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)

مطالعات لرزه نگاری مهندسی ( از دیدگاه مکانیک سنگی) درمسیر راه آهن یزد – بافق

در این مقاله به بررسی مطالعات ژئوفیزیکی با استفاده از روش های لرزه نگاری مهندسی در مسیر راه آهن یزد- بافق پرداخته شده است . هدف از انجام این مطالعه بررسی ویژگی های دینامیکی لایه های سنگی ودیگر پیکره های زمین شناسی موجود در مسیر، بویژه در محل پل های مهم آن بوده است. از این رو رو شهای لرزه نگاری شکست مرزی ولرزه نگاری درون چاهی استفاده شده است. چاه ها معمولا در نزدیکی محل پی ی لها حفر شده و ژرفای آ نها حدود 30 متر م یباشد. در این مطالعه برداشت ها به دو صورت از سطح به گمانه( down hole ) و پروفیل سطحی انجام شده است. در تمام برداشت ها از امواج فشاری وبرشی استفاده شده است. به این منظور در برداشت های
 down hole یک سوند با سه گیرنده که در راستای نوسان آنها یکی قائم و دوتای دیگر افقی وعمود بر هم م یباشند، بکار گرفته شده است. داده های حاصل مورد پردازش و تفسیر قرار گرفته و براساس آن تعداد لایه ها ، ضخامت آن ها ، سرعت گسترش امواج فشاری و برشی برآورد شده است. وبا توجه به جرم مخصوص سنگ ها ویژگی های دینامیکی آ نها محاسبه شد هاست. نتایج حاصله به صورت نمودار و جدول تهیه و در اختیار تیم مطالعاتی قرار گرفته تا با تلفیق این نتایج با نتایج ژئوتکنیکی در موارد لازم تمهیدات لازم برای پی سازی به عمل آید.

 واژه های کلیدی:

لرزه نگاری مهندسی، ویژگی های دینامیکی، سرعت گسترش، پایه پل ها.

نویسندگان :

حمید رضا رمضی 

کامران مصطفایی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تحلیل قابلیت اعتماد در طراحی ژئوتکنیکی

روش های مرسوم در طراحی ژئوتکنیکی بر پایه مفاهیم " فاکتور ایمنی کلی" و یا " فاکتورهای ایمنی جزیی" می باشند. در این روش ها امکان برخورد سیستماتیک با عدم اطمینان موجود درمقادیر پارامترهای موثر در مسئله وجود نداشته و تنها از قضاوت مهندسی بدین منظور استفاده می شود. از طرف دیگر " تحلیل قابلیت اعتماد" رهیافتی نوین برای طراحی است که در آن عدم اطمینان موجود در مقادیر پارامترها به صورت سیستماتیک و بدون نیاز به قضاوت شخصی طراح وارد محاسبات میگردد. در این مقاله پس از تبیین مزایای طراحی بر اساس قابلیت اعتماد، مراحل انجام آن با استفاده از روشهای " تحلیل قابلیت اعتماد درجه اول" و " شبیهسازیهای مونت کارلو" مورد بررسی قرار گرفته است . سپس کاربرد موثر این روش در فرایند تصمیمگیری مهندسی و بهینهسازی فنی و اقتصادی به کمک یک مثال عملی تبیین گردیده است . در نهایت رویکردهای نوین در این زمینه معرفی گردیده و دورنمای تحقیقات آینده به تصویر کشیده شده است.

 واژه های کلیدی :

طراحی ژئوتکنیکی، تحلیل قابلیت اعتماد درجه اول، شبیهسازی مونت کارلو.

نویسندگان :

حسین رفیعی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

تعیین ظرفیت باربری توده های سنگی به روش تحلیلی مطالعه موردی: پروژه شهید کشوری اصفهان
 
نشست و گسیختگی ناشی از کم بودن ظرفیت باربری در توده های سنگی نادر است. اما ممکن است در زیر سازه های سنگین و بلند مرتبه رخ دهد. برای محاسبه ظرفیت باربری تود ههای سنگی چهار روش؛ استانداردهای منتشر شده، روش های تحلیلی، رو شهای تجربی و آزمایشهای برجا وجوددارد. در کشور ما استانداردهای تدوین شده برای ظرفیت باربری توده سنگ های مختلف وجود ندارد. آزمایش های برجا نیز با توجه به هزینه آنها برای پروژه های کوچک مانند ساختمان ها، توجیه اقتصادی ندارند. به این ترتیب، برای پروژه های کوچک مانند ساختمان سازی فقط از روش های تحلیلی و تجربی استفاده می شود. شهرک شهید کشوری درجنوب شرقی شهر اصفهان واقع شده است. در این شهرک برج های 20 طبقه ای در حال ساخته شدن می باشند که پی آنها بر روی ماسه سنگ و شیل های ژوراسیک که به شدت درزه دار م یباشند، قرار دارد. برای به دست آوردن ظرفیت باربری این توده سنگ ها از رو شهای تحلیلی با بکارگیری معیار هوک- براون استفاده شد و نشان داد که ظرفیت باربری توده های ماسه سنگی با ضریب اطمینان بالا و توده های شیلی با ضریب اطمینان کافی، جوابگوی بار وارده م یباشد.

