نشریه علمی- پژوهشی مکانیک سنگ ایران

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

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

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

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

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.

الف نقش عوامل عملیاتی در برآورد پارامترهای مقاومتی سنگ به روش میکروحفاری

سجاد کلانتری

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

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

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

Ali Dadkhah Tehrani

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

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 زون تخریب ناشی ازحفاری مکانیزه در سنگ سخت با تنش بالا و تاثیر آن بر انتخاب نوع دستگاه TBM

بهروز درودیان موحد

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

حسن افشین

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

ارزیابی رفتار جریان سیال در توده‌سنگ با توجه به نتایج آزمایش فشار آب در سد بختیاری

محمد جواد نصری فخرداود

در این مقاله با هدف ارزیابی رفتار جریان سیال در ناپیوستگی سنگی در مقیاسی بزرگ‌تر از مقیاس آزمایشگاهی به بررسی و مطالعه نتایج تعدادی از آزمایش‌ها فشار آب در طرح سد و نیروگاه بختیاری پرداخته شده است. الگو جریان سیال در ناپیوستگی‌های موجود در آزمایش‌ها یا رابطه بین نرخ جریان با فشار سیال در سه گروه رفتار خطی دارسی، رفتار غیر‌خطی تحت اثر اینرسی زیاد، رفتار غیرخطی تحت تاثیر اتساع شکستگی تقسیم بندی شده است. با برازش غیر خطی از نتایج آزمایش فشار آب به بررسی رفتار غیرخطی تحت اثر اینرسی زیاد پرداخته شده است. این تحلیل نشان می‌دهد که معادله فورچمهیر به خوبی رفتار غیرخطی جریان سیال در توده سنگ را توصیف می‌کند. همچنین ضرایب خطی و غیرخطی معادله فورچمهیر با استفاده از برازش غیر خطی تعیین شده است. 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.

کاربرد مدل سری های زمانی در پیش‌بینی نرخ نفوذ ماشین حفر تونل تمام مقطع

مسعود مذهبی — 2020-01-21

در حفاری مکانیزه، نرخ نفوذ تعیین‌کننده هزینه‌ها و زمان حفاری پروژه است. از اینرو پیش‌بینی نرخ نفوذ بسیار مهم و تعیین‌کننده می‌باشد. نرخ نفوذ نسبت فاصله حفاری شده به زمان انجام آن در طول حفاری پیوسته است. از آنجا که پارامتر نرخ نفوذ به ازای سیکلهای مختلف حفاری ثبت میشود و از طرف دیگر، یک سری زمانی، دنباله‌ای مرتب شده از مشاهدات است و با توجه به مقادیر گذشته و حال، میتوان مقادیر آینده سری را پیش‌بینی کرد، در این مطالعه به بررسی کاربرد مدل سریهای‌ زمانی در پیش بینی نرخ نفوذ TBM پرداخته شده است. مقادیر نرخ نفوذ بیش از 2300 سیکل حفاری در تونل بلند زاگرس مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج پیشبینی نرخ نفوذ با مدل سریهای زمانی ضریب تطبیق 87 درصد را نشان میدهد و بیانگر قابلیت و کاربرد مناسب رویکرد سریهای زمانی در پیشبینی نرخ نفوذ TBM است.

مدلسازی عددی برای تعیین عوامل موثر بر فشار شروع شکست در عملیات شکست هیدرولیکی

مهدی حسینی

با توجه به نیاز روزافزون کشور به نرخ تولید بیشتر از چاه‌های نفتی و بازدهی بیشتر مخازن نفت، فعال‌سازی مجدد چاه‌های نفت در ایران امری ضروری به نظر می‌رسد. تولید نفت باگذشت زمان، به دلیل کاهش فشار مخزن و بسته شدن ترک‌ها و منافذ میکروسکوپی موجود در سنگ مخزن کاهش می‌یابد. شکست هیدرولیکی به‌عنوان روشی براي تحریک مخازن نفتی به عوامل مختلفی ازجمله خصوصیات محیطی که شکستگی در آن رشد می‌کند، بستگی دارد. خصوصیات مکانیکی لایه‌ها به‌عنوان یکی از مهمترین پارامترهاي تأثیرگذار بر رونـد گسترش شکسـت هیدرولیکی و هندسه‌ی آن شناخته می‌شوند. در پژوهش حاضر، سعی بر این است که عوامل مختلف دخیل در شکست هیدرولیکی و تاثیر هر یک از آنها بر شکست هیدرولیکی بررسی شود تا محل مناسب برای انجام عملیات شکست هیدرولیکی انتخاب شود که باعث می شود هم هزینه های عملیاتی پایین بیاید و هم شکست بهتر و موثر تری داشته باشیم. در این تحقیق، توسط نرم‌افزار ABAQUS مدل‌سازی‌های عددی در 10 حالت مختلف انجام‌شده و سپس اثر هر یک از این پارامترهای ورودی، روی فشار شکست هیدرولیکی با انجام تحلیل حساسیت بررسی ‌شده است. این پارامترهای ورودی که درواقع داده‌های چاه می‌باشند شامل مدول الاستیسیته، تنش افقی حداقل و حداکثر، تنش قائم، مقاومت کششی، نسبت پواسون و فشار منفذی می‌باشند. اطلاعات موردنیاز از چاه‌های حفرشده در سنگ‌های کربناته ی ایران گرفته شده است. نتایج نشان می‌دهد که تنش افقی حداقل بیشترین تأثیر را بر روی فشار شکست دارد و پارامتر هایی مثل تنش قائم و مدول یانگ در تعیین فشار شکست بی تاثیر هستند.

