فهرست مطالب
نشریه روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن
پیاپی 36 (پاییز 1402)
- تاریخ انتشار: 1402/07/01
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-13
خصوصیات مقاومتی سنگ بکر تابع ترکیب کانی شناسی و بافت سنگ است اما خصوصیات مقاومتی توده سنگ را می توان از طریق تحلیل ویژگی های سنگ بکر و ناپیوستگی ها به دست آورد. ویژگی های بافتی سنگ ها بر خواص پتروفیزیکی و مکانیکی آن ها تاثیر می گذارد. برخی از ارتباطات کمی بین خصوصیات پتروگرافی سنگ و خواص مکانیکی یافت شده است. این پارامترها تا حد زیادی پایداری توده سنگ را کنترل می کنند؛ بنابراین، ارزیابی رفتارهای آنی و بلندمدت سنگ بر اساس برهم کنش بین پارامترهای مختلف بافت سنگ، خواص پتروفیزیکی و مکانیکی برای بسیاری از سازه های ژیومهندسی مهم است. در این تحقیق رابطه بین خصوصیات مکانیکی و ترکیب کانی شناسی تعدادی از سنگ های رسوبی که از نقاط مختلف کشور برداشت شده اند با انجام آزمایش های مقاومت تراکمی و کششی بر روی نمونه سنگ های جمع آوری شده، در آزمایشگاه تعیین شده است. سپس با روش XRD ترکیب کانی شناسی آنها مشخص گردید و با استفاده از روش های آماری ازجمله رگرسیون خطی و چند متغیره رابطه بین خصوصیات مقاومتی با ترکیب کانی شناسی نمونه سنگ ها تعیین شده است. نتایج به دست آمده در این تحقیق بیانگر رفتارهای متفاوتی از کانی های سازنده سنگ در برابر خصوصیات مکانیکی است. به طوری که کانی های غالب در نمونه سنگ ها بر روی خصوصیات مکانیکی آنها تاثیر زیادی خواهند داشت و کنترل کننده خصوصیات مکانیکی سنگ ها هستند.
کلیدواژگان: ترکیب کانی شناسی، مقاومت مکانیکی، مقاومت تراکمی تک محوری، مقاومت کششی برزیلی، چکش اشمیت، تحلیل رگرسیون -
صفحات 15-29
تکنیک لوله رانی یک راه کار علمی، اقتصادی و زیست محیطی برای ساخت تاسیسات زیرزمینی به شمار می رود که نقش اساسی در اجرای پروژه ها دارد. در این روش هم زمان با انجام عملیات حفاری توسط سپر، رانش لوله ها با استفاده از جک های هیدرولیکی صورت می پذیرد. تغییر شکل زمین در طول عملیات لوله رانی از اساسی ترین چالش هایی است که تحلیل آن برای اهداف ایمنی و طراحی پروژه امری لازم و ضروری است. پارامترهای متعددی وجود دارد که در الگوی تغییر شکل زمین طی عملیات لوله رانی تاثیر می گذارد. تاثیر هر یک از پارامترها و میزان حساسیت آن ها بایستی مشخص گردد تا با طراحی مناسب بتوان تغییر شکل زمین را کنترل کرد. بررسی الگوی جابجایی در زمین لایه ای و بر اساس شبیه سازی عددی اجزاء محدود و درنهایت تحلیل حساسیت آن ها موضوعی است که مطالعات محدودی در این زمینه انجام شده است. در این مطالعه، جزییات مدل سازی ازجمله مخروطی بودن سپر حفاری، راندمان افزایشی فشار تزریق دوغاب و فشار صفحه حفاری در نظر گرفته شده است تا نزدیک به حالت واقعی بوده باشد. مقادیر جابجایی در سطح زمین و تاج خط لوله مورد تجزیه وتحلیل قرار می گیرد. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار عددی اجزاء محدود پلکسیس و با در نظر گرفتن مطالعه موردی انجام گرفته است. نتایج حاصل از مدل سازی عددی با نتایج به دست آمده از مطالعات میدانی و تحلیلی کالیبره شده و در ادامه تاثیر هر یک از پارامترها در الگوی تغییر شکل زمین و نیز تخمین میزان برآمدگی ها و محل دقیق آن ها موردبررسی قرار گرفت. در گام بعد رابطه هر یک از پارامترها با نشست سطح زمین برآورد شده و درنهایت تاثیر هر یک از عوامل مختلف با استفاده از تحلیل حساسیت سنجیده شد و شاخص حساسیت هرکدام مشخص گردید. نتایج نشان می دهد حساس ترین عامل نسبت به نشست سطح زمین قطر فضای حفاری و کم اهمیت ترین عامل فشار صفحه حفاری است. بیشترین نشست در قسمت انتهایی سپر حفاری به دلیل مخروطی بودن سپر و اجازه ترخیص تنش اتفاق می افتد. درنهایت با توجه به نتایج مشخص گردید که رابطه بین زاویه اصطکاک داخلی و مدول کشسان با نشست سطح زمین به صورت خطی اما غیرمستقیم است. روابط سایر پارامترها نیز به صورت غیرخطی ارزیابی شد.
