فهرست مطالب
نشریه روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن
پیاپی 38 (بهار 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/01/01
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحات 1-19
هدف از این پژوهش، مقایسه و ارزیابی مدل سازی های مختلف، جهت تشخیص بهتر الگوهای ژئوشیمیایی توزیع Au و تفکیک دقیق تر زون های کانی سازی طلای رگه ای منطقه زایلیک در شمال غرب ایران است. در این منطقه، عیار Au در رگه 01S (یکی از 7 رگه محدوده اکتشافی) با استفاده از روش زمین آماری کریجینگ معمولی (OK) و همچنین روش های هوش مصنوعی مانند تلفیق شبکه عصبی مصنوعی (ANN) با الگوریتم های کرم شب تاب (FFA) و بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO)، تخمین زده شد. داده های حاصل به بلوک ها و زیر بلوک های مربوطه در نرم افزار دیتاماین وارد گردیده و مدل سازی های سه بعدی به دست آمده با یکدیگر مقایسه شدند. مدل سازی در روش های هوش مصنوعی، با استفاده از کد نویسی در نرم افزار متلب و ارتباط دادن آن با نرم افزار دیتاماین در چهار گام مجزا انجام شد که در این روش ها، با کمک FFA و PSO، پارامترهای روش ANN مانند بایاس و وزن ها به روزرسانی و بهینه گردید تا نتایج بهتری نسبت به روش ANN به دست آید. جهت اطمینان از دقت مدل سازی ها، از پارامترهای آماری ضریب تعیین (R2) و تابع خطا جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) استفاده شد. نتایج نشان می دهد، روش تلفیقی الگوریتم کرم شب تاب (ANN-FFA)، با توجه به حداقل بودن تابع خطا (134/0=RMSE) و حداکثر بودن ضریب تعیین (66/0=R2)، دارای بیشترین دقت است. همچنین جهت اطمینان از صحت مدل سازی ها در روش های تلفیقی، مقایسه ای با روش مرسوم زمین آماری OK انجام شد و صحت آن نیز مورد تایید قرار گرفت. در تمامی مدل سازی های انجام گرفته، محل مقادیر تخمین زده شده انطباق مناسبی با لیتولوژی و دگرسانی های مرتبط با کانی سازی Au در این منطقه داشت.
کلیدواژگان: کریجینگ، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم کرم شب تاب، بهینه سازی ازدحام ذرات، کانی زایی طلا زایلیک -
صفحات 21-33
مدل سازی سامانه های پیش نگهداری به عنوان یکی از چالش های طراحی و بازطراحی تونل ها محسوب می شود. به طورکلی، سامانه های پیش نگهداری تونل با استفاده از دو دیدگاه مختلف شامل رویکرد مبتنی بر المان های سازه ای خطی و رویکرد مبتنی بر زون معادل مدل سازی می شوند. هدف از این مقاله، بررسی تاثیر رویکردهای مختلف اعمال سامانه پیش نگهداری در مدل سازی عددی اندرکنش تونل و زمین درون گیر است. بدین منظور، یکی از مجموعه تونل های پروژه آزادراه تهران شمال به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده و مدل سازی عددی اندرکنش تونل و زمین درون گیر با رویکردهای مختلف و با استفاده از نرم افزار FLAC3D انجام شده است. به منظور اعتبارسنجی و ارزیابی کارایی مدل عددی، بخشی از نتایج مدل عددی و یکی از ریزش های حادث شده در حین عملیات حفاری تونل مورد مقایسه قرار گرفت. درنهایت، مقایسه بین نتایج مدل سازی سامانه پیش نگهداری با رویکردهای مختلف انجام شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که مدل عددی مورداستفاده بخش مهمی از شواهد و رخدادهای حادث شده در واقعیت را به طور مناسبی ارزیابی نموده و از این نظر، استفاده از این مدل عددی برای سایر اهداف عملی به ویژه تحلیل پارامتریک با دقت موردنیاز امکان پذیر خواهد بود. جابجایی های قائم پیش بینی شده مدل های عددی با رویکردهای مختلف هم ازنظر توزیع فضایی و مقادیر جابجایی دارای شباهت های بسیار زیادی بوده و میزان خطای نسبی بین مقادیر پیش بینی شده جابجایی تاج تونل با روش های مختلف به طور متوسط برای مجموعه تونل های موردبررسی در حدود 7/2 درصد و 1/5 درصد است. همچنین، با توجه به اختلاف نسبتا اندک بین نتایج حاصل از مدل های عددی با رویکردهای مختلف اعمال سامانه پیش نگهداری به صورت المان سازه ای و مدل های مبتنی بر زون معادل، استفاده از هر یک از این دیدگاه ها برای مقاصد مدل سازی امکان پذیر خواهد بود.
