فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی معدن
پیاپی 59 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/03
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علیرضا محمدی، رامین دوست محمدی* صفحات 1-14
    مقدار قابل توجهی از مواد معدنی انباشته شده در انباشتگاه ها در اثر وزش باد پخش شده و علاوه بر به هدر رفتن ماده معدنی، آلودگی محیط زیست را به همراه خواهند داشت. در این مقاله پتانسیل استفاده از ترسیب میکروبی کلسیم کربنات (دوغاب زیستی) در تثبیت انباشته های معدنی در مقابل وزش باد مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش، اجزای ماده ناپایدار (مواد معدنی یا باطله های خرد و انباشته شده) با استفاده از رسوب کلسیم کربنات ایجاد شده به وسیله عملکرد باکتری اسپوروسارسیناپاستوری، به هم متصل شده و در مقابل وزش باد پایدار می شود. در این مطالعه انباشته های تهیه شده از باطله فرآیند هیدرومتالورژی کارخانه فرآوری معدن سرب و روی انگوران در مقیاس آزمایشگاهی تحت مقادیر مختلف مواد پایه دوغاب (احجام مختلف محلول باکتری، کلسیم کلرید و اوره) و در سرعت های متفاوت باد بررسی شد. برای طراحی بهینه الگوهای آزمایشگاهی، از روش رویه پاسخ با 5 سطح تغییر برای هر متغیر استفاده شده که منجر به انجام 31 آزمون آزمایشگاهی شد. نتایج آزمون ها و مدلسازی ها نشان داد که در حالت بدون دوغاب پاشی، وزش باد با سرعت تقریبی 10 متر بر ثانیه قادر به برداشت 22 درصد خاک انباشته شده در مدت زمان یک دقیقه است ،در حالی که فقط با یک مرحله پاشش دوغاب زیستی (محلول باکتری، کلسیم کلرید و اوره به میزان 56/0 میلی لیتر بر سانتی متر مربع)، مقدار برداشت خاک به 54/0 درصد وزن کل انباشته کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: گرد و غبار معدنی، رسوب میکروبی کلسیم کربنات، دوغاب زیستی، روش سطح پاسخ
  • میرمهدی سیدرحیمی نیارق*، ندا شکری، علی لطفی بخش صفحات 15-30
    هاله های ژیوشیمیایی مناطقی در اطراف ذخایر معدنی هستند که در آن غلظت عناصر تا حد ثابتی به نام زمینه کاهش می یابد. در این میان، برای پی بردن به غلظت غیرعادی عناصر یعنی آنومالی بایستی حد فوقانی مقدار زمینه یعنی حدآستانه ای تعیین گردد. برای رسیدن به این هدف استفاده از روش های نوین و جدید اکتشافی، موثر و کارآمد خواهد بود. در این مقاله برای ترسیم مناطق پتانسیل دار رسوبات آبراهه ای از روش مدل سازی داده های شاخص غنی شدگی عناصر با روش آماره فضایی U استفاده شده است. با توجه به خصوصیات مورفولوژی محیط رسوبات آبراهه ای، منشا نمونه های برداشت شده از این رسوبات به بالادست حوضه های آبریز برمی گردد، لذا تحلیل داده های ژیوشیمیایی این نمونه ها با محیط های سنگی از این لحاظ متفاوت است و باید یک مدل سازی اولیه بر روی داده ها برای درنظر گرفتن خصوصیات زمین شناسی بالادست نمونه ها انجام گیرد. ماهیت همسانگردی پنجره ای که میانگین گیری وزنی در الگوریتم روش آماره فضایی U انجام می شود، طوری است که تمامی نمونه های بالاست و پایین دست نمونه ها در این میانگین گیری سهیم هستند و این مورد می تواند نقطه ضعف قابل توجهی برای این روش به شمار آید. برای کاهش این ضعف و در جهت بهبود روش، ابتدا با درنظر گرفتن واحدهای سنگی بالادست، بر روی داده های خام، شاخص غنی شدگی عناصر بدست آمد و سپس مدل سازی آماره U بر روی این شاخص ها انجام شد. با این روش، ضمن اینکه اندیس های منطقه با دقت بیشتری شناسایی شدند، مناطق پتانسیل دار کاذب بدست آمده از روش آماره فضایی U نیز حذف شده و نتایج قابل قبول و نزدیک به واقعیت های میدانی برای تعیین مناطق پتانسیل دار کانی سازی نمایان شد.
