numerical simulation
در نشریات گروه مهندسی معدن-
در پدیده انفجار، مواد منفجره پس از انفجار مقادیر بسیار زیاد انرژی آزاد می کنند، که موجب تخریب و شکستگی توده سنگ برجا می شود. از جمله پارامترهای موثر در نتایج انفجار، نحوه خرج گذاری درون چال انفجاری است. در مطالعات پیشین، انفجار بالشتک هوایی به عنوان یک روش انفجاری برای کاهش یا حذف اضافه حفاری، بهینه سازی خردایش و کاهش نتایج نامطلوب معرفی شده است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر روش انفجار بالشتک هوایی بر توزیع فشار چال و تخریب توده سنگ اطراف چال انفجاری نسبت به روش مرسوم است. در این راستا، شبیه سازی عددی تک چال انفجاری به روش های مرسوم و بالشتک هوایی با استفاده از نرم افزار LS-DYNA انجام شد. نتایج نشان داد که در روش بالشتک هوایی، در ناحیه ستون هوا فشار اولیه چال نسبت به انفجار مرسوم کاهش می یابد و فشارهای ثانویه تولید می شود که این امر به کاهش 45 درصدی طول بازشدگی چال در امتداد ستون هوا و افزایش چند مرحله ای تخریب منجر می شود. از طرف دیگر تولید فشارهای ثانویه در روش بالشتک هوایی باعث افزایش 30 و 48 درصدی طول تخریب توده سنگ در ناحیه کف چال نسبت به روش مرسوم می شود. در نتیجه، روش انفجاری بالشتک هوایی با استفاده از ماده منفجره کمتر، مقدار بازشدگی و تخریب را بهبود می بخشد که نشان دهنده استفاده بهینه از انرژی ماده منفجره است.کلید واژگان: انفجار، بالشتک هوایی، فشار چال، تخریب، شبیه سازی عددیIn the blast phenomenon, the explosives release a lot of energy, which causes damage and fractures the rock mass. One of the influencing parameters in the blasting results is the way the blast hole is charged. Power Deck blasting has been introduced as a blasting method to reduce or eliminate sub-drilling, optimize crushing, and reduce undesirable results. The purpose of this research is to investigate the impact of the Power Deck blasting method on the borehole pressure and damage to the rock mass compared to the conventional method. In this regard, the numerical simulation of a single blast hole was carried out using conventional and Power Deck methods by using LS-DYNA software. The results showed that in the Power Deck method, in the area of the air deck, the initial pressure of the hole is reduced compared to conventional blasting, and secondary pressures are produced, which leads to a reduction in the expansion of the hole along the air deck by 45% and increases the destruction in multi-stage. On the other hand, the generation of secondary pressures in the Power Deck method causes a 30% and 48% increase in rock mass destruction in the area of the bottom of the hole compared to the conventional method. As a result, the Power Deck blasting method improves the amount of expansion and destruction by using less explosive, which indicates the optimal use of the explosive energy.Keywords: Blasting, Power Deck, Borehole Pressure, Damage, Numerical Simulation
-
In this study, a novel numerical approach is proposed to characterize the dissolution of rock minerals and wormhole propagation in carbonate rocks using the Darcy scale model. Accordingly, only the spatial variables of the governing partial differential equations are discretized, while the time variable remains continuous. Consequently, the partial differential equations are turned into ordinary ones, which are then numerically solved by high-order Runge-Kutta methods. The proposed approach is verified against the analytical solution in a 1D core model. Afterwards, it will be utilized to investigate the effect of multiple transport and reaction phenomena on the matrix acidizing in 2D carbonate formations. Also, the staggered grid technique is employed to accurately predict the wormhole patterns during several injection regimes. Compared to the previous studies, the proposed numerical approach is less complicated and straightforward. Furthermore, the computational cost is more affordable.Keywords: carbonate reservoirs, Matrix acidizing, Rock dissolution, Darcy scale model, Numerical simulation
-