کلیدواژگان: پیش نگهداری، مدل سازی عددی، المان سازه ای خطی، زون معادل، تونل -
صفحات 35-44
ژئوشیمی رسوب آبراهه ای یکی از روش های پرکاربرد برای اکتشاف کانی سازی در مقیاس وسیع است. پردازش دقیق داده های رسوبات آبراهه ای بسیار حائز اهمیت است زیرا اگر به طور دقیق پردازش نشود می تواند باعث از دست رفتن برخی از مناطق امیدبخش شود. در این پژوهش به منظور تفکیک دقیق تر آنومالی های ژئوشیمیایی مرتبط با تیپ های کانی سازی مس با منشا گرمابی (مس - طلای پورفیری، رگه ای و IOCG) در بخش شمالی برگه یک صد هزار فیض آباد از روش تحلیل فاکتوری مرحله ای استفاده شد. در این روش علاوه بر حذف عناصر بی اثر در پردازش های چند متغیره، عناصر غیر مرتبط با منشا گرمابی و همچنین عناصری که حداقل مشارکت گروهی را با سایر عناصر نشان می دهند نیز کنار گذاشته می شود تا فاکتورهای بدون نوفه و اصطلاحا فاکتور های تمیز به دست آید. نتایج به دست آمده نشان داد که فاکتور های 1 و 2 در مرحله چهارم از تحلیل فاکتوری مرحله ای می توانند فاکتور های مناسبی برای اکتشاف ذخایر مس در این منطقه باشند. جهت اعتبارسنجی مدل های ژئوشیمیایی، با استفاده از نمودار نرخ پیش بینی-مساحت، نتایج به دست آمده از روش تحلیل فاکتوری مرحله ای و روش تحلیل فاکتوری معمولی مقایسه شد. مقایسه فوق نشان داد که فاکتور دوم روش تحلیل فاکتوری مرحله ای در 22 درصد از مساحت منطقه، 78 درصد از کل اندیس های مس گرمابی را آشکار سازی می کند درحالی که فاکتور دوم روش معمولی، در 25 درصد مساحت منطقه، 75 درصد از اندیس های معدنی شناخته شده را در بر می گیرد؛ بنابراین در روش تحلیل فاکتوری مرحله ای، آنومالی هایی با مساحت کمتر، دقیق تر و قابل اعتمادتر آشکارسازی شده است.