    کلیدواژگان: مدل سازی داده های شاخص غنی شدگی، روش آماره فضایی U، آنومالی ژئوشیمیایی، طلای اپی ترمال، منطقه خوشنامه
  • ماندانا طهمورثی، بهنام بابایی*، سعید دهقان صفحات 31-50
    با ظهور داده های بزرگ در علوم زمین، مطالعات اکتشافی وارد ابعاد جدیدی شده است. منظور از داده های بزرگ اطلاعات تصویری با وضوح بالا است. از آنجا که این داده ها در علوم زمین حجم و تنوع بسیار زیادی دارند، استفاده از رویکردهای تجزیه و تحلیل داده های بزرگ در این حوزه ضروری است. در این مطالعه کاربرد ماشین بردار پشتیبان در بینایی ماشین در حوزه اکتشاف پتانسیل های معدنی مورد بررسی قرار می گیرد. در سال های اخیر طبقه بندی تصاویر توجه زیادی را در بینایی ماشین به خود معطوف کرده است که فرآیند آن شامل پیش پردازش و قطعه بندی، استخراج ویژگی و شناسایی کلاس مربوط است. در این مطالعه برای مدل سازی اکتشاف پتانسیل های معدنی از نقشه های زمین شناسی و تصاویر دورسنجی و از معماری الکس نت برای استخراج خودکار ویژگی ها استفاده شده و برای یادگیری الگوریتم، اطلاعات میدانی به کار گرفته می شود. در گام بعد برای مدل سازی به منظور شناسایی عوامل ساختاری در احتمال وقوع پتانسیل های معدنی، از ماشین بردار پشتیبان استفاده می شود. الگوریتم ها و شاخص های ارزیابی در هر مرحله در محیط متلب برنامه نویسی می شود. میزان دقت بدست آمده با استفاده از این روش، روی داده های آزمایشی 71 است. با توجه به مطالعه قبلی انجام شده توسط نویسندگان در شناسایی ساختارهای کانی زایی، متوسط دقت طبقه بندی داده های تصویری با استفاده از الگوریتم های شبکه عصبی کانولوشن 65 درصد، روش نقشه بردار زاویه طیفی در شناسایی زون های آلتراسیون 70 درصد و اعمال فیلترها در شناسایی گسل ها 28 درصد است. روش مورد استفاده در این تحقیق دقت بالایی دارد و از مزایای آن می توان به کاهش هزینه ها و افزایش سرعت در فرآیند تصمیم گیری اشاره کرد.
