولید نفت و استهلاک تجهیزات است که برای جلوگیری از تولید این ذرات از ابزارهای درون چاهی استفاده می‌شود. همواره مسئله مورد بررسی این است که با تولید ماسه، بهترین نرخ تولید نفت در کدام مدل کنترلکننده بدست می‌آید. بررسی انواع کنترلکنندهها همواره موردنیاز صنعت چاه می باشد. هر یک از کنترلکننده ها میتوانند نقشهای متفاوتی را ایفا کنند، که با توجه به پارامترهای تاثیرگذار، باید بهینهترین مدل کنترلکننده را مورد استفاده قرارداد. این مقاله با استفاده از مدل یکپارچه ipm، اثر روشهای مختلف کنترل تولید ماسه، در بلندمدت بر روی میزان تولید و درآمد یک میدان نفتی واقع در جنوب ایران را بررسی کرده است. با استفاده از این مدل به بررسی انواع کنترلکنندهها پرداخته ایم. با کم کردن هزینههای تولید آب از مجموع درآمدهای نفت و گاز، بیشترین درآمد طی 40 سال در مدل توری از پیش پک شده بدست آمده است.

بهینه‌سازی مسیر چاه انحرافی بر اساس روش بهینه‌سازی ازدحام ذرات

امیرحسین جنابی — 2023-03-16

طراحی و بهینه‌سازی مسیر چاه‌های انحرافی با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) با هدف رسیدن به طول مسیر بهینه و کمترین هزینه، موضوعی است که در این مقاله به آن پرداخته شده است. PSO یک الگوریتم محاسباتی است که از حرکت جمعی برخی از حیوانات مانند دسته پرندگان و ماهی‌ها الهام گرفته است. در طراحی مسیر چاه، مقدار عمق اندازه‌گیری‌شده واقعی (TMD) در اولویت است و سپس سایر پارامتر‌های مهم هندسی نظیر عمق تا نقطه شروع انحراف (D_KOP)، شیب، آزیموت و قسمت افقی (HD) مورد توجهات بعدی قرار گرفته‏اند. محاسبات طراحی مسیر که در محیط MATLAB انجام گرفته، بر اساس یک چاه واقعی حفر شده در مصر انجام شده که قبلاً توسط شوکر [20] با الگوریتم ژنتیک و آتش‌نژاد [2] با PSO کلاسیک (متفاوت با کار این مقاله) طراحی شده بود. آنچه که نسخه‌های مختلف کلاسیک را رقم می‌زند تغییر در وزن اینرسی است. دستاورد مهم این تحقیق، پیشنهاد طراحی مسیر بهینه یک چاه انحرافی با استفاده از روش PSO است که خود یکی از انواع روش‌های هوش مصنوعی است. نتیجه به این‏صورت قابل تدوین است که مقدار TMD روش ابرهارت – شی مقدار 08/14838 فوت پیشنهاد می‌دهد که از روش آتش‌نژاد و روش شوکر کمتر پیش‌بینی می‌کند و تلاشی جهت بهبود مسیر بهینه می‌باشد و در کاهش هزینه حفر چاه مؤثر است.

طراحی، ساخت و اجرای آزمون برجای اولین دیلاتومتر تیغه¬ای مجهز به سنسور الکترونیکی حساس به لرزش در خط 6 مترو تهران

علی دادخواه تهرانی — 2023-03-16

مشخصات فیزیکی و مکانیکی خاک اصولاً از طریق انجام آزمونهای آزمایشگاهی و برجا در اختیار طراح پروژه قرار میگیرد. آزمون دیلاتومتری جزء آزمونهای برجای ژئوتکنیک و مکانیکسنگ است که حدود 40 سال پیش در اروپا و سپس در آمریکا معرفی شد. این دستگاه از زمان اختراع تاکنون، بنا به نيازهای گوناگون در پروژهها تغییراتی داشته و مجهزتر شده است. افزودن ژئوفون جهت محاسبه سرعت موج برشی خاک يکي از اين موارد بود. در این پروژه سعی شده تا بجای ژئوفون بعنوان یک قطعه الکتریکی، از سنسور الکترونیکی حساس به لرزش با عمر زیاد، هزینه پایینتر و ابعاد کوچکتر استفاده شود. بررسی امکان دريافت سرعت موج برشي خاک (V_s) و همچنین دستیابی به مدول برشی حداکثر خاک (G)، از دیگر اهداف این پروژه بود. طراحی تیغه و راد توسط نرم افزار AutoCAD 3D و تراشکاری با دستگاه CNC انجام شد. طراحی برد درایور با نرم افزار Fritzing و ساخت PCB بصورت دستی انجام و سپس قطعات الکترونیکی مونتاژ شدند. پس از اتمام طراحی و ساخت دیلاتومتر، آزمون برجا در ایستگاه درحال ساخت بهارشیراز در خط 6 مترو تهران انجام شد. نتایج دستگاه ساخته شده نشان داد که امکان اندازه‌گیری پارامترهای خاک وجود دارد. سرعت موج برشی خاک V_s=504.5 متر بر ثانیه و مدول برشی حداکثر G₀=4.33 مگا پاسکال اندازهگیری شد. همچنین به منظور ارزیابی نتایج و کالیبره کردن دستگاه اجرای آزمون مقایسهای پیشنهاد میشود.

بررسی تأثیر خواص سنگ‌شناسی سنگ‌های ساختمانی گرانیتی بر سایش سگمنت‌های الماسه‌ی دیسک‌های برش

علی رضایی — 2023-03-14

در این تحقیق تأثیر برخی از خواص سنگ‌شناسی سنگ‌های ساختمانی گرانیتی ایران بر سایش سگمنت‌های الماسه‌ی دیسک‌های برش بررسی شده است. بدین منظور چهارده نمونه سنگ گرانیت تجاری پرکاربرد ایران با ترکیب کانی‌شناسی متفاوت، تهیه شد. مطالعات کانی‌شناسی و سنگ‌شناسی روی نمونه‌ها از طریق مطالعه مقاطع نازک انجام شد و از این طریق سه پارامتر مهم سنگ‌شناسی تأثیرگذار بر سایندگی، شامل محتوای کوارتز معادل، سختی کلی موهس و متوسط اندازه دانه‌ها برای هر نمونه تعیین گردید. سپس در آزمایشگاه نمونه‌های سنگ، به وسیله دستگاه برش مجهز به دیسک‌ دایرهای، برش داده شدند و از این طریق مقدار سایش سگمنت (W_s) با توجه به تغییر وزن آن قبل و بعد از برش برای هر نمونه تعیین گردید. در مرحله بعد به کمک نرم افزار آماری SPSS، ارتباط بین پارامترهای سنگشناسی با سایش سگمنت از طریق مطالعات آماری تحلیل رگرسیون، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که محتوای کوارتز معادل بیشترین تأثیر را بر مقدار سایش سگمنت دارد و رابطه خطی بین این پارامتر با سایش سگمنت، رابطهای مناسب و منطقی به منظور تخمین سایش ابزار برش حین برش سنگهای ساختمانی گرانیتی میباشد. مقدار ضریب تعیین (R²)، برای این رابطه برابر با 0.728 بدست آمد که بیانگر آن است که رابطه پیشنهادی قادر است با دقت قابل قبول سایش سگمنت را پیشبینی کند.

بررسی دینامیکی سازه های زیرزمینی تحت اثر زلزله (مطالعه موردی: مغار لوارک)

عارف جابری

بطور کلی طراحی دینامیکی سازه های زیرزمینی از پیچیدگی و دشواری خاصی برخوردار است و به دلیل آنکه سازه ای زیرزمینی از نظر بارگذاری دینامیکی، آسیب پذیری کمتری نسبت به سازه های سطحی دارند، اهمیت تحلیل دینامیکی این سازه ها در طول کاربریشان احساس می گردد. هدف از این تحقیق بررسی پایداری مغار لوارک تحت بارگذاری دینامیکی می باشد. در راستای نیل به هدف از نرم افزار FLAC^3D جهت مدلسازی و تحلیل ها استفاده شد. در این تحقیق ابتدا پایداری مغار لوارک در حالت استاتیکی مورد بررسی قرار گرفت که در این بررسی به کمک معیار کرنش بحرانی پایداری مغار بررسی شد؛ با توجه به آن که میزان کرنش برشی در مدلسازی برابر بدست آمد و این میزان کمتر از کرنش برشی محاسبه شده حاصل از ساکورایی بود؛ بنابراین پایداری تونل از لحاظ استاتیکی مشخص شد. به منظور ارزیابی پایداری مغار در حالت دینامیکی تحت بارگذاری زلزله از معیار حداکثر سرعت ذره ای استفاده شد که این مقدار بحرانی برابر 20 سانتی متر بر ثانیه می باشد؛ با توجه به بررسی ها حداکثر سرعت بحرانی رخ داده در مغار 59/4 سانتی متر ثانیه است، لذا مغار نیروگاه لوارک تحت بارگذاری زلزله طبس پایدار بود. در نهایت صحت مدل ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت که نشان از صحت مدل ساخته شده داشت.

تشکیل ناحیه خرد شده پیرامون تونل در حفاری مکانیزه توده سنگ سخت تحت تنش بالا و تاثیر آن بر انتخاب نوع دستگاه حفاری مکانیزه

بهروز درودیان موحد — 2023-04-25

حفاری مکانیزه بر خلاف روش چالزنی و آتشباری، موجب حداقل آشفتگی در توده سنگ اطراف تونل میشود. با این حال، حفاری در سنگ سخت تحت تنش بالا، ضمن تغییرات در سطح تنش می تواند باعث توسعه ترک و تخریب توده سنگ اطراف تونل شود. تشکیل ناحیه تخریب در چنین شرایطی به صورت پوسته شدگی سنگ ظاهر میشود و می تواند در هنگام استفاده از دستگاه حفاری تونل (TBM)، به خصوص از نوع گریپردار، مشکلاتی ایجاد نماید. دستگاه گریپردار برای حفاری باید به دیواره تونل جک بزند. بنابراین، بروز پدیده پوسته شدگی، شرایط استقرار و جک زدن دستگاه به جداره تونل را با مشکل مواجه میسازد و از پیشروی آن جلوگیری می کند. علاوه بر این، نفوذپذیری توده سنگ اطراف تونل به واسطه توسعه ترک و همچنین شرایط سازه سگمنت به واسطه تشکیل ضخامتی از توده سنگ آشفته و نهایتاً سیستم ابزار دقیق تونل، تغییر خواهد کرد. این مطالعه به بررسی آسیب در حفاری مکانیزه با قطرهای مختلف در شرایط تنشهای بالا ناشی از روباره زیاد و یا تکتونیک منطقه ناشی از گسلش پرداخته است. تعیین ضخامت ناحیه آسیب در اطراف فضای حفاری در سنگ سخت بر اساس روش شروع آسیب و حد پوسته شدگی (DISL) و با استفاده از مدل سازی عددی سه بعدی در نرم افزار Midas GTS NX به انجام رسیده است. بر اساس نتایج تحلیلهای صورتگرفته، مشخص شد توده سنگ سخت تحت روباره زیاد (بیش از 1000 متر) یا با روباره کم ولی تحت شرایط تکتونیکی (نسبت تنش افقی به عمودی بالا) مستعد تشکیل ناحیه تخریب در اطراف فضای حفاری میباشد. نتایج این تحقیق نشان داد که ضخامت ناحیه تخریب^[1] با افزایش مقدار K و قطر تونل مطابقت دارد و از طرف دیگر ضخامت ناحیه بشدت آسیب دیده^[2] با افزایش روباره (تنشهای فشاری بالا) و قطر تونل افزایش می‌یابد به نحوی که ضخامت ناحیه HDZ بین 10 تا 50 سانتی‌متر در دیواره (محل نشیمنگاه کفشک) برای روبارههای بیشتر از 1000 متر و همچنین ضخامت ناحیه EDZ بین 65 تا 650 سانتیمتر با مقدار نسبت تنش افقی به قائم بالا (این نسبت تا 4 مورد ارزیابی قرار گرفت) و در شرایط تکتونیکی بالا با گسل معکوس خواهد بود.

[1] EDZ

[2] HDZ

دوره سوم، شماره دوم، تابستان 1398

نشریه مکانیک سنگ

sss

بررسی تاثیر روش های حفاری مکانیزه و آتشباری بر وسعت ناحیه آسیب دیده تونل های دایره¬ای

علی دادی گیوشاد — 2022-03-01

پیامد حفر هرگونه فضای زیرزمینی، توزیع مجدد تنشهای اولیه پیرامون آن است. این توزیع تنش همراه با تغییرشکل و ایجاد درز و شکاف در پیرامون حفاری میباشد. در این تحقیق ناحیه آسیب دیده ناشی از حفر تونل با در نظر گرفتن روش حفاری آتشباری و مکانیزه مورد مطالعه قرار گرفت و پارامترهای موثر بر میزان گسترش آن (پارامترهای ژئومکانیکی سنگ در برگیرنده و تنش برجا) مطالعه گردید. در این مطالعه یک تونل دایرهای شکل به قطر 4 متر و طول 9 متر، توسط روش عددی (نرم افزار FLAC3D) مدلسازی شد. در مدل عددی از متراژ صفر الی 0/6 تونل بصورت حفاری مکانیزه و از متراژ 0/6 الی 0/ 9 تونل به روش آتشباری حفاری شد و ضخامت ناحیه آسیب در هر یک تعیین شد. در مجموع، 30 مدل عددی ساخته شد و مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که ناحیه آسیب ناشی از حفر تونل در محدوده تحت تاثیر روش آتشباری دارای گسترش بیشتری است. نتایج تحقیق همچنین نشان داد که افزایش تنش برجای عمودی، سبب افزایش شعاع ناحیه آسیب در دیوارههای تونل و افزایش چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی و نسبت تنش افقی به قائم سبب کاهش شعاع ناحیه آسیب در دیوارهی تونل میشود

کمّی سازی عدم قطعیت در پیش¬بینی گام تخریب اول در استخراج جبهه¬کار طولانی با روش¬های تحلیل قابلیت اعتماد

محمد عطایی — 2022-11-14

هدف این مقاله تحلیل قابلیت اعتماد روشهای تجربی و تحلیلی پیشبینی گام تخریب اول به‌منظور کمّی سازی عدم قطعیت مدلها و پارامترها است. برای این منظور پروژه استخراج جبههکار طولانی مکانیزه در معدن بلوک 3 پروده 4 انتخاب شده است. در این راستا با استفاده از دو روش ممان دوم مرتبه اول (FOSM) و شبیهسازی مونتکارلو (MCS) قابلیت اعتماد دو روش تجربی RQI و CMRI و مدل تحلیلی مبتنی بر مکانیک تیر با تعیین شاخص قابلیت اعتماد (β) تحلیل شده است. یافتهها نشان داد که نتایج دو روش FOSM و MCS نزدیک به هم است. همچنین شاخص قابلیت اعتماد مدل RQI (میانگین 92/23) بیش از دو روش دیگر است و پس‌ازآن به ترتیب مدل تحلیلی (میانگین 17/21) و مدل CMRI (میانگین 71/9) قرار میگیرند. تحلیل این نتایج نشان میدهد که اختلاف کم شاخص قابلیت اعتماد روش RQI و مدل تحلیلی با در نظر گرفتن تعداد پارامترهای دخیل بیشتر در مدل تحلیلی قابل توجیه است. از سویی دیگر مقدار متوسط گام تخریب پیشبینی شده دو روش تحلیلی (میانگین 03/20) و CMRI (میانگین 17/19) نزدیک به هم بوده و بر اساس تجارب گذشته ناحیه پروده قابل‌قبول است. بر اساس این دو موضوع، مدل تحلیلی به‌عنوان مدل با قابلیت اعتماد بیشتر برای پیشبینی گام تخریب اول در معدن بلوک 3 پروده 4 معرفی شده است.

پایش نرمه؛ رویکردی نوین برای ارزیابی عملکرد تیغه‌های دیسکی در برش سنگ

محمد ایزدشناس — 2022-11-14

تجزیه و تحلیل توزیع اندازه تراشه حفاری یکی از رویکردهای ارزیابی کارایی برش و تیغه‌های به‌کاررفته در ماشین‌‌های حفاری مکانیکی است. در این مطالعه، رویکردی نوین به‌منظور ارزیابی عملکرد تیغه‌های دیسکی در مقیاس آزمایشگاهی ارائه و در آن به پایش نرمه تولیدشده در اثر فرایند برش سنگ پرداخته شد. ازاین‌رو مجموعه‌ای از آزمون‌های برش سنگ با ماشین کوچک‌مقیاس برش خطی با دو نوع تیغه دیسکی Vشکل و مقطع ثابت روی نمونه سنگ گچ انجام شد. تراشه‌های برش برای هر تیغه جمع‌آوری، توزین و به‌وسیله شش الک با ابعاد 4، 8، 16، 50، 100 و 200 مش آنالیز سرندی شد. نتایج نشان داد که با افزایش عمق نفوذ در حالت برش منفرد مقدار نرمه تولیدشده کاهش می‌یابد و تیغه دیسکی مقطع ثابت نسبت به تیغه دیسکی Vشکل نرمه کمتری تولید می‌کند. با محاسبه انرژی مصرفی در تولید نرمه مشخص شد که کمترین انرژی صرف شده در تولید نرمه برای هر دو تیغه دیسکی در نسبت فاصله‌داری به عمق نفوذ 5 به دست می‌آید و مقدار آن برای تیغه دیسکی Vشکل و مقطع ثابت به ترتیب برابر 9/1 و 3/1 مگاژول بر مترمکعب است. در پایان مشخص شد که تیغه دیسکی مقطع ثابت به دلیل صرف انرژی کمتر در تولید نرمه نسبت به تیغه دیسکیVشکل عملکرد مؤثرتری دارد.