پيش بيني عملکرد دستگاه حفاری در معدن روباز سرب و روی انگوران با استفاده از شاخص فابريک RMR

فخرالسادات هاشمی نسب

اين تحقيق به بررسي تاثير پارامترهاي زمينشناسي، ژئومکانيکي و عملياتي دستگاه حفاری بر آهنگ نفوذ و قابلیت پيشبيني آن ميپردازد. اين پارامترها شامل عوامل عملياتي دستگاه حفار از جمله نيروي فشاري پشت سرمته و سرعت چرخش آن، پارامترهاي مربوط به توده سنگ شامل مقاومت فشاري تک محوري و شاخص فابريک سيستم ردهبندي RMR است. پس از انجام برداشتهاي ميداني و آزمونهاي آزمايشگاهي، يک بانک اطلاعاتي از پارامترهاي فوق در معدن سرب و روي انگوران گردآوري شد. بر اساس اين اطلاعات، روابط تجربي مناسب با استفاده از تحليل رگرسيون تک متغيره و چندگانه خطي براي تخمين قابليت حفاري ارائه شد. بهترين تطابق با سطح اعتماد 95 درصد و با ضريب همبستگي 94/0 بين آهنگ نفوذ به عنوان متغير وابسته و متغيرهاي مستقل حاصل شد. نتايج حاصل از اعتبارسنجي مدل آماري نشان داد که همبستگي خوبي بين مقادير آهنگ نفوذ پيش بيني شده و اندازهگيري شده با ضريب همبستگي 89/0 وجود دارد.

بررسی اثر سیکل های تر شدن- خشک شدن روی خواص فیزیکی، مکانیکی و ویژگی های گسیختگی ماسه سنگ

مهدی حسینی

در بسیاری از محیط ها، سنگ ها معمولاً در معرض شرایط تر شدن و خشک شدن مداوم قرار می گیرند. عمل ترشدن و خشک شدن متناوب توده سنگ باعث می شود سنگ ها تحت هوازدگی قرار بگیرند و همچنین باعث کاهش مقادیر خواص مکانیکی سنگ می شود در نتیجه وقوع مکرر بلایای زمین شناسی پیش می آید.

تأثیرات سیکل های ترشدن و خشک شدن متناوب روی تخریب سنگ ها از تأثیر آن در ترشدن بلند مدت بیشتر است که یک امر بحرانی در پایداری مهندسی توده سنگ به حساب می آید.

در این تحقیق از نمونه های ماسه سنگ سازند لالون منطقه لوشان جهت مطالعه استفاده شد و تأثیر تعداد سیکل های ترشدن و خشک شدن (1 ، 4 و 16سیکل) روی خواص فیزیکی ( تخلخل مؤثر، وزن مخصوص خشک و اشباع و سرعت امواج طولی) و خواص مکانیکی (مقاومت کششی، مقاومت تراکم تک محوری، مدول الاستیسیته ، مقاومت تراکم سه محوری ، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی) مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج به دست آمده حاکی از آن است که با افزایش سیکل های ترشدن و خشک شدن تخلخل مؤثر افزایش یافته ولی سرعت امواج طولی ، وزن مخصوص خشک و اشباع ، مقاومت کششی ، مقاومت تراکم تک محوری و سه محوری ، مدول الاستیسیته ، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی کاهش می یابد.