کلیدواژگان: لوله رانی، مدل سازی عددی، تغییر شکل زمین، تحلیل حساسیت -
صفحات 31-46
نشست زمین از تبعات اجتناب ناپذیر حفر تونل های کم عمق (اعم از مکانیزه و سنتی) در زمین های نرم مانند مصالح خاکی است. این پدیده خود معلول به هم خوردن رژیم تنش های طبیعی زمین است که در اثر برداشتن مصالح در طی حفر تونل اتفاق می افتد. پیش بینی مقدار نشست زمین و محدوده گسترش آن ازنظر آسیب های احتمالی که می تواند به ساختمان های سطحی و سازه ها و تاسیسات زیرسطحی وارد کند، از اهمیت بالایی برخوردار بوده و با توجه به خطرات ناشی از آن می بایست با دقت هر چه تمام تر موردبررسی قرار گیرد. عوامل مختلفی می توانند بر وقوع این پدیده و مقدار آن موثر باشند که ازجمله می توان به نوع خاک موجود در محل حفاری تونل و خصوصیات ژیوتکنیک آن، قطر و عمق تونل، سازه های بالای محیط حفاری، سطح آب های زیرزمینی و... اشاره نمود. پارامتر K0 (ضریب فشار جانبی خاک) ازجمله خصوصیات ژیوتکنیکی مهم خاک بوده و نقش اساسی در طراحی تونل به ویژه پوشش بتنی آن دارد. در این تحقیق نشست زمین در اثر حفر تونل مکانیزه خط دو متروی تبریز موردمطالعه قرار گرفته و تاثیر پارامتر K0 بر آن با استفاده از روش تفاضل محدود و مدل سازی با نرم افزار FLAC 2D با مقادیر مختلف پارامتر K0 (25/0، 5/0، 75/0 و 1) بررسی شده است. مدل عددی ساخته شده و نتایج حاصل از آن با استفاده از نشست های واقعی که در حین حفاری تونل اندازه گیری می شوند، مورد صحت سنجی قرار گرفتند. نتایج حاصله نشان دهنده این است که با افزایش مقدار K0، میزان نشست زمین کاهش پیدا می کند و مقدار این کاهش از یک تابع نمایی تبعیت می کند.
کلیدواژگان: نشست زمین در اثر حفر تونل، ضریب فشار جانبی خاک (K0)، روش تفاضل محدود، نشست های واقعی -
صفحات 47-59
امروزه با پیشرفت فناوری و توسعه شهرنشینی نیاز به مواد معدنی فلزی و غیرفلزی و سنگ های ساختمانی به طور روزافزون رو به افزایش است. از طرفی یکی از اصلی ترین عملیات در چرخه تولید مواد معدنی، حفاری سنگ ها است، بنابراین استفاده از فناوری های نوین در این عملیات به منظور بهینه سازی عملیات، افزایش تولید و کاهش هزینه های عملیات امری بسیار ضروری است. یکی از این فناوری های نوین، استفاده از امواج آکوستیک است که کاربرد این روش ها افزایش چشمگیری در پروژه های حفاری داشته است. در سال های اخیر تحقیقات متعددی در زمینه تحلیل و پردازش امواج آکوستیک در حفاری سنگ ها انجام شده است که می توان این مطالعات را به دو بخش مطالعات در مقیاس آزمایشگاهی و مقیاس صحرایی و واقعی دسته بندی نمود. همچنین از این امواج برای اهدافی همچون پیش بینی و محاسبه مواردی مانند خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ ها، رفتار سنجی عملیات مانند رفتار سنجی میزان سایش و تشخیص مانند تشخیص زمان شکستن سرمته های حفاری استفاده شده است. در این مقاله مروری بر مطالعات و تحقیقات انجام شده در زمینه کاربرد پردازش امواج آکوستیک در عملیات حفاری در دو مقیاس آزمایشگاهی و صحرایی انجام شده است و درنهایت مزایا و چالش ها و کاربرد تحلیل و پردازش این امواج در عملیات حفاری و مهندسی معدن موردبحث و ارزیابی قرارگرفته است. از بررسی های انجام شده می توان به این نتیجه رسید که از پردازش امواج آکوستیک در حین عملیات حفاری به عنوان یک روش دقیق، غیر مخرب، ارزان و باقابلیت اطمینان بالا برای اهداف مختلفی همچون کاهش هزینه های حفاری، بهینه سازی عملیات و انتخاب پارامترهای عملیاتی بهینه متناسب با سنگ تحت حفاری بهره برد.