بررسی ارتباط بین فرکانس‌های بنیادی تولیدی حاصل از حفاری دورانی با خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ‌های کربناته

مجتبی یاری ملک‌آباد — 2022-11-14

حفاری در معادن همواره به‌عنوان یکی از آحاد عملیاتی اصلی در شاخه‌های مختلف مهندسی معدن مطرح بوده است. حفاری در تمام سطوح آن و بدون توجه به کاربرد آن دارای محصول جنبی سیگنال‌های صوتی می‌باشد. از طرف دیگر شناخت نوع سنگ و ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی سنگ یکی از مسائل بسیار مهم در مهندسی معدن همچنین اساس و پایه‌ی اکثر طراحی‌ها در مهندسی معدن می‌باشد. تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ، هم ازلحاظ میزان زمانی که برای این فرایند صرف می‌شود و هم از جنبه‌ی اقتصادی دارای اهمیت ویژه‌ای است. در این تحقیق سعی بر آن خواهد بود که از آنالیز فرکانس‌های صوت ناشی از فرآیند حفاری در راستای تعیین ویژگی‌های فیزیکی- مکانیکی سنگ در کوتاه‌ترین زمان ممکن و اقتصادی‌ترین حالت استفاده گردد. برای این منظور نمونه‌های سنگ‌های کربناته در بازه‌ی قابل قبولی از ویژگی‌های فیزیکی- مکانیکی تهیه‌شده و پس از انجام آزمایشات حفاری و آنالیز سیگنال‌های صوتی مربوطه به‌پیش‌بینی مقاومت فشاری تک‌محوری, مقاومت کششی, سرعت موج P پرداخته‌شده است. نتایج نشان می‌دهد که ارتباط قابل قبولی مابین ویژگی‌های فوق و فرکانس‌های غالب وجود دارد

ارایه قانون مقیاس با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی بر روی تیپ سنگی سونگون پورفیری (SP)

محمدحسین احمدی — 2022-11-14

مقاومت فشاری مواد سنگی تحت بارگذاری استاتیکی معمولا به سرعت بارگذاری وابسته نیست و مقدار ثابتی دارد. برخلاف بارگذاریهای استاتیکی، رفتار دینامیکی مواد به میزان نرخ کرنش اعمالی وابسته است. برای تعیین تغییرات مقاومت فشاری دینامیکی نسبت به نرخ کرنش اعمالی از قانون مقیاس استفاده میشود. در برخی مواد تغییر اندک در میزان نرخ کرنش اعمالی دینامیکی منجر به افزایش محسوس در مقاومت فشاری دینامیکی میشود. البته هر مادهای قانون مقیاس مخصوص بهخود را دارد و برای تعیین قانون مقیاس باید مقاومت فشاری دینامیکی ماده را بازای نرخهای کرنش مختلف با اجرای آزمایش ارزیابی نمود. نرخهای کرنش اعمالی محدودههای مختلفی دارند و برای اعمال هر یک از محدودههای نرخ کرنش نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی خاصی میباشد. لذا بعد از تعیین مقاومت فشاری دینامیکی ماده بازای مقادیر مختلف نرخهای کرنش با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی میتوان یک روند کلی بین پارامترهای نرخ کرنش و مقاومت فشاری دینامیکی تعیین نمود. در این تحقیق قانون مقیاس برروی نمونههای تیپ سنگی سونگون پورفیری (SP) با استفاده از دستگاه آزمایش هاپکینسون تعیین شده است. نتایج تحقیق نشان میدهد که افزایش نرخ کرنش اعمالی به نمونه منجر به افزایش مقاومت فشاری دینامیکی نمونههای سنگی تحت ازمایش میشود. با افزایش نرخ کرنش اعمالی از یک نقطه خاص، افزایش اندک در میزان نرخ کرنش، منجر به افزایش محسوس در مقاومت فشاری دینامیکی میشود که این نقطه به عنوان نرخ کرنش انتقالی تلقی میشود. با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی نرخ کرنش انتقالی برای تیپ سنگی SP برابر با 6/2 تعیین شد. همچنین قانون مقیاس کلی برای تیپ سنگی SP با برازش منحنی تعیین شد و با استفاده از این قانون میتوان مقاومت فشاری تیپ سنگی SP را بازای هر نرخ کرنش دلخواه پیشبینی نمود

ارائه یک مدل خرابی ریز مکانیکی با لحاظ سازوکارهای ترک باله¬ای و ترک ثانویه به‌صورت توأمان تحت بارگذاری دینامیکی

محمدحسین احمدی — 2022-11-14

مدلهای خرابی ریزمکانیکی بهعنوان روشهای نوین برای در نظر گرفتن فیزیک واقعی مساله در خصوص رشد و انتشار ریزترکها (جوانهزنی ترکهای بالهای) هستند. با توجه به اینکه مواد سنگی توزیع مختلفی از ریزترکهای اولیه ازنظر اندازه و جهت‌دارند، لذا تحت بارگذاری دینامیکی اکثر ریزترکهای ذاتی موجود در مواد سنگی فعالشده و رشد میکنند. مدلهای خرابی ریزمکانیکی که تاکنون ارائه‌شده‌اند، خرابی ناشی از سازوکار ترک بالهای را در فرمولبندی خود در نظر گرفتهاند. مطالعات آزمایشگاهی انجامشده توسط محققین مختلف رشد ترکهای ثانویه در امتداد ریزترکهای اولیه را به اثبات رسانده است. لذا در این تحقیق سازوکار ترک ثانویه (خرابی حاصل از رشد ترک ثانویه و کرنشهای غیر الاستیک ناشی از لغزش نامتقارن سطوح ترک ثانویه برشی) به همراه سازوکار ترک بالهای (خرابی حاصل از رشد ترک بالهای و کرنشهای غیر الاستیک ناشی از پدیده گوهایشدن) مطالعه شده است. روش همگنسازی خودسازگار برای لحاظ اندرکنش بین ریزترکها استفاده‌شده است. برای اعتبارسنجی نتایج مدل خرابی ریزمکانیکی آزمایش فشاری هاپکینسون بر روی نمونههای سنگی سونگون پورفیری به ازای نرخهای کرنش دینامیکی انجام‌شده است. با توجه به قابلیت نرمافزار تفاضل محدود در شبیهسازی بارگذاریهای دینامیکی، فرمولبندی مدل خرابی ریزمکانیکی در قالب دستورات فیش در محیط این نرمافزار کد نویسی شده است. نتایج حاصل از شبیهسازیهای عددی تطابق خوبی با نتایج مطالعات آزمایش فشاری هاپکینسون بر روی نمونههای سنگی سونگون پورفیری دارد. لذا میتوان استنتاج کرد که مدل خرابی ریزمکانیکی توسعه داده‌شده قابلیت خوبی در شبیهسازی فیزیک واقعی مساله تحت بارگذاریهای دینامیکی دارد.

انتخاب روش بهینه حفاري تونل راه آهن زرین اردکان یزد با استفاده از روش تصميم گيري چند معياره ELECTRE

احمد ملاشاهی — 2022-11-14

با پيشرفت تكنولوژي در عرصه هاي مختلف، فن تونل سازي نيز از اين امر مستثني نبود و تحولات عمده اي در آن صورت گرفت. هر چند كه هنوز هم روش هاي سنتي هنوز هم گهگاهی بكار برده می شود، ولي استفاده از ماشين آلات جديد با کارایی بالا و اقتصادی موجب همه گیرشدن روشهای نوین شده است. اﻧﺘﺨﺎب روش درﺳﺖ ﺣﻔﺎري ﺗﻮﻧﻞ ﺗﺼﻤﯿﻤﯽ ﭘﯿﭽﯿﺪه ﺑﻮده ﮐﻪ ﻧﯿﺎز ﺑﻪ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﺑﺴﯿﺎري از ﻓﺎﮐﺘﻮرﻫﺎي ﻓﻨﯽ، اﻗﺘﺼﺎدي و ﻣﺤﯿﻄﯽ دارد. برای یک تونل، معمولا بیش از یک روش عملی جهت حفاری پیشنهاد میگردد و انتخاب مناسب ترین روش با کمترین مشکلات و بهترین بازدهی چالشی بزرگ است. اﮔﺮﭼﻪ ﺗﺠﺮﺑﯿﺎت و ﻗﻀﺎوتﻫﺎي ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﻫﻨﻮز ﻫﻢ اﺻﻠﯽﺗﺮﯾﻦ ﻋﺎﻣﻞ در اﻧﺘﺨﺎب روشﻫﺎي ﺣﻔﺎري ﻫﺴﺘﻨﺪ، وﻟﯽ ﺑﺮاي ﺗﺤﻠﯿﻞ ﺟﺰﺋﯽﺗﺮ دادهﻫﺎي ﻣﻮﺟﻮد در اﻧﺘﺨﺎب روش ﺣﻔﺎري ﻣﻨﺎﺳﺐ، ﺗﻔﺎوتﻫﺎي ﻧﺎﻣﺸﻬﻮد ﻣﻮﺟﻮد در ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت ﻫﺮ ﻣﻨﻄﻘﻪ و ﺳﺮﻣﺎﯾﻪﮔﺬاري زﯾﺎد در ﭘﺮوژهﻫﺎي ﻋﻤﺮاﻧﯽ ﺑﺰرگ ﻧﯿﺎز ﺑﻪ داﺷﺘﻦ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﻋﻠﻤﯽ و ﺳﯿﺴﺘﻤﺎﺗﯿﮏ دارد. در این مطالعه به بررسی روش های مدرن ساخت و ساز تونل با استفاده از روش های آماری با هدف مطالعه موردی انتخاب روش بهینه ساخت تونل راه آهن زرین اردکان یزد پرداخته شده است. نتايج نشان داد که بهترین روش جهت حفاری این تونل بنا به نظر متخصصان و افراد باتجربه روش چند مرحله اتریشی و رودهدر می باشد.

مقایسه شکست مصالح دانه‌ای گردگوشه ترک‌دار و بدون ترک تحت بارگذاری تک‌محوری فشاری با محصورشدگی جانبی

مهرداد امامی تبریزی — 2022-11-14

مصالح دانهای در اثر وزن لایههای فوقانی، تنشهای ناشی از تغییرات دمایی در محیط و نیروهای لرزهای، دارای ناپیوستگیها و ریزترکهایی در ساختار خود می‌شوند. از طرفی، مصالح دانه‌ای طبیعی دارای تنوع شکل و اندازه بوده و این عوامل نیز تأثیرگذار در رفتار مکانیکی مصالح هستند. با تهیه مصالح دانهای هم شکل، هم اندازه ولی ترک‌دار، میتوان تأثیر ترک را بر رفتار آنها مورد ارزیابی قرار داد. بر این اساس، سنگدانه‌های مصنوعی گردگوشه ترک‌دار و بدون ترک در محدوده اندازه کوچکتر مصالح مورد استفاده در سدهای سنگریزه‌ای، ساخته شده و تحت بارگذاری تک‌محوری فشاری با محصورشدگی جانبی قرار گرفتند. پارامترهای کنترل‌کننده همچون فاکتور شکست، انرژی اعمالی در واحد حجم، تراکم‌پذیری و نیز رفتار تنش-کرنش برای کلیه آزمایش‌ها‌، بدست آمده و با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد که وجود ناپیوستگی در دانه‌ها، سبب وقوع بیشتر شکست و نیز جذب انرژی بیشتر میگردد. الگوی غالب شکست در مصالح با استفاده از تابع توزیع ویبول، بصورت خردایش سطحی و لب‌پرشدگی بدست آمدند. همچنین شیب منحنی تنش-کرنش در دانه‌های ترک‌دار نسبت به دانه‌های بدون ترک کاهش یافته ولی در کلیه حالات مختلف بارگذاری، مدول الاستیسیته مماسی روند افزایشی دارد. نهایتاً روند تغییرات فاکتور شکست در برابر انرژی وارده را میتوان بصورت تابع هیپربولیک تقریب زد.

کاربرد انکورهای شکل پذیر در دال های کف بند سازه های هیدرولیکی

امیر بهرامی فر — 2023-04-24

جابجایی‌های موضعی شدید و تنش بالای ناشی از آن در دالهای کف بند سازه‌های هیدرولیکی اغلب در اثر جابجایی لایه های زیرین دارای درزه و ترک و یا وجود خاکهای متورم شونده در پی آنها ایجاد می‌شود. علاوه بر عوامل فوق، آپلیفت ناشی از فشار هیدرواستاتیکی و نیز هیدرودینامیکی ناشی از جریان آب روی دال نیز می‌تواند چنین تنش هایی ایجاد نماید که در سال‌های اخیر در سرریز سدهای مهم جهان نمونه هایی از آن را می توان مشاهده نمود. تخریب‌های سرریز سدهای بوکان (مهمترین سد شمال غرب کشور) در سال 1398 و اورویل (بلندترین سد آمریکا) در سال 1395 از آن جمله می باشند. عوامل موثر متعددی از جمله شاخص توده سنگ، شرایط تنش پی، نوع و عملکرد سیستم‌های تکیه‌گاهی، وضعیت سازندهای زمین شناسی، نحوه زهکشی پی و سطح آب زیرزمینی، رژیم جریان در طراحی سیستم تکیه‌گاهی این نوع دال ها موثر می باشند. در این تحقیق پس از معرفی عوامل موثر در ایجاد جابجایی‌های موضعی و ترک در دال‌های کف بند سازه‌های هیدرولیکی روش‌های مختلف جذب انرژی با استفاده از عناصر شکل پذیر تکیه‌گاهی و جلوگیری از ایجاد ترک در دال معرفی گردیده است. در نهایت مکانیسم پیشنهادی انکور شکل‌پذیر معرفی و با استفاده از چینش آزمایشگاهی ساخته شده میزان اثربخشی آنها در مقایسه با انکور‌های الاستیک معمول در دال‌های کف بند تحت بار آپلیفت یکنواخت گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج آزمایشات نشان می‌دهد که میزان جذب انرژی در انکور‌های شکل پذیر 4 برابر انکورهای الاستیک متعارف بوده و استفاده از تکیه‌گاه‌های شکل‌پذیر می‌تواند از ترک خوردگی دال‌های کف بند در معرض جریان از جمله شوت سرریز‌ها و حوضچه‌های آرامش جلوگیری نماید.

تشخیص زمین‌لرزه‌های دارای پالس در زلزله‌های نزدیک گسل

میلاد محمدیان

ركوردهاي ثبت شده از زمین‌لرزه‌های اخير نشان می‌دهد كه زلزله‌های حوزه نزديك داراي ویژگی‌های متفاوتي نسبت به زلزله‌های حوزه دور است. درمجموع بيشتر اين ویژگی‌ها، در اثر پديده مهم جهت پذيري پیش‌رونده در زلزله‌های حوزه نزديك است. اين پديده باعث می‌شود مؤلفه عمود بر امتداد گسل نگاشت‌های ثبت شده در نزديك گسل، داراي پالس‌هایی با پريود بلند در نگاشت سرعت باشند. برای یافتن راهکارهای طراحی مناسب برای حوزه نزدیک شناخت مناسب خصوصیات متفاوت این ناحیه از ضرورت‌های اولیه است. پیامدهای مخرب ناشی از زلزله‌هایی که در سال‌های گذشته در نزدیکی گسل‌های فعال به وقوع پیوسته‌اند، محققین را بر آن داشته است که تحقیقات گسترده‌ای را پیرامون مطالعه‌ی قدرت تخریبی زلزله‌های نزدیک به گسل پی‌ریزی نموده و پیشنهاد‌هایی را برای در نظر گرفتن این آثار در تحلیل و طراحی سازه‌های مختلف ارائه دهند. امروزه پی بردن به ویژگی‌های خاص حرکات حوزۀ نزدیک و آثار مخرب آن روی سازه‌ها از چالش‌های پیشرو برای زلزله‌شناسان و مهندسان زلزله است. شناخت خصوصیات پالس‌های پریود بلند برای طراحی سازه‌ها در حوزۀ نزدیک گسل از اهمیت زیادی برخوردار است؛ بنابراین در این پژوهش با معرفی منابع مختلف به معرفی پژوهش‌های صورت گرفته در زمینه چگونگی تشخیص و تعیین پالس موجود در این نوع از نگاشت‌ها (نزدیک به گسل) با توجه به پارامترهای معرفی شده پرداخته و در پایان مزایا و محدودیت‌های هریک از روش‌های موجود بیان شده است.