یکی از چالش های اصلی حفاری تونل در مناطق شهری کنترل نشست است که می تواند سازه های سطحی و زیرزمینی را تحت تاثیر قرار دهد. امروزه اجرای سیستم قوس چتری به عنوان یک راه حل موثر برای کنترل نشست و حفاری تونل در شرایطی که جبهه کار ناپایدار است، پذیرفته شده است. در این پژوهش با استفاده از داده های حاصل از ابزاربندی تونل بیرگل و روش اجرای فورپولینگ در تونل مذکور، مدل عددی کالیبره شده و سه سناریوی تیر طره، تغییر شکل مجاز و زون تحکیم یافته با استفاده از شبیه سازی عددی مورد برررسی قرار گرفته است. سناریوی اول نشان داد که در صورت بررسی نیروهای داخلی المان شمع، فاکتور پایداری 1 باید به عنوان ملاک طراحی قرار گیرد. در سناریوی دوم از سطح 3 هشدار ساکورایی به عنوان معیار طراحی استفاده شود و در سناریوی سوم روابطی برای محاسبه هندسه و پارامترهای ژیومکانیکی زون تقویت شده با استنباط از سناریوی دوم ارایه شده است. نتایج تحلیل نشان داد که می توان از تغییرات زاویه اصطکاک داخلی در زون تقویت شده چشم پوشی کرد و صرفا مقدار مدول تغییرشکل و چسبندگی را مطابق با روابط پیشنهاد شده افزایش داد.
کلید واژگان: فورپولینگ، نشست، شبیه سازی عددی، تونل بیرگلOne of the main challenges of tunnel excavation in urban areas is subsidence control, which can affect surface and underground structures. Nowadays, the performance of the umbrella arch system is accepted as an effective solution for controlling subsidence and tunnel excavation in conditions where face of tunnel is unstable. In this research, using the Birgel tunnel instrumentation data and its construction method, the numerical model has been calibrated and the three scenarios of cantilever beam, critical strain and reinforced zone have been investigated applying numerical simulation. The first scenario showed that if the internal forces of the pile element are examined, the stability factor 1 should be used as the design criterion. In the second scenario, using the level there of Sakurai warning is proposed as a design criterion. In the third scenario, relationships are developed to calculate the geometry and geomechanical parameters of the reinforced zone considering the second scenario. Based on the analysis results, the internal friction angle in the reinforced zone could be kept unchanged and just the modulus of deformation and cohesion in the reinforced zone are raised up according to the proposed relationships.
Keywords: Forepoling, ground subsidence, Numerical Simulation, Birgel Tunnel -
یکی از روش های موثر بهسازی خاک روش ستون سنگی است. در این روش خاک مسئله دار با ستون هایی از جنس مصالح شنی جایگزین می شود و منتج به افزایش ظرفیت باربری و کاهش نشست پذیری و افزایش توان زهکشی خاک می گردد. یکی از عوامل مهم باربری ستون های سنگی، کیفیت محصورشدگی آن ها در خاک است. در خاک های سست فشار جانبی اعمالی به ستون کافی نبوده و ستون سنگی تحت اثر بارهای اعمالی دچار کمانش جانبی می شود. مدل سازی عددی سازوکار باربری ستون های سنگی با استفاده از روش های تحلیلی و شبیه سازی های عددی مبتنی بر مکانیک محیط های پیوسته درگذشته انجام شده است. در این پژوهش با استفاده از روش عددی اجزای مجزا که توانایی خوبی در شبیه سازی رفتار مکانیک محیط های گسسته دارد، ظرفیت باربری ستون سنگی و سازوکار کمانش جانبی ایجادشده در زنجیره های باربر ذرات ستون سنگی سست بررسی شده است. در ادامه برخی پارامترهای موثر بر ظرفیت باربری ستون سنگی مانند دانه بندی، قطر و شرایط انتهایی ستون سنگی مورد ارزیابی قرارگرفته است. نتایج این شبیه سازی با نتایج تیوری اعتبار سنجی شده است که نشان می دهد روش عددی اجزای مجزا، توانمندی لازم را در شبیه سازی ستون سنگی دارا است. نتایج نشان می دهد افزایش قطر ستون سنگی باعث افزایش ظرفیت باربری می شود و ستون سنگی گیردار بین 25 تا 30 درصد ظرفیت باربری بیشتری نسبت به ستون سنگی شناور دارد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد کاهش اندازه دانه بندی تاثیرات محدودی بر کاهش ظرفیت باربری مجموعه ستون سنگ-خاک سست دارد. چراکه با افزایش تعداد ذرات در واحد سطح و به دنبال آن با افزایش تعداد تماس ها، تعداد ذرات بیشتری در باربری مشارکت داشته و چنانچه ذره ای که در زنجیره اصلی باربر واقع شده است، از مسیر خارج شود، باز توزیع نیرو صورت گرفته و کمانش کلی زنجیره های نیرویی رخ نمی دهد.