مطالعه گسل باغمیشه چای تبریز با استفاده از داده های حاصل از مطالعات زمین شناسی و عملیات ژئوفیزیکی در مسیر خطوط متروی تبریز

حمید چاکری — 2019-06-18

توسعه‌ی روزافزون شهری همراه با رشد صنعت و جمعیت باعث شده بیشتراز هر زمان دیگری نیاز به استفاده از سیستم مترو احساس گردد. از آنجائیکه ایجاد سیستم مترویی به نوبت خود باعث تضعیف زمین در منطقه مورد نظر می‌شود، مطالعات زمین شناسی و ژئوتکنیکی بیشتر از هر زمان دیگری اهمیت پیدا می کند. این مقاله تلاش کرده است تا با استناد به مطالعات زمین شناسی انجام گرفته در محدوده شمال شرقی شهر تبریز و انجام عملیات ژئوفیزیکی در این محدوده و ادغام این مطالعات به بررسی و شناسایی گسل موجود در مسیر خطوط 2 و 3 متروی تبریز در این محدوده بپردازد. بر اساس مطالعات زمین شناسی و اطلاعات بدست آمده از گمانه های ژئو تکنیکی در مسیر خط 3 متروی تبریز مشخص شده است که این مسیر با گسل باغمیشه چای در دو ناحیه تقاطع دارد و با توجه به نهان بودن این گسل در زیر شهر تبریز که دارای سازوکار غالب معکوس می باشد احتمال می رفت که امتداد این گسل با مسیر خط 2 قطار شهری تبریز نیز در تقاطع باشد. بنابراین در محدوده ای از مسیر خط 2 بین ایستگاه های S10 و S11 که احتمال وجود گسل باغمیشه چای در آن می رود عملیات لرزه نگاری انکساری و همچنین ژئوالکتریک صورت گرفت. در طول این عملیات ژئوفیزیک در کل از چهار آرایه ی مختلف که عبارتند از دایپل-دایپل ، پل-دایپل، آرایش گرادیان ، شلومبرژه، استفاده شد و پس از تحلیل نتایج مشخص گردید که گسل یاد شده با مسیر خط 2 در تقاطع می باشد. لذا با ادغام مطالعات زمین شناسی و لرزه نگاری اقدام به تعیین مسیر گسل موجود در محدوده شمال شرقی شهر تبریز گردید.

بررسی عددی تاثیر خصوصیات توده‌سنگ و نوع ماده منفجره در آسیب انفجار به شیب‌های سنگی

علی حق نژاد — 2019-02-10

انفجار، منجر به اغتشاش در توده‏سنگ و آسیب آن می‌شود. در این بررسی تلاش شده تا با استفاده از مدلسازی عددی المان مجزای سه‌بعدی دو شیب تقریباً مشابه، آسیب انفجار ناشی از دو ماده منفجره آنفو و امولایت ارزیابی گردد. در این راستا از 4 خصوصیت متفاوت توده‌سنگ و دو حالت ناپیوستگی با امتدادهای مخالف و موافق رویه شیب در مدلسازی استفاده شد. آسیب انفجار توسط زون‌های احتمالی شکست نرم‌افزار 3DEC بررسی کیفی و با استفاده از مقادیر حداکثر سرعت ذرات که طی انفجارها ثبت‌شده است، ارزیابی کمی گردید. براین اساس، مشخص شد که ناپیوستگی‌های زمین‌شناسی باعث کنترل جریان پلاستیک شکست‌های کششی و برشی می‌گردند. البته ناپیوستگی‌های با راستای موافق رویه شیب نقش موثرتری در کاهش آسیب انفجار بازی می‌کنند. با افزایش مقاومت توده‌سنگ و با ناپیوستگی‌هایی موافق رویه شیب، تاثیر انفجار امولایت از 10 متری دهانه چال کمتر از انفجار آنفو می‌باشد. با توجه به تأثیر ناپیوستگی‌ها در کنترل آسیب، استفاده از ناپیوستگی‌های مصنوعی مانند آنچه در انفجار پیش‌شکافی توسعه می‌یابد، روش مناسبی برای کاهش آسیب و جلوگیری از ایجاد ناپایداری در شیب‌ها خواهد بود.

ارزیابی بهره وری ماشین حفر تونل دو سپره با استفاده از سیستم امتیاز توده سنگ

امید لطفی — 2018-01-01

در این مقاله ارتباط بین امتیاز توده ‌سنگ (RMR) با بهره‌وری (U) ماشین حفر تونل دو سپره مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور در ابتدا گزارش‌های روزانه‌ی حفاری در تونل انتقال آب نوسود (قطعه جنوبی لیله) مورد بررسی و مقدار RMR و تأخیرهای پروژه در سازندهای مختلف زمین‌شناسی در 5/4 کیلومتر از طول این تونل ثبت گردید. نتایج نشان داد که بهره‌وری کلی ماشین 10 درصد و بیشترین تأخیرها مربوط به شرایط نامساعد زمین‌شناسی (GRRD) میباشد. در ادامه ارتباط بین RMR با GRRD و U به کمک فرم‌های گوناگون آنالیز رگرسیون مورد ارزیابی قرار گرفت. در میان روابط تجربی توسعه داده شده، بهترین روابط به منظور پیش‌بینی GRRD و U در تونل مورد مطالعه به صورت تابع چند جمله‌ای درجه دو میباشند. سپس با ایجاد یک پایگاه داده‌ی بزرگ‌تر شامل دادههای شش پروژه‌ی تونل‌سازی یک مدل جامع به منظور ارزیابی بهره‌وری TBMهای دو سپر ارائه شد. این مدل به فرم لگاریتمی بوده و قادر است به کمک مقادیر RMR تخمین اولیه‌ای از U برای ماشین‌های TBM دو سپره فراهم آورد. عملکرد روابط توسعه داده شده در این مقاله به کمک شاخص‌های آماری گوناگون مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تمامی معادلات پیشنهاد شده از دقت بالایی برخوردارند و می‌توانند با نرخ خطای قابل قبولی تخمین اولیه‌ای از GRRD و U بر اساس مقدار RMR ارائه دهند.