بررسی فاصله ساختگاه جهت در نظر گرفتن اثرات حوزه نزدیک

میلاد محمدیان

اﻣﺮوزه ﮔﺴﺘﺮش ساخت‌وسازها و امنیت آن‌ها در مقابل زمین‌لرزه به‌خصوص در شهرهایی که در ﻣﺠﺎورت گسل‌های ﻓﻌﺎل1 قرار دارند موردتوجه است. در سال‌های اﺧﯿﺮ ﻣﺤﻘﻘﯿﻦ ﺷﺎﻫﺪ اﺛﺮات ﻣﺘﻔﺎوت زمین‌لرزه دور و ﻧﺰدﯾﮏ از گسل برسازه‌ها بوده‌اند. مطالعه زلزله‌های نيرومند سال‌های گذشته نشان دادند كه زلزله‌های نزديك گسل داراي خصوصياتي ويژه مي‌باشند. به‌طوری كه اين ویژگی‌ها باعث تفاوت زلزله‌های نزديك گسل با زلزله‌های دور از گسل می‌شود. رخدادهاي نزدیک گسل، همواره، از موضوعات موردتوجه مهندسین سازه و زلزله بوده است. شناسایی ماهیت ویرانگر آن‌ها و بررسی ویژگی‌های مربوط به پاسخ سازه‌های مهندسی تحت چنین تحریکات لرزه‌ای، موضوع تحقیقات متعددي در ادبیات فنی مهندسی زلزله است. با توجه به این موضوع در این پژوهش به بررسی پارامترهای مؤثر در تعیین فاصله از محل رویداد زمین‌لرزه و معرفی این فاصله جهت در نظر گرفتن نگاشت‌های این حوزه پرداخته شده است تا ضمن پوشش حداکثري ویژگی‌های حوزه نزدیک، امکان معرفی این فاصله فراهم شود.

بانک داده‌های حرکت نیرومند زمین حوزه نزدیک گسل ایران

میلاد محمدیان

خصوصیات و ویژگی‌های زمین‌لرزه بر رفتار سازه‌ها در مقابل زلزله تاثیر بسزایی دارد که حداکثر حرکات زمین، مدت دوام حرکات شدید و محتوای فرکانسی از مهم‌ترین خصوصیات زمین‌لرزه‌ است. امروزه پی بردن به ویژگی‌های خاص حرکات حوزۀ نزدیک و آثار مخرب آن روی سازه‌ها از چالش‌های پیشرو برای زلزله‌شناسان و مهندسان زلزله است. شناخت و جمع‌آوری داده‌های ثبت‌ شده ناشی از زلزله که داراي اثرات نزدیک به گسل هستند و همچنین قابلیت استفاده در مطالعات لرزه‌شناسی و فعالیت‌ها و تحقیقات مهندسی را دارند، این امر بخصوص در مورد زلزله‌های حوزه نزدیک به گسل می‌تواند در کاهش آسیب وارده بر سازه‌ها مؤثر واقع شود؛ بنابراین توسعه‌ی و معرفی یک بانک داده‌ از حرکات ثبت‌ شده زمین امري ضروري به نظر می‌رسد. مهم‌ترین آثار جنبش نیرومند زمین در حوزۀ نزدیک گسل، پالس‌های پریود بلند ناشی از اثر جهت پذیری (در جهت پیش‌رونده) هستند که به ‌طور عمده در مؤلفۀ عمود بر گسل پدیدار می‌شود و در مدت ‌زمان كوتاه، انرژي زيادي را به سازه به‌صورت ضربه‌های وارد می‌کند. در این پژوهش تحقیقاتی در این زمینه و فقط بر مبنای داده‌های شتاب‌نگاشتی به ثبت رسیده از زمین‌لرزه‌های ایران انجام ‌شده است. داده‌های لرزه‌ای در فاصله کمتر از 30 کیلومتر (تصویر افقی و فاصله‌ی رومرکز) تا محل رویداد زلزله انتخاب شده است و 450 شتاب‌نگاشت سه مولفه‌ای از زمین‌لرزه‌های ایران ثبت ‌شده تا سال 1393 توسط مرکز تحقیقات، جمع‌آوری گردید. نگاشت‌های نزدیک به گسل با توجه به جهت‌داری پیش‌رونده و پالس گونه بودن از سایر نگاشت‌ها مجزا گردیدند و تعداد نگاشت‌های مورد استفاده به 74 عدد تقلیل یافتند. نگاشت‌های منتخب داراي خصوصيات ويژه زلزله‌های نزدیک گسل هستند که دارای پالس موجود در رکورد زلزله‌اند و خصوصیات آن‌ها شامل مدت ‌زمان كوتاه، دارا بودن اثرات شديد جهت پذیری، دارا بودن ارتعاشات ضربه‌ای با فركانس كم در نگاشت سرعت هستند.

بررسی قابلیت ها و کارآیی روش های مختلف در پیش بینی عملکرد ماشین حفر تونل و ارائه یک سیستم رده بندی برای پیش بینی نرخ نفوذ

سیدامیراسعد فاطمی

برآورد نرخ نفوذ ماشين در سنگ اولين و مهمترين گام در پيش بيني زمان اجراي حفر مکانيزه تونل است. در چند دهه اخیر مطالعات زیادی برای پیش بینی نفوذ ماشین حفر تونل انجام شده است که در آنها از روش های مختلفی استفاده شده است. در این تحقیق روش های مختلف استفاده شده برای پیشنهاد یک رابطه برای پیش بینی نرخ نفوذ پیاده سازی شد تا نقاط ضعف و قوت آن ها با هم مقایسه شوند. به همین منظور پايگاه داده اي از اطلاعات حين حفر تونل گلاب شامل پارامترهای عملیلاتی ماشین و ژئومکانیکی سنگ ايجاد شد. با استفاده از اطلاعات پايگاه داده ايجاد شده، ميزان تاثير پارامترهاي مختلف ژئومکانيکي بر عملکرد ماشین بررسي شد که تاثير فاصله‌داري درزه‌ها و RQD بيشتر از ساير پارامترها بود و مقاومت فشاري تک محوري تاثير کمي بر مقدار نفوذ داشت. با استفاده از روش هاي مختلف تحليل رگرسيون روابطي براي پيش بيني نرخ نفوذ ارائه شد که روش SMo رگرسيون دقت بالاتری نشان داد، برای تعیین ضرایب پارامترهای موثر بر عملکرد ماشین از الگوریتم PSO نیز بهره گرفته شد. بعلاوه از روش شبکه عصبی مصنوعی نیز استفاده شد که اگرچه دقت بالاتری از سایر روش ها داشت اما به علت عدم ارائه یک رابطه مشخص کارآیی کمتری نسبت به سایر روش ها دارد. با کمک روش‌هاي يادگيري ماشين و ساخت درخت تصميم و با اولويت دهي به پارامترهاي ژئومکانيکي موثرتر، يک سيستم طبقه بندي براي پيش بيني نرخ نفوذ پيشنهاد شده است. با توجه به نتایج بدست آمده و مقایسه روش های استفاده شده، بهترین کارآیی را روش استفاده از درخت تصمیم نشان داد و نتیجه حاصله به عنوان یک سیستم رده بندی پیش بینی نرخ نفوذ پیشنهاد شد

الف مطالعه شکست درزه‌هاي ناممتد صفحه اي و پلکاني بسته با استفاده از نرم افزار PFC2D

محمد جواد آذین فر — 2022-11-30

در این مقاله با استفاده از نرم افزار PFC2D، به مطالعه رفتار برشي درزه‌هاي ناممتد صفحه اي و پلکاني بسته پرداخته شده است. به این منظور مدلی با ابعاد 150×150 ميلي متر در محیط نرم افزار ساخته شد. سپس میکروپارامترهای کالیبره شده در مدل اعمال شد. به منظور بررسی تاثیر درزه‌هاي بسته بر روی مکانیزم شکست، مدل درزه صاف smooth jointدر نرم افزار انتخاب شد. آزمایشهای برش مستقیم بر روی دو دسته مدل با درزه‌های از پیش ایجاد شده در آنها به صورت هم سطح و پلکانی و تنش عمودی 0.1 مگاپاسکال انجام شده است. طول درزه‌های ایجاد شده در مدلها 2، 4 و 6 سانتیمتر و فاصله عمودي بين درزها در حالت پلکانی 5 سانتیمتر در نظر گرفته شده است. نتايج نشان مي دهد که مود شکست و الگوي شکست تابع فاصله داري طولي و عرضي درزه‌ها مي باشد. ابتدا شکست در پل سنگ اتفاق مي افتد و سپس درزه بسته برش مي خورد. با افزايش طول درزه مقاومت برشي درزه کاهش مي يابد. با افزايش زاويه داري پل سنگ مقاومت کششي کم مي شود.

بررسی همبستگی عوامل ژئومکانیکی با میزان جابه‌جایی دیواره شرقی معدن سنگ آهن چادرملو با استفاده از مدلسازی فرکتالی

مهدی مهدی‌زاده — 2022-02-27

ناپایداری دیواره در معادن روباز می‌تواند اثرات بسیار زیان‌باری بر ایمنی و اقتصاد معادن بگذارد. روش‌های طبقه‌بندی راهکارهای مهندسی جهت بررسی میزان تاثیر هر یک از عوامل ژئومکانیکی بر ناپایداری دیواره را فراهم می‌کنند. این روش‌ها ضمن بررسی و وزن‌دهی هر یک از عوامل موثر، روابطی را پیشنهاد می‌کنند تا معیاری برای میزان پایداری دیواره جهت تصمیم‌گیری فراهم کنند. این وزن‌دهی در شرایط و مناطق مختلف می‌تواند متفاوت باشد که استفاده از مطالعات با شرایط مشترک می‌تواند مفید واقع شود. معدن سنگ آهن چادرملو یکی از معادن بزرگ ایران واقع در ایران مرکزی است که برداشت‌ها و آزمایش‌های ژئومکانیکی مناسبی بر روی این معدن صورت پذیرفته است. در این پژوهش پس از بررسی اطلاعات اولیه و ساخت بانک اطلاعاتی، مدل بلوکی بخشی از دیواره شرقی معدن برای پارامترهای ژئومکانیکی شامل مقاومت فشاری تک‌محوره، وزن مخصوص و زاویه اصطکاک داخلی تخمین زده شد. سپس با استفاده از مدل‌سازی فرکتالی زونهای هر پارامتر شناسایی شده و با مقایسه هر یک از این پارامترها با میزان جابه‌جایی تجمعی به دست آمده از رادار، انطباق کلی هر یک از این عوامل با استفاده از ماتریس لاگ‌راشیو محاسبه گردید. بر این اساس مقاومت فشاری تک‌محوره و زاویه اصطکاک داخلی به دست آمده از آزمایش برش مستقیم، انطباق بیشتری با میزان جابه‌جایی نشان داد.

ارزیابی درجای مقاومت فشاری سنگ ها و ملات های تعمیراتی با استفاده از روشی نوین و ارائه نمودارهای کالیبراسیون مورد نیاز

علی صابری ورزنه — 2022-02-27

امروزه اندازه گیری مقاومت مصالح به صورت درجا و در محل پروژه از اهمیت بالایی برخوردار است. روش های زیادی جهت ارزیابی مقاومت فشاری سنگ ها و ملات ها موجود می باشد که یا جزو آزمون های مخرب هستند و یا وسایل آن ها دارای قیمت های گزاف و وارداتی می باشد. در این تحقیق از آزمونی نوین با نام "پیچش" استفاده شده است که با دقت بالا و با کاربری وسیع، قابلیت اندازه گیری مقاومت فشاری انواع مصالح از جمله سنگ ها و ملات ها را دارا می باشد. در این مقاله آزمایش "پیجش" روی سنگ های گرانیت، تراورتن، مرمریت، ریولیت، اندزیت، توف سبز بلورین، آهک، بازالت، توف سبز سنگی و تعدادی ملات های تعمیری انجام شده است. سپس نتایج این آزمون با روش های استاندارد مورد مقایسه قرار گرفته است. همچنین معادلات و نمودارهای کالیبراسیون جهت تبدیل نتایج آزمون "پیچش" به مقاومت فشاری سنگ ها و ملات ها ارائه شده است. با استفاده از نتایج این تحقیق می توان با استفاده از دستگاه ارزان و ساده "پیچش"، مقاومت فشاری مصالح مذکور را با خرابی جزئی و در محل پروژه با دقت بالایی اندازه گیری نمود.

اثر سطح مقطع و شدت تنش بر روی توسعه ناحیه آسیب اطراف تونل ها در توده سنگ سخت : مدل¬سازی عددی

شفیع خوشخرام چریک آباد — 2022-02-27

افزیش عمق حفریههای زیرزمینی در تودهسنگ سخت، سبب واکنش شدید به حفاری در این نوع تودهسنگ میشود. نمونهای از این واکنش توسعه ناحیه آسیب در اطراف حفریه است. در این مطالعه ناحیه آسیب با استفاده از مدلسازی عددی دوبعدی در ترکیب با مدل رفتاری تضعیف چسبندگی – تقویت زاویه اصطکاک مدلسازی شد. تاثیر سطح مقطع و شدت تنش بر روی توسعه این ناحیه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده تاثیر قابلتوجه نوع سطح مقطع با سطوح صاف یا انحنادار است. سطوح صاف ناحیه آسیب با تمرکز و عمق بالاتر را ایجاد میکنند. جهت توسعه آسیب وابستگی بالایی به شدت تنش و نسبت تنش افقی به قائم دارد. میدان تنش غیرهمسانگرد نیز سبب توسعه ناحیه آسیب در راستای خاصی میشود.

بررسی آزمایشگاهی و عددی مقاطع تونل دارای المان بتنی با شکل¬پذیری بالا(HDC) ¬ واقع در محیط¬های مچاله¬شونده

یاسر علیلو کسجینی — 2022-02-27

به منظور بررسی دقیق رفتار واقعی تونلها در اثر بارهای وارده در شرایط گوناگون محیطی، نیازمند ساخت نمونههایی در مقیاس واقعی میباشیم ولی با توجه به اینکه ساخت و اعمال نیروها در مقیاس بزرگ مستلزم صرف هزینه بالایی میباشد و از طرفی در بعضی شرایط امکانات آزمایشگاهی برای آمادهسازی شرایط بارگذاری در این مقیاس فراهم نمیباشد، لذا برای کاهش هزینهها و امکان انجام بارگذاریهای مختلف از نمونه مدلهای آزمایشگاهی برای ساخت و بارگذاری استفاده میگردد. ساخت نمونههای آزمایشگاهی در مقیاس کوچک بایستی به گونهای باشد تا شرایط واقعی را تا حد قابل قبولی تداعی نماید. معمولاً در راستای بررسی رفتار تونلها از نمونههای کوچک آزمایشاهی تا مقیاس تقریبی 40/1 اندازه واقعی استفاده میگردد. در این پژوهش تونلهایی در مقیاس آزمایشگاهی با قطر 15 سانتیمتر ساخته شده و با استفاده از یک Set up خاص که در دانشگاه صنعتی سهند ساخته شده است نمونهها تحت بارگذاری شعاعی قرار گرفتهاند. مقاطع تونل مورد آزمایش در نرم افزار اجزاء محدود اباکوس مدلسازی شدهاند و نتایج نمونه مقاطع تونل آزمایشگاهی شامل کرنش شعاعی بوجود آمده در برابر بار وارده با مدلهای عددی نظیر مقایسه شدهاند. تحلیل نتایج نشان میدهد کرنش شعاعی بوجود آمده در مقاطع تونل با افزایش المانهای شکلپذیر افزایش مییابد. ایجاد کرنشهای کوچک در مقاطع تونل میتواند بار و تنشهای وارده به مقاطع را به شدت کاهش دهد و از طرفی با برآورد کرنش شعاعی محیط سنگی و پیرامونی تونلها میتوان از چیدمان مناسب المان بتنی با شکلپذیری بالا استفاده نمود.

تحلیل نشست زمین در پی حفر تونلهای کم عمق، مطالعه موردی: بخش پایانی تونل خط 6 مترو تهران و بررسی نشست محدوده حرم شاه عبدالعظیم حسنی(ع)

محمد ناظمی

امروزه، حفاری های زیر سطحی مترو جزء لاینفک توسعه شهری می باشند. یکی از مخاطرات این گونه حفاری ها ، بروز پدیده نشست زمین در اثر حفر تونلهای کم عمق مترو است که چالش بزرگی برای طراحان این پروژه ها محسوب می شود. لذا شناخت عوامل دخیل در نشست زمین، پیش بینی مقدار نشست و کاهش اثرات مخرب آن بر ساختمانها و سازه های سطحی شهرها اموری بسیار مهم در طراحی و توسعه این گونه تونلها می باشند.