 واژه های کلیدی:

توده سنگ، پی، ظرفیت باربری، پروژه شهید کشوری.

نویسندگان :

محسن رضائی 

محمد غفوری

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (1390)

ارزیابی و مقایسه احتمال وقوع گسیختگی های سنگی براساس روش های تجربی و سینماتیک

وقوع پدیده شکست در دامنه های سنگی طبیعی و مصنوعی همچون معدن روباز و ترانشه های جاده ای از مهمترین مشکلاتی است که از دیرباز گریبان گیر اینگونه پروژه ها بوده است. پروژه معدن سنگ آهن چادرملو که تحت تاثیر فعالیت های تکتونیکی گسل چادرملو، دارای دیواره های سنگی گاملاً خرده شده می باشد عنوان موردی است که در این بررسی به تحلیل گسیختگی های دیواره غربی آن بر اساس روشهای تجربی و سینماتیکی پرداخته شده است. نتایج بدست آمده از این بررسی بر اساس روش های تجربی ( SMR ) و سینماتیکی نشان میدهد که حضور سطوح گسلی متعدد و درز و شکستگی های فراوان در پیکره توده سنگ، موجب تشکیل گسیختگی های صفحه ای و گوه افراوانی در دیواره معدن خواهد شد. علاوه بر این، مطالعه و مقایسه بین نتایج حاصله از دو روش همخوانی خوبی را بین داده های بدست آمده ازروش های تجربی و سینماتیک را نشان می دهد.

 واژه های کلیدی:

معادن روباز، گسیختگی، روش تجربی و سینماتیک.

نویسندگان :

مهدی رسولی ملکی 

محمد ماهیار

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

مدلسازی عددی تأثیر دانسیته شبکه شکستگی بر ماتریس نرمی سنگ های درزه دار

محاسبه میزان دگرشکل پذیری 4 و انیزوتروپی توده سنگ درزه دار از مهمترین مسائل درطراحی وتحلیل پایداری پروژه های مختلف مهندسی سنگ می باشد. این مهم در مدلسازی های بزرگ مقیاس که نیاز به پارامتر های معادل محیط پیوسته است، اهمیت بیشتری دارد. به منظور اندازه گیری میزان دگرشکل پذیری توده سنگ درزه دار و محاسبه ماتریس نرمی از روش های غیرمستقیم تجربی، تحلیلی و عددی استفاده می شود. یکی از روش های مؤثر، استفاده از روش عددی شبکه درزه مجزا – روش المان مجزا ( DEM- DFN ) است. از فاکتورهای مهم در ساخت شبکه درزه مجزا که تأثیر آن تاکنون بر ماتریس نرمی توده سنگ های شکسته محاسبه و گزارش نشده است، میزان دانسیته ی درزه ها می باشد. در این مطالعه با فرض ثابت بودن سایر پارامترهای هندسی درزه و با استفاده از روش مونت کارلو تعداد زیادی شبکه درزه با دانسیته های مختلف تولید شده است. در ادامه با بکار گیری روش المان های مجزا بر روی شبکه های شکستگی تولید شده و با استفاده از نرم افزار UDEC ، ماتریس نرمی محاسبه وتأثیر دانسیته ی درزه ها بر روی آن بررسی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که دانسیته ی درزه ها تأثیر بسیار زیادی بر مقادیر پارامترهای مکانیکی توده سنگ داشته و با 3 برابر شدن دانسیته درزه ها در توده سنگ مقادیر مدول تغییر شکل پذیری و نسبت پواسون بترتیب به میزان 51 % و 55 % کاهش می یابند.

 واژه های کلیدی:

دانسیته شبکه شکستگی، ماتریس نرمی ، پارامترهای مکانیکی،DEM

نویسندگان :

علیرضا خانی

علیرضا باغبانان

حمید هاشمالحسینی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)