فهرست مطالب

روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن - پیاپی 9 (بهار و تابستان 1394)

نشریه روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن
پیاپی 9 (بهار و تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/09/10
  • تعداد عناوین: 10
|
  • سخن نخست
    صفحه 0
  • اصغر سیاه منصوری، محمد فاتحی مرجی، ابوالفضل عبدالهی پور صفحه 1
    استفاده از مغارهای نمکی برای ذخیره سازی هیدروکربن های سیال، به عنوان یکی از پیشرفته ترین روش ها بکار گرفته می شود. اطمینان از پایداری مغارهای نمکی ذخیره گاز و در عین حال اقتصادی بودن نسبت گاز بیشینه به کمینه، همواره مسئله ای مهم بوده که تاکنون در ایران کمتر به آن پرداخته شده است. با توجه به خصوصیات سنگ نمک و عمق زیاد، تنش عمده در این ناحیه تنش ثقلی است که این تنش به صورت یک فشار خارجی به مغار وارد می شود و سبب کاهش حجم مغار می شود. در مقابل با توجه به اینکه در مغارهای نمکی امکان بکارگیری نگهداری های مرسوم در مغارهای سنگی مانند شاتکریت، پیچ سنگ و غیره وجود ندارد، پایداری مغار تنها با ایجاد یک فشار داخلی (عکس العمل) به وسیله گاز درون مغار تامین می شود.این مقاله به بررسی پایداری مغارهای نمکی ذخیره گاز می پردازد. مشخصات هندسی و ژئومکانیکی محدوده مورد مطالعه در جنوب ایران، در نظر گرفته شده و در ادامه پایداری دو مغار کپسولی و هویجی شکل در محیطی پیوسته با استفاده از نرم افزارهای Phase2 و FLAC3D بررسی شده است. با مدلسازی هندسی و مکانیکی این مغارها بر پایه روش اجزاء محدود و تفاضل محدود در عمق مربوط، فشار کمینه (پایه) و بیشینه گاز جهت پایداری مغارها تعیین گردید و بر این اساس نسبت گاز کاری برای مغارها محاسبه شد. مقایسه این نتایج نشان داد که در حالت پایدار مغار هویجی شکل دارای نسبت گاز کاری بیشتری بوده که این مطلب بیانگر صرفه اقتصادی بیشتر این نوع مغار است.
    کلیدواژگان: مدل سازی عددی، مغارهای نمکی، روش اجزاء محدود، روش تفاضل محدود، Phase2، FLAC3D
  • رضا احمدی، نادر فتحیانپور، غلامحسین نوروزی صفحه 13
    در پژوهش حاضر پاسخ GPRمدل های مصنوعی مختلف متناظر با ساختارهای ژئوتکنیکی فرضی نظیر استوانه افقی منفرد، منشور دوبعدی، استوانه افقی جفت، چندضلعی دوبعدی دلخواه و زمین لایه ای، با استفاده از مدلسازی عددی پیشرو به روش تفاضل محدود دوبعدی حوزه زمان بهبود یافته در حوزه فرکانس، مدلسازی شده است. در این تحقیق براساس پارامترهای ریاضی هذلولی و نتایج مدلسازی پیشرو داده های GPRهدف استوانه ای، نشان داده شده که بین نسبت ارتفاع به پهنای هذلولی با پارامترهای هندسی هدف استوانه ای (قطر و عمق دفن) یک سری روابط خطی وجود دارد. این روابط می تواند به عنوان معیارهای کمی مناسب برای شناسایی مشخصات فیزیکی و هندسی اشیاء استوانه ای مدفون در زیر زمین با تصاویر GPR مورد استفاده قرار گیرد. برای دست یابی به هدف و تحلیل حساسیت، تاثیر پارامترهای مختلف هدف نظیر شکل هندسی، جنس، اندازه و ابعاد، عمق دفن، نوع و سطح سیالات محتوی (درصد حجمی سیالات) و ویژگی های فیزیکی محیط میزبان بر روی پاسخ های GPR، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از پتانسیل بالقوه روش GPR برای آشکارسازی انواع اهداف مدفون، شناسایی جنس مدل و ارزیابی ویژگی های محتوای سیال مدل است. با استفاده از این شبیه سازی ها می توان اهداف استوانه ای فلزی را از غیرفلزی تشخیص داد و نوع سیال محتوای درون ساختارهای غیرفلزی (نظیر هوا، آب شیرین و آب شور) را تعیین نمود. نتایج تحقیق با مطالعه موردی برای شناسایی قنات واقع در دشت شاهین شهر اصفهان نیز اعتبارسنجی گردیده است، به گونه ای که عمق دفن و قطر قنات به ترتیب با خطای 4/3 درصد و 12 درصد تقریب زده شد.