بررسی تاثیر انتخاب مدل‌رفتاری مناسب در حفاری سنگ‌های نرم به روش NATM (مطالعه موردی: بخش توسعه شرقی خط 2 قطار شهری تبریز)

صادق آمون

باتوجه به اینکه حفر تونل در هر عمقی و به ویژه در اعماق کم، منجر به تغییر سیستم توزیع تنش‌ها در محیط اطراف شده و به دنبال همگرایی در اطراف تونل و ناپایداری سینه‌کار تونل، به تغییرشکل‌هایی در سطح زمین به صورت نشست می‌انجامد، در حین طراحی چنین فضاهای زیرزمینی، ایجاد حداقل حرکات در سطح زمین باید به عنوان یکی از ملاک‌های اصلی طراحی مدنظر قرار گیرد. اتنخاب مدل‌رفتاری مناسب می‌تواند بر انتخاب روش حفاری و نوع سیستم نگهداری بسیار تاثیرگذار باشد. برهمین اساس در این مقاله به بررسی تاثیر مدل‌های رفتاری موهر-کولمب، نرم‌شوندگی کرنشی و استفاده از پارامترهای هوک-براون بر میزان نشست سطح زمین و نیروها و ممان‌های وارد بر سیستم نگهداری پرداخته شده است. نتایج حاصل از بررسی‌ها نشان می‌دهد که میزان نشست در روش حفاری NATM در مدل رفتاری موهر-کولمب نسبت به حالت استفاده از پارامترهای هوک-براون کمتر است. همچین نتایج نشان می‌دهد که در روش حفاری NATM با مدل رفتاری نرم‌شونده کرنشی، برخلاف مدل رفتاری موهر-کولمب سیستم نگهداری قاب مشبک با قطر mm25 و فاصله داری cm15 و شاتکریت به ضخامت cm15 پایداری لازم را نداشته و برای نگهداری سینه‌کار و سقف تونل باید از روش پیش‌تحکیمی Pipe roofing استفاده نمود که باعث افزایش هزینه‌های ‌اجرائی می‌گردد.

بررسی تاثیر انتخاب مدل‌رفتاری مناسب در حفاری سنگ‌های نرم به روش NATM (مطالعه موردی: بخش توسعه شرقی خط 2 قطار شهری تبریز)

بررسی ارتباط بین برخی پارامترهای فیزیکی-مکانیکی با سرعت امواج طولی سنگ-بکارگیری یک مدل رگرسیونی فازی

هادی بخشی نژاد

اندازهگیری سرعت امواج طولی در سنگها با توجه به ملاحظات طراحی دینامیکی سازههای سنگی حایز اهمیت می باشد و به این خاطر روش‌های مختلفی جهت اندازه گیری این پارامتر توسعه یافته‌اند. در بسیاری از موارد بهعلت عدم دسترسی به روش مستقیم اندازه گیری سرعت امواج طولی در سنگها، از رویکرد اندازهگیری غیرمستقیم استفاده میشود. در مقالهی حاضر با درنظر گرفتن برخی پارامترهای فیزیکی-مکانیکی و استاتیکی سنگ نظیر مقاومت فشاری، چگالی، سختی، تخلخل، درصد جذب و ضریب چقرمگی شکست در قالب متغیرهای مستقل، یک مدل چند متغیرهی خطی فازی بهمنظور تخمین سرعت امواج طولی سنگ بهعنوان یک متغیر وابسته ارائه شده است. با توجه به توانایی رویکرد فازی در مدلسازی فضای ابهام در مدل و ضرایب رگرسیون، مدل چند متغیرهی فازی بر پایهی متغیرهای مستقل موصوف و خروجی یا همان متغیر وابسته فازی و کراندار ارائه شده است.