    کلیدواژگان: مدل سازی تصویری، اکتشاف پتانسیل های معدنی، ماشین بردار پشتیبان، گناباد، ایران
  • محمدامین زارعی درمیان، زهره سادات ریاضی راد*، امین فرامرز صفحات 51-63

    انتشار گازهای ناشی از معدن کاری زغال سنگ را میتوان بر اساس عملیات تجربی، پیش بینی و محاسبه نمود. در این مطالعه، مدلسازی نرخ انتشار گاز متان ناشی از معدن کاری در معدن زغال سنگ مرکزی پروده طبس، مورد بررسی قرار میگیرد. بنابراین در ابتدا، مقدار اولیه و نهایی برای جبهه کارهای مورد مطالعه براساس شبکه عصبی مدلسازی گردید. برای جبهه کار P8/TG، مقدار محاسبه شده توسط شبکه عصبی بین 4476/0 درصد تا 9921/0 درصد و مقادیر پیش بینی شده برای جبهه کار P8/MG، توسط شبکه عصبی بین 1636/0 درصد تا 3379/0 درصد می باشند. شدت انتشار گاز متان معدن مورد مطالعه، براساس سطح زغال سنگ و میزان حجم گاز با استفاده از کدنویسی متلب انجام گرفت. روش استخراج معادن، بر میزان انتشار گازهای ناشی از معدن کاری موثر است. میزان و تراکم شکستگی های القا شده، می تواند نفوذپذیری را چندین درجه افزایش دهد. افزایش نفوذپذیری می تواند به نوبه خود، موجب تسریع در تخلیه گازهای ناشی از استخراج زیرزمینی معادن شود. در این مطالعه میزان انتشار گاز ناشی از حفاری 04/0 درصد، آتش کاری 045/0 درصد، نگهداری040/0 درصد، خاک برداری06/0 درصد و پیکور کاری 25/0 درصد، ، با استفاده از کدنویسی به محتوای ماتریس باقی مانده گاز، محاسبه گردید. خطاهای کوچک در اندازه گیری محتوای گاز، می تواند منجر به خطاهای بزرگ در محاسبات تخمین زده شوند، که این مقدار با استفاده از نرم افزار تعیین گردید. ضریب همبستگی ورودی و خروجی داده های مورد مطالعه برابر با 984/0 درصد ،تخمین زده شد. مدلسازی انجام شده برای 2 جبهه کار فوق، نتیجه خوبی را نشان میدهد که می تواند در بهبود ایمنی معدن مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: مدلسازی، پیش بینی انتشار گاز، زغال سنگ، گاز متان، معدن طبس
  • شهاب اسدپور، پرویز پورقهرمانی*، جواد وظیفه مهربانی صفحات 64-74

    در این مقاله دو نمونه از کانسنگ مس سونگون برداشت و پس ازآماده سازی های اختصاصی نمونه ها، نوع کانی های رسی در نمونه ها با استفاده از نمودار های اشعه ایکس شناسایی و سپس با تجزیه و تحلیل نمودار های حاصل به روش ریتولد مقدار کانی های رسی تخمین زده شد. همچنین با تهیه نمونه های استانداردسازی شده با اختلاط وزنی مشخصی، دقت و صحت روش ریتولد ارزیابی شد. نتایج بدست آمده نشان داد که کانی های رسی غالب در نمونه های برداشت شده از کانسنگ مس سونگون شامل ایلیت، کایولینیت، مسکویت و مونت موریلونیت است که مقدار آن ها برای نمونه رس پایین به ترتیب 12/6، 2، 41/11 و51/0 درصد و در نمونه رس بالا به ترتیب 46/10، 36/2، 87/7 و 32/0 درصد تخمین زده شد. مقایسه نتایج روش ریتولد با نمونه های استانداردسازی شده نشان داد که علیرغم وجود خطاهای جزیی، نتایج بدست آمده قابل اطمینان و رضایت بخش اند به طوری که بیشترین مقدار اختلاف مجموع کانی های رسی در نمونه های استاندارد سازی شده که به روش ریتولد مورد بررسی قرار گرفت، 12/3 درصد محاسبه شد. همچنین مقایسه نتایج روش ریتولد با روش استاندارد بیرونی نشان داد که تجزیه و تحلیل کل نمودار پراش اشعه ایکس به مراتب نتایج دقیق تری نسبت به استفاده از شدت یک پیک خاص(روش استاندارد بیرونی) ارایه می کند.