کلیدواژگان: تحلیل فاکتوری مرحله ای، کانی سازی مس با منشا گرمابی، رسوبات آبراهه ای، ژئوشیمی، فیض آباد -
صفحات 45-57
در صنعت راه سازی سنگ دانه های طبیعی جایگاه خاصی از دیدگاه اقتصادی و فنی احراز کرده اند؛ به نحوی که حجم وسیعی از مصالح بکار رفته در پروژه های راه سازی را سنگ دانه ها تشکیل می دهند. از طرفی یکی از عوامل موثر در کیفیت آسفالت، کیفیت و خواص مصالح سنگی آسفالت است. ازاین جهت بررسی کیفیت سنگ دانه های مورداستفاده در روسازی راه، بسیار حائز اهمیت است. ازاین رو این پژوهش باهدف بررسی تاثیر خصوصیات مصالح سنگی طبیعی بر عملکرد روسازی آسفالتی شامل مقاومت فشاری، مقاومت شیار شدگی و مقاومت لغزندگی به روش سطح پاسخ انجام شد. بدین منظور نمونه های آسفالتی با 8 نوع نمونه سنگ طبیعی مختلف ساخته شد و تحت آزمایش مقاومت مارشال و مقاومت لغزندگی قرار گرفت و نتایج آزمایش ها با نرم افزار Design Expert موردبررسی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان می دهد که با افزایش پارامترهای مقاومتی مصالح سنگی، نسبت مارشال نمونه های آسفالتی افزایش می یابد که مقاومت کششی بیشترین تاثیر را بر این متغیر دارد. همچنین با افزایش پارامترهای مقاومتی سنگ، مقاومت لغزندگی نیز افزایش می یابد و مقاومت تک محوری مصالح سنگی بیشترین تاثیر را بر این پارامتر دارد. همچنین با توجه به روابط ارائه شده در این پژوهش می توان با داشتن نتایج آزمایش های مقاومت تک محوره، مقاومت سه محوره، سرعت موج برشی و مقاومت کششی غیرمستقیم سنگ مقادیر مقاومت فشاری مارشال، نسبت مارشال و مقاومت لغزندگی آسفالت را محاسبه کرد.
کلیدواژگان: آسفالت، سنگ دانه طبیعی، مقاومت فشاری، شیار شدگی، مقاومت لغزندگی -
صفحات 59-75
خط لوله های مدفون یکی از شریان های مهم و تاثیرگذار از جنبه پیشرفت اقتصادی و اجتماعی جوامع توسعه یافته و در حال توسعه از طریق انتقال انرژی مانند گاز، نفت و آب می باشند. تجربیات گذشته از آسیب های خط لوله های مدفون نشان می دهد که برخی از این آسیب های قابل توجه که باعث بروز مشکلات مختلف شده است ناشی از امواج زمین لرزه ها می باشند. تاثیرات زمین لرزه بر روی لوله های مدفون شامل تغییرشکل گذرای زمین و تغییرشکل دائمی زمین همراه با شکست های ممکن، که نتیجه جابجایی های گسل های فعال، زمین لغزش و نشست یا حرکت های جانبی ناشی از روانگرایی می باشند. اکثر آسیب های گزارش شده تا اکنون بدلیل تغییرشکل های دائمی است، هرچند که مستندات معتبری نشان می دهد که انتشار امواج با درصد کمتری در آسیب لوله ها سهیم بوده است. با گسترش روش های عددی و دقت این روش ها در شبیه سازی رفتار خط لوله های مدفون به تغییرشکل های ناشی از زمین لرزه، در دهه های اخیر استفاده از این روش ها بیشتر توسط محققین به کار گرفته شده است. در این مطالعه با استفاده از روش عددی تفاضل محدود و با بکارگیری نرم افزار FLAC2D به بررسی و تحلیل خط لوله های مدفون فولادی در یک شیروانی خاکی نامحدود قرار گرفته شده بر روی سنگ بستر پرداخته شده است و تاثیر زمین لغزش ایجادشده در این لایه ی خاکی ناشی از بار زمین لرزه بر روی لوله مدفون ارائه شده است. همچنین تحلیل حساسیت رفتار لوله مدفون تحت بار دینامیکی زمین لرزه به پارامترهای مهم و تاثیرگذار در رفتار مقاومتی یک شیروانی نامحدود شامل زاویه شیب، ضخامت و سطح آب زیرزمینی صورت گرفته است. نتایج نشان داد که با افزایش سطح آب زیرزمینی و زاویه شیروانی نامحدود، جابجایی های لایه خاکی و لوله مدفون بصورت نمایی افزایش می یابد که این جابجایی ها باعث ایجاد تغییرشکل های بیضوی در سطح مقطع لوله شده است. هرچند که تاثیر ضخامت لایه خاکی بر روی این تغییرشکل ها قابل نادیده گرفتن است.