    کلیدواژگان: رادار نفوذی به زمین (GPR)، هذلولی پاسخ، اهداف ژئوتکنیکی، تحلیل حساسیت، پارامترهای هندسی اهداف استوانه ای
  • محمدحسین قلعه نویی، پرویز پورقهرمانی صفحه 31
    مدل نهایی بدست آمده در وارونسازی داده های مگنتوتلوریک بایستی تا حد امکان با زمین شناسی منطقه مورد مطالعه همخوانی داشته باشد. در اغلب روش های وارونسازی یک بعدی مگنتوتلوریک که بصورت لبه های تیز ارایه می شود، مدل هایی بدست می آید که انطباق زیادی با زمین شناسی منطقه مورد مطالعه ندارد. این عدم انطباق بخصوص در آخرین لایه دیده می شود. الگوریتم هایی که بصورت هموار ارایه می شود، اغلب آنقدر هموار هستند که لایه های نازک به سختی قابل مدل بوده و یا اصلا مدل نمی شوند. در الگوریتم لارسن بخصوص در لایه آخر عدم اعتماد وجود دارد که لارسن برای حل این مشکل از توابع کرنل استفاده کرده است. اما در روش حاضر برای این منظور از الگوریتم لارسن استفاده شده به اضافه این که تعداد لایه ها در این روش زیاد بوده و اغلب بیشتر از 10 لایه است. در این الگوریتم برخلاف روش لارسن نیازی به حل توابع کرنل نیست و مشکل انتخاب پارامترهای مدل مانند مقیاس ضخامت لایه ها حل شده است. نهایتا با به کار بردن داده های مصنوعی و واقعی قابلیت این روش نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: تابع پاسخ، مگنتوتلوریک، تابع کرنل، مقیاس ضخامت لایه، دترمینان امپدانس، ناجورشدگی
  • مریم محمدی زاده، فرهاد محمد تراب صفحه 39
    روش وزن دهی عکس فاصله یک درون یابی متداول، آسان، قابل فهم و سریع در بسیاری از شاخه های علوم زمین است و دستور اجرای آن در بیشتر نرم افزارهای معدنی مرتبط با تخمین تعبیه شده است، تلاش در جهت ارتقاء صحت و دقت آن می تواند کاربرد این روش را فراگیرتر کند و فرآیند درون یابی را قابل اعتمادتر گرداند. در این مقاله، ساختار فضایی عناصر مختلف حاصل از تجزیه نمونه های سنگی مرتبط با پتانسیل یابی کانه زایی مس پورفیری در منطقه حراران به کمک واریوگرام مطالعه شده و براساس پارامترهای واریوگرام معیاری برای محاسبه مقدار توان عکس فاصله پیشنهاد شده است، به منظور اعتبارسنجی، درون یابی وزن دهی عکس فاصله بر روی داده های ژئوشیمیایی و به ازای مقادیر مختلف توان عکس فاصله (مقادیر متداول توان و توان محاسبه شده بر اساس واریوگرام) پیاده سازی گردیده است و درصد خطا و مجذور میانگین مربعات خطای درون یابی محاسبه شده است. درون یابی در محیط متلب کدنویسی شده و نتایج حاصله برای عناصر مختلف ارائه و با توجه به ویژگی های هر عنصر تحلیل شده است. براساس نتایج حاصل، شیب بخش خطی واریوگرام کروی معیاری از مقدار توان عکس فاصله(a) است به طوری که مقدار آن برای عناصر با ساختار فضایی نسبتا پیوسته برابر با مقادیر متداول a(1، 2 و 3) است و روش وزن دهی عکس فاصله برای درون یابی این عناصر قابل کاربرد است.