در این تحقیق پدیده نشست زمین مورد بررسی قرار گرفته و طی یک مطالعه موردی، میزان نشست زمین در اثر حفر تونل مترو خط ۶ تهران، بخش جنوبی و پایانی این خط، محاسبه شده و عوامل تشدید کننده آن مشخص گردید. با توجه به داده های ژئومکانیکی لایه های زمین در سایت پروژه و مشخصات فنی تونل مربوطه و با استفاده ازمدلسازی پروژه در نرم افزارFLAC مقدار نشست در اثر حفر این تونل در حوالی ایستگاه آخر این خط، ضلع شرقی حرم شاه عبدالظیم(ع)، مورد بررسی قرار گرفت. این مطالعه نشان داد که مقدار نشست زمین در محدوده مجاز قرار دارد. همچنین از میان چسپندگی و مدول الاستیسیته خاک، فاکتور دوم بیشترین تاثیر را در میزان نشست زمین دارد.

بررسی تاثیر ناهمگنی بر مکانیزم شکست نمونه‌های سنگی

سیدایمان سجادی فر — 2022-02-27

یکی از ویژگی‌های اساسی در سنگ‌ها که تاثیر زیادی بر مشخصات ژئومکانیکی و فرآیند شکست آنها دارد، ناهمگنی است. در این مقاله سعی شده با استفاده از تغییراتی که در صلبیت مواد سنگی ایجاد شده است، میزان ناهمگنی مواد را تغییر داد. پارامتر مهمی که باعث ایجاد این تغییر می‌شود، انحراف استاندار چسبندگی بین دیسک‌ها است. به منظور بررسی اثر ناهمگنی از روش عددی و نرم افزارPFC_2D استفاده می شود. مدل پیوندی استفاده شده در مدلسازی عددی، مدل پیوند مسطح است. در این مدل، هر پیوند به صورت یک سطح محدود بین دو سطح فرضی میباشد که این سطح خود به چندین قسمت تقسیم شده است که هر کدام از این قسمتها دارای مقاومت اولیهایی هستند. برای بررسی اثر ناهمگنی، سعی شده از سنگ‌های مختلف با شاخص شکنندگی متفاوت استفاده شود‌. شاخص مورد نظر نسبت مقاومت فشاری به مقاومت کششی است که توسط Hucha and Das در سال 1974 ارایه شده است. سه نمونة، گچ، ماسه سنگ و گرانیت با نسبت شاخصهای شکنندگی 6/6 ، 7/13و 4/22 انتخاب شده است. در نهایت می‌توان دریافت که شکل شکست نمونه با تغییر انحراف استاندار چسبندگی، تغییر می‌کند. بنابراین مقدار انحراف استاندار چسبندگی زمانی صحیح می‌باشد که شکل شکست نمونه در آن انحراف استاندار، شبیه شکل شکست نمونه در آزمایشگاه باشد.

بررسی پایداری دیواره چاه انحرافی به کمک روش ارزیابی کمی ریسک در یکی از میادین جنوب غرب ایران

رسول حیدری — 2022-11-14

در این تحقیق از داده های هفت حلقه چاه بمنظور بررسی و مدلسازی پایداری دیواره چاه انحرافی در حفاری سازند شیلی یکی از بزرگترین میادین نفتی جنوب غرب ایران استفاده شده است. مشکلات ناپایداری دیواره چاه باعث تحمیل هزینه های گزاف و تأخیر در پیشبرد برنامه توسعه میدان شده است. بنابراین بمنظور ساخت مدل مکانیکی زمین، چاه دارای اطلاعات کامل نمودارهای پتروفیزیکی، زمان گذر موج طولی و برشی انتخاب گردید. روابط مناسبی به منظور تخمین دادههای استاتیک ژئومکانیکی میدان مورد مطالعه ارائه می شود که به کمک دادههای آزمایشگاهی (مغزه) اعتبارسنجی شده است. فشار منفذی سازند جزء اصلیترین پارامترهای ورودی ساخت مدل مکانیکی است که رابطه تخمین بوسیله دادههای واقعی نمودار RDT اعتبارسنجی گردید. بمنظور محاسبه مقادیر تنش های اصلی و تعیین رژیم تنشی منطقه، تنش افقی حداقل و حداکثر بترتیب به کمک داده آزمایش نشت سازند (LOT) و محل های ریزش دیواره چاه در نمودار تصویری اعتبارسنجی گردید. با بررسی نمودارهای تصویری و آنالیز 89 مورد ریزش دیواره چاه و شکست القائی، امتداد تنش های افقی با دقت بالا مشخص شده است. سپس با استفاده از آنالیز عددی و تحلیلی پایداری دیواره چاه، به کمک معیار شکست موهر-کلمب، حداقل وزن گل مورد نیاز در آزیموت و زاویه های مختلف چاه انحرافی محاسبه گردید. وزن گل پیش بینی شده توسط داده های واقعی حفاری چهار حلقه چاه مجاور در میدان مورد نظر اعتبارسنجی شده است. در مرحله آنایز کمی ریسک هدف بررسی تاثیر میزان عدم قطعیت پارامترهای اصلی (متغیرهای ورودی رابطه تعیین حداقل وزن گل مورد نیاز بر اساس معیار شکست موهر-کلمب) و حساسیت آنها در افزایش درصد موفقیت و کاهش شکست میباشد. در روش آنالیز کمی ریسک از روش شبیه سازی مونت کارلو استفاده شده است و نتایج در نمودار تورنادو نمایش داده می شود.

مطالعه عددی تأثیر محصورشدگی سنگ بر نفوذ ابزار در آزمون پانچ

جعفر خادمی حمیدی — 2022-11-14

شکنندگی یکی از خصوصیات مهم سنگ است که به پیش‌بینی رفتار خردشدن سنگ، انرژی مصرف‌شده در برش سنگ و انتخاب هندسه برش بهینه می‌پردازد. آزمون نفوذ پانچ یکی از روش‌های مستقیم اندازه‌گیری شکنندگی و نیروی واردشده به ابزار طی نفوذ در سنگ است که در این آزمون از قالب فولادی و پرکننده سیمانی برای شبیه‌سازی محصورشدگی سنگ استفاده می‌شود. با توجه به انعطاف‌پذیری روش‌های عددی، در این مطالعه، با مدلسازی فرآیند نفوذ به‌روش المان‌محدود و اعتبارسنجی آن با آزمون آزمایشگاهی، به بررسی تأثیر محصورشدگی سنگ بر نفوذ ابزار و شکنندگی سنگ پرداخته شده‌است. نتایج نشان می‌دهد، با مدلسازی عددی آزمون نفوذ پانچ به‌روش المان‌محدود، می‌توان نتایج این آزمون را با دقت بالایی به‌دست آورد. همچنین مشاهده شد، مقدار حداکثر نیروی واردشده به نفوذگر و شاخص شکنندگی در حالت محصورشده سنگ نسبت به آزمون نفوذ پانچ افزایش می‌یابد و این افزایش در سنگ‌های صلب‌تر مانند گرانیت بیشتر مشاهده می‌شود.

تأثیر سه‌بعدی سیستم‌ پیش نگهدارنده تیر پیشرو برنشست سطح زمین در شرایط تغییرپذیری مکانی مدول یانگ در تونل‌زنی NATM (مطالعه موردی)

محمدعلی طهماسبی — 2022-02-27

یکی از مهم‌ترین مسائلی که در حفاری تونل‌های شهری موردتوجه قرار می‌گیرد، نشست بیش‌ازحد سطح زمین است. این موضوع زمانی اهمیت ویژه پیدا می‌کند که ارتفاع روباره تونل کم است، بنابراین برای کاهش میزان نشست سطح زمین در این شرایط معمولاً از روش‌های حفاری متوالی یا تکنیک‌های تقویت خاک، یا ترکیبی از هر دو استفاده می‌شود. در تونل ضربعلی‌زاده، به دلیل ارتفاع کم روباره از هر دو روش یعنی تونل‌زنی اتریشی و استفاده از دو سیستم پیش نگهدارنده جهت طراحی و اجرا تونل استفاده‌شده است. برای بررسی تأثیر سیستم‌ پیش نگهدارنده تیر پیشرو بر روی حداکثر نشست سطح زمین، رفتار واقعی خاک باید به‌دقت ارزیابی شود. در این راستا، از روش تفاضل محدود تصادفی برای توصیف شرایط واقعی رفتار خاک استفاده‌شده است. سپس مقادیر حداکثر نشست سطح برای وجود و عدم وجود تیر پیشرو به دست آمد و با یکدیگر مقایسه شد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که در صورت عدم استفاده از سیستم‌های پیش نگهدارنده تیر پیشرو، درصد تغییرات میانگین و همچنین ضریب تغییرات حداکثر نشست سطح زمین به ترتیب 5/35٪ و 7/61٪ افزایش می‌یابد.

تحلیل آزمایشگاهی و عددی به منظور ارزیابی تأثیر هندسه و اندازه مغزه بر مقاومت فشاری تک محوره بتن

رضا شیرین آبادی — 2022-02-27

جهت ارزیابی مقاومت بتن در یک ساختار موجود، روش نیمه مخرب به صورت برجا همواره چالشبرانگیز است. در برخی مواقع، ناگزیر به اعمال آزمایش مغزهگیری بر روی اعضایی مانند ستون بوده که انجام آزمایش مغزهگیری در ستون موجب ایجاد حفره استوانهای یا مکعب شکل در آن میگردد که وجود این حفره اثر منفی در ظرفیت باربری عضو داشته باشد. به بیان دیگر، هندسه آزمایش مغزه و نیز نسبت حجم و عرض/قطر حفره نسبت به ساختگاه در بتن باعث تاثير روی عضو شده و بر همين مبنا نسبتهای مذکور تأثیر بسزایی در سنجش مقاومت ساختگاه دارد. در این تحقیق، اثر حفره بر مقاومت فشاری 8 سری 5 تایی نمونه بتن با ابعاد 15×15× 15 با اندازههای مختلف و نیز هندسه استوانه و مکعبی تهیه شد. رابطه خطی مقاومت فشاری تک محوره بتن و نسبت قطر حفره به عرض نمونه و رابطه مقاومت فشاری تک محوره بتن و نسبت حجم حفره و حجم نمونه بر اساس مدل آزمایشگاهی و عددی به صورت بار عمود بر حفره حاصل شد. نتایج حاصله نشان میدهد، چنانچه به ترتیب حجم و قطر حفره حدود 14 و 60 درصد حجم و عرض نمونه باشد، میتواند تا 58 و 74 درصد مقاومت فشاری تک محوره را تقلیل دهد.

تکمیل روش SGR با داده‌های واقعی در برآورد آب ورودی به تونل‌های سنگی

مسعود مرسلی — 2022-02-27

روش استاندارد کاملی برای برآورد حجم دقیق و مکان‌های ورودی آب زیرزمینی که ممکن است در تونل‌های سنگ دیده شود وجود ندارد. سیستم رتبه بندی ساختگاه تونل از نظر ورود آب (SGR) بر اساس بررسی های اولیه صحرایی به منظور طبقه بندی کمی تونل از دیدگاه نشت آب زیرزمینی است. در این سیستم رتبه بندی، پارامترهایی مانند درزه داری، شیستوزیته، مناطق خرد شده، کارستیفیکاسیون، نفوذپذیری خاک، بار آبی بالای تونل و بارندگی سالانه ارزیابی می‌شود. اما این روش با توجه به شرایط زمین ‌شناسی و هیدروژئولوژی نیاز تکمیل سازی دارد. برخی از پارامترها باید اصلاح و حتی حذف شده و برخی از پارامترهای جدید نیز باید پیشنهاد شوند. در این مقاله ، روش SGR با توجه به پارامترهای جدید بهینه شده است. در این تحقیق، با توجه به تجارب حفاری‌های واقعی تونل کرمان و کرج، صحت روش SGR بررسی شد. در نتیجه، روش بهینه سازی شده SGRm معرفی می‌شود. نتایج SGRm در مقایسه با نتایج SGR اولیه، به داده‌های واقعی به دست آمده از تونل‌های فوق نزدیک‌تر است. بنابراین، این روش به عنوان یک روش جدید برای تخمین ورودی آب به تونل معرفی شده است.

ویراستار

نشریه مکانیک سنگ

سلام

تاثیر کرنش های خمیری بر تغییر شکل مخازن نفتی

امید روشن — 2022-02-19

در تحقیق حاضر تاثیر حرکت سیال بر تغییر شکلهای خمیری و کشسان خمیری در مخازن سیال زیر
سطحی با تمرکز بر مخازن نفتی بررسی شده است. این نوع از مدلسازی و بررسی تغییر شکلها و
کرنشهای خمیری همواره از مهمترین مسائل در مدیریت و توسعه صنعت نفت و مخازن نفتی است.
جریان سیال در مخازن نفتی و در م حیطهای متخلخل در مقیاسهای مختلفی مورد بررسی قرار میگیرد.
همین امر باعث ایجاد چالشهای متعدد در امر شبیهسازی مخازن در زمینه صحت، دقت و توان محاسباتی
میشود. در همین راستا الگوی چند مقیاسی چند فیزیکی ترکیبی ) ????3???????? ( به عنوان الگویی کارامد
در این شبیهسازی اخیرا معرفی شده است. در این مقاله فرایند ارتقا الگوی فوق برای مدلسازی دقیق
فاز جامد و همچنین اندرکنش این فاز با فاز سیال ارائه شده است. برای ارتقا الگوی ????3???????? به یک مدل
ژئومکانیکی با قابلیت شبیهسازی پلاستیک از یک مدل رفتاری یکپارچه برای مدلسازی رفتار مخازن
استفاده شده که دارای تابع تسلیم یکپارچه است و برای حل توامان معادلات و همگرایی از روش ضمنی
استفاده میکند. نتایج شبیهسازیها نشان داده که مدل رفتاری کشسان خمیری در ترکیب با الگوی ذکر
شده، یک مدل قدرتمند را برای شبیهسازی مخازن نفتی با تغییر شکلهای دامنه بالا ارائه میکند.

بررسی عددی الگوی جریان در محیط دارای نفوذپذیری دوگانه در حضور گسل قطری با استفاده از روش خط جریان

سجاد نامداری

از پیش‌بینی جریان آب ورودی به درون تونل تا مخازن ژئوترمال و دفینه‌های زباله‌ها، شناسایی الگوی جریان در محیط‌های سنگی دارای اهمیت بسیاری است. برای بررسی الگوی جریان در محیط‌های سنگی، از روش‌های مختلف عددی و آزمایشگاهی استفاده می‌شود. از روش‌های عددی به علت عدم وجود محدودیت در ابعاد محیط مورد شبیه‌سازی، بسیار استفاده شده است. در این پژوهش از توسعه یک برنامه Matlab برای مطالعه الگوی جریان در یک محیط دارای نفوذپذیری دوگانه استفاده گردید. ابتدا یک مدل دو بعدی با یک گسل سرتاسری توسعه داده شد. سپس با صرف‌نظر از اثرات جاذبه، مدل گسل قطری سرتاسری از جنوب غرب به شمال شرق روی محیط متخلخل پیاده‌سازی گردید و پس از آن از دو نقطه ابتدایی و انتهایی گسل، تزریق و بهره‌برداری به صورت دو ترم منبع و تخلیه تعریف شد. معادلات فشار به صورت ضمنی حل گردید و پس از آن، درصد اشباع به صورت صریح برای هر سلول مورد محاسبه قرار گرفت. با در دست داشتن فشار و درصد اشباع، میدان سرعت برای کل مدل به دست آورده شد. پس از آن، خطوط جریان شناسایی شده و در کنار پارامتر زمان انتقال، برای تفسیر رفتار سیال در محیط مورد استفاده قرار گرفت.

بررسی عملکرد مدل¬های داده مبنا در تعیین فشار دوغاب سیمانی با استفاده از روش تلفیقی آزمون گاما و الگوریتم ژنتیک (GA-GT)

حسن بخشنده امنيه — 2022-02-27

بهمنظور بهبود پارامترهاي ژئومکانيکي و قابليت باربري توده سنگِ بستر یا کاهش تراوايي و بهسازي شرايط بستر سدها و سازههای مهندسی مرتبط با زمین، تزریق دوغاب سیمانی انجام میشود. فشار تزریق، پارامتر تعیینکننده در موفقیت عملیات است به گونه ای که مقادیر کم یا زیاد فشار تزریق دوغاب باعث بروز خسارات مالی و زمانی و عدم موفقیت پروژه میشود با توجه به گستردگی پارامترهای موثر بر فشار تزریق، تعیین فشار بهینه تزریق با استفاده از روابط تحلیلی و تجربی قبلی با خطای زیادی روبرو میشود، لیکن در این مقاله با کمک روش SVR و با استفاده از اطلاعات پروژههای بزرگ و موفق، فشار بهینه تزریق با میزان خطای R قابل قبول (بالای 0.90) تعیین شد. همچنین با یافتن ترکیب بهینه اطلاعات ورودی با استفاده از الگوریتم ژنتیک GT-GA، و حذف دادههای انحرافی میزان خطای محاسباتی به حداقل رسیده و خطای R به میزان تا 30% بهبود مییابد. روش SVR با استفاده از توابع مختلف کرنل بهترین مقدار را برای پارامتر وابسته در فضای پارامترهای مستقل یافته و ارائه می کند.