کلیدواژگان: خط لوله مدفون، زمین لرزه، شیروانی نامحدود، روش عددی -
صفحات 77-87
چال زنی و انفجار، ازجمله مهم ترین مراحل استخراج در معادن روباز هستند که بهینه سازی آنها می تواند در کاهش حجم حفاری، میزان مصرف مواد منفجره و درنهایت هزینه های استخراج معادن سطحی موثر باشد. در این تحقیق، بر اساس مطالعات میدانی، تعداد 11 پارامتر حاصل از 130 مجموعه انفجار عملی در معدن سنگ آهن سادات سیریز زرند برداشت شده و ثبت گردید که 60 سری در ماده معدنی و 70 سری آن در باطله بودند. با توجه به ضریب همبستگی پایین بین داده های باطله، فقط محاسبات مربوط به ماده معدنی در نظر گرفته شد. خرج ویژه این معدن با شش تابع مختلف ریاضی توسط نرم افزار spss مدل سازی گردید و از بین آنها مدل تابع چندجمله ای با ضرایب غیر صحیح برای پیش بینی خرج ویژه انتخاب شد. بهینه سازی خرج ویژه توسط دو الگوریتم خفاش و جستجوی کلاغ انجام گردید. با توجه به الگوهای پیشنهادی، میزان خرج ویژه بهینه با الگوریتم های خفاش و جستجوی کلاغ به ترتیب 66/0 و 703/0 کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمد و معلوم شد مقدار بهینه شده با الگوریتم خفاش، نتیجه مناسب تری را پیشنهاد می دهد. با آنالیز حساسیت، پارامترهای حساس و موثر در این معدن برای خرج ویژه مشخص شدند. این آنالیز نشان داد، همه پارامترهای هندسی ورودی به کاررفته در مدل سازی نسبت به خرج ویژه از حساسیت قوی برخوردار هستند و از بین آنها ضریب سفتی، بیشترین و خرج کل مصرفی، کم ترین حساسیت را دارد.
کلیدواژگان: بهینه سازی، خرج ویژه، الگوریتم خفاش، الگوریتم جستجوی کلاغ، آنالیز حساسیت، معدن سنگ آهن سادات سیریز زرند -
صفحات 89-98
ناپایداری چاه در صنعت نفت مسئله مهمی بوده و عموما به دلیل عوامل مکانیکی، شیمیایی و گرمایی هرساله باعث ایجاد هزینه های قابل توجهی می گردد. این موضوع دلیل اصلی گسیختگی چاه ها بوده و نشان دهنده مشکلی جدی در صنعت حفاری است. با افزایش عمق حفاری، پایداری چاه در سازندهای عمیق دارای شکستگی طبیعی بیشتر و بیشتر موردتوجه قرارگرفته است. هدف از انجام این تحقیق بررسی میزان تاثیر هر پارامتر بر پایداری چاه نفت و مشخص کردن مهم ترین آن ها و مرتب نمودن آن ها بر اساس اهمیت در پایداری چاه نفت است. در این مطالعه با استفاده از تحلیل حساسیت به بررسی میزان تاثیر هفت پارامتر بر پایداری چاه پرداخته شده است. حداکثر جابه جایی ایجادشده در دیواره چاه به عنوان معیار پایداری در نظر گرفته شده است. درنهایت این پارامترها به ترتیب از بیشترین تاثیرگذاری تا کمترین تاثیرگذاری مرتب شده اند. تحلیل حساسیت به وسیله مدل سازی عددی انجام خواهد شد. در مدل مربوطه برای مجموعه ای از پارامترهای مهم که انتخاب شده اند مقادیری پایه ای مشخص شده، با تغییر دادن مقدار یک پارامتر در محدوده تغییرات خود و ثابت نگه داشتن سایر پارامترها و تحلیل آن در نرم افزار Phase2 میزان تاثیرگذاری پارامتر مزبور بر پایداری چاه نفت بررسی شده یا به عبارتی، حساسیت آن پارامتر بررسی خواهد شد. سپس این فرآیند برای سایر پارامترها نیز انجام شده و درواقع حساسیت سایر پارامترها بررسی شد. درنهایت مشخص شد پارامترهای موردبررسی به ترتیب از حساسیت زیاد به کم عبارت اند از: فشار منفذی، فشار گل حفاری، نسبت تنش های افقی جانبی، زاویه اصطکاک داخلی، ضریب چسبندگی، مدول یانگ و نسبت پوآسون.