    کلیدواژگان: درونیابی، وزن دهی عکس فاصله، توان عکس فاصله، واریوگرام، درصد خطای درونیابی
  • عنایت الله امامی میبدی، سید محمد اسماعیل جلالی صفحه 51
    تخریب پذیری و خردشوندگی توده سنگ در روش های تخریبی دارای سه مرحله خردشوندگی برجا، اولیه و ثانویه است. خردشوندگی برجا ناشی از درزه های بالفعل موجود در توده سنگ با مقاومت کششی صفر است. اما خردشوندگی اولیه و ثانویه، ناشی از خردشدن بلوک های سنگی به ظاهر بدون درزه است. در این بلوک ها سطوح ضعف از جمله پل های سنگی، رگچه ها، سطوح تورق و غیره گزینه های اصلی برای جدایش و شکست در اثر تنش های القایی ایجاد شده، هستند. بنابراین لازم است فراوانی و پراکندگی این سطوح در توده سنگ با استفاده از روش هایی شبیه برداشت ناپیوستگی های بالفعل، قابل برداشت باشد. هدف، طراحی روشی است تا میزان دقت تشخیص درزه های بالقوه به صورت چشمی مشخص شود و در مرحله بعد برمبنای انرژی لازم برای شکست، این ناپیوستگی ها تفکیک و دسته بندی شود. با طراحی و اجرای یک روش جدید، درزه های موجود در یک بلوک سنگی از دیدگاه هندسی تقسیم بندی و کمی سازی شد، نمونه های موزاییکی به ابعاد تقریبی 60×60 و ضخامت تقریبی 5/3 سانتی متری ازتعدادی بلوک سنگی از یک نوع تهیه شد. سپس به صورت چشمی براساس یک سری از شاخص ها از قبیل گسترش، بازشدگی و جهت غالب، سطوح ضعف بالقوه بر روی نمونه ها قبل از شکست مشخص و علامت گذاری شد. پس از شکست نمونه میزان درستی تشخیص درزه های بالقوه، کنترل شده و براساس سطح انرژی مورد نیاز برای شکست تقسیم بندی صورت گرفت. آن بخش از درزه ها که پتانسیل بودن بصورت ناپیوستگی را دارند اما به صورت برجا ناپیوستگی به شمار نمی آیند، به عنوان ناپیوستگی نوع 2 در نظر گرفته شد و درزه هایی که پس از جابجایی بزرگ مقیاس به وجود می آیند، نوع 3 دسته بندی شد.
    کلیدواژگان: خردشوندگی، روش های استخراج تخریبی، درزه های بالقوه، درزه های بالفعل، درزه های نوع 2 و3
  • سیدعلی حسینی، سمانه افتخاری مهابادی، امید اصغری صفحه 63
    در این تحقیق به بررسی روش های جانهی مقادیر سانسور شده در مجموعه داده های چند متغیره ژئوشیمیایی پرداخته شده است. وجود مقادیر گم شده باعث محدودیت در استفاده از اغلب روش های آماری همچون تحلیل مولفه های اصلی می شود. حذف نمونه های شامل داده های گم شده باعث اریب شدن نتایج و از دست دادن اطلاعات می شود به همین دلیل در نظر گرفتن رویکردی مناسب در مواجهه با داده های گم شده یک نیاز اساسی در تحلیل مجموعه داده های ناکامل است. در این مقاله، با توجه به ماهیت ترکیبی داده های ژئوشیمیایی، چند روش مناسب برای جانهی مقادیر گم شده که در چند سال اخیر ارائه شده اند و به سادگی در محیط نرم افزار آماری Rقابل اجرا هستند، معرفی شده اند. در نهایت با استفاده از یک مجموعه داده کامل مربوط به منطقه ظفرقند، این روش ها با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که استفاده از روش های چند متغیره برای جانهی و به طور خاص روش ilr-EMنسبت به دیگر روش ها ارجحیت دارند.