مطالعه عددی رفتار غیر خطی سیال در شکستگی های طبیعی در مجاورت محیط متخلخل

علی آرین فر

شناخت رفتار هیدرولیکی بازشدگی های سنگی به عنوان محل عبور سیال در توده سنگ ضروری است. پارامترهای هندسی شکستگی، نظیر زبری دیواره‌ها و بازشدگی شکستگی تاثیر قابل توجهی در رفتار هیدرومکانیکی آن دارد. این نکته در مقالات زیادی مورد بررسی قرار گرفته است، اما بحث عبور سیال از زون تراوا در مجاورت درزه و شکاف به ندرت مطالعه شده است. بدین سبب در این مقاله به صورت عددی رفتار سیال در محیط متخلخل شکافدار شبیه سازی گردیده است. در تهیه هندسه مدل از اسکن سه بعدی دیواره‌های شکستگی نمونه های اخذ شده از یکی از چاه های نفت جنوب ایران استفاده شده و با استفاده از نرم افزارICEM CFD هندسه شکستگی ها تهیه و با نرم افزارAnsys Fluent جریان سیال در شکستگی سنگ و ماتریکس متخلخل شبیه‌سازی شده است. با توجه به اینکه در واقعیت دو سطح درزه با هم اتصال دارند، هندسه مدل در شرایطی که درزه ها باز نبوده (mated) و در درصد مشخصی اتصال برقرار است (اتصال بین دو سطح برابر 15، 30، 45، 60، 75، 90% مساحت کل سطح) ساخته شده است. نتایج این مدلسازی نشان میدهد که رابطه ماکروسکوپی فورچی میر به خوبی جریان غیرخطی سیال در شکستگی سنگی را حتی با لحاظ ماتریکس تراوا توصیف می‌کند. با این تفاوت که هر چه مقدار تراوایی ماتریکس مجاور درزه بیشتر باشد مقدار تراوایی درزه نیز بیشتر می شود.

طبقه‌بندی آماری ضریب زبری درزه با استفاده از روش بردار پشتیبان

حجت نسب

زبری درزه ترکیبی از بخش‌های آماری و زمین‌آماری است که به‌عنوان زبری اولیه و ثانویه شناخته می‌شوند. به علت ماهیت تصادفی زبری‌های ثانویه و تغییرات زبری درزه پارامترهای متعددی برای تعریف زبری استفاده شده است. در این مطالعه از 8 پارامتر مختلف برای تخمین ضریب زبری درزه (JRC) برای 112 پروفیل زبری استفاده شد. ماتریس تأثیر متقابل این پارامترها بر مقدار JRC ایجاد شد و مقدار ضریب همبستگی پیرسون برای 28 حالت ممکن محاسبه شد. نتایج نشان می‌دهد که حالت‌هایی با ضریب همبستگی در حدود 8/0 برای کلاس‌بندی JRC مناسب هستند. به دلیل وجود مرزهای نسبتاً مشخص بین دو کلاس زبری متوالی نسبت به سایر حالت‌ها و داشتن مفهوم مهندسی مشخص از پارامترهای انحراف معیار ارتفاع دندانه‌ها و انحراف معیار زاویه دندانه‌ها برای طبقه‌بندی JRC استفاده شد. با استفاده از روش طبقه‌بندی بردار پشتیبان، مرز بین 10 کلاس زبری مشخص شد. نتایج طبقه‌بندی انجام‌شده با انجام 20 آزمایش برش مستقیم بر روی سطوح درزه طبیعی اعتبار سنجی شد. بیش از 70 درصد نتایج پیش‌بینی با نتایج آزمایشگاهی تطابق دارد و حدود 20 درصد نتایج مقدار پیش‌بینی‌شده با مقدار واقعی یک کلاس فاصله دارد. با این ‌وجود تخمین زبری با استفاده از پروفیل‌ها دوبعدی همواره با محدودیت‌ روبرو است.

اثر ميرايي و نسبت فاصله داري به بارسنگ چال بر مکانیزم خردشدگی سنگ با استفاده از نرم افزار PFC2D و Wipfrog

وهاب سرفرازی — 2022-02-27

در این مقاله با استفاده از نرم افزار PFC2D بر پايه روش اجزاي مجزا، به بررسي اثر پارامترهای هندسی چال (فاصله‎داری) بر مکانیزم خردشدگی سنگ پرداخته شده است. به این منظور مدلی با ابعاد 1000×1000 ميلي متر در محیط نرم افزار ساخته شد. سپس میکروپارامترهای کالیبره شده در مدل اعمال شد. میکروپارامترها بعد از شبیه‎سازی مقاومت کششی سنگ و مقایسه با نمونه آزمایشگاهی کالیبره گردیدند. به منظور بررسی تاثیر پارامترهای هندسی بر روی مکانیزم شکست، چال‎هایی با نسبت فاصله‎داری‎ها به بردن های مختلف در مدل عددی حفاری گردید (نسبت فاصله داری به بردن برابر 15/1، 3/1 و 45/1). با بررسی زون‎های مختلف شکست در حالت‎های مختلف در نرم افزارهاي PFC2D و Wipfrog، نسبت فاصله داری به بردن برابر با 3/1 به عنوان مطلوب‎ترین آرایش برای خرادیش پیشنهاد گردید. به بیان دیگر در این نسبت بهینه ترین ابعاد دانه ها بدست می آید. همچنین اثر ميراييهای مختلف بر روی مکانیزم شکست بررسی شد. با افزایش ميرايي میزان خردشدگی کاهش پیدا میکند که بیشترین میزان خردشدگی مربوط به دمپینگ 5/0 است.

بررسی تاثیر تنش‎های برجا بر پاسخ لرزه‎ای تونل‎ها

مریم بلبلی زارع

تونل‎ها یکی از مهم‎ترین سازه‎های زیرزمینی هستند که امروزه در سرتاسر جهان جهت توسعه مسیرهای ارتباطی ایجاد می‎شوند. با توجه به نیاز جامعه به تونل‎های شهری و بین شهری به جهت تسهیل در عبور و مرور، کاهش بارترافیکی یا کوتاه‎تر شدن مسیرها، اینگونه سازه‎ها در شرایط مختلف ژئوتکنیکی و اعماق مختلف ساخته می‎شوند. با رخداد زلزله‎های ویرانگر در سال‎های اخیر و ایجاد خسارت‎های جدی به چنین سازه‎هایی، بشر را بر آن داشت تا به ارزیابی لرزه‎ای سازه‎های زیرزمینی روی آورد. زلزله به عنوان رویدادی با عدم قطعیت بالا، امکان پیش‏بینی دقیق میزان آسیبی که می‏تواند در سازه ایجاد شود را مشکل می‎کند. در این پژوهش سعی شده است تا با در نظر گرفتن برخی عدم قطعیت‎های موجود، میزان آسیب‎پذیری لرزه‎ای سازه‎های زیرزمینی مورد بررسی قرار گیرد. به همین منظور با استفاده از روش تحلیل دینامیکی فزاینده و ساخت منحنی‎های شکنندگی به عنوان یک روش احتمالاتی، آسیب‎پذیری لرزه‎ای تونل‎های دو قلوی مترو اهواز مورد برررسی قرار گرفته است. پس از ارزیابی لرزه‎ای تونل‎های مورد مطالعه، تحلیل حساسیت پارامترهایی نظیر عمق و نسبت تنش‎ (k) انجام شده است و احتمال ایجاد آسیب در هر سطح PGA بررسی شده است. نتایج مدلسازی عددی و تحلیل احتمالاتی نشان داد که در محدوده 8 – 15 متری از سطح زمین، آسیب‎پذیری لرزه‎ای سازه افزایش می‎یابد که با توجه به مشخصات ساختگاه می‎توان به عنوان عمق بحرانیُ سازه در نظر گرفت. با در نظرگرفتن نسبت (k) مختلف، مشخص شد که با کاهش نسبت (k) آسیب پذیری لرزه‎ای سازه افزایش می‎یابد.

مطالعه تاثير ميکروپارامترهاي مدل عددی PFC بر رشد ترک هيدروليکي

وهاب سرفرازی — 2022-02-27

در اين مقاله، با استفاده از نرم افزار PFC2D، تاثير سختي نرمال و برشي مدل و همچنين مقاومت نرمال و برشي مدل بر الگوي رشد ترک هيدروليکي مطالعه شده است. براي اين منظور ابتدا مدل عددي با ابعاد mm 1000*mm 1000 ساخته شد. ذرات شناور در مدل حذف گرديد بگونه اي که هر ديسک به سه ديسک مجاور در اتصال است. مدل توسط دو نوار کلامپ از بالا و پايين محصور مي شود. اين کلامپها مانع حرکت ديسکهاي مدل در راستاي قائم مي شود. بعد از حذف ديسکهاي شناور در مدل، يک حفره به قطر mm 100 در مرکز حفره ايجاد شد. تعدادي ديسک بارگذار در درون حفره قرار گرفته که وظيفه اعمال فشار هيدروليکي به ديواره حفره را برعهده دارند. سپس با تغيير ميکروخصوصياتي نظير سختي نرمال و برشي و مقاومت نرمال و برشي مدل تاثير آنها بر الگوي رشد ترک هيدروليکي آشکار مي شود. بطور کلي 6 الگوي شکست متفاوت شناسايي شد. سختي نرمال و برشي مدل و مقاومت نرمال و برشي مدل تاثير بسزايي بر الگوي شکست چاه دارد. در ادامه رابطه اي براي تخمين تنش هيدروليکي شکست براساس مقاومت فشاري تک محوره مدل ارائه شده است.

بررسی عملکرد دستگاه شیرر در روش جبهه¬کار طولانی با استفاده از کد جریان ذره مطالعه موردی: معدن زغال سنگ مکانیزه پروده طبس

Mohammadreza Ajamzadeh — 2022-12-04

زغال‌سنگ یکی از مهم¬ترین منابع تولید انرژی در دنیاست. هر چند که از اهمیت آن به دلیل گسترش استفاده از منابع نفت، گاز، انرژی‌های نوین و غیره کاسته شده ولی هنوز هم از اهمیت بالایی در صنایع فولاد و تولید انرژی برخوردار است. زغال‌سنگ به روش‌های سطحی یا زیرزمینی استخراج می‌شود. یکی از روش‌های استخراج زیرزمینی زغال‌سنگ روش جبهه‌کار طولانی است. در این روش که یک روش مکانیزه محسوب می‌شود برای استخراج از دستگاه‌هایی همچون رنده یا شیرر استفاده می‌شود. معدن زغال‌سنگ مکانیزه پروده طبس، یکی از معادنی است که به روش جبهه‌کار طولانی استخراج می‌شود. دستگاه برش زغال در این معدن شیرر است. در این پژوهش با استفاده از خصوصیات زغال‌سنگ معدن مکانیزه پروده طبس به بررسی عملکرد دستگاه شیرر پرداخته شده است. برای نیل به این هدف از روش مدل‌سازی با نرم‌افزار کد جریان ذره استفاده شد. در این راستا ابتدا با نمونه‌گیری از زغال معدن پروده و انجام آزمایشات تک‌محوری و برزیلی بر روی آن مدل کالیبره شد. سپس با ساخت مدل و استفاده از متغیرهایی همچون قطر شیرر، جابجایی در هر دور و سرعت خطی شیرر مدل‌سازی صورت گرفت. پس از ساخت 27 مدل برای شیرر، بهترین مدل شیرر بر اساس حداکثر نیروی وارد بر دستگاه در جهت X و Y انتخاب گردید. در نهایت نتایج این پژوهش نشان داد که بهترین عملکرد شیرر مدلی با قطر 20 میلی‌متر و جابجایی 5/0 میلیمتر بر دور است که مقدار حداکثر نیروی وارد بر شیرر در این مدل برابر 18800 کیلونیوتن در جهت X و مقدار 16000 کیلو نیوتن در جهت Y می‌باشد.

انتخاب بهینه سیستم پایداری به منظور بهسازی تونل‌های راه‌آهن

سهیل غیاثوند — 2022-02-27

در آستانه گذشت یک قرن از احداث راهآهن سراسری در ایران، هنوز مسیرهایی وجود دارد که از زمان افتتاح به همان صورت بهرهبرداری میشود؛ تونلها بخش مهمی از این مسیرهای استراتژیک را تشکیل میدهند که نیازمند بررسی جامع و سیستماتیک هستند. پژوهش حاضر به منظور انتخاب بهینه طرح بهسازی و تقویت تونلهای قدیمی انجام شده است. محور راه‌آهن تهران جنوب به عنوان مورد مطالعاتی این تحقیق انتخاب و پس از بررسی این مسیر، تونل شماره 68 (تونل کشور) با توجه به تفاوت در تنوع خصوصیات ژئومکانیکی به عنوان نمونه شاهد انتخاب شد. این تونل توسط مطالعات ژئوتکتونیکی به عمل آمده توسط نرم افزار عددی FLAC^3D مدلسازی شد و بحرانی ترین مقطع برای مطالعه تأثیر اضافه کردن سیستمهای نگهداری متداول بر ایمنی تونل مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی ایمنی، تنها مطالعات روی بخش بحرانی به نحوی انجام شد که ۴۷ سیستم نگهداری در نرم افزار FLAC^3D شبیه سازی و تحلیل به منظور بررسی ضریب ایمنی انجام شد. در مرحله بعدی هزینه اجرای هر کدام ازسیستمهای نگهداری محاسبه و عوامل «قابلیت اجرا» و «زمان نصب و عدم تعارض با بهره برداری» توسط نظر خبرگان به صورت کمی معین و به صورت چند متغیره توسط مدل فازی تاپسیس بهینه سازی شد.

توسعه شاخص حفرپذیری توده سنگ درزه دار بر اساس شاخص شکست سنگ در حفاری با TBM

مرتضی خسروی — 2022-02-27

پیش بینی حفرپذیری توده سنگ درزهدار در حفاری با ماشینهای حفار تمام مقطع تونل یکی از مسائل مهم در ارزیابی فنی و اقتصادی یک پروژه تونل سازی میباشد. با توجه به تأثیر پارامترهای مختلف در حفرپذیری توده سنگ، تا کنون مدلهای مختلفی برای پیشبینی این موضوع ارائه گردیده است. هدف این تحقیق ارائه مدلی جدید بر اساس توسعه شاخص شکست سنگ برای توده سنگ درزهدار به منظور پیشبینی حفرپذیری آن میباشد. برای این هدف در ابتدا بانک اطلاعاتی از پارامترهای ژئومکانیکی ، مشخصات هندسی درزهها (فاصله داری و زاویه) و عملیاتی ماشین حفار دو پروژه تونل انتقال آب کوئینز در آمریکا و تونل بلند زاگرس (قطعه 2) در ایران تشکیل گردیده است. سپس فاکتور خردایش کل (ارائه شده توسط برولند در سال 1979) محاسبه و با استفاده از نرم افرار SPSS و روش های رگرسیون غیرخطی شاخص شکست بدست آماده در آزمایشگاه برای توده سنگ درزهدار توسعه داده شده است. در ادامه نیز شاخص حفرپذیری بر اساس شاخص شکست توده سنگ درزه دار توسعه داده که ضریب همبستگی این شاخص 8/0 می باشد. مدل جدید در قطعه شمالی تونل انتقال آب کرمان مورد ارزیابی قرار گرفته که نتایج بیانگر مطابقت خوبی بین حفرپذیری پیش بینی شده با حفرپذیری واقعی دارد.