    کلیدواژگان: کانی های رسی، پراش پرتو ایکس، روش ریتولد، روش استاندارد بیرونی، مس سونگون
  • آلان شوکتی*، بهمن احمدی، کیارش نصری صفحات 75-85
    پیش بینی نرخ نفوذ ماشین حفر تونل (TBM) در سنگ های سخت از مهم ترین عوامل تاثیرگذار در برآورد هزینه و زمان اتمام حفاری تونل است. در این پژوهش از شبکه عصبی دسته بندی گروهی داده ها (GMDH) برای پیش بینی نرخ نفوذ ماشین حفاری در قطعه جنوبی تونل انتقال آب کرمان استفاده شده است. پس از تشکیل پایگاه داده با استفاده از اطلاعات ژیومکانیکی توده سنگ و داده های عملکرد واقعی ماشین حفاری، ابتدا با انجام رگرسیون چندمتغیره خطی و غیرخطی همبستگی بین ده پارامتر مختلف بررسی شده و روابطی تجربی برای پیش بینی نرخ نفوذ ماشین توسعه داده شد. برای طراحی بهینه ساختار شبکه عصبی از الگوریتم ژنتیک چند هدفی در قالب بهینه سازی دو هدفی استفاده شد به طوری که داده های ورودی به دو دسته آموزش (70 درصد داده ها) و پیش بینی (30 درصد داده ها) تقسیم و خطای آموزش و خطای پیش بینی نیز به عنوان دو تابع هدف انتخاب شد. پس از تعیین ساختار بهینه شبکه، تابع نرخ نفوذ ماشین حفاری به صورت چند جمله ای های چند لایه بر حسب چهار پارامتر با قویترین همبستگی با نرخ نفوذ یعنی مقاومت فشاری توده سنگ، محتوای کوارتز، زاویه صفحات ناپیوستگی با راستای تونل و نیروی قایم اعمالی بر هر تیغه برش ارایه شد. در این مقاله از پارامتر ترکیبی مقاومت فشاری توده سنگ استفاده شد که ضمن کاهش تعداد پارامترهای دخیل در مدل ، منجر به ساده تر شدن آن شد. مقایسه مقادیر خروجی مدل پیش بینی نرخ نفوذ با مقادیر اندازه گیری شده ضریب همبستگی بالایی برابر 81/0 بدست می دهد (ضریب ضریب همبستگی در مدل رگرسیون غیرخطی 6/0 است) که نشان دهنده قابلیت پیش بینی بسیار خوب این شبکه است. بر خلاف سایر شبکه های عصبی که خروجی آن ها اغلب به صورت جعبه سیاه است، در مدل پیشنهادی خروجی نهایی به صورت تابع بازگشتی صریح بین ورودی ها و خروجی ارایه شد. این ویژگی منحصر به فرد شبکه عصبی GMDH امکان استفاده مستقیم از روابط ارایه شده در سایر پروژه ها و یا تحقیقات آینده را فراهم می سازد.
    کلیدواژگان: دسته بندی گروهی داده ها، نرخ نفوذ، مدل پیش بینی، شبکه عصبی، تونل انتقال آب کرمان
  • سید میلاد محمدی کری بزرگ، حسن مدنی*، حامد ملا داوودی، شبیر ارشدنژاد صفحات 86-100

    انتخاب روش حفاری تونل یکی از مهم ترین مراحل اجرای تونل است و نتایج انتخاب نادرست روش حفر ممکن است منجر به ایجاد موقعیت های فاجعه بار شود. در انتخاب گزینه مناسب برای حفر یک تونل پارامترهای مختلفی موثرند که مهم ترین آن ها پارامترهای زمین شناسی و ژیوتکنیکی، هندسی، اجرایی، اقتصادی و پارامترهای مربوط به زیرساخت ها و شرایط لازم برای روش های حفاری است و روش های موجود متکی به تخمین پارامترهای ژیومکانیکی توده سنگ و سنگ بکر و همچنین برخی پارامترهای فیزیکی سنگ ها است که در آن ها عوامل موثر به صورت همه جانبه در نظر گرفته نشده اند. در این پژوهش، مدلی برای ارزیابی همه جانبه و انتخاب مناسب ترین روش حفاری تونل از بین روش های چالزنی و آتشباری، چالزنی و آتشباری کنترل شده، کند و پوش، روش حفاری اتریشی، ماشین حفاری بازویی و حفاری با سپر معمولی (TBM) ارایه شده است. در این مدل پس از مطالعه و بررسی مباحث مربوط، 31 شاخص که در ارزیابی موثرترند در نظر گرفته شد و از آنجا که اهمیت شاخص ها در ارزیابی یکسان نیست برای تعیین وزن آن ها پرسشنامه ای تهیه و با تجمیع نظر خبرگان وزن دهی شد که هزینه ماشین آلات و تجهیزات با 7/9 درصد بیشترین وزن در بین شاخص ها را دارد . امتیازدهی به هر یک از شاخص ها برای هر یک از روش های حفاری نیز به وسیله پرسشنامه های ارزیابی حاوی سوالات به صورت مقدار دهی عددی مانند امتیازدهی روش نیکلاس در استخراج ذخایر معدنی انجام گرفت که در آن با توجه به مطلوب و یا نامطلوب بودن هر یک از ویژگی ها برای روش های حفاری از امتیازهای 0، 1، 2، 3، 4 و 121- استفاده می شود. سرانجام برای محاسبه امتیاز نهایی هر روش از روش وزن دهی ساده(SAW) به طور سلسله مراتبی استفاده شد. در این روش با توجه به شرایط زمین شناسی و ژیوتکنیکی و پارامترهای هندسی تونل موجود، امتیاز هر شاخص در وزن نهایی آن شاخص ضرب می شود و از حاصل جمع آن ها امتیاز نهایی هر روش به دست می آید. در نهایت روشی که بیشترین امتیاز را داشته باشد به عنوان روش مناسب حفر انتخاب می شود. برای اعتبارسنجی، نتایج مربوط به تونل راه پاتاوه- دهدشت (تونل شماره 1) که از سه زون زمین شناسی عبور می کند پیاده سازی و در نهایت برای زون 1 و 2 روش چالزنی و آتشباری و برای زون3 روش حفاری اتریشی (NATM) انتخاب شد در حالی که روش ارایه شده توسط کارفرما بر اساس سایر روش های موجود برای انتخاب روش حفاری تونل برای هر 3 زون روش چالزنی وآتشباری بوده و توصیه شده بود که برای مناطق با مقاومت کمتر از چکش هیدرولیکی استفاده شود.