    کلیدواژگان: داده های ژئوشیمیایی، مقادیر سانسور شده، روش های جانهی، ماهیت ترکیبی، روش ilr، EM
  • زکریا جلالی، سیدمهدی موسوی نسب صفحه 73
    با توجه به اهمیت و کاربرد سیستم طبقه بندی امتیاز توده سنگ در مهندسی سنگ، هدف از این مقاله تصحیح کلاس های نهایی این سیستم طبقه بندی با استفاده از الگوریتم های خوشه بندی k-means و fuzzy c-means (FCM) است. در سیستم طبقه بندی امتیاز توده سنگ داده ها توسط یک سری از اطلاعات اولیه بر مبنای نظریات و قضاوت های تجربی طبقه بندی می شوند ولی با کاربرد الگوریتم های خوشه بندی در این سیستم طبقه بندی، کلاس بندی داده ها بعد از مراحل تحلیل خوشه ایانجام می شود، در نتیجه موجب تفکیک پذیری مناسب کلاس های نهایی سیستم طبقه بندی امتیاز توده سنگ و رفع ابهامات حاصل از معیار های زبانی آن می شود. جهت اعتبار سنجی الگوریتم خوشه بندی k-means از روش سیلهوته(SC) و اعتبار سنجی الگوریتم خوشه بندی FCM از چهار
    روش
    ضریب توزیع پارتیشن (PC)، روش آنتروپی (CE)، روش فوکویاما و سوگنو (FS) و ضریب زی و بنی (XB) استفاده شده است. با توجه به نتایج اعتبار سنجی هر یک از الگوریتم های خوشه بندی، در نهایت مشخص شد که الگوریتم خوشه بندی FCM به دلیل شرایط عدم قطعیت در تعیین کلاس های سیستم طبقه بندی توده سنگ دارای نتایج بهتر و مناسب تری نسبت به الگوریتم خوشه بندی k-means است. این نتایج در مورد داده های برداشت شده از آنومالی B معادن سنگ آهن سنگان نشان می دهد که تکنیک مورد استفاده در این مقاله از اهمیت ویژه ای جهت ارزیابی کیفیت توده سنگ برخوردار است.
    کلیدواژگان: سیستم طبقه بندی امتیاز توده سنگ، الگوریتم های خوشه بندی k، means و FCM، روش های اعتبار سنجی الگوریتم های خوشه بندی، آنومالی B معادن سنگ آهن سنگان
  • ارزیابی تاثیر پارامترهای ژئوتکنیکی مصالح مسیر تونل بر روی نشست سطح زمین در تونل مترو کرج
    محمد جوادی، غلامرضا سعیدی صفحه 85
    رشد جمعیت و کمبود فضا در شهرهای بزرگ باعث افزایش نیاز به توسعه سیستم حمل و نقل عمومی و اجرای خطوط زیرزمینی مترو در این شهرها شده است. یکی از مهمترین مخاطرات حفاری تونل های مترو، نشست ناشی از حفاری این تونل ها و اثرات احتمالی آن بر روی سازه های سطحی است. هدف اصلی از انجام این تحقیق بررسی میزان تاثیر مهمترین پارامترهای ژئوتکنیکی مصالح آبرفتی بر روی نشست سطح زمین است. مطالعه پیشینه تحقیق نشان می دهد که تجزیهوتحلیلهمزمانپارامترهایموثر بر رفتارمصالح دربرگیرنده تونل، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. به منظور دستیابی به این هدف می توان از روش طراحی آزمایش به دلیل امکان اعمال تغییرات آگاهانه در متغیرهای ورودی (پارامترهای ژئوتکنیکی) مدل و بررسی تغییرات خروجی (نشست سطح زمین) استفاده کرد. از طرف دیگر استفاده از دانش افراد خبره در یک مدل مبتنی بر سیستم مهندسی سنگ به منظور قضاوت در خصوص سیستم های پیچیده همواره از کارایی بالایی برخوردار است. به همین دلیل در این مطالعه از این روش نیز به منظور دستیابی به اهداف تحقیق استفاده شده است. جهت استفاده از روش طراحی آزمایش ابتدا با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود FLAC3D، بخشی از تونل خط دو مترو کرج مدل و نتایج مدل ساخته شده با اطلاعات رفتارنگاری مقایسه شد. بدین ترتیب از کارایی مدل عددی ساخته شده در شرایط زمین شناسی این محدوده اطمینان حاصل شد. در مرحله بعدی یک تحلیل دامنه ایی و تحلیل حساسیت با استفاده از روش تاگوچی انجام گرفت. در تحلیل دامنه ایی انجام گرفته پارامترهای مدول الاستیک و نسبت پواسون با محدوه 0/46 و 0/14 به ترتیب دارای بیشترین و کمترین تاثیر بر روی شاخص آزمایش و به تبع آن بر روی نشست سطح زمین هستند. همچنین خروجی های تحلیل انجام گرفته با استفاده از نرم افزار Minitab نشان می دهد که مدول الاستیسیته و نسبت پواسون به ترتیب دارای بیشترین و کمترین میزان تاثیر بر روی نشست سطح زمین هستند. نتایج مدل مبتنی بر نظرات افراد خبره نیز انطباق نسبی با نتایج روش طراحی آزمایش دارد. تحلیل مدل RES نشان می دهد که بیشترین و کمترین وزن فعالیت پارامترهای مورد بررسی به ترتیب مربوط به مدول الاستیک با وزن 28/6 و نسبت پواسون با وزن 7/1 است. بنابراین این دو پارامتر دارای بیشترین و کمترین تاثیر بر روی نشست سطح زمین هستند.
