تعیین مشخصات مکانیکی تود هسنگ با استفاده از پارامترهای حفاری دستگاه TBM سپری

با توجه به توسعه روش های حفاری مکانیزه در تونلزنی، آگاهی از شرایط زمین شناسی تونل همزمان با حفاری به سختی امکان پذیر بوده و این امر در ماشین های TBM سپری نیازمند مشاهده مستقیم سینه کار است. پیش بینی شرایط زمین شناسی برای درک صحیح از مشخصات مکانیکی توده سنگ در تعیین مشخصات اصطکاکی زمین و کنترل رول در دستگاه، خطر ریزش و گیر افتادن دستگاه های TBM سپری، از اهمیت بسزایی برخوردار است. حفاری هر مقطع از تونل با اعمال پارامترهای خاص خود در دستگاه TBM قابل اجرا بوده و بدین ترتیب م یتوان برای هر محدوده از تونل، شاخص مقاومتی زمین( GSI ) و پارامترهای حفاری از قبیل نیروی تراست و نرخ نفوذ را مقایسه کرد. با توجه به بررس ی سینه کار در مقاطعی از تونل انتقال آب کرج- تهران( قطعه دوم) به منظور ثبت مشخصات زمین شناسی آنها و نیز با اندازهگیری مقاومت فشارشی ت کمحوره سنگ بکر در آزمایشگاه، شاخص مقاومت زمین شناسی یا GSI به سهولت قابل تعیین است. از مقایسه شاخص GSI با میزان نیروی تراست اعمال شده و نرخ نفوذ در حین حفاری، م یتوان تا حد زیادی به مشخصات مکانیکی توده سنگ در سینه کار تونل دست یافت. به طوری که با افزایش شاخص GSI نیروی تراست افزایش و نرخ نفوذ کاهش م ییابد. بدین ترتیب می توان بدون انجام بررسی های زمین شناسی از سینه کار تونل، تا حدود زیادی از میزان شاخص GSI در هر کورس ازحفاری آگاهی پیدا کرده و حتی از جه تگیری درزه ها در سینه کار اطلاع نسبی یافت. از سوی دیگر پارامترهای مکانیکی توده سنگ با شاخص GSI و معیار گسیختگی هوک- براون به سادگی قابل محاسبه هستند.

واژه های کلیدی:

شاخص مقاومت زمین شناسی( GSI )، دستگاه حفاری مکانیزه( TBM )، نیروی تراست، نرخ نفوذ

نویسندگان :

محسن غلامی

حمیدرضا رسوخی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تخمین مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ با استفاده ازسیستم عصبی- ژنتیک ( مطالعه موردی سنگ آهک زاگرس)

مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ ( Em ) به عنوان یکی از مهم ترین خصوصیات برای طراحی پروژه های مهندسی سنگ مطرح است و بهترین نماینده برای رفتار مکانیکی پیش از شکست توده سنگ است. به دلیل هزینه بالا و زمان بر بودن و مشکلات اجرایی در انجام دقیق آزمایش های برجا، روش های غیر مستقیم مانند روابط تجربی و شبکه های پس انتشار عصبی ( BPN ) جایگاه  بهتری پیدا می کنند. از این میان BPN دارای کاربردی گسترده در تخمین خصوصیات توده سنگ از جمله Em است. محققین متعددی از روش سعی و خطا برای ایجاد یک BPN کارا بهره گرفته اند که نیاز به صرف زمان و مهارت کاربر داشت. اما در این مطالعه، از الگوریتم ژنتیک برای بهینه کردن پارامتری موثر BPN برای تخمین Em در رشته کوه زاگرس ایران استفاده شد. برای این منظور، یک بانک اطلاعاتی از پروژه های مختلف رشته کوه زاگرس جمع آوری و Em سنگ آهک زاگرس تخمین زده و در نهایت نتایج بدست آمده از روش عصبی – ژنتیک با روش عصبی سعی و خطا مقایسه گردید. که بر اساس نتایج بدست آمده روش عصبی- ژنتیک دارای دقت و سرعت بالاتر در تخمینEm است.