کلید واژگان: مدل سازی عددی، روش اجزای مجزا، ستون سنگی، کمانش زنجیره های باربر، دانه بندیJournal of Aalytical and Numerical Methods in Mining Engineering, Volume:12 Issue: 30, 2022, PP 31 -43SummaryIn this study, using the DEM (which exhibits suitable abilities to simulate the mechanical behavior of discrete media), the bearing capacity of a stone column has been modeled. The results showed that increasing the diameter of the stone column increases the bearing capacity and the trapped stone column has between 25 to 30% more bearing capacity than the floating stone column.
IntroductionIt is necessary to study the actual behavior of stone columns in different boundary conditions and soils and against incoming loads. In this regard, researchers have used laboratory tools to study the performance of these columns. However, due to some limitations of laboratory methods, it is impossible to control all effective microstructural parameters in understanding stone column behavior. In this regard, some numerical studies based on the continuum mechanics were performed. Numerical modeling based on the mechanics of continuous media has provided valuable results on subsidence, lateral deformation, and stress-strain diagrams based on macroscopic behavior. However, stone columns are generally composed of washed sand materials and their behavioral nature is distinct sometimes their behavior depends on the performance of their particles in interaction with loose soil particles and it is not possible to accurately evaluate the performance of stone columns using finite element modeling. The discrete component method has been considered as the purpose of this research.
Methodology and ApproachesThe dimensions of the model were selected due to the limited number of particles due to the increase in the time of analysis on the scale of the laboratory physical model. These dimensions are determined in such a way that, with a scale of 20 times, they are similar to real projects and represent the diameter of a column of 1 meter with a length of 6 meters in reality. To eliminate the effects of lateral borders on the results, the distance of the borders from the center of the stone column was considered to be 5 times the diameter of the column. A behavioral model with rolling resistance was used.
Results and ConclusionsThe modeled stone column is a tall stone column. Because the soil around the stone column is loose, the failure of the stone column is in the form of lateral expansion, which in this form is the tendency of the main force chains. The tall stone column, without lateral restraint, which rests on the trapped end and the forces are transmitted along with them, acted like a tall and thin column, which if its axis exceeds the thinness of the column. The buckle follows it. Evaluation of the behavior of the stone column can be simulated with the DEM, and micro-mechanical evaluations, especially the buckling of force-carrying chains and the path of particles can be observed. Also, the reduction of particle size has limited effects on reducing the bearing capacity of the loose stone-soil column complex.