    کلیدواژگان: نشست، پارامترهای ژئوتکنیکی، طراحی آزمایش، سیستم مهندسی سنگ
  • سونیا آقایی، مهدی حسینی * صفحه 99

    حفر چاه در صنایع مختلف مانند نفت، گاز و معدن همواره با مشکل ناپایداری مواجه بوده و نیاز به صرف هزینه های زیاد دارد. با کنترل تغییرشکل و شکست در دیواره ی چاه می توان به حداقل ممکن ناپایداری رسید. در این مقاله، هدف بررسی تغییر شکل و نحوه گسیختگی در نمونه های استوانه ای توخالی جدارضخیم (برای مدل سازی چاه نفت) حین حفاری تحت دو شرایط تنش متفاوت است. برای این منظور، ابتدا مطالعات آزمایشگاهی با هدف تعیین خصوصیات مکانیکی بر روی نمونه های مصنوعی گچ و نمونه های طبیعی مارن، ماسه سنگ و آهک رسی انجام شده است. با توجه به محدودیت های آزمایشگاهی امکان انجام آزمایش در تنش بالا مقدور نبود بنابراین آزمایش سه محوری به کمک سلول هوک تغییر یافته فقط بر روی نمونه های استوانه ای توخالی جدار ضخیم گچ انجام شد. نتایج آزمایش های انجام شده برای ساخت و اصلاح مدل سازی عددی توسط نرم افزار ABAQUS مورد استفاده قرار گرفت و در نهایت از مدل اصلاح شده برای پیش بینی تغییرشکل و شکل شکست در نمونه های استوانه ای جدار ضخیم نمونه های طبیعی مارن، ماسه سنگ و آهک رسی تحت شرایط تنش استفاده شد. نتایج حاصل از مدل سازی نشان داد که شکل شکست در شرایط تنش ذکر شده در دیواره ی نمونه های استوانه ای جدارضخیم به صورت برشی و در دو جهت مخالف دیواره ی گمانه است. همچنین در رژیم تنش شکست با توزیع تصادفی در سه ناحیه اتفاق می افتد. در هر دو رژیم تنش، بیشترین فشار داخل گمانه در لحظه شکست برای ماسه سنگ و کمترین فشار داخل گمانه برای آهک رسی در بین نمونه های مورد مطالعه است. همچنین کمترین کرنش پلاستیک برای ماسه سنگ و بیشترین کرنش پلاستیک برای آهک رسی از نتایج مدلسازی عددی حاصل شده است. فشار داخل گمانه در لحظه شکست می تواند به عنوان فشار اولیه گل حفاری مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: استوانه ای توخالی جدار ضخیم، تغییر شکل، چاه نفت، شکست و Abaqus
|
  • Asghar Siahmansouri, Mohammad Fatehi Marji, Abolfazl Abdollahipour Page 1
    Using salt caverns is one of the most developed methods for fluid hydrocarbon storage. Certainty of caverns stability and simultaneously having an economical working gas ratio, are important factors that rarely have been considered in Iran. Considering salt rock characteristics and high overburden, the gravitational stress can be assumed dominant. In situ stress acts as an external pressure and causes cavern convergence. Since conventional rock supports e.g. shotcrete, rock bolt, etc. are not applicable in the salt caverns; the cavern stability can only be achieved by an internal pressure caused by the gas inside the cavern. The paper deals with salt cavern stability analysis for gas storage. Specific geometrical and geotechnical properties (with the general properties of salt domes located in the Southwest of Iran) have been modeled by Phase2 and FLAC3D softwares. Geometrical and mechanical modeling of these caverns in finite difference and finite element in desired depth, determined the minimum and maximum gas pressure for cavern stability and working gas pressure was calculated as well. Comparison of these results implies that carrot shape cavern is more economical.