کلیدواژگان: تحلیل حساسیت، پایداری چاه نفت، مدل سازی عددی، Phase2
-
Pages 1-19
For the three-dimensional modeling of the S01 vein from the Zailik exploratory area, the sampled data of the trenches and boreholes of this vein were used, and the gold grade was estimated using ANN, ANN-PSO, and ANN-FFA methods. To check the accuracy of the modeling, it was compared with the estimate of grade using the ordinary geostatistical kriging method, as well as the geological evidence of the area, such as lithology and alteration.
Keywords: Kriging, Artificial neural network, Firefly algorithm, Particle Swarm Optimization, Zailik -
Pages 21-33
This paper investigates the effect of the method of applying pre-support in the numerical modeling of tunnel and ground interaction. Two main numerical approaches of linear pile and equivalent zone elements were considered for the modeling of pre-support in front of the advancing tunnel face. Both of these approaches were applied for one of the Tehran-Shomal Freeway as the case study of numerical modeling. The results of numerical models were compared to investigate the effect of pre-support modeling approaches. The vertical deformation of numerical models with different approaches shows a meaningful consistency; therefore, it is concluded that both of these methods of linear pile element and equivalent zone element can be applied to numerical modeling demands for other studies.
Keywords: Pre-Support, Numerical model, Structural element, equivalent zone, Tunnel -
Pages 35-44
Stream sediment geochemistry is one of the widely used methods for mineral exploration in the preliminary exploration stages. The accurate processing of the stream sediment geochemical data is of critical undertaking. That is due to the possibility of missing some exploration targets in cases where proper interpretation techniques are not applied. In this research, to more accurately separate the geochemical anomalies of hydrothermal-related copper mineralization, e.g., copper-gold porphyry, vein, and IOCG types in the northern part of 1:100000 Feizabad sheet, the staged factor analysis method was used. In this method, in addition to eliminating possible interfering elements in calculations, the elements unrelated to the hydrothermal copper mineralization type were also excluded to obtain non-interfering factors or so-called clean factors. The obtained results showed that factors 1 and 2 in the fourth stage of staged factor analysis can be significant factors for the exploration of copper deposits in this region. To validate the results, by using the area-prediction diagram, the staged factor analysis results were compared with the conventional factor analysis method. The comparison of the two methods showed that the staged factor analysis method in factor 1 in 22% of the area of the region reveals 78% of hydrothermal copper occurrences, while factor 1 of the conventional method, in 25% of the area, reveals 75% of the known copper occurrences. Therefore, in the staged factor analysis method, the anomalies with a smaller area and more reliability in predicting of mineral occurrences, have been detected.
Keywords: Staged factor analysis, Hydrothermal mineralization, Stream sediments, Geochemistry, Feyzabad -
Pages 45-57
In the road construction industry, natural aggregates have achieved a special position from an economic and technical point of view; in such a way that aggregates form a large amount of materials used in road construction projects. On the other hand, one of the effective factors in asphalt quality is the quality and properties of asphalt stone materials. So, it is very crucial to check the quality of aggregates used in engineering road paving. Therefore, this research was conducted to investigate the effect of natural stone materials on the performance of asphalt pavement, including compressive strength, rutting resistance, and slip resistance using the response surface method. For this purpose, asphalt samples were made with 8 different types of natural stone samples and subjected to Marshall and slip resistance tests and the results of the tests were checked with Design Expert software. The results of this research showed that the Marshall ratio of asphalt samples increases by increasing the resistance parameters of stone materials and the tensile strength has the greatest effect on this variable. In addition, except for the adhesion, the sliding resistance also increases with the increase of the resistance parameters of the stone and the uniaxial resistance of stone materials has the greatest effect on this parameter. Also, according to the relationships presented in this research, it is possible to calculate Marshall's compressive strength, Marshall's ratio, and asphalt slip resistance by having the results of uniaxial resistance, triaxial resistance, shear wave speed, and indirect tensile strength of stone.