بررسی رابطه بین انرژی لازم برای خردایش مواد معدنی و ویژگی¬های فیزکی و مکانیکی سنگ در کارخانه سیمان ارومیه

عطااله بهرامی

بیش از 70% از انرژی مصرفی کارخانههای فرآوری مواد معدنی صرف خردایش مواد میشود. اندیس کار باند مهمترین پارامتر تعیینکننده میزان انرژی مصرفی و بررسی کارایی مدار آسیاکنی است. در این تحقیق اندیس کار مواد معدنی خوراک کارخانه سیمان ارومیه با استفاده از روش استاندارد باند تعیین شده است. مقدار اندیس کار باند برای نمونههای سنگ آهن، آهک کم عیار، آهک پرعیار و پوزولان بترتیب 75/14، 61/11، 87/11 و 80/10 کیلووات ساعت بر تن محاسبه شد. به منظور بررسی رابطه بین اندیس کار باند و ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی سنگها، آزمایشهای تعیین ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی سنگ انجام گرفت. بین اندیس کار باند و تخلخل نمونههای موجود یک رابطه معکوس (7253/0=R²) برقرار است، اما با افزایش چگالی با یک رابطه لگاریتمی افزایش پیدا میکند. همچنین اندیس کار باند با افزایش ویژگیهای مکانیکی سنگ نظیر مقاومت فشاری، کششی و ضریب ارتجاعی بصورت تابع لگاریتمی با همبستگی خوبی (80/0=R²) افزایش مییابد. براساس نتایج، اندیس کار باند همبستگی بسیار بالایی (حدود 93/0) با مقاومتهای کششی و فشاری یک محوری نسبت به سایر ویژگیهای سنگ دارد. با استفاده از نتایج و روابط بدست آمده میتوان اندیس کار باند مواد معدنی خوراک کارخانه سیمان ارومیه را با استفاده از ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی برآورد نمود.

توسعه يک رابطه تجربي جديد بين سيستم هاي طبقه بندي RMR و Q

محمد رضائی

طبقه بندي توده سنگ 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 طبقه بندي توده سنگ هستند که براي ارزيابي و تعيين مناسب مقادير آنها، بررسيهاي زمين شناسي و مطالعات مکانيک سنگي لازم ميباشد. با توجه به اهميت دو سيستم طبقه بندي 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 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 Q وRMR ارائه شده است. سپس بر اساس بيشترين ضريب تصميم گيري، رابطه لگاريتمي به عنوان رابطه معتبر در اين زمينه پيشنهاد شده است. با استفاده از شاخصهاي ارزيابي عملکرد ضريب همبستگي، جذر ميانگين مربعات خطا و ميانگين خطاي مطلق، نتايج حاصل از رابطه پيشنهادي با نتايج روابط قبلي و مقادير واقعي مورد مقايسه قرار گرفته است. مقايسه فوق نشان ميدهد که دقت تخمين رابطه جديد و تطابق آن با دادههاي واقعي بيشتر ميباشد.

نقش عوامل عملیاتی در برآورد پارامترهای مقاومتی سنگ به روش میکروحفاری

سجاد کلانتری

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 در مقیاس بزرگ 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 ضمن ارائه یک مدل تحلیلی مبتنی بر تعادل حدی نیروها در فرآیند حفاری چرخشی توسط مته‌های اسکنه ای T شکل به نقش پارامترهای مختلف از جمله هندسی مته و ساییدگی آن و همچنین عوامل حفاری مانند نرخ نفوذ و سرعت چرخش مته پرداخته شده است. نتایج آزمایشهای حفاری توسط یک دستگاه حفاری دستی قابل حمل که برای این منظور ساخته شده است، در یک سنگ مرمر نشان می‌دهد که هر چند عمق نفوذ به ازای هر دور چرخش مته در این روش پایین است، اماپارامترهای مقاومتی برآورد شده با نتایج آزمونهای استاندارد مرسوم مطابقت خوبی دارد و عمق نفوذ با انتخاب سرعت چرخش و بار پشت مته مناسب، 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 و در صورت استفاده از مته هایی با کندی محدود و زاویه شیب کمتر از 20 درجه تاثیری در پارامترهای برآورد شده ندارد.

ارزيابي عددي تاثير لايه کليدي بر ميزان نشست ناشي از معدن‌کاري جبهه‌کار بلند مکانيزه

مهدی نجفی — 2022-02-26

جنس لايه‌هاي بالايي کارگاه استخراج يکي از عواملي است که بر ميزان نشست سطح زمين اثر گذار است. در بيشتر مواقع يک لايه نقش اصلي در ميزان نشست زمين ايفا مي‌نمايد که لايه کليدي اصلي ناميده مي‌شود. در حين معدن‌کاري ناپايداري لايه کليدي نقش اساسي در نشست زمين ايفا مي‌نمايد. از اين‌رو شناسايي لايه کليدي اصلي از اهمييت بالايي برخوردار است. هدف اصلي اين تحقيق ارزيابي تأثير پارامترهاي مختلف هندسي و مقاومتي لايهي کليدي شامل فاصلهي لايهي کليدي نسبت به جبهه‌کار استخراج شده، زاويهي لايهي کليدي، ضخامت لايهي کليدي و مقاومت آن بر ميزان نشست سطح زمين با استفاده از روش عددي تفاضل محدود است. نتايج مدل‌هاي عددي بررسي شده نشان داده است با افزايش فاصلهي لايهي کليدي از بالاي کارگاه استخراج شده، ميزان نشست به طور مستقيم افزايش مي‌يابد. همچنين با افزايش زاويهي لايهي کليدي نسبت به کارگاه استخراج ميزان نشست کاهش و گودي پروفيل نشست غير متقارن شده و به سمت پايههاي زغالي متمايل ميشود که باعث کاهش ميزان نشست حداکثر مي‌شود. علاوه بر اين با افزايش ضخامت لايهي کليدي و مقاومت لايه کليدي، توانايي لايه کليدي در جذب جابه‌جايي‌هاي بيشتر شده و دچار شکست نمي‌شود و اين خود دليلي است تا ميزان نشست کاهش مي‌يابد.