    Keywords: Numerical Modeling, Salt Caverns, Finite Element Method, Finite Element Difference, Phase2, FLAC3D
  • Reza Ahmadi, Nader Fathianpour, Gholam, Hossain Norouzi Page 13
    In the current research, GPR response of variety of synthetic models encountered with geotechnical applications containing single horizontal cylinder, 2D prism, double horizontal cylinders, 2D arbitrary polygon and layered earth have been produced using forward modeling through the finite-difference time-domain algorithm improved in the frequency domain. In this research by using the parameters of a hyperbola and GPR responses produced for cylindrical objects by means of the forward modeling, it was revealed that there exist some linear relationships between the hyperbola height to width ratio (H/W) with physical and geometrical parameters of the cylindrical objects. These relations can be used as proper quantitative criteria to identify physical and geometrical parameters of buried cylindrical objects on GPR images. To achieve this purpose, the effect of several parameters such as geometrical shape, material type, size and burial depth of the objects as well as type and interface of fluids content and host medium physical properties on GPR responses, have also been studied. The results lead us to the potential of GPR method to detect the kinds of targets; identifying the parameters of cylindrical objects and evaluating characteristics of fluid content, so that one can distinguish metallic from nonmetallic targets as well as type of fluid content of nonmetallic targets (i.e. air, fresh water and salt water). The results of the research were validated by applying for identification of buried qanat in Shahin-Shahr plain, Isfahan province. The burial depth and diameter of the qanat were estimated by 3.4% and 12% erorr respectively.
    Keywords: Ground, Penetrating Radar (GPR), Hyperbolic response, Numerical forward modeling, Geotechnical targets, Sensitivity analysis, Geometrical parameters of cylindrical targets
  • Mohammad Hossein Ghalehnoee, Parviz Pourghahramani Page 31
    Final model of one-dimensional magnetotelluric inversion should be consistent with geology of the region. In most sharp 1D inversion, final model is not consistent with the geology especially in the last layer. Smooth inversion such as Occam’s method often are very smooth that the thin layers are masked or difficult to model. There is uncertainty in the Larsen’s algorithm (1981), such as sharp algorithms especially the last layers. So Larsen used kernel function to overcome this problem. In the present method, the Larsen’s algorithm has been used while there are multiple layers, usually more than 10. In our method, solving kernel functions are not necessary and the depth scale is selected automatically. Finally, the method has been performed on some artificial and real data successfully.