    کلیدواژگان: انتخاب روش مناسب، حفر تونل، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی، تونل پاتاوه- دهدشت
|
  • Alireza Mohammadi, Ramin Doostmohammadi * Pages 1-14
    Significant amounts of minerals accumulated in depots are scattered by wind and will cause environmental pollution. The potential of microbial induced calcium carbonate (Biogrouting) is investigated in stabilization of mineral accumulations against wind. In this method, the components of the unstable geomaterials (minerals or crushed and accumulated tailings) are bonded together using calcium carbonate deposition created by the action of the Sporosarcina pasture bacteria, and will be stable against wind. In this study, laboratory scale accumulations of Leach waste from Angouran lead and zinc mineral processing plant were tested under different amounts of grout base materials (different volumes of bacterial solution, calcium chloride and urea) and different wind speeds. In order to design laboratory models, the response surface method with 5 levels of variation was used and led to 31 laboratory tests. In the following of the research, the optimal consumption values of the grout components were calculated and presented. The results of tests showed that 22% of the accumulated soil are scattered with a wind speed of 10 meters per second. This depot can be stabilized using biogrout and scattered materials can be reduced till 0.54% in one stage improvement process (under bacterial solution, calcium chloride and urea about 0.56 ml/cm2).
    Keywords: Mining dust, Microbially induced calcium carbonate precipitation, Biogrouting, Response surface method
  • Mirmahdi Seyedrahimi-Niaraq *, Neda Shokri, Ali Lotfibakhsh Pages 15-30
    Geochemical halos are regions around mineral deposits where the concentration of elements decreases to a constant level called the background. In the meantime, in order to find out the unusual concentration of elements (anomaly), the upper limit of the background limit (threshold value), must be determined. To achieve this goal, it will be effective and efficient to use new exploration methods. In this article, to draw the potential areas of stream sediments, modeling the data of element enrichment index with the U-spatial statistic method has been used. According to the morphological characteristics of the stream sediments environment, the origin of the samples taken from these sediments goes back to the upstream of the watersheds, so the analysis of the geochemical data of these samples is different from the rock environments. A preliminary modeling should be done on the data to consider the geological features upstream of the samples. The isotropic nature of the window in which the weighted averaging is performed in the algorithm of the U-spatial statistics method is such that all the upstream and downstream samples participate in this averaging and this case can be the point considered a significant weakness for this method. To reduce this weakness and to improve the method, first by considering the upstream rock units, the element enrichment index was obtained on the raw data, and then the U statistics was modeled on these indices. With this method, while the indices of the area were more accurately identified, the false potential areas obtained from the U-spatial statistic method were also removed and the results were acceptable and close to the field realities for determining mineralization potential areas.