بهره‌گیری از روش سطح پاسخ در ارزیابی پاسخ نرخ تولید سیم‌برش الماسه به عامل‌های ژئومکانیکی سنگ

مجتبی مختاریان اصل

ارائه ی مدل بهمنظور پیشبینی قابلیت برش سنگهای تزئینی با توجه به ملاحظات برنامهریزی تولید حائز اهمیت است. محققین مختلف با مرتبط کردن پارامترهای ژئومکانیکی و ماشین برش با نرخ تولید که شاخصی کمی از قابلیت برش است، اقدام به ارائهی روابط تخمین خطی و غیرخطی نمودهاند. به منظور پیش‌بینی قابلیت برش سنگ در تحقیق حاضر از داده‌های ثبت شده نرخ تولید دستگاه سیمبرش الماسه در عملیات برش 14 نوع سنگ کربناته نرم از معادن مختلف ایران استفاده شده است. در تحقیقات صورت گرفته پارامترهای ژئومکانیکی این سنگها شامل: مقاومت فشاری تکمحوره سنگ، مقاومت کشش برزیلی، عدد چکش اشمیت و نتیجهی آزمایش سایش لسآنجلس بهمنظور مدلسازی نرخ تولید مورد بررسی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر با استفاده از داده‌های موجود اقدام به ارائهی مدل غیرخطی برای پیش‌بینی نرخ تولید سیمبرش الماسه شده و نتایج حاصل با مطالعات دیگر محققین مقایسه شده است، همچنین با اتکا به توانایی روش سطح پاسخ میزان اثرگذاری پارامترهای مد نظر بر پاسخ بررسی است. ارزیابی مدل‌های تخمین نرخ تولید بر مبنای آزمون‌های آماری استاندارد، مؤید برتری کامل مدل تخمین پیشنهادی برمبنای سطح پاسخ نسبت به مدل قبلی است.

تاثیر کمیت های برشی بین خاک و بلوک ها‌ بر پایداری شیروانی‌های مخلوط سنگی

مهدی امینی — 2020-06-26

محیط برخی از شیروانیها از مجموعهای از بلوکهای سنگی که در میان خاک قرار گرفتهاند تشکیل شده است که به آنها شیروانیهای مخلوط سنگی اطلاق میگردد. در این شیروانیها، بخشی از سطح لغزش احتمالی در محیط خاکی قرار میگیرد و بخش دیگر آن از محل تماس بین بلوکهای سنگی و خاک عبور میکند. بنابراین کمیتهای برشی بین بلوکهای سنگی و خاک روی پایداری شیروانیهای مذکور تاثیر به سزایی دارند. تا کنون این موضوع به صورت کمی توسط محققین مورد بررسی قرار نگرفته است. در این مقاله با تحلیل حساسیت، تاثیر ضریب چسبندگی و زاویه اصطکاک سطح تماس بین خاک و بلوک‌های سنگی بر روی پایداری شیروانی مخلوط سنگی بررسی می‌گردد. به این منظور از روش عددی المان محدود و ساخت 146 مدل تئوری استفاده شده است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد، در کل، حساسیت شیروانی به زاویه اصطکاک بین خاک و بلوک بیشتر از ضریب چسبندگی بین این واحدها است. همچنین تغییر در کمیتهای فوق میتواند تا 50 درصد فاکتور ایمنی شیروانی مخلوط سنگی را تغییر دهد. بنابراین برای تحلیل پایداری شیروانیهای مذکور، کمیتهای مذکور باید حتماً به طور خاص مورد توجه قرار گیرد.