    Keywords: response function, Magnetotelluric, kernel function, scaled, layer thickness, impedance determination, misfit
  • Maryam Mohammadizadeh, Farhad Mohammadtorab Page 39
    Inverse-distance weighting method is a simple, easy and understandable interpolation in many branches of earth sciences, and it is embedded in the mining software related to estimation, Efforts to enhance the accuracy and precision of this method can be applied to a wider and reliable interpolation process. In this paper, spatial structure of different elements from analysis of rock samples associated with a porphyry copper deposit is studied using variogram. A criterion based on variogram parameters is suggested for each element to calculate the distance power. In order to validate the method, inverse-distance weighting interpolation of the different elements and different values for the inverse-distance power is implemented (common values and calculated power), error percent and root mean square error of interpolation is calculated and analyzed. Interpolation is coded in MATLAB environment and the results for different elements are demonstrated and analyzed. Based on the results, the slope of the linear part spherical variogram is measured of the amount of inverse-distance power (a) so that the values for the elements with relatively continuous spatial structure equal common values of a (1, 2 and 3) and Inverse distance weighting method is applicable for these elements.
    Keywords: Interpolation, Inverse, distance weighting, Inverse, distance power, Variogram, Percent error of interpolation
  • Enayatallah Emami Meybodi, Seyyed Mohammad Esmaeil Jalali Page 51
    Good estimation of fragmentation potential is very important topic before selection of caving extraction methods. In-situ fragmentation is result of discontinuities with zero tension strength but primary and secondary fragmentations happen in rock blocks that seem intact and without any discontinuity. In reality in these blocks when induced stresses (due to under cutting) or shock and stress (due to transition of rock mass) affect the blocks, weak surfaces such as rock bridges, veinlet and schistose surfaces (surfaces with tension strength) are first candidates for breakage and slice. Thus it is necessary to quantify these discontinuities in a rock mass. The purpose is to construct a way for prediction of potential discontinuities. In the next step based on necessary energy for breakage, potential discontinuities are classified. We try to design and construct a new method for quantifying and classifying discontinuities in rock mass. This method helps us to have an initial estimate of fragmentation when induced stress and large scale displacement affect rock blocks. Rock bridges, veinlet and weak surfaces in rock like as schistose surfaces (surfaces with tension strength) are potential discontinuity. Those joints that have potential of being counted as discontinuities but are not considered discontinuity in in-situ form are put in class No,2 versus in situ fractures (surfaces without tension strength) are classified No,1. fractures which are created after large scale displacements are known class No, 3.
    Keywords: Fragmentation, caving extraction methods, Potential fractures, In situ fracture, fracture Class No 2, 3
  • Seyed Ali Hosseini, Samaneh Eftekhari Mahabadi, Omid Asghari Page 63
    This study deals with the imputation methods of censored values in the multivariable geochemical data. Presence of the missing values causes limitation in the use of most of statistical methods, e.g. principle component analysis. Excluding the samples which include missing values bias the results and leads to the loss of information. Due to this, consideration of an appropriate approach to deal with missing values is necessary in the analysis of incomplete datasets. In this paper considering the nature of geochemical data, various approaches for imputing the missing values, which have been suggested in the recent years and are easy to be used in the R statistic software, are introduced. Finally, using the complete dataset of the Zafarghand region, these methods are compared with each other. Results show that the application of the multivariable methods in the imputation and particularly the ilr-EM method is preferable to the other methods.