کلیدواژگان: حفاری سنگ، امواج آکوستیک، پردازش سیگنال، مشخصات فیزیکی و مکانیکی سنگ ها -
صفحات 61-78
در دو دهه اخیر، ساخت فضاهای زیرزمینی در جهان رشد فزاینده ای داشته است. توجه به این نکته ضروری است که پایداری نسبی این سازه ها در برابر بارهای لرزه ای دلیلی بر کم اهمیت بودن این مسیله نیست. امروزه اکثر تحلیل های لرزه ای صورت گرفته به دلیل سهولت با کمک روش های عددی دوبعدی انجام می شود اما تحلیل سه بعدی تونل، به ویژه در سنگ های درزه دار به جهت انتخاب سیستم نگهداری دقیق تر، در بعضی از پروژه ها می تواند یک گام اساسی در اجرای موفق و بهینه پروژه های تونل سازی و پایدارسازی توده سنگ اطراف تونل باشد. البته در برخی موارد دیگر، تحلیل دوبعدی کفایت می کند. ازاین رو در این پژوهش به مقایسه تحلیل دوبعدی و سه بعدی تونل در حالت استاتیکی و لرزه ای (با کمک روش شبه استاتیکی) پرداخته شده است. در این مقاله ابتدا توده سنگ بدون درزه در حالت استاتیکی و لرزه ای مدل سازی می شود. سپس مرحله به مرحله با ضعیف تر کردن توده سنگ، جابه جایی های اطراف تونل در حالت دوبعدی و سه بعدی در هر دو تحلیل استاتیکی و لرزه ای مورد مقایسه قرار می گیرد. همچنین در ادامه برای سه نوع مدول یانگ متفاوت، تحلیل های دوبعدی و سه بعدی انجام شده است. نتایج نشان می دهد که در توده سنگ سخت و بدون درزه، عمدتا نتایج حاصل از تحلیل های دوبعدی بزرگ تر است؛ اما با افزایش درزه ها در توده سنگ، تغییر مکان های حاصل از تحلیل سه بعدی بیشتر از تحلیل دوبعدی است. اختلاف نتایج در تحلیل لرزه ای نسبت به تحلیل استاتیکی شدت می یابد. به طور مثال در توده سنگ با سه درزه افقی ماکزیمم تغییر مکان در اطراف تونل در حالت دوبعدی 5/1 میلی متر و در حالت سه بعدی 04/5 میلی متر است و در حالت استاتیکی این مقادیر به ترتیب 75/1 و 18/2 است. همچنین مشاهده می شود در تونل های عمیق، جهت شیب درزه و همچنین جهت اعمال شتاب به مدل، پارامترهای تاثیرگذار بر تغییر مکان های اطراف تونل محسوب نمی شوند. در آخر با یک مطالعه موردی مدل سازی و نتایج صحت سنجی می شود.