اعتبارسنجی عددی روش های تحلیلی طراحی لرزه ای پوشش نهایی تونل ها

Mir Raouf Hadei — 2017-09-20

در اغلب پروژههای تونلی برای برآورد اولیه پاسخ دینامیکی تونلها در برابر بارگذاری لرزهای از روشهای تحلیلی فرم بستهاستفاده میشود. در این مقاله برای بررسی اعتبار این روشهای تحلیلی، ابتدا پوشش مدور خط 6 مترو تهران با استفاده از روشهای تحلیلی تحت بارگذاری لرزهای بیضی شدگی قرار گرفت و سپس برای اعتبار سنجی روشهای تحلیلی از نرم افزار تفاضل محدود V 8.0FLAC^2Dتحت شرایط اندرکنشی مختلف استفاده شد. اعتبار سنجی نتایج نشان دهندهی این است که روش پنزین تحت شرایط عدم لغزش در برآورد نیروی محوری اختلاف بسیار زیادی با مدلسازی عددی دارد و نیروی محوری را بسیار دست پایین میگیرد. همچنین روش ونگ و روش پارک و همکاران تحت شرایط عدم لغزش در برآورد نیروی محوری از دقت بسیار بالایی برخوردار بوده و تقریباً نتایج یکسانی را با مدلسازی عددی نشان میدهند. در رابطه با ممان خمشی روش پارک و همکاران نسبت به روشهای تحلیلی دیگر در حالت عدم لغزش نتایج دقیقتری را ارائه میدهد و اختلاف بسیار کمی با مدلسازی عددی دارد. در انتها یک بررسی عددی لرزهای شبه استاتیکی تحت شرایط اندرکنشی واقعی خاک و پوشش انجام شد. نتایج نشان میدهد که شرایط واقعی اندرکنشی در برآورد نیروی محوری نقش بسیار مهمی را دارد و یکی از مهمترین نقاط ضعف روشهای تحلیلی بارگذاری لرزهای تونلها عدم شبیه سازی واقعی شرایط اندرکنشی پوشش تونل و خاک است.

ارزیابی توانایی روش‌های تجربی و تحلیلی در برآورد آب ورودی به تونل‌های سنگی (مطالعه موردی: قطعه دوم تونل زاگرس – کرمانشاه)

نرگس بیات — 2020-06-26

حضور آب‌ زیرزمینی و آب‌ سطحی جزء فاکتورهای منفی در ساخت تونل‌ می‌باشند. میزان جریان آب‌ زیرزمینی به درون تونل به ‌منظور کاهش اثرات زیست ‌محیطی، ناپایداری و خطرات سقوط باید مشخص شود. در این مقاله، با استفاده از روش‌های تحلیلی و تجربی میزان جریان آب زیرزمینی ورودی به قطعه دوم تونل زاگرس برآورد شد و با میزان واقعی آب وارد شده به تونل که دربخش‌های مختلف اندازه‌گیری شده است، مقایسه شد و توانایی این روش‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. هم‌ بستگی بین دبی اندازه‌گیری شده و دبی محاسباتی در قطعه دوم تونل زاگرس، با روابط تحلیلی 14 درصد و با رابطه تجربی هیوور 69 درصد می‌باشد. نتایج نشان ميدهدكه هدايت هيدروليكي معادل توده سنگ، ‌به ‌عنوان يكي از پارامترهاي كليدي در اين روش‌ها، نقش مهمي درصحت دبی پیش‌بینی شده دارد. شرایط زمین‌شناسی و ویژگی‌های هیدروژئولوژیک پهنه‌های خرد شده و گسله باعث برآورد نادرست هدایت هیدرولیکی معادل توده سنگ و متعاقباً موجب تفاوت مقادیر پیش‌بینی شده و مقدار واقعی اندازه‌گیری میشود. بیشترین اختلاف‌ در پهنه‌های گسله با هدایت هیدرولیکی بالا و پهنههای کارستی می‌باشد.

مطالعه تاثیر ویسکوزیته سیال و قطر چال بر فشار شکست در روش شکست هیدرولیکی به کمک دستگاه تست سه محوره واقعی

حامد شیرازی — 2017-09-20

یک دستگاه تست سه محوره واقعی که قابلیت انجام آزمایش های شکست هیدرولیکی را در مقیاس آزمایشگاهی داشته باشد توسط نویسندگان در دانشگاه صنعتی شاهرود طراحی و ساخته شد. در راستای بررسی ارتباط فشار شکست با دو پارامتر ویسکوزیته سیال و قطر گمانه، که می توانند نتایج حاصل از روش شکست هیدرولیکی را در مسیر تعیین تنش های برجای زمین تحت تاثیر قرار دهند، آزمایشات شکست هیدرولیکی به کمک این دستگاه انجام شدند. به همین منظور نمونه های بتنی به ابعاد cm3 30*30*30، که در مرکز آن ها سوراخ با قطرهای mm 30، mm 50 و mm 80 ایجاد شده بود، مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج حاصل از این آزمایشات نشان دادند که با افزایش قطر گمانه فشار سیال برای شکست سنگ کاهش می یابد. در قسمت دوم 3 نوع روغن هیدرولیک با ویسکوزیته های متفاوت (H46، H68 و H100) در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزایش ویسکوزیته سیال، فشار شکست کاهش می یابد.