واژه های کلیدی:

مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ، رشته کوه زاگرس، شبکه پس انتشار عصبی،الگوریتم ژنتیک.

نویسندگان :

زینب علی آبادیان 

مصطفی شریف زاده

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

مطالعه ی آزمایشگاهی رفتار برشی درزه های سنگی مصنوعی تحت شرایط مزری سختی عمودی ثابت

رفتار برشی درزه های سنگی، وابسته به شرایط مرزی موثر بر آنها می باشد بطوری که یک درزه مشخص تحت شرایط مرزی مختلف بار عمودی ثابت ( Constant Normal Load )، جابجایی عمودی ثابت ( Constant Normal Displacement ) و سختی عمودی ثابت (Constant Normal Stiffness)  دارای پارامترهای مقاومتی و ویژگی های اتساعی متفاوتی می باشد. در زمینه ی رفتار برشی درزه ها تحت شرایط سختی عمودی ثابت و مدل های رفتاری آن مطالعات اندکی در دسترس می باشد. از طرفی فرآیند برش درزه های سنگی در اعماق زمین و نیز درزه های موجود در سطح زمین که مسلح شده اند، تحت شرایط CNS انجام می گیرد. از این رو، مطالعه ی رفتار برشی درزه ها تحت این شرایط مرزی اهمیت فراوانی دارد. در این مقاله با استفاده آزمایش هایی که تحت شرایط سختی عمودی ثابت بر روی درزه های مصنوعی انجام گرفته است، به بررسی رفتار برشی تحت این شرایط مرزی پرداخته شده است. آزمایش های برش بکمک دستگاه برش مستقیم طراحی شده در آزمایشگاه مکانیک سنگ دانشگاه تهران انجام گرفته اند. این دستگاه قادر به انجام آزمایش برش تحت هر دو شرایط CNL و CNS می باشد. نتایج نشان می دهد که تحت شرایط مزری سختی عمودی ثابت، مقاومت برشی درزه ها به مقدار قابل توجهی بالاتر از شرایط بار عمودی ثابت می باشد. از طرفی تحت این شرایط میزان اتساع درزه کاهش م ییابد.

واژه های کلیدی:

درزه های سنگی، سختی عمودی ثابت CNS

نویسندگان :

هادی عطاپور 

مهدی موسوی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تخمین مقاومت کششی سنگ ها بکمک نتایج آزمایش مقاومت فشاری تک محوره

هر چند مقاومت کششی سنگ ها به کمک آزمایش کشش تک محوره ی مستقیم قابل اندازه گیری می باشد، اما این آزمایش اساسا از نظر تکنیکی مشکل بوده و هزینه بر می باشد. از این رو برای تعیین مقاومت کششی سنگ ها از آزمایش های غیرمستقیم از جمله آزمایش برزیلی استفاده می شود. بطور کلی روش های غیرمستقیم بر این اصل استوار می باشند که نیروی فشاری در یک جهت خاص، سبب القای نیروی کششی در جهت عمود بر آن می شود. با عنایت به اینکه از نظر روابط الاستیکی، سختی مواد در حالت کشش و فشارش یکسان می باشد، تلاش شد تا بکمک نتایج حاصل از آزمایش مقاومت فشاری تک محوره ی سنگ ها، تخمین مناسبی از مقاومت کششی آنها ارائه شود. بررسی رابطه ی ارائه شده نشان داد که از نتایج آزمایش مقاومت فشاری تک محوره که در آن کرنش محوری و جانبی نمونه تعیین شد هاند، می توان مقاومت کششی نمونه را به شکل مناسبی تخمین زد. در این مقاله به شرح رابطه ی ارائه شده و همچنین ارزیابی آن بکمک داده های آزمایش های مختلف پرداخته شده است.

واژه های کلیدی:

مقاومت کششی، مقاومت فشاری تک محوره، ارائ هی روش جدید.