    Keywords: Enrichment index data modeling, U-spatial statistic method, Geochemical anomaly, Epithermal type gold, Khoshnameh region
  • Mandana Tahmooresi, Behnam Babaei *, Saeed Dehghan Pages 31-50
    With the advent of big data in geosciences, exploration studies have entered new dimensions. Big data means high resolution image information. Since these data in geosciences have a very large volume and variety, it is necessary to use big data analysis approaches in this field. In this study, the application of support vector machine in machine vision in the field of mineral potential exploration is investigated. In recent years, image classification has attracted a lot of attention in machine vision, whose processes include pre-processing and segmentation, feature extraction and related class identification. In this study, geological maps and remote sensing images are used to model the exploration of minerals potentials, and Alexnet architecture is used to automatically extract features, and field information is used to learn the algorithm. In the next step, support vector machine is used for modeling in order to identify structure factors in the occurrence probability of minerals potentials. Algorithms and evaluation indicators are programmed in MATLAB environment at each stage. The accuracy obtained using this method is 71% on the test data. According to the previous study conducted by the authors in identifying mineralization structures, the average accuracy of image data classification using convolutional neural network algorithms is 65%, the spectral angle mapper method in identifying alteration zones is 70% and applying filters in identifying faults is 28%. As can be seen, the method used in this research is highly accurate. Its advantages include reducing costs and speeding up the decision-making processes.
    Keywords: Visual modeling, Mineral potential exploration, Support Vector Machine, Gonabad, Iran
  • M.Amin Zareie, Zohreh Sadat Riazi Rad *, Amin Faramarz Pages 51-63

    Prediction of gas emissions is a calculation based on empirical processing in the coal mining. In this study, methane diffusion was investigated coal exploration on parameters such as coal gas content, mining, depth, etc., in two faces in the Tabas Parvadeh central coal mining. Therefore, in the beginning, the initial and final values for the studied faces were modeled based on the neural network. The neural network was calculated methane for P8/TG face, between 0.4476%-0.9921% and P8/MG face are between 0.1636%-0.3379%. The intensity of methane gas emission from the studied mine was done based on the level of coal and the amount of gas volume using MATLAB coding. Also, the type of extraction method in the mine was done on the amount of gas emission caused by mining. According to the amount and aggregate of induced fractures, the permeability shows several degrees of increase. These amounts can evacuation the gas caused by the underground extraction of the mine faster. In this study, the amount of gas emissions due to mining was calculated using coding to the content of the remaining gas matrix In this study, the amount of gas emission due to drilling was 0.04%, blasting was 0.045%, support was 0.040%, muckout was 0.06% and jiggring was 0.25%. Small errors in the measurement of gas content can lead to large errors in the estimated calculations, which were determined using the software. The correlation coefficient of input and output of the studied data was estimated as 0.984%. The modeling done for the 2 face current shows a good result which can be used to improve mine safety.