بررسی تاثیر تنش‎های برجا بر پاسخ لرزه‎ای سازه‎های زیرزمینی

مریم زارع

تحلیل پایداری شیروانی‌های بالا دست و پایین دست جاده مشرف به سد هراز

مهرداد شاقلانی لور — 2022-02-27

با توجه به احداث سد هراز، حدود 9 کیلومتر از جاده هراز در محدوده مخزن سد قرار می‌گیرد؛ لذا احداث مسیر جایگزین در تراز بالاتر ضروری است. در این دست‌نوشته، پایداری شیروانی‌های سنگی پرتال تونل در محدوده دره پرن واقع در مسیر جاده جایگزین مشرف به سد هراز، با استفاده از روش‌های سینماتیکی، تجربی و روش عددی تحلیل گردید و مدل سازی عددی آن با نرم‌افزار 3DEC انجام و سیستم نگهداری پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا با تحلیل سینماتیک، احتمال هر سه نوع گسیختگی صفحه‌ای، گوه‌ای و واژگونی در شیب‌های بالا دست و پایین دست جاده مشخص گردید و در ادامه با تحلیل پایداری شیب‌ها با روش تجربی SMR، مشخص گردید که توده سنگ در برخی موارد در رده‌بندی خیلی بد قرار می‌گیرد و در همه حالات نیاز به سیستم نگهداری است. مدل سازی عددی پایداری شیروانی با استفاده از نرم‌افزار 3DEC، حداکثر جابه‌جایی بلوک‌های شیروانی 42/8 سانتی‌متر برآورد گردید و ضریب اطمینان شیروانی مورد مطالعه 39/1 محاسبه گردید که از ضریب اطمینان مجاز برای دیوارهای سنگی میان و بلند مدت (5/1) پایین‌تر است. طبق نتایج تحلیل عددی و بررسی نتایج SMR، بهترین سیستم نگهداری پیشنهادی نصب پیچ سنگ به صورت موضعی و بتن پاشی با ضخامت 10 سانتی متر است. بر اساس نتایج مدل سازی عددی در 3DEC، با اجرای سیستم نگهداری پیشنهادی راک بولت و شاتکریت، حداکثر جابه‌جایی به 053/1 سانتی‌متر و ضریب اطمینان شیروانی به 55/1 افزایش می‌یابد

بررسی تاثیر تنش‎های برجا بر پاسخ لرزه‎ای سازه‎های زیرزمینی

مریم بلبلی زارع — 2022-02-27

One of the most important underground structures that today created around the world for the development of communication routes is tunnel. Due to the urgent need of the community for urban and inter-urban tunnels to reduce traffic or shorten routes, this structures can be made in vary different geotechnical conditions and different depths. The destructive earthquake in recent years and caused serious damage to this structures, it has prompted to assess seismic evaluation of underground structures. Earthquake as an event with high uncertainty, makes it difficult to accurately predict the amount of damage that can be caused in structures. In this study, it is attempted to investigate the seismic vulnerability of underground structures, with considering the uncertainties in a possible earthquake. For this purpose, the Ahwaz metro twin tunnels have been considered as a case study and the seismic vulnerability of these tunnels has been investigated by incremental dynamic analysis and the construction of fragility curves as a probabilistic method. After seismic evaluation of the studied tunnels, sensitivity analysis of parameters such as depth, in-situ stress ratio was carried out and the probability of damage at different levels was investigated. The results of numerical modeling and probabilistic analysis showed that according to the site characteristics in a 8 to 15 meter of depths, the seismic vulnerability of the structures increases, which it can be referred to as critical depths. With considering different insitu stress ratio, it was found that by decreasing the insitu stress ratio, the structural vulnerability increases.

الگوی سطح پیرامونی یکپارچه رس و ماسه بر اساس مفاهیم حالت بحرانی و قانون اتساع عمومی

سید ایمان مقدم — 2022-02-19

در این مقاله بر اساس مفهوم سطح پیرامونی، یک الگوی رفتاری جهت مدل‌سازی یکپارچه رس و ماسه ارائه شده است. در این الگو از مفاهیم حالت بحرانی و پارامتر حالت استفاده شده است. به منظور شبیه‌سازی یکپارچه از هر دو خاک رس و ماسه، در این الگو یک قانون اتساع عمومی بکار گرفته شده است. این الگو از یک قانون جریان ناهمراه و یک قانون سخت‌شوندگی همسانگرد استفاده می‌کند. به منظور پیاده‌سازی الگوی پیشنهادی از روش ضمنی اویلر بر اساس لگوریتم نگاشت بازگشتی استفاده شده است. با پیاده‌سازی الگو کارایی آن بوسیله آزمایش‌های سه محوری یکنواخت بر روی رس و ماسه مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین جهت، رفتار رس و ماسه تحت آزمایش‌های سه محوری زهکشی‌شده و زهکشی‌نشده یکنواخت مدل‌سازی شد و با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که الگوی پیشنهادی به طور مناسبی می‌تواند رفتار نرم از حالت کشسان به خمیری، رفتار نرم‌شوندگی کرنشی، سخت‌شوندگی، روانگرایی و انتقال فاز را برای رس و ماسه تحت بارگذاری یکنواخت پیش‎بینی نماید. همچنین نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که روش ضمنی می‌تواند دقت و همگرایی بالای پاسخ‌ها را تضمین می‌کند.

مدلسازی عددی مکانیزم شکست ترک زبر در نمونه های دیسکی

میر رئوف هادئی — 2022-02-26

یکی از اهداف مکانیک شکست در تحلیل مسائل حاوی ترک، بررسی رشد و گسترش ترک است. هر ترک تنها در محیط با توجه به هندسه و شرایط بارگذاری رشد و گسترش مییابد که میتواند تحت مودهای خالص و یا تحت مود ترکیبی باشد. الگوی رشد و گسترش ترک در این شرایط مشخص و مطابق با مود شکست است. یکی از مهمترین عوامل موثر در گسیختگی سازهاي پدیده ترك خوردگی المانهاي سازه میباشد . نظر به اهمیت موضوع بررسی ترك در سازهها در اوایل نیمه دوم قرن بیستم به صورت روابط تجربی و معین آغاز و با معرفی مدلهاي مختلفی نظیر مدل گریفیث، پاریز اردوگان، فورمن، نیومان و غیره ادامه یافت. با مشاهده پراکندگیهاي چشمگیر و غیرقابل صرفنظر در نتایج تستهاي موجود، بررسی این مسئله به صورت آماري با تحقیقات ویبول در این زمینه آغاز شد و اکنون نیز طی بیش از سه دهه محققان روشها و مدلهاي گوناگونی جهت تحلیل پدیده ترك و رشد آن ارائه کردهاند. در این تحقیق با استفاده از نرم افزارآباکوس و با بهرهگیري از روش اجزای محدود و بر پایه اصول مکانیک شکست، پدیده ترك خوردگی و رشد ترك و برسی فاکتور شدت تنش ترک زبر و ترک صاف و گسترش ترک پروفیلهای زبری بارتن مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی انجام شده در این تحقیق نشان میدهد که زبری ترک در سنگ اثر مهمی بر نحوهی انتشار ترک و ضریب شدت تنش در نوک ترک در نمونهی دیسکی دارد و مشاهدات عددی نشان میدهد که با افزایش ضریب زبری ترک انحراف ترکهای بالهای از پیشترک اولیه کاهش پیدا میکند.

الگوی سطح پیرامونی یکپارچه رس و ماسه بر اساس مفاهیم حالت بحرانی و قانون اتساع عمومی

سید ایمان مقدم

تحلیل خطر احتمالی زمینلرزه با توجه به فلسفه ریسک محوری

میلاد محمدیان

در اين پژوهش اطلاعات پایه ای در زمینه تحلیل خطر جمع آوری شد که نتایج حاصل حاکی است که سالانه پژوهشهاي زیادي در رابطه با تحلیل خطر لرزهاي با استفاده از روش PSHA در تمامی نقاط جهان و از جمله کشور ایران انجام میشود که معمولاً در فرضیات اولیه تحلیل و یا نرم افزار مورد استفاده، متفاوت هستند. از سوی دیگر هرساله در دنیا مقالات و گزارشهای فراوانی حاوی روشهای جدید پهنه بندی خطر زلزله ارائه میشود که البته تاکنون بررسی های مذکور به محاسبه تهیه نقشه های پهنه بندی خطر زمین لرزه ای برای تمام مناطق ایران نپرداخته است. ازاین روی ضرورت شناخت روشهای جدید و به‌روزی که بتوان براساس راهکارهای ارائه شده در این منابع نقشه های خطر لرزه ای را برای کشور ایران به روز کرد احساس شد، بنابراین با بررسی چندین استاندارد ملی و بین المللی (ASCE 07 UBC-97, API650, IBC, و038) بسیار معتبر در سطح ایران و جهان به مقایسه آنها پرداخته و سعی شد، چگونگی تعیین تحلیل خطر و پارامترهای مربوط در هریک از این منابع، مورد واکاوی قرار گیرد. به منظور مقایسه مقدار اختلاف نتایج بر أساس هر یک از این استانداردها با اجرای فرایند تحلیل خطر به بررسی وضعیت لرزهخیزي سایت 2 پارس جنوبی، در استان بوشهر پرداخته و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شدند. ازاین رو با استفاده از نقشه هاى زمين شناسى و توپوگرافى و عكس هاى ماهواره اى، اطلاعات موجود در خصوص لرزه خيزى منطقه، جمع آورى گرديد و بازديدهاى صحرايى در گستره طرح و مناطق پيرامون آن تا شعاع تقريبى 200 كيلومتر در چندين مسير انتخابى صورت گرفت. در طى بازديدهاى صحرايى، گسل هاى موجود در منطقه شناسايى و مشخصات آن ها تعیین شد و با توجه به طول گسل ها و فاصله مركز آن ها تا ساختگاه و با استفاده از روابط مختلف ارائه شده ، بزرگترين زلزله قابل انتظار و شتاب بيشينه حركت زمين به علت فعاليت اين گسل ها به روش احتمالى محاسبه گرديد و نتايج با یکدیگر مقایسه شده و پیشنهادات در بخش نتیجه گیری آمده است.

مدلسازی عددی اثر پارامترهای هندسی و ژئومکانیکی بر پایداری شیب دیواره نهایی معدن طلا-مس شادان

علی نقی دهقان — 2022-02-26

در این مطالعه، مجموعهای از مدلسازی عددی سه بعدی به روش تفاضل محدود و به کمک نرم افزار FLAC^3D بهمنظور ارزیابی اثر پارامترهای هندسی و ژئومکانیکی موثر بر پایداری شیب نهایی دیواره شرقی معدن طلا-مس شادان انجام گرفت. از اینرو بر پایه روش کاهش مقاومت و محاسبه حداقل فاکتور ایمنی (FOS) مورد نظر (20/1)، بهینهترین شیب دیواره نهایی معدن تعیین و سپس اثر ضریب تنش افقی (k)، شعاع انحنای شیب و فشار آب منفذی بر میزان پایداری آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کاهش ویا افزایش ضریب تنش افقی در بازه 50/0 تا 00/2، ضمن عدم تغییر در مقدار فاکتور ایمنی، سبب ایجاد تغییرشکل به خصوص جابجایی افقی در دیواره شیب کاواک میگردد. بهطوریکه با کاهش ضریب تنش افقی (k)، مقادیر حداکثر کرنش برشی و جابجایی های افقی و قائم کاهش یافته و بالعکس با افزایش ضریب k، حداکثر کرنش برشی و جابجاییهای افقی و قائم در دیواره و کف کاواک معدن نیز افزایش مییابند. با کاهش مقدار شعاع انحنای شیب، فاکتور ایمنی افزایش یافته که با افزایش آن مقدار تغییرشکل و جابجاییهای ایجاد شده در دیواره و کف کاواک نیز کاهش مییابند. همچنین عمل زهکشی آب زیرزمینی به همراه کاهش فشار آب منفذی در پشت شیب دیواره کاواک، سبب افزایش فاکتور ایمنی و در نتیجه کاهش تغییرشکل و جابجایی میگردد.

بررسی اثر عملیات پیش حرارتی بر قابلیت خردایش کانسنگ منگنز ونارچ قم در آسیای گلوله ای

منیره حشامی

در این مقاله، اثر عملیات پیش حرارتی بر قابلیت خردایش کانسنگ منگنز ونارچ قم مورد مطالعه قرار گرفته است. اثر عملیات پیش حرارتی بر قابلیت خردایش کانسنگ با تعین شاخص اندیس کار آسیای گلولهای استاندارد باند در زمانها و دماهای مختلف حرارت دهی بر روی خوراک آسیا و توزیع دانهبندی نمونه بررسی شده است. براساس نتایج مطالعات میکروسکوپی الکترونی (SEM)، حرارت باعث ایجاد ترک و شکاف با ابعاد (µm 5/2× 65) در نمونه میشود. همچنین براساس مطالعات XRD، حرارت باعث تجزیه کلسیت و تجزیه مونتموریلونیت به کانیهای سیلیکاته شده است. بر اساس تغییرات ساختاری و فازی صورت گرفته در نمونه، در مدت زمان حرارت دهی 60 دقیقه، با اعمال حرارت تا دمای °C800، شاخص اندیس کار آسیای گلولهای استاندارد باند 40% افزایش یافته است.

ارائه رابطه برای یافتن ضخامت ناحیه آسیب ناشی از حفر تونل با استفاده از روش عددی و آماری

علی دادی گیوشاد — 2020-06-26

یکی از روشهایی جهت بررسی ناحیه آسیب ناشی از حفر فضاهای زیرزمینی مورد استفاده قرار میگیرد، روش انتشار آوایی میباشد. این روش بر مبنای دریافت امواج الاستیک تولید شده ناشی از تغییرشکل و ترک خوردگی در توده سنگ اطراف فضای زیرزمینی میباشد. در این تحقیق سعی شد ناحیه آسیب ناشی از حفر تونل با استفاده از روشهای آزمایشگاهی با کمک انتشار آوایی، عددی و آماری مورد مطالعه قرار گیرد. برای دستیابی بدین منظور آزمونهای انتشار آوایی همزمان با آزمونهای آزمایشگاهی بر روی مغزههای حفاری تهیه شده از جداره تونل انجام گرفت و نواحی آسیب اطراف تونل به 3 ناحیه مجزا تقسیمبندی گردید. در مرحله بعد، ارتباط بین نواحی آسیب برآورد شده با نواحی تسلیم بدست آمده از مدل سازی عددی، توسط نرم افزار FLAC^3D مورد مطالعه قرار گرفت. روابط ریاضی کاربردی جهت برآورد ناحیه آسیب ناشی از حفر در شرایط تنش غیر یکنواخت با تلفیق نتایج حاصل از مدلسازی عددی و روشهای آماری توسط نرم افزار SPSSبدست آمد. از نتایج تحقیق اینکه توسط روابط ریاضی برآورد شده میتوان ضخامت نواحی آسیب را در محیط سنگی پیرامون تونل نعلاسبی حتی در شرایط تنش غیر یکنواخت با ضریب همبستگی بالا بدست آورد.

مطالعه آزمایشگاهی عملکرد تیغه اسکنه‌ای در برش سنگ‌های ضعیف تا متوسط

مهدی محمدی حسین آبادی — 2020-06-26

به‌منظور تعیین قابلیت برش (Cuttability) سنگ، آگاهی از مقدار نیروهای واردشده به لبه تیغه در محل تماس آن با سنگ و حجم خرده‌های حاصل از حفاری اهمیت دارد. تخمین این نیروها با روش‌های تحلیلی و آزمون‌های آزمایشگاهی برش سنگ امکان‌پذیر است. در این مقاله، با انجام آزمون‌های برش خطی روی چهار نمونه سنگ با مقاومت ضعیف تا متوسط به‌وسیله یک تیغه اسکنه‌ای (chisel)، نیروهای برشی حداکثر و میانگین وارد بر تیغه در حین برش سنگ اندازه‌گیری و با مقادیر محاسبه‌شده از روش نظری ایوانس (Evans) مقایسه شد. نتایج نشان داد که با افزایش عمق برش، هر سه نیروی برشی حداکثر، میانگین و نیروی برشی ایوانس به‌طور خطی افزایش می‌یابد و در یک عمق برش مشخص، معمولاً مقدار نیروی برشی ایوانس کمتر از مقدار نیروی برشی حداکثر و بیشتر از نیروی برشی میانگین به‌دست‌آمده از آزمون برش خطی است. همچنین مقدار نسبت نیروی برشی حداکثر به نیروی برشی میانگین ارتباط مستقیمی با افزایش عمق برش دارد و در طراحی ماشین حفاری باید موردتوجه قرار گیرد، به‌طوری‌که مقدار آن بین 16/1 تا 49/1 برای عمق برش ۱ میلی‌مترو نزدیک 7/1 برای عمق برش 4 میلی‌متربه دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که این نسبت با افزایش درجه شکنندگی سنگ افزایش می‌یابد و کم‌ترین مقدار این نسبت مربوط به نمک با شکنندگی 82/4 و بیشترین مقدار آن مربوط به زغال‌سنگ‌ با شکنندگی 86/11 است.

ارتباط بین شاخص سختی اشمیت و سرعت موج فشاری با مقاومت فشاری تک محوری سنگ های ساختمانی کربناته

وحید امیرکیایی — 2020-06-26

مقاومت فشاری تکمحوری یکی از پارامترهای اساسی در انتخاب سنگهای ساختمانی میباشد که نقش قابل ملاحظهای در پایداری آنها دارد. تعیین مستقیم این پارامتر در آزمایشگاه مشکلاتی همچون آمادهسازی نمونه مورد آزمایش بر اساس استاندارد، هزینه بالای آزمایش و همچنین وقتگیر بودن آن را شامل میشود. به منظور غلبه بر این مشکلات، امروزه توسعه مدلهای غیرمستقیم که در آنها مقاومت فشاری تکمحوری بر اساس سایر خواص فیزیکی، مکانیکی و بافتی سنگ پیشبینی میشوند، رشد چشمگیری داشته است. در این مقاله، با بررسی ارتباط بین سرعت موج فشاری (Vp) و شاخص سختی اشمیت (SHI) با مقاومت فشاری تکمحوری، دو رابطه تجربی برای تخمین مقاومت فشاری سنگهای ساختمانی کربناته توسعه یافته است. روابط بر اساس یک پایگاه داده شامل اطلاعات 63 نمونه از سنگهای ساختمانی کربناته (43 نمونه تراورتن و 20 نمونه مرمریت) و با استفاده از تحلیلهای رگرسیونی خطی و غیرخطی در نرم افزار SPSS ساخته و عملکرد آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور ارزیابی عملکرد دو رابطه شاخصهای آماری شامل ضریب تعیین (R²)، خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) و واریانس خطا (VAF) برای هر یک از روابط به طور جداگانه محاسبه شدند. سپس با بررسی و مقایسه شاخصهای ذکر شده مشخص گردید که هر دو رابطه خطی و غیرخطی، مدلهای قابل اعتمادی برای پیشبینی مقاومت فشاری تکمحوری سنگهای ساختمانی کربناته میباشند که قادر هستند با دقت قابل قبولی مورد استفاده قرار گیرند.