نویسندگان :

هادی عطاپور

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

بررسی خصوصیت هیدرولیکی تود هسنگ با استفاده از اتومات سلولی و در نظر گرفتن همسایگی المانها- مطالعه موردی مغار نیروگاه سیاه بیشه

بخش عمده ای از سازه های زیرزمینی در توده سنگهای شکسته قرار دارند و با توجه به اینکه شکستگی ها مسیرهای اصلی عبور جریان در توده سنگ ها هستند، فهم رفتار هیدرولیکی توده سنگ حائز اهمیت است. در این مقاله، رفتار هیدرولیکی توده سنگ درزدار به کمک روش اتومات سلولی در شرایط جریان آشفته مدلسازی شده است . روش اتومات سلولی، قابلیت زیادی در مدلسازی پدیده های فیزیکی پیچیده نظیر جریان سیال از توده سنگ متخلخل دارد. در این مقاله با استفاده از اتومات سلولی، شبکه کانالی در توده سنگ درزدار ساخته شد و بر اساس شبکه کانالی ساخته شده، جریان ورودی آب به داخل مغار محاسبه شد. مطالعه موردی به منظور اعتبارسنجی روش ارائه شده در مغار ترانسفورمر نیروگاه سیاه بیشه انجام شده است . به کمک اتومات سلولی مسیریاب، شبکه کانالی و شکستگ یهای هادی جریان مشخص شد و دبی جریان ورودی به داخل مغار محاسبه شد. نتایج به دست آمده از روش اتومات سلولی با داد ههای اندازه گیری شده و نتایج روش آماری مقایسه شد و مشخص شد که روش اتومات سلولی دارای خطای کمی است در حالی که روش آماری، دبی جریان را بیشتر از مقدار اندازه گیری، برآورد می کند و خطای آن بیشتراز روش اتومات سلولی است.

 واژه های کلیدی :

جریان درز، رفتار هیدرولیکی، شبکه شکستگی مجزا، مغار، اتومات سلولی

نویسندگان :

سمانه ضیائپور

صیاد قربانی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران سال (1390)

نرم افزار FRMR : بررسی عدم قطعیت در رده بندی ژئومکانیکی توده سنگ

طبقه بندی توده سنگ جزء اصلی طراحی تجربی معادن و تونل ها است. یکی از متداولترین سیستم های طبقه بندی توده سنگ RMR می باشد. از زمانی که RMR توسط بنیاوسکی ارائه شد چندین بار اصلاح گردیده است، با این وجود هنوز نیز دارای محدودیت هایی می باشد. یکی از مهمترین نواقص آن پیروی از منطق قطعی ( غیر فازی) است. RMR قادر به محاسبة عدم قطعیت و ابهام همراه با پارامترهای ژئوتکنیکی نیست. مطالعات ژئوتکنیکی به طور ذاتی همراه با عدم قطعیت است. با وجود آگاهی کامل از وجود ابهام و عدم قطعیت در مطالعات ژئوتکنیکی تا کنون مطالعات فراگیری برای فرموله کردن آن انجام نشده است. نرم افزار FRMR برای دستیابی به هدف فوق به کمک مجموعه های فازی تهیه شده است. نرم افزار FRMR از سه قسمت تشکیل شده که هر یک برای شرایط خاصی مناسب می باشداستفاده از این نرم افزار در تعیین امتیاز توده سنگ در معدن گل گهر موجب شد که ارزیابی پایداری دیواره های معدن با قطعیت و اطمینان بیشتری صورت گیرد. همچنین استفاده از این نرم افزار در تعیین امتیاز توده سنگ با نمونه های کمتر از حد معمول، کیفیت توده سنگ را تا اندازه قابل قبولی پیش بینی کرد. نتیجه این تحقیق نشان داد که FRMR می تواند به آسانی و با اطمینان بهتری در مناطقی که پارامترهای ورودی عدم قطعیت بالایی دارند به کار برده شود.

 واژه های کلیدی :

طبقه بندی توده سنگ، FRMR ، RMR ، عدم قطعیت ژئوتکنیکی، منطق فازی.