کلیدواژگان: تونل، توده سنگ درزه دار، تحلیل لرزه ای، مدل سازی دوبعدی، مدل سازی سه بعدی -
صفحات 79-90
معدن کاری همواره یکی از فعالیت های پر ریسک و دارای عدم قطعیت فراوان است. این عدم قطعیت در برآوردهای اقتصادی معمول، مانند روش سنتی ارزش خالص فعلی NPV))، به واسطه ریسک ناشی از خطای پیش بینی دارای هزینه زیادی در نظر گرفته می شود. بااین وجود، تیوری اختیارات حقیقی با در نظرگیری ارزش اختیارات مدیریتی در برخورد با این عدم قطعیت ها ارزش مثبتی برای آن ها در نظر می گیرد. یکی از اختیارات مدیریتی معادن، که در این تحقیق موردبررسی قرار گرفته و برای استفاده از آن یک استراتژی عملی ارایه شده است، اختیار ذخیره کردن محصول نهایی معدن و عدم فروش آن به بازار است. ذخیره سازی محصول نهایی، یک اختیار مدیریتی است که استفاده مناسب از آن می تواند ارزش انتظاری پروژه معدنی را افزایش دهد. بنابراین لازم است تا ابزاری برای تصمیم گیری در مورد این اختیار تهیه شده و در دسترس مدیران قرار گیرد. در این تحقیق، با ایجاد یک تناظر یک به یک مابین پارامترهای فیزیکی موثر بر اقتصاد معدن و پارامترهای متناظر با آن ها در بازار سهام، نوع و خصوصیات اختیار ذخیره سازی تعیین شد. بر این اساس، ذخیره سازی محصول نهایی معدن یک اختیار خرید آمریکایی با عمری برابر با مدت زمان کفایت سرمایه در گردش معدن کاری، هزینه تملک برابر با قیمت روز محصول و قیمت اعمال اختیار معادل با هزینه انبارداری است. سپس، با فرض تبعیت قیمت طلای معدن از فرآیند بازگشت به میانگین (MRP) از روش درخت دوجمله ای اصلاح شده برای ارزش گذاری این اختیار استفاده شد. درنهایت بهترین قیمت بازار برای انجام ذخیره سازی محصول نهایی معدن و همچنین حدود مورد انتظار برای سودآوری ذخیره سازی تعیین شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که هم اکنون برای یک معدن طلا با سرمایه در گردش 6 ماهه و هزینه انبارداری 5 دلار بر اونس، ذخیره سازی محصول نهایی طلا در قیمت کمتر از 1371 دلار بر اونس دارای ارزش انتظاری مثبت (سود ده) است. ضمنا بالاترین میزان ارزش ذخیره سازی در قیمت جهانی 670 دلار بوده که ارزش این اختیار برابر با 130 دلار بر اونس است. همچنین میزان اثربخشی نسبی ذخیره سازی تا حداکثر 21 درصد است.
کلیدواژگان: اختیارات حقیقی، اختیار خرید آمریکایی، ذخیره سازی محصول نهایی، ارزش دهی به اختیار، درخت دوجمله ای، فرآیند بازگشت به میانگین
-
Pages 1-13
The resistance properties of the intact rock are dependent on the mineralogical composition and texture of the rock material. In this research, some quantitative relationships were found between petrographic and mechanical properties of sedimentary rocks collected from different locations. The results revealed that stone-forming minerals have a great and governing impact on mechanical properties.
Keywords: Mineralogical composition, Mechanical strength, Uniaxial Compressive Strength, Brazilian Tensile Strength, Schmidt hammer, Regression analysis -
Pages 15-29
Pipe jacking is a scientific, economic and environmental solution for the construction of underground facilities that performs a key role in the implementation of projects. In this method, simultaneously with the excavation operation by the shield, the pipes are jacked using hydraulic jacks. Ground deformation during pipe jacking operations is one of the main challenges that its analysis is necessary for safety purposes and project design. Several factors affect the pattern of ground deformation during pipe jacking operations. The effect of each parameter and their sensitivity must be determined so that the ground deformation can be controlled with proper design. The study of displacement patterns in the field of layers based on numerical simulation of finite elements and finally, the analysis of their sensitivity is a subject that has been the subject of limited studies in this field. In this study, modeling details such as a conical excavation shield, increased gradient of grout injection pressure and excavation plate pressure have been considered to be close to the real state. The displacement values at the ground surface and the crown of the pipeline are analyzed. In this study, numerical simulation has been performed using the PLAXIS finite element numerical software and considering a case study. The results of numerical modeling were calibrated with the results obtained from field and theoretical studies, and then the effect of each parameter on the pattern of ground deformation as well as estimating the quantity of uplifts and their exact location were investigated. In the next step, the relationship between each parameter and ground subsidence was estimated and finally, the effect of each of the different factors was measured using sensitivity analysis and the sensitivity index of each was determined. The results show that the most sensitive factor to subsidence is the diameter of the excavated space and the least important factor is the face excavation pressure. Most subsidence occurs at the end of the excavation shield due to the conical nature of the shield and the stress relaxation. Finally, according to the results, it was determined that the relationship between the internal friction angle and the elastic modulus with the ground surface settlement is linear but indirect. The relationships of other parameters were also evaluated nonlinearly.