تخمین مقاومت فشاری تک محوری سنگ های ساختمانی کربناته با استفاده از رگرسیون چند متغیره خطی و غیرخطی

وحید امیرکیائی

مقاومت فشاری تکمحوری یکی از پارامترهای اساسی در انتخاب سنگهای ساختمانی میباشند که نقش قابل ملاحظهای در پایداری آنها دارد. تعیین مستقیم این پارامتر در آزمایشگاه مشکلاتی همچون آمادهسازی نمونه مورد آزمایش بر اساس استاندارد، هزینه بالای آزمایش و همچنین وقتگیر بودن آن را شامل میشود. امروزه توسعه مدلهای غیرمستقیم که در آنها مقاومت فشاری تکمحوری بر اساس سایر خواص فیزیکی، مکانیکی و بافتی سنگ به منظور غلبه بر این مشکلات، پیشبینی میشوند، رشد چشمگیری داشته است. در این مقاله، با استفاده از دو ویژگی اساسی سنگ یعنی سرعت موج فشاری (Vp) و سختی اشمیت (SH) دو رابطه تجربی برای تخمین مقاومت فشاری سنگهای ساختمانی کربناته(43 نمونه تراورتن و 20 نمونه مرمریت) توسعه یافته است. روابط بر اساس یک پایگاه داده شامل اطلاعات 63 نمونه از سنگهای ساختمانی کربناته (تراورتن و مرمریت) و با استفاده از تحلیلهای رگرسیونی خطی و غیرخطی در نرم افزار SPSS ساخته و عملکرد آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور ارزیابی عملکرد دو رابطه شاخصهای آماری شامل ضریب تعیین (R²)، خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) و واریانس خطا (VAF) برای هر یک از روابط به طور جداگانه محاسبه شدند. سپس با بررسی و مقایسه شاخصهای ذکر شده مشخص گردید که هر دو رابطه خطی و غیرخطی، مدلهای قابل اعتمادی برای پیشبینی مقاومت فشاری تکمحوری سنگهای ساختمانی کربناته میباشند که قادر هستند با دقت قابل قبولی مورد استفاده قرار گیرند

ارائه مدلی برای تعیین خرج ویژه بر اساس پارامترهای ژئومکانیکی با استفاده از روش آنالیز مولفه¬های اصلی

محمد حیاتی — 2020-01-21

يکي از مهمترين پارامترهاي فني و اقتصادي در طراحي الگوهاي حفاري و انفجار تونل ها، خرج ويژه است. از این رو پيش بيني و بهينه سازي آن از اهميت بالايي برخوردار است. مقدار خرج ويژه به پارامترهاي متعددي از قبیل شرايط زمين شناسي، خصوصيات مکانيک سنگي و پارامترهای هندسي طراحي بستگي دارد. در اين تحقيق با تکيه بر خواص ژئومکانيکي توده سنگ در عملیات ساخت تونل آبرسان سد سیمره، مدلی مناسب برای تعیین خرج ویژه با استفاده از روش هاي آماري ارائه شده است. در اين راستا به منظور حذف اثر همخطي بين متغيرهاي ورودي در مدلهای پيش بيني، از روش آنالیز PCA استفاده کرده و برای ارزيابي و مقایسه مدلهاي ساخته شده، از پارمترهاي ضريب تعيين مدل (R²) و متوسط مربعات خطا (MSE) بهره گرفته شده است. مقایسه مدلها نشان مي دهد که رفع همخطي بين متغيرهاي ورودي با بکارگیری روش PCA، نتايج پيش بيني بهتري را به همراه داشته است.

بررسی اثر پیش عملیات حرارتی بر قابلیت خردایش کانسنگ منگنز ونارچ قم در آسیای گلوله ای

منیره حشامی — 2020-06-26

در این مقاله، اثر پیش عملیات حرارتی بر قابلیت خردایش کانسنگ منگنز ونارچ قم مورد مطالعه قرار گرفته است. اثر پیش عملیات حرارتی بر قابلیت خردایش کانسنگ با تعین شاخص اندیس کار آسیای گلولهای استاندارد باند در زمانها و دماهای مختلف حرارت دهی بر روی خوراک آسیا و توزیع دانهبندی نمونه بررسی شده است. براساس نتایج مطالعات میکروسکوپی الکترونی (SEM)، حرارت باعث ایجاد ترک و شکاف با ابعاد (µm 5/2× 65) در نمونه میشود. همچنین براساس مطالعات XRD، حرارت باعث تجزیه کلسیت و تجزیه مونتموریلونیت به کانیهای سیلیکاته شده است. بر اساس تغییرات ساختاری و فازی صورت گرفته در نمونه، در مدت زمان حرارت دهی 60 دقیقه، با اعمال حرارت تا دمای °C800، شاخص اندیس کار آسیای گلولهای استاندارد باند 40% افزایش یافته است.

تاثیر مدل رفتاري ساختگاه بر دقت و تخمین تغییرشکل‌های گودهای عمیق شهری

سعید غفارپور جهرمی — 2022-02-26

امروزه گودبرداری یکی از مراحل حساس و مهم ساخت و سازهای شهری محسوب می‌شود که همواره مهندسان تلاش می‌کنند با انتخاب روشهای مختلف آنرا تحلیل، طراحی و اجرا نمایند. اهمیت این موضوع زمانی مشخص می‌شود که در محیط‌های شهری، تحلیل تغییرمکان و تغییرشکل‌های اطراف گود بر اساس ضوابط و مقررات ملی ساختمان به دلیل وجود بناها و ساختمانهای اطراف گود که معمولا نسبت به نشست نامتقارن حساسیت زیادی دارند، الزامی می‌باشد. لذا مهندسان علاوه بر تحلیل پایداری گود، با استفاده از اطلاعات ژئوتکنیکی ساختگاه، هندسه گود، سربارهای اطراف گود و شبیه‌سازی مراحل گودبرداری، به ارزیابی و پیش‌بینی تغییرشکل‌ها و تغییرمکانهای اطراف گود نیز می‌پردازند. تحلیل تغییرمکان و تغییرشکل به شدت به مدل رفتاری ساختگاه (خاک و سنگ) وابسته است و برای شبیه سازی رفتار خاک در نرم افزارهای عددی، استفاده از مدلی که رفتار واقعی خاک و سنگ را به نحو مناسبی نشان دهد از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در این تحقیق برای یک مطالعه موردی گودبرداری عمیق 5/16 متری در شهر تهران به روش عددی با تحلیل المان محدود، به مقایسه نتایج حاصل از مدل‌ رفتاری سخت شونده و مدل رفتاری موهرکولمب پرداخته می‌شود و با نتایج حاصل از پایش و ابزارگذاری موجود در این گود مقایسه می‌شود. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که رفتار گود و تغییرشکل‌های متاثر از عملیات حفاری و گودبرداری، با انتخاب مدل رفتاری سخت شونده در مقایسه با مدل رفتاری موهرکولمب، شباهت بیشتری با واقعیت و نتایج پایش گود دارد.

ارزیابی ریسک لرزه¬ای سازه¬های زیرزمینی، مطالعه موردی: تونل قطار شهری اهواز

آرشام مویدی فر

وجود گسلها فراوان و فعال و فعالیتهای کوهزایی منجر به قرار گیری کشور ایران در یکی از زلزله خیزترین پهنهبندیهای جهان میشود به گونهای که یکی از مخاطرات همیشگی در ایران مواجهه با زلزله است. در چهار دههی گذشته زلزلههای ویرانگری چون طبس در سال 1357، رودبار و منجیل در سال 1369، بم در سال 1382 و اخیرا زلزله ازگله در سال 1396، در مجموع جان بیش از 85000 ایرانی را گرفته و خسارات زیادی به بار آورده است. با ساخت و ساز تونلهای متعدد در دهههای اخیر رفتار تونلها تحت تاثیر بار لرزهای از اهمیت بیشتری برخوردار شد. تفکر سنتی که بر پایه مطالعات تجربی پیشین بدست آمده است نشان میدهد که تونلها از مقاومت و ظرفیت بالاتری نسبت به سازههای روزمینی در برابر زلزله برخورداراند. اما با رخداد زلزلههایی چون 1995 کوبه، 1999 چی چی و 2008 ونچوآن تونلهای زیرزمینی دچار خسارتهای شدیدی شدند. این امر نشان داد علی رغم آنکه از سازههای زیرزمینی انتظار پایداری بالاتری دربرابر زلزله میرود لیکن برررسی دقیق لرزهای این تونلها به منظور جلوگیری از فروریزش امری جدی است. پیش از این با مشخص کردن مقادیر شتاب بیشینه زلزله در حالت MDE و ODE و اعمال آن در قالب یک تاریخچه زمانی به مدل عددی، پاسخ سازه زیرزمینی بررسی میشد اما با وجود عدم قطعیتهای بالا در زلزله مانند محتوی فرکانسی، شتاب بیشینه، بزرگا زلزله، فاصله ناحیه گسلش تا ساختگاه، مدت زمان و.... که برای هر رخداد زلزله متفاوتاند، استفاده از روشهای متقن نتایج قابل قبولی را دربر نخواهد داشت. از اینرو در این مقاله به منظور در نظر گرفتن عدم قطعیتهای تاثیر گذار بر پایداری لرزهای تونلها از مفهوم ریسک لرزهای استفاده شده است. برای دستیابی به این هدف با استفاده از مدلسازی عددی در نرم افزار Flac2D و روش تحلیل دینامیکی فزآینده، منحنیهای شکنندگیِ تونلهایِ دوقلویِ اهواز محاسبه شده و با دو نوع منحنی شکنندگیِ ارائه شده توسط محققین پیشینِ مقایسه خواهند شد. با استفاده از قانون جمع احتمال با ترکیب منحنیهای شکنندی و تابع تحلیل خطر، احتمال فراگذشت سطوح آسیب برای تونل مورد مطالعه محاسبه شده است. نتایج ارزیابی ریسک لرزهای تونل مورد مطالعه نشان میدهد که احتمال فروریزش تونلهای شهری اهواز در بازه 100 ساله حدود 008/0 می باشد. همچنین احتمال آسیب جزئی به این تونلها به طور متوسط حدود 018/0 می باشد. بدین ترتیب تونلهای قطار شهری اهواز از ریسک لرزهای بسیار پایینی برخوردار هستند و زلزلههای محتملِ این منطقه با احتمال زیاد آسیب چشمگیری به سازه تونل وارد نخواهند کرد.

تاثیر توزیع پارامتر مکانیکی (زاویه اصطکاک) شبکه شکستگی مجزا بر مقاومت تودهسنگ

هادی فتحی پور — 2022-02-26

بهطور کلی تمام مدلهای ارایه شده برای لحاظ شبکه شکستگیها در توده سنگ، میانگین مقدار برای پارامترهای مکانیکی شکستگیها برای مثال زاویه اصطکاک هر دسته شکستگیها در نظر میگیرد. در حالیکه در طبیعت، هر دسته شکستگی تابع توزیع مختص خود برای این ویژگی مکانیکی شکستگیها را دارد. به همراه پارامترهای هندسی شبکه شکستگیها، طبیعت ناهمگن پارامترهای مکانیکی شکستگیها برای فهم رفتار توده سنگ بسیار حائز اهمیت است. در این مقاله، تاثیر توزیع پارامتر زاویه اصطکاک شکستگی بر مقاومت توده سنگ با استفاده از رویکرد شبکه شکستگی–مدل ورونوعی نرمافزار اجزای مجزا مطالعه شده است. در این راستا، شبکه شکستگی کدنویسی و تابع توزیع برای شکستگی در نظر گرفته شده است. چهار گروه شبکه شکستگی و چهار حالت انحراف استاندارد برای یک تابع توزیع در نظر گرفته شد. به منظور مقایسه نتایج با حالت پایه یعنی استفاده از مقدار میانگین و یکدیگر، 5 حالت مختلف برای یک حالت انحراف استاندارد و شبکه شکستگی مدلسازی و بررسی شد. مقایسه نتایج بیانگر اهمیت رویکرد پیشنهادی برای ارزیابی مناسبتر مقاومت توده سنگ به جای شبکه شکستگیهای مجزای مرسوم که یک مقدار میانگین بهجای مقادیر توزیعی در نظر میگیرند، دارد.

مرور جامعی بر روش‌های غیر‌مستقیم تعیین مدول تغییرشکل‌پذیری توده‌سنگ

مجتبی مصفا

قابلیت تغییرشکل‌ توده‌سنگ یکی از اساسی‌ترین ویژگی‌های توده‌سنگ است که در پروژه‌های مختلف معدن‌کاری، راه‌سازی، سدسازی، تونل‌سازی و حفاری مورد انتظار است. ملاک ارزیابی میزان تغییرشکل‌‌ توده‌سنگ، مدول تغییرشکل‌پذیری است. مدول تغییرشکل‌پذیری توده‌سنگ یک پارامتر محلی است و عواملی همچون وضعیت تنش‌های برجا، وجود ناپیوستگی‌ها و حجم نقش مهمی در مقدار و میزان تغییر آن دارد. این پارامتر ژئومکانیکی توده‌سنگ به طور مستقیم یا غیر‌مستقیم حاصل می‌شود. محققین و مجامع علمی بسته به شرایط و داده‌های در دسترس، روش‌های متفاوتی را برای تعیین غیر‌مستقیم مدول تغییرشکل‌پذیری توده‌سنگ به‌کار گرفته‌اند که هر یک از این روش‌ها مزایا و معایبی دارند. این روش‌ها را می‌توان در 5 طبقه‌ی آماری، مبتنی بر محاسبات نرم، عددی، تحلیلی و ترکیبی تقسیم‌بندی نمود. استفاده از روش‌های آماری و مبتنی بر محاسبات نرم نیازمند مجموعه داده‌ای با تعداد داده‌های قابل توجه هستند، در حالی که روش‌های عددی در صورت پایش منطقه‌ی مورد مطالعه یا انجام آزمون برجا کارایی دارند. در روش‌های عددی می‌توان همه‌ی عوامل مؤثر و حتی عوامل ناشناخته بر مدول تغییرشکل‌پذیری توده‌سنگ را به خوبی در مدل‌ها اثر داد، اما در روش‌های آماری و مبتنی بر محاسبات نرم این امکان به طور کامل وجود ندارد. بر خلاف سایر روش‌ها، نتایج در بسیاری از روش‌های تحلیلی به کیفیت داده‌های ورودی بستگی ندارد. استفاده از روش‌های آماری در مقایسه با سایر روش‌ها نسبتاً ساده است و در مقابل روش‌های ترکیبی در مسائل مختلف دشواری خاص خود را دارد.

ارزیابی رابطه بین سيستم هاي طبقه بندي Q و RMR در یک مطالعه موردی و اصلاح ضرایب روابط قبلی

محمد رضائی

طبقهبندي تودهسنگ يکي از معيارهاي مهم و کاربردي در طراحي حفريات زيرزميني و تخمين سيستمهاي نگهداري مربوطه است. دو سیستم Q و RMR از کاربردي ترين سیستمهای طبقهبندي تودهسنگ هستند که براي ارزيابي و تعيين مناسب مقادير آنها، بررسيهاي زمين شناسي و مطالعات مکانيک سنگي لازم ميباشد. با توجه به اهميت دو سيستم طبقهبندي مذکور و در دسترس نبودن دادههاي کافي به منظور تعيين پارامترهاي مورد نياز براي محاسبه يکي از اين دو سيستم در برخي از موارد، توسعه روابط تجربی معتبر بين آنها ميتواند مثمرثمر واقع شود. در اين تحقيق ابتدا بر اساس تحلیل آماری دادههاي اندازه گیری شده در تونل آببر سد آزاد مريوان، روابط تجربي مختلفي به صورت خطي، چند جملهاي، نمايي، لگاريتمي و تواني بين دو سيستم طبقه بندي مذکور ارائه شده است. سپس بر اساس بيشترين ضريب تصميم گيري، رابطه لگاريتمي به عنوان رابطه معتبر در اين زمينه پيشنهاد شده است. رابطه پیشنهادی در این تحقیق مشابه با رابطه بینیاوسکی بوده و اصلاحاتی در ضریب لگاریتم (A) و ثابت رابطه (B) به منظور بدست آوردن نتایج بهتر انجام گرفته است. اعتبارسنجی نتایج با استفاده از شاخصهای آماری نشان داد که دقت رابطه پیشنهادی بالاتر از روابط قبلی و تطابق آن با دادههاي واقعي بيشتر ميباشد.