    Keywords: Modeling, diffusion prediction gas, Coal, Methane Gas, Tabas mine
  • Shahab Asadpour, Parviz Pourghahramani *, Javad Vazifeh Mehrabani Pages 64-74

    In the current study, the two samples were taken kindly from the Sungun copper ore. Initially, more contemporary preparations on the samples were made to intensify their X-Ray patterns. Then, clay minerals were identified by inspecting their XRD patterns. To determine the quantity of clay minerals their XRD profiles were simulated using Rietveld method based on their crystallographic information. In addition, standard samples using high purity components of interest clay minerals were made by mixing for a given weight per cent. The obtained results indicated that the main types of clay minerals in the Sungun ore samples are Illite, Kaolinite and Muscovite. The comparison of the results revealed that the Rietveld method yields more valid and reliable results rather than the standard. The maximum error in determination of clay minerals for standard samples by using the Rietveld method was 3.12%. The results proved that applying whole profile fitting on XRD patterns give more reliable data than using single line fitting of XRD patterns. Further, the separation of clay minerals via contemporary preparations from the samples is crucial commission since other phases into the samples decrease dramatically the intensity and broadening of clay minerals peaks in XRD patterns, subsequently increasing the simulation error.

    Keywords: Clay Minerals, X-ray diffraction (XRD), Rietveld method, External standard method, Sungun copper
  • Alan Showkati *, Bahman Ahmadi, Kiarash Nasri Pages 75-85
    Predicting penetration rate of tunnel boring machines (TBM) is a decisive factor in scheduling and budgeting of tunnelling projects. This paper is aimed at predicting the TBM penetration rate (ROP) in the southern lot of Kerman water conveyance tunnel by means of Group method of Data Handling (GMDH) neural network. Having compiled the database using the geomechanical data of rock mass and machine performance data, correlations between ten various parameters were explored and two linear and nonlinear multivariate regression equations for the penetration rate were set up. Multi-objective Genetic Algorithm in the form of bi-objective optimization was applied for designing the optimal structure of the network and the dataset was randomly divided into training subset (70% of the total data) and test subset (the remaining 30%) as two objective functions. A multi-layered polynomial penetration rate function in terms of the parameters having the strongest correlation with ROP, i.e. compressive strength of the rock mass, quartz content, the angle between plane of weakness and TBM-driven direction, and the average force acting on the single cutter was obtained. Application of the rock mass compressive strength led to reducing the number of involving parameters and making the prediction model simpler. The comparison of the observed and predicted values showed high determination coefficient (R2) of 0.81 (R2=0.6 for nonlinear multivariate regression) which reveals high prediction capability of the proposed GMDH model. Unlike other neural network prediction models which produce their outputs as a “black box”, the suggested ROP GMDH model was expressed as a recurrent polynomial function in terms of the inputs. This outstanding feature of the GMDH model enables the proposed prediction model to be used in other projects as well as future research.
    Keywords: Group Method of Data Handing (GMDH), Rate of penetration, Prediction model, Neural network, Kerman Water Conveyance Tunnel
  • Seyedmilad Mohammadi, Hasan Madani *, Hamed Moladavoodi, Shobeir Arshadnejad Pages 86-100

    Selection of tunnel excavation method is one of the most important issues raised in the tunneling projects Because experience has shown that the results of incorrect choice of excavation method can lead to catastrophic situations. Various parameters are effective in choosing the right option for excavation a tunnel. The most important parameters include geological and geotechnical, geometric, executive, economic parameters and parameters related to infrastructure and necessary conditions for tunneling methods. in this research, a model for comprehensive evaluation and selection of the most suitable tunnel excavation method from the methods of drill and blasting, controlled drill and blasting, cut and cover, Austrian drilling method, road header machine and conventional shield excavation (TBM) is presented.In this model, after studying and reviewing the relevant topics, the indicators that are effective in evaluation were considered and since the importance of the indicators in the evaluation is not the same, a questionnaire was prepared to determine their weight and their weight was determined by aggregating the opinions of experts. Scoring for each of the indicators for each of the excavation methods was done by evaluation questionnaires containing questions in numerical quantification. Finally, the simple weighting method (SAW) was used hierarchically to calculate the final score of each method. In this method, according to the geological and geotechnical conditions and the geometric parameters of the existing tunnel, the score of each index is multiplied by the final weight of that index and from the sum of them, the final score of each method is obtained. Finally, the method with the highest score is selected as the appropriate excavation method.

    Keywords: select the optimal method, tunnel excavation, hierarchical analysis process