نویسندگان :

فرهاد صمیمی نمین

معراج رفیع

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران سال (1390)

بررسی تاثیر زبری چند مقیاسی بر رفتار برشی درزهای سنگی با استفاده از تئوری موجک

برآورد صحیح ضریب زبری موثر، همواره یکی از اصلیترین محدودیتهای مدلهای پیشین بوده است. این مقاله چگونگی تاثیر زبری سطوح درز بر رفتار برشی درزهای مصنوعی گرانیتی طی آزمایش برش مستقیم را مورد بررسی قرار داده است. در این تحقیق با ترکیب نیمرخهایبرداشت شده از سطوح بالایی و پایینی درز، یک سطح مرکب تولید شد که به طور همزمان در برگیرندهی ویژگیهای دندانهداری هر دوسطح است. همچنین به منظور مطالعهی دندانهداری نیمرخهای برداشت شده، از روش تجزیهی چند مقیاس امواج بر پایهی تئوری موجک استفاده شده است. بااستفاده از تئوری موجک، امکان دید همزمان اجزای کوچک مقیاس ( زبری) و بزرگ مقیاس ( تموج) یک موج وجود دارد. پس از تجزیهی هر نیمرخ به مولفه های تقریبی ( یا تموج) و جزئی ( یا زبری) خود، هرکدام از آنها به طور جداگانه و با استفاده از اندیس آماری انحراف متوسط حسابی (S)  خصیصه دهی شدند. در نهایت مدلی برای بیان مقاومت برشی درز در گامهای برشی مختلف توسعه داده شد. انطباق مناسب نتایج حاصله از مدلسازی و نتایج آزمایشگاهی موفقیت نسبی این روش را تایید میکند.

 واژههای کلیدی :

درز سنگی، زبری، تئوری موجک، مقاومت برشی،

نویسندگان :

مصطفی شریف زاده 

سید احمد مهری شال 

یوسف میرزائیان

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران سال (1390)

مطالعه رفتار سنگ تحت بارگذاری دینامیکی انفجار: بررسی بااستفاده از روش های تحلیلی و عددی دو و سه بعدی
 
رفتار سنگ تحت بارگذاری دینامیکی انفجار بسیار پیچیده بوده و مستلزم شناخت دقیق پارامترهای موثر بر پدیده انفجار در سنگ است. در بحث مدل سازی شکست سنگ در انفجار تاکنون توصیف ریاضی دقیقی که در برگیرنده همه جزئیات باشد، ارائه نشده است. تحت بار انفجار نواحی شکست با الگوی متفاوت خردایش در توده سنگ اطراف چال ایجاد می شود که شامل سه زون اصلی به شدت خرد شده، زون شکستگی شدید و زون ترک های لرزه ای یا اولیه می باشد. نرخ بارگذاری دینامیکی و قطر چال و همچنین نوع ماده منفجره مصرفی از مهم ترین پارامترهای کنترل کننده گسترش شکست سنگ هستند. در این زمینه روابط تحلیلی برای محاسبه شعاع ناحیه خرد شده در اطراف چال ارائه شده است. به همین منظور در این مطالعه در ابتدا با استفاده از روابط تحلیلی ابعاد ناحیه شکسته شده در اطرا ف چال محاسبه شده است. در گام بعدی با استفاده از روش های عددی و با استفاده از نرم افزارهای FLAC3D و UDEC انفجار در یک چال مدل شده است. گام نهایی مقایسه نتایج بدست آمده از روابط تحلیلی و مدلسازی عددی است. مدل رفتاری در نظر گرفته شده موهر- کلمب است. بدلیل عدم توانایی نرم افزارهای یاد شده و همچنین پیچیدگی مساٌله، از تاثیر فشار گاز صرفنظر شده است. توسعه منطقه پلاستیک اطراف چال انفجار به صورت کیفی به عنوان معیاری برای تعیین ابعاد منطقه شکسته شده اطرا چال در نظر گرفته شده است. در  مدلسازی حاضر در محیط پیوسته نتایج روابط تحلیلی نشاندهنده تطابق خوبی با مدل های عددی است.