Keywords: Pipe jacking, Numerical modeling, Ground subsidence, Sensitivity analysis -
Pages 31-46
In this research, ground settlement due to mechanized excavation of the Tabriz metro tunnel, line 2, has been studied and the effect of the K0 parameter, coefficient of lateral earth pressure, has been discussed using finite difference method and modeling with FLAC 2D software considering different values of K0 parameter (0.25, 0.5, 0.75 and 1). The results of numerical model were verified according to real settlements measured simultaneously with tunnel excavation. The results show that in general, ground settlements due to tunneling decreases exponentially with increasing of the K0 value.
Keywords: Ground Settlement Due to Tunneling, Coefficient of Lateral Earth Pressure (K0), Finite Differences Method, Real Settlements -
Pages 47-59
In this paper, a review of research conducted on the application of acoustic signal processing during drilling operations in both laboratory and field scales has been done and the advantages, challenges and application of analysis and processing of these waves in drilling operations are discussed. From the studies performed, it can be concluded that the processing of acoustic waves during drilling operations is an accurate, non-destructive, inexpensive and reliable method for various purposes such as reducing drilling costs, optimizing operations and parameter selection optimal operational parameters fit to the rock excavation.
Keywords: drilling, acoustic waves, signal processing, physical, mechanical features of rocks -
Pages 61-78
Note that the relative stability of these structures against seismic loads is not a reason for this insignificance. Today, most seismic analyses are performed with the help of two-dimensional numerical methods due to their convenience. However, in some projects, three-dimensional tunnel analysis, especially in jointed rocks, to select a more accurate support system can be a crucial step in successfully and optimally implementing tunneling projects and rock mass stabilization around the tunnel. Of course, in some other cases, the two-dimensional analysis is sufficient. Therefore, in this study, two-dimensional and three-dimensional analyses of tunnels in the seismic state have been compared. First, the jointless rock mass is modeled in static and seismic states. Then, step by step, the displacement around the tunnel in two-dimensional and three-dimensional states is weakened by weakening the rock mass. The results show that in strong and joint-less rock masses, there is no significant difference in the results of two-dimensional and three-dimensional analysis, which is the case for both static and seismic analysis, and most of the results of two-dimensional modeling. More than. However, as the rock mass becomes weaker, the difference in displacements in two-dimensional and three-dimensional states becomes noticeable, especially in seismic analysis.
Keywords: Tunnel, Jointed rock mass, 2D analysis, 3D analysis, Seismic Analysis -
Pages 79-90
Mining has been always one of the riskiest and most uncertain activities. Although this uncertainty in conventional economic models (traditional method of net present value or NPV) is considered costly due to the risk of forecasting error, the theory of real options, by considering the value of managerial flexibilities in dealing with these uncertainties, has a positive value. Contrary to the theory of real options, traditional methods of financial evaluations, ignore the value of managerial options and the flexibility of the project. One of the management options in mines, which has been studied in this research and a scientific strategy has been presented for its use, is the authority to store the final product of the mine for a specific period. In this study, assuming that the final product price of the mine follows the Mean Reversion Process (MRP), the type of storage option of the final product of the mine is determined as well as its parameters such as the option time to maturity, option Strick price and the cost of acquisition, and then the option value is evaluated using the binomial lattice network. Finally, using optimization methods, the best market price for gold storage and the expected limits for storage profitability have been determined. The results of this study show that at present, for a mine with sufficient working capital for 6 months of production and a storage cost of $ 5 per ounce, storing the final gold product at a market price of less than 1371 $2022/Oz has a positive (profitable) expected value. Also, the highest value of storage decision was obtained at the world price of 670 $2022/Oz and with the value of 130$2022 per ounce. The relative efficiency of storage is estimated to be up to 21%. It is worth mentioning that to use this article in different mines, its results must be updated by changing the assumptions and new market conditions.
Keywords: Real options, American call option, Final product storage, Option pricing, Binomial Tree, Mean reverting process
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.