Keywords: Asphalt, Natural aggregate, Compressive Strength, Rutting, Slip resistance -
Pages 59-75
Past experiences of buried pipeline damage show that some of these significant damages that have caused various problems are caused by earthquake waves. Earthquake effects on buried pipes include transient deformation of the ground and permanent deformation of the ground with possible fractures, which are the result of displacements of active faults, landslides, and subsidence or lateral movements due to landslides (liquefaction). Most of the damages reported so far are due to permanent deformation, although authentic documents represent that wave propagation has contributed to a smaller percentage of pipe damage. With developing numerical methods and their accuracy in simulating the behavior of buried pipelines to deformations caused by earthquakes, in recent decades, the use of these methods has been used more by researchers. In this study, by using the finite difference numerical method and FLAC2D software, the investigation and analysis of buried steel pipelines in an infinite slope of the soil layer located on the bedrock and the effect of the landslide created in this soil layer caused by the earthquake load on the buried pipe is presented. Also, the sensitivity analysis of the behavior of the buried pipe under the dynamic load of the earthquake to the important and influential parameters in the resistance behavior of an infinite slope, including the slope angle, thickness, and underground water level, has been done. The results showed that with the increase of the underground water level and the infinite slope angle, the displacements of the soil layer and the buried pipe increase exponentially, and these displacements have caused elliptical deformations in the cross-section of the pipe. However, the effect of soil layer thickness on these deformations can be ignored.
Keywords: Buried pipelines, Earthquake, Infinite Slope, Numerical Method -
Pages 77-87
Choosing the right drilling and blasting methods is very important to improve mine productivity and increase profits, while increasing the safety of workers and the environment. One of the main goals in Blasting is to estimate the optimal amount of specific cost, which is described as the specific cost required for optimizing rock crushing, air blast, ground shaking, and rock throwing. In this Paper, to further improve the effect of blasting and increase the efficiency of mine production, we optimized the plan by considering the implementation of the blasting plan with respect to the drilling intervals, and a numerical simulation model was created to provide technical guidance for the optimization plan. In this Paper, data collection and analysis were done by the software and it was determined that with R^2=0.969, VAF=9.825, the lowest error is RMSE=0.031 and MAPE=0.323 with unit m^3kg/ . The polynomial function model with incorrect coefficients has a more satisfactory performance and this function model was subjected to sensitivity analysis using the cosine field method. The evaluation and analysis in this way also showed that the selected function model has a more accurate calculation of the specific cost. This proposed function was called in the bat algorithm and the crow search algorithm in MATLAB software, and the optimization operation was performed by the algorithms. In this Paper, the number of 11 data from 31 blasting series that were actually carried out in Sadat iron ore mine of Zarand series was collected. The special cost of this mine was modeled with 6 functions by spss software, and among them, the polynomial function model with incorrect coefficients was chosen to predict the special cost. The special cost optimization operation was performed by two bat algorithms and the crow search algorithm, and the special cost optimized by the algorithms was compared. By sensitivity analysis, the sensitive and effective parameters taken in this mine were identified for special spending. This analysis showed that all the input parameters used in this modeling have a strong sensitivity to the specific cost, and among them, the ratio of the height of the step to the thickness of the bar rock has the highest sensitivity and the total consumption cost has the lowest sensitivity.
Keywords: Powder factor, Bat algorithm, crow search algorithm, sensitivity analysis, Modeling, Sadat Siriz iron ore mine -
Pages 89-98
In this research, the importance of the parameters affecting the oil wellbore stability has been investigated. This study has been performed by the finite element method and modeling in the Phase 2 software. “Maximum total displacement” is considered as the representative of wellbore stability. The impact of each parameter on the wellbore stability was investigated by changing the values of the parameters. Finally, pore pressure and drilling mud pressure were recognized as the most important parameters affecting the wellbore stability.
Keywords: sensitivity analysis, Oil Wellbore Stability, Numerical modeling, Phase 2
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.