تحلیل و بررسی زمین لغزش "روشک"

علی ویسکرمی

دامنه های شیبدار که در زمین های سست چه بصورت طبیعی یا مصنوعی ایجاد شده اند، مستعد پدیده زمینلغزش هستند. در زمستان 1390 در حین فعالیت های راهسازی برای توسعه و احداث راه جدید قائن به افین در استان خراسان جنوبی و در مجاورت روستای روشک رانش ناگهانی زمین در یک دامنه شیلی بوقوع پیوست که منجر به تخریب پل سنگی جدیدالاحداث در مسیر جاده گردید. در این مقاله با استفاده از وضعیت زمین شناسی منطقه، تصاویر ماهواره ای، تجربیات بدست آمده در بازدید محلی و نرم افزارهای SLIDE6 و Phase2 به بررسی نوع زمین لغزش و علت وقوع آن پرداخته می شود. تحلیل پایداری دامنه به روش های تعادل حدی ساده شده بیشاپ و روش عددی المان محدود انجام شد و لغزش دامنه در مدل نرم افزاری پیشبینی گردید. در مقاله حاضر نشان داده شده است که عدم توجه به حرکات اولیه دامنه و ادامه کار ساختمانی بروی توده لغزشی عامل اصلی خسارت مالی بوده است.

تاثیر تغییرات قطر سنبه پانچ استوانه‌ای در تخمین مقاومت فشاری تکمحوری برخی از سنگ‌های رسوبی سازند قم

مجتبی حیدری — 2020-01-21

مقاومت فشاري تك‌محوري سنگ يكي از مهمترين پارامترها در طراحي سازه‌هاي سنگي مي‌باشد. آزمایش پانچ، از جمله آزمایش‌های شاخص است که توانایی تخمین غیرمستقیم مقاومت فشاری تک‌محوری سنگ‌ها را دارا می‌باشد. این آزمایش‌ ساده، ارزان و سریع بوده و به آماده‌سازی خاص نیاز نداشته و با نمونه‌های با ابعاد کوچک‌تر قابل انجام است. آزمایش‌های پانچ به دو شکل بلوکی و استوانه‌ای انجام می‌شود. در پژوهش حاضر کارایی آزمایش پانچ استوانه‌ای در تخمین مقاومت فشاری تک‌محوری شش نوع سنگ رسوبی از سازند قم، اعم از گرینستون، وکستون- مادستون، باندستون، کالک‌لیتایت، سنگ گچ و مارن سیلتی، در جنوب شهر قم، مورد بررسی قرار‌گرفته‌است. همچنین تاثیر قطر سنبه پانچ استوانه‌ای، بر تغییرات میزان شاخص پانچ استوانه‌ای با استفاده از چهار سنبه با قطرهای مختلف (10، 13، 16 و 19 میلیمتر) مطالعه شده‌است. یافته ها نشان می‌دهد که آزمون‌های انجام شده با سنبه با قطر10 میلیمتر با بیشترین ضریب تعیین، مناسب‌ترین نتیجه جهت تخمین مقاومت فشاری تک‌محوری را برای تمامی سنگ‌ها، بدست داده است.

تأثیر حرارت بر روی ویژگی‌های مقاومت سنگ نمک در مقیاس آزمایشگاهی، مطالعه موردی معدن نمک قائم، گرمسار

محسن قربانی — 2020-06-26

سنگ نمک به دلیل مزیت خواص فیزیکی و مکانیکی خاص خود، میزبانی ایدهآل برای ذخیره نفت و گاز، و دفن زباله‌ به شمارمی آید به‌ویژه پسماندهای هستهای که تا مدتها همچنان حرارت تولید میکنند. خواص مکانیکی سنگ نمک در شرایط ذخیره‌ای به دما وابسته است. بر همین اساس مطالعۀ خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ نمک در دماهای مختلف، برای ارزیابی رفتار مکانیکی و ایمنی کاربرد آن ضروری است. در این مقاله تأثیر دما بر روی ویژگی‌های مقاومتی سنگ نمک معدن قائم گرمسار در استان سمنان بررسی شده است. برای دست‌یابی به این هدف، مجموعهای از آزمایشهای مقاومت فشاری تک‌محوری در بازه دمایی 25 تا 200 درجه سانتی‌گراد انجام شد. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که مقاومت فشاری تک‌محوری نمونه‌ها در بازه دمایی 25 تا 100 درجه کاهش مییابد، اما در بازه 100 تا 200 درجه افزایش می یابد. همچنین اندازه‌گیری کرنش‌ها نشان می‌دهد که مدول الاستیسیته و نسبت پواسون با افزایش دما کاهش و خاصیت پلاستیک نمک به‌تدریج افزایش می‌یابد.