انتخاب مته حفاری بهینه با استفاده از الگوریتم‌های داده‌کاوی-مطالعه موردی

هادی فتاحی

انتخاب بهترین مته در شرایط پیچیده حفاری متناظر بـا آن، یکی از مهم‌ترین موضوعاتی است که در حوزه حفاری وجود دارد. زیرا با وجود این که قیمت مته 2 تا 3 درصد هزینه‌های تکمیل یک چاه را در بر می‌گیرد، اما بر %75 هزینه‌های کلـی حفـاری تاثیرگذار است. در این تحقیق به مدلسازی انتخاب مته حفاری بهینه با استفاده از رکوردهای لاگ‌ صوتی و گامای 7 چاه نفتی موجود در منطقه‌ای در ترکیه پرداخته شد. برای مدلسازی از روش‌های داده‌کاوی شامل درخت تصمیم، قوانین انجمنی، احتمال بیز، نزدیک‌ترین همسایه و سیستم استنتاجی نروفازی تطبیقی استفاده شد. بدین ترتیب که از داده‌های شش چاه به عنوان آموزش مدل‌ها و داده‌های یک چاه دیگر را به عنوان داده‌های آزمون جهت ارزیابی صحت و دقت مدل‌ها مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت نتایج مدل‌های مختلف در کنار یکدیگر مقایسه و تحلیل شد. نتایج نشان داد مدل ایجاد شده توسط سیستم استنتاجی نروفازی تطبیقی با اختلاف معنا‌داری از مدل‌های ایجاد شده توسط سایر روش‌ها کاراتر و دقیق‌تر است. اما این بدین معنی نیست که سایر روش‌ها کارا نیستند بلکه تحلیل نتایج نشان می‌دهد دیگر روش‌ها نیز می‌توانند مدلی هرچند در کیفیتی پایین‌تر از مدل سیستم استنتاجی نروفازی تطبیقی اما سودمند و قابل اعتماد ایجاد کنند.

افزایش جذب انرژی مقاطع تونل با استفاده از المان های بتنی با شکل پذیری بالا در محیط های مچاله شونده

حسن افشین — 2020-01-21

مچالهشوندگی یکی از مهمترین مشکلات در بسیاری از تونلها که دارای توده سنگ ضعیف و یا تحت تنشهای القایی بالا هستند میباشد [1]. یکی از راههای فائقآمدن بر این مشکل شکلپذیر نمودن جداره تونل با استفاده از المانهای بتنی با شکلپذیری بالا به عنوان فیوزهای شکلپذیر میباشد [2]. استفاده از المان بتنی با شكلپذیری بالا (HDC[1]) که دارای مقاومتی برابر با بتنهای معمولی بوده و دارای شكلپذیری و کرنش فشاری بالا در حدود 20% تا50% میباشد، میتواند باعث افزایش شکلپذیری و جذب انرژی در این مقاطع گردد. در زمینه افزایش شکلپذیری بتن در سالهای اخیر تحقیقات فراوانی توسط پژوهشگران انجام شده است، ولی به دلایل تجاری بودن و انحصار تولید آن در یک شرکت خصوصی این محصول، نحوه تولید آن در دسترس محققان قرار نگرفته است. در این مقاله با استفاده از ساخت المان بتنی با شکلپذیری بالا و انجام آزمایشهای فشاری و مدل سازی در نرم افزار المان محدود آباکوس و صحت سنجی آن با مدل آزمایشگاهی، جذب انرژی مقاطع مختلف تونل با استفاده از چندین الگوی جایگذاری HDC ها مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل نتایج نشان دهنده اثرات بسیار کارا و موثر HDCها در بالا بردن میزان جذب انرژی و شکلپذیری مقاطع تونل میباشد[3-5].

ارائه مدل تجربی پیش‏بینی نرخ مصرف تیغه ماشین‏های حفر تونل تمام‏ مقطع (TBM)

مسعود ظهیری — 2021-11-30

کارآیی حفاری مکانیزه در سنگ‌های سخت، ارتباط مستقیمی با کارآیی تیغه‏های حفاری دارد. سایش تیغه‏ها عاملی مهم و تاثیرگذار بر قابلیت ماشین‏های حفر تونل تمام مقطع (TBM)می‌باشد. زمانی‏که این ماشین‏ها در یک سنگ مقاوم و سخت پیشروی می‏کنند، سایش تیغه‏ها به‏شدت روند حفاری را تحت تاثیر قرار خواهد داد. جهت ارزیابی کارآیی تیغه‏ها، شناخت مکانیزم برش سنگ توسط آنها و شناسایی پارامترهای کلیدی تاثیرگذار بر روند (وضعیت) سایش تیغه‏ها الزامی است. در این مقاله بر اساس نتایج بررسی، پایش و تحلیل جامعه آماری بیش از 1000 قطعه تیغه حفاری که در حفاری مکانیزه تونل انتقال آب کانی سیب مورد استفاده قرار گرفته اند، مدل تجربی جهت تعیین نرخ مصرف تیغه در 3 نوع سنگ با لیتولوژی متفاوت نظیر گرانیت (مقاومت بالا و سایش متوسط تا بالا)، کوارتزیت (مقاومت متوسط و سایش بسیار بالا) و آهک (مقاومت متوسط و سایش متوسط تا کم) ارائه گردید. در نهایت مدل تجربی ارائه شده با مدلهای رایج نظیر NTNU مورد مقایسه قرار گرفته که نتایج بیانگر همبستگی بالا بین آنها است.

بررسی تاثیر شکل هندسه درزه در برآورد زبری درزه‌سنگ با استفاده از مطالعات آماری

علیرضا طالبی نژاد — 2018-01-01

حققین متعددی تلاش نموده‌اند که با ساده‌سازی و فرضیات مختلف به بررسی تاثیر زبری درزه حین بارگذاری بپردازند. برخی محققین همچون بارتن و لابسچر نسبت به ارائه مدل‌های بصری اقدام نمودند و هدف استفاده و تطبیق زبری سطح درزه‌سنگ با مدل‌های ارائه شده و براورد میزان زبری سطح درزه‌سنگ بوده است. برخی از محققین نیز همچون تسه و کرودن، میرز و ال‌سودانی از روش‌های آماری به کمک پارامترهای کمی به بیان زبری سطح درزه‌سنگ پرداختند. روش‌های بصری با وجود اینکه ساده و سریع هستند، اما با خطای قضاوت شخص و عدم امکان بررسی ارجحیت زبری یک سطح نسبت به سطح دیگر همراه می‌باشند و برآورد زبری درزه‌سنگ را با خطا مواجه می‌نماید. در روش‌های کمی، استفاده از یک پارامتر کمی نمی‌تواند بصورت صحیح بیانگر مشخصات زبری درزه‌سنگ باشد. در این مقاله با استفاده از برداشت‌های میدانی انجام شده از وضعیت سطوح درزه‌سنگ و اطلاعات گردآوری شده از سطوح موجود در منابع، نسبت به تعریف اشکال محتمل هندسی درزه‌سنگ برای 203 نمونه اقدام شده است. اشکال محتمل هندسی مورد بررسی قرار گرفته و اشکال با کاربرد بیشتر در قالب 20 مدل هندسی به عنوان مدل‌های هندسی معرف تعریف شدند. با استفاده از پارامترهای کمی تعیین زبری همچون Rq، Rp، Z₂ و SF، مدل‌های هندسی معرف مورد ارزیابی و طبقه‌بندی قرار گرفتند. در این طبقه‌بندی، با استفاده از شکل درزه (شباهت سطح درزه به مدل‌های هندسی معرف) و مدنظر قرار دادن پارامتر ارتفاع سطح درزه (K) به برآورد صحیح‌تری از میزان زبری درزه می‌توان دست یافت.

محققین متعددی تلاش نموده‌اند که با ساده‌سازی و فرضیات مختلف به بررسی تاثیر زبری درزه حین بارگذاری بپردازند. برخی محققین همچون بارتن[1] و لابسچر[2] نسبت به ارائه مدل‌های بصری اقدام نمودند و هدف استفاده و تطبیق زبری سطح درزه‌سنگ با مدل‌های ارائه شده و براورد میزان زبری سطح درزه‌سنگ بوده است. برخی از محققین نیز همچون تسه[3] و کرودن[4]، میرز[5] و ال‌سودانی[6] از روش‌های آماری به کمک پارامترهای کمی به بیان زبری سطح درزه‌سنگ پرداختند. روش‌های بصری با وجود اینکه ساده و سریع هستند، اما با خطای قضاوت شخص و عدم امکان بررسی ارجحیت زبری یک سطح نسبت به سطح دیگر همراه می‌باشند و برآورد زبری درزه‌سنگ را با خطا مواجه می‌نماید. در روش‌های کمی، استفاده از یک پارامتر کمی نمی‌تواند بصورت صحیح بیانگر مشخصات زبری درزه‌سنگ باشد. در این مقاله با استفاده از برداشت‌های میدانی انجام شده از وضعیت سطوح درزه‌سنگ و اطلاعات گردآوری شده از سطوح موجود در منابع، نسبت به تعریف اشکال محتمل هندسی درزه‌سنگ برای 203 نمونه اقدام شده است. اشکال محتمل هندسی مورد بررسی قرار گرفته و اشکال با کاربرد بیشتر در قالب 20 مدل هندسی به عنوان مدل‌های هندسی معرف تعریف شدند. با استفاده از پارامترهای کمی تعیین زبری همچون Rq، Rp، Z₂ و SF، مدل‌های هندسی معرف مورد ارزیابی و طبقه‌بندی قرار گرفتند. در این طبقه‌بندی، با استفاده از شکل درزه (شباهت سطح درزه به مدل‌های هندسی معرف) و مدنظر قرار دادن پارامتر ارتفاع سطح درزه (K) به برآورد صحیح‌تری از میزان زبری درزه می‌توان دست یافت.

محاسبة تحلیلی معادلة پوش غیر خطی شکست سنگ بکر با حل معادلات دوایر شکست موهر

Seyedahmad Mehrishal

قلب طراحیهای ژئومکانیکی معیار شکست بکار گرفته شده در آنها است. رابطهی خطی موهر-کولمب یکی از پرکاربردترین معیارهای تئوری شکست سنگ است. آزمایشها نشان میدهند که رفتار مقاومتی سنگها در دامنهی وسیع تنشهای محصور کننده کاملاً غیر خطی است. از این رو در مواردی که نیاز به دانستن پاسخ رفتاری دقیق سنگ وجود داشته باشد، بایستی از معیارهای غیرخطی استفاده شود. برای این منظور روابط غیرخطی تجربی متعددی توسعه داده شدهاند. استفادة آگاهانه از روابط تجربی نسبتاً دشوار است زیرا این روشها برای برخی حالتهای خاص توسعه داده شدهاند و پارامترهای بکار رفته در آن نیز عموماً دارای مفاهیم فیزیکی غیرملموس هستند. بنابراین ارائهی یک روش دقیق تئوری به عنوان هدف اصلی این تحقیق درنظر گرفته شد. در این تحقیق با حل دستگاه معادلهی عمومی دسته دوایر شکست موهر و محاسبهی جواب غیرعادی آن، معادلهی غیرخطی پوش دوایر با دقت قابل قبولی محاسبه شده است. دستگاه معادلات ابتدا به صورت پارامتریک حل شده و رابطهی بدست آمده به کمک دادههای آزمایشگاهی اعتبار سنجی شده است. پوش شکست غیرخطی تئوری ارائه شده در این تحقیق انطباق بسیار خوبی بر واقعیت دارد. بعلاوه، پارامترهای ورودی این رابطه نیز با اجرای عملیات سادهی برازش خطی بر نتایج آزمایشهای سه محوره قابل اندازهگیری بوده و این معیار به آسانی در نرم افزارهای تحلیل پایداری قابل استفاده است

تخمین الگوی رفتار جریان سیال در توده‌سنگ در سد چم‌شیر

محمد جواد نصری فخرداود — 2023-03-14

در این نوشتار با هدف ملاحظه الگوی رفتار جریان سیال در مقیاس توده سنگ به مطالعه و تحلیل نتایج تعدادی از آزمایش‌ها در طرح سد و نیروگاه چم‌شیر پرداخته شده است. الگوی جریان سیال در توده سنگ یا رابطه بین نرخ جریان سیال با فشار آن به طور معمول به صورت رابطه خطی درنظر گرفته می‌شود حال آنکه در آزمایشات آزمایشگاهی جریان سیال این الگو در سه گروه رفتار خطی دارسی، رفتار غیر‌خطی تحت اثر اینرسی زیاد، رفتار غیرخطی تحت تاثیر اتساع شکستگی تقسیم بندی شده است. در این پژوهش با برازش غیر خطی از نتایج آزمایش فشار آب به بررسی الگوی رفتار غیرخطی جریان سیال در توده سنگ در قالب دو رابطه فورچمهیر و ایزباش پرداخته شده است. این تحلیل نشان می‌دهد که این دو رابطه به خوبی رفتار غیرخطی جریان سیال در توده سنگ را توصیف می‌کند. همچنین رابطه فورچمهیر کارایی بهتری برای توصیف رفتار جریان سیال دارد. با استفاده از روابط موجود در خصوص عدد رینولدز بحرانی در آزمون‌های آزمایشگاهی، روشی جهت تخمین عدد رینولدز بحرانی در آزمون‌های صحرایی ارائه شده است. این کمی‌سازی برای تخمین عدد رینولدز بحرانی و تعیین انحراف از جریان خطی به غیرخطی به شناخت بهتر رفتار سیال در آزمایش صحرایی نظیر آزمایش فشار آب کمک می‌کند

شبیه سازی نفوذ پرتابه صلب با سرعت بالا در توده سنگ با استفاده از روش المان مجزا با قابلیت جریان-ذرات

مرتضی رحیمی دیزجی — 2022-02-26

در این مقاله نفوذ پرتابه صلب مخروطی با سرعت بالا در توده‌سنگ با استفاده از روش المان مجزای سه‌بعدی با قابلیت جریان ذرات شبیه‌سازی شد. بمنظور شبیه‌سازی توده‌سنگ و پرتابه، المان‌های کروی مجزا بکارگیری شده و بمنظور اتصال ذرات کروی از مدل رفتاری پیوند موازی با قابلیت انتقال نیرو و ممان استفاده شد. مقادیر ریزپارامترهای مدل پیوند موازی با انجام شبیه‌سازی‌های عددی آزمایش فشاری تک محوری توده‌سنگ کالیبره شد. در شبیه‌سازی‌ برخورد پرتابه برای توده‌سنگ ساختگاه مغار نیروگاه بختیاری به خوبی خرد شدن توده‌سنگ و پرتاب قطعات آن با سرعت بالا مدلسازی شد. نتایج نشان داد که تنش‌های فشاری و برشی بزرگی در اثر برخورد به توده‌سنگ القا می‌شود. تاثیر پارامترهایی همچون سرعت اولیه پرتابه، شکل دماغه، وزن و نسبت لاغری (قطر/طول) آن بر نفوذ پرتابه نیز بررسی شد. جهت اعتبارسنجی روش مورد استفاده نتایج با روابط تحلیلی مقایسه شد که تطابق بسیار خوبی بین نتایج ملاحظه گردید.

مطالعه تاثیر مقاومت کششی سنگ بر عملکرد دیسک TBM با استفاده از PFC2D

وهاب سرفرازی

در این مطالعه با استفاده از نرم‌افزار PFC2D تأثیر مقاومت کششی سنگ بر مکانیزم خردشدگی سنگ بررسی شده است. برای این منظور مدل‌های عددی با مقاومت کششی 1/2 MPa، 5/3 MPa و 1/11 MPa تحت تنش محصورکننده 5 درصد تنش شروع ترک و جهت داری‌های 0 و 90 درجه قرار گرفتند. بعد از اعمال تنش محصورکننده، دیسک‌ها با نرخ m/s 02/0 به میزان 1، 2، 3، 4 و 5 میلی متر در سنگ نفوذ کرده و باعث شکست سنگ می شود.در این تحقیق از دیسک‌های U شکل استفاده شد. مکانیزم خردشدگی سنگ در زیر دیسک‌ها سه رفتار مختلف را نشان می‌دهد که عبارتند از: ناحیه شکسته شده زیر دیسک، ناحیه پلاستیک دارای ترک‌های موضعی زیر ناحیه شکسته شده و ناحیه الاستیک. نتایج بدست آمده حاکی از این هستند که میزان وسعت و شدت خردشدگی نشان داده شده ناشی از نفوذ دیسک‌ها، با افزایش مقاومت کششی سنگ به شدت کاسته شده است. همچنین نتایج بررسی شده نشان می‌دهد که افزایش میزان عمق نفوذ در مقاومت کششی کمتر، تأثیر مثبت‌تری بر راندمان حفاری داشته است. یعنی هر چه قدر مقاومت کششی سنگ کمتر باشد، میزان شکست حاصل از افزایش عمق نفوذ دیسک‌ها در سنگ نیز افزایش می‌یابد.