واژه های کلیدی:

انفجار سنگ، روابط تحلیلی، مدلسازی عددی، FLAC3D و UDEC ، منطقه پلاستیک.

نویسندگان :

منصور شرفی صفا 

علی مرتضوی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران سال (1390)

بررسی تاثیر پارامترهای ژئومکانیکی سنگ، بر میرایی امواج حاصل از انفجار
 
انفجار همواره به عنوان یک منبع انرژی حایز اهمیت بوده است. در اثر انفجار ماده منفجره در داخل یک محیط پیوسته در زمان کوتاهی، انرژی قابل توجهی آزاد می گردد.. با گذشت زمان، جذب انرژی در محیط منجر به تضعیف انتشار موج و در نهایت سبب میرا شدن موج می گردد. عوامل متعددی در یک سنگ وجود دارند که در تسریع میرایی موج موثر هستند، از جمله: نوع سنگ، میرایی مصالح، تخلل، دانسیته، درصد رطوبت، اشباع شدگی و ... . بنابراین در طراحی و حفاظت سازه های سطحی و زیرزمینی، آگاهی از شدت امواج ناشی از انفجار، مشخصات محیط و تاثیر آنها بر میرایی امواج، اهمیت فراوانی دارد. با توجه به اهمیت موضوع میرایی امواج، این مقاله به تحلیل عددی میرایی موج انفجار با در نظرگرفتن تاثیر تخلخل محیط و برخی خواص مکانیکی سنگ ، با استفاده از روش تفاضل محدود و برنامه FLAC 3D پرداخته است. با افزایش تخلخل در محیط میرایی موج بیشتر می گردد. با افزایش زاویه اصطکاک داخلی موج حاصل از انفجار زودتر میرا می شود.

واژه های کلیدی:

تحلیل عددی، انتشار موج تراکمی، انفجار، میرایی

نویسندگان :

احسان سبحانی

محمود وفاییان

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران سال (1390)

مدل سازی مکانیزم انتشار ترک در زیر ناف ذهای کند در سنگ با استفاده از روش المان مرزی

در تحلیل مسائل ترک، استفاده از علم مکانیک شکست خطی سنگ، کاربرد وسیعی دارد. در این مقاله برای شبیه سازی انتشار ترک تحت نفوذ ابزار کند در سنگ، از برنامه ناپیوستگی جابجایی که براساس روش عددی المان مرزی غیر مستقیم می باشد همراه با معیار شکست حداکثر تنش مماسی در مجاورت نوک ترک استفاده شده است. در مدل سازی انجام شده، به منظور بالا بردن دقت و کاهش مقدار خطا در محاسبه ناپیوستگی جابجایی ها، در تمامی المان های مرزی از المان های مرتبه بالا( المان های کوادراتیک ) کمک گرفته شده است، همچنین برای جلوگیری ازخطای ناشی از سینگولاریتی تنش و جابجایی در نزدیکی نوک ترک از المان مخصوص نوک ترک برای محاسبه فاکتورهای شدت تنش k1 و kII استفاده شده است. در این مد لسازی، تأثیر زاویه انحراف ترک روی فاکتور های شدت تنش بررسی شده و نتایج حاصل از روش عددی بدست آمده با نتایج تحلیلی و نتایج موجود در مقالات دیگر مقایسه گردید که صحت و دقت محاسبات عددی فوق را نشان می دهد. در حقیقت نتایج مدل سازی شده، گامی در جهت ارتقاء  بازدهی معدنکاری و حفاری، با بهبود طراحی ابزار و تجهیزات نفوذی خواهد بود.

واژه های کلیدی :

المان مرزی، روش ناپیوستگی جابجایی، مکانیک شکست خطی سنگ، نفوذ در سنگ.

نویسندگان :

نرگس سادات طیرانی 

محمد فاتحی مرجی 

جواد غلام نژاد

محمود خداداد سریزدی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)