    Keywords: Geochemical data, censored values, imputation methods, compositional nature, ilr, Em
  • Zakaria Jalali, Seyyed Mehdi Mousavi Nasab Page 73
    Given the importance of the rock mass rating classification system in rock engineering, the aim of this paper is to improve final classes of this classification system using k-means and fuzzy c-means clustering algorithms. The data classification in the rock mass rating classification system were allocated to certain classes via a set of initial information based on the opinions and judgments of experience, which the use of clustering algorithms in this system of classification, dataset were divided into specific classes after going through the stages of clustering analysis, therefore resulting in clarification of the final rock mass rating classification systems and removal of uncertainties from the linguistic criteria. Silhouette coefficient (SC) method was used for validation k-means clustering algorithm. Furthermore, for validation of FCM clustering algorithm, four validation methods including partition distribution coefficient (PC), clustering entropy (CE), Fukuyama and Sugeno (FS) and Xie and Beni index (XB) were used. It becomes clear that due to uncertainty condition on determination of rock mass rating clustering system classes, FCM clustering algorithms yields better results than k-means clustering algorithm. Results of data extracted from Anomaly B of Sangan iron mines indicated that the technique used in this paper is of high importance in rock mass quality.
    Keywords: rock mass rating classification system_k_means_FCM clustering algorithms_Clustering validation methods_Anomaly B of Sangan iron mines
  • Evaluation of geotechnical parameters effect on the surface settlement in Karaj subway tunnel
    Mohammad Javadi, Gholamreza Saeedi Page 85
    Population growth and lack of space in some cities increased the need for public transportation and implementation of subway lines. One of the most important hazards in urban area tunneling is the possible effects of the settlement on the surface structures. In this research, the effect of the main geotechnical parameters on the surface settlement has been studied. Literature show that simultaneous analysis of the parameters that affect tunnel behavior is not considered well. For this aim experimental design can be used because of its ability to make changes in input variables (geotechnical parameters) and observe the output (settlement) changes. On the other side use the expert knowledge in a Rock Engineering System is useful in order to make judgment about complex systems. For this reason, this method was also applied in order to achieve research goal. A part of Karaj Metro tunnel Line was modeled by FLAC3D in order to use experimental design. Compare the simulation results with monitoring data indicates the efficiency of numerical model in condition like this. Next, a range and sensitivity analysis was performed by using the Taguchi method. Results show that E and ν, respectively has the highest and the lowest impact on the surface settlement. The output of the rock engineering system is also show that E and ν, respectively has the highest and lowest interaction with other parameters of the interaction matrix.
    Keywords: Settlement, Geotechnical parameters, experimental design, Rock Engineering System
  • Sonia Aghayi, Mehdi Hosseini Page 99

    In addition to high cost levels, shaft excavation in different sectors such as mining, oil and gas extraction have always been dealing with instability problems. Instability hazards can be minimized by controlling the deformation and failure of wellbore wall. The purpose of this paper is to study the deformation and failure mechanism of thick-walled hollow cylindrical specimens (for modeling of oil well) during the excavation in two different stress conditions. Laboratory tests were carried out on artificial specimens of gypsum and natural specimens of marl, sandstone and clayed limestone in order to determine the mechanical properties of the aforementioned rocks. The experiments in high stress conditions could not be carried out due to some limitations related to laboratory. Therefore, triaxial tests were done on thick-walled hollow cylindrical specimens of gypsum using modified Hoek cell. The results of tests were employed to develop and modify numerical models which were used for prediction of deformation and failure mechanisms in thick-walled hollow cylindrical natural specimens of marl, sandstone and clayed limestone in the following stress condition. It was revealed that the failure mechanism in the wall of thick-walled hollow cylindrical specimens for stress condition of is shear failure which occurs in two opposite points on the borehole wall. However, in the stress condition of the failure occurs in three points with random distribution. The maximum and minimum values of borehole pressure in the failure moment occurred for sandstone and clayed limestone respectively in both stress conditions. Also the outcome of numerical modeling revealed the maximum and minimum values of plastic strain to be in cases of clayed limestone and sandstone, respectively. Pressure within the borehole at the moment of failure could be used as initial pressure of drilling fluid.

    Keywords: Thick, Walled hollow cylinder specimens, Deformation, Oil well, Failure, Abaqus