Keywords: Numerical simulation, DEM, Stone column -
A common instability in the rock slopes is a toppling failure. If this type of slope failure occurs due to another kind of failure, it is considered as the secondary toppling failure. A type of secondary toppling failure is the slide-head-toppling failure. In this instability, the upper portion of the slope is toppled, and the pressure caused by the overturning of rock blocks leads to a semi-circular sliding in the soil mass at the slope toe. This instability is examined through the theoretical analysis and physical modelling. Firstly, the failure mechanism mentioned above is described. Next, the slide-head-toppling failure is studied through seven numerical simulations. The Phase2 and UDEC softwares, as the finite element and distinct element methods, respectively, are used in this work. Different kinds of slide-head-toppling failure are modelled such as the blocky, block-flexural, and flexural toppling failures. The numerical modelling results are compared with the existing physical tests and theoretical approaches. This comparison illustrates that the safety factor is underestimated due to the plane strain supposition in numerical modelling. However, the side-friction in the physical models has violated this assumption. The results obtained demonstrate that the distinct element method has an acceptable accuracy compared to the finite element method. Thus this numerical code can be used in order to examine the mentioned failure.
Keywords: Rock Slopes, Slide-Head-Toppling, Numerical Simulation, DEM, FEM Methods -
با افزایش نیاز های متعدد بشر، سازه های سنگی با کاربرد های متنوع معدنی، نفتی، عمرانی، دفاعی و هسته ای به کار گرفته شده است. این نیاز موجب افزایش ابعاد و عمق سازه های زیرزمینی شده که شرایط حاکم بر بارگذاری آنها معمولا موجب گسترش ناحیه تخریب پیرامون فضای زیرزمینی می شود. شناخت رفتار غیر الاستیک سنگ تخریب شده در برگیرنده سازه های سنگی به ویژه پس از مقاومت حداکثر برای تحلیل پایداری سازه سنگی لازم است. روش های مبتنی بر مکانیک خرابی ویژگی های رفتار سنگ چون کاهش ظرفیت باربری پس از مقاومت حداکثر و زوال صلبیت الاستیک را به خوبی در نظر می گیرد. به طور کلی با دو رویکرد پدیدارشناسانه و ریزمکانیکی می توان خرابی سنگ را تشریح و تفسیر کرد. در این تحقیق به دلیل کارایی بیشتر مدل های خرابی ریزمکانیکی در برقراری ارتباط بین رفتار ریز مقیاس و بزرگ مقیاس سنگ از مدل های خرابی ریزمکانیکی استفاده شده است. در این مقاله، مدل خرابی ریزمکانیکی برای ریزترک های اصطکاکی بسته و باز با در نظر گرفتن کوپل بین لغزش اصطکاکی و بروز خرابی مورد بررسی قرار گرفته است. ازاینرو، ابتدا مفاهیم پایه مکانیک خرابی ریزمکانیکی ارایه شده است. برای محاسبه تانسور تاثیر از الگوی همگن سازی پونته کاستاندا و ویلیس استفاده شده است. سپس فرمول بندی این مدل در محیط برنامه نویسی نرم افزار FLAC کدنویسی شد و مدل رفتاری پلاستیک-خرابی ریزمکانیکی توسعه داده شده در محیط نرم افزار استفاده عملی شد. به منظور اعتبار سنجی مدل توسعه داده شده در مقیاس آزمایشگاهی، از آزمایش مقاومت فشاری تک محوره انجام شده بر روی سنگ آهک مارنی سازند پابده به عنوان مبنا استفاده شد که مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی تطابق قابل قبولی داشت.کلید واژگان: خرابی ریزمکانیکی، همگن سازی، شکست سنگ ترد، شبیه سازی عددیUnderstanding the non-elastic behavior of demolished rock in the rock structures, especially after maximum resistance, is required for the stability analysis of the rocky structure. Mechanical failure theory is a method for analyzing the behavior of rocks, especially after maximum resistance. Methods based on fracture mechanics consider the behavior of the rock well, such as reducing load capacity after maximum resistance and elastic rigidity. In this research, a microstructural failure model for open and closed friction microcrack is considered, taking into account the coupling between frictional slip and damage. Therefore, the basic concepts of mechanical mechanics failure are presented first. To calculate the effect tensor, the Ponte-Castaneda and Willis (1995) homogenization pattern has been used. Then, the formulation of this model was coded in FLAC software environment and the micromechanics damage behavior model developed in the FLAC software environment was called as a new behavioral model. In order to use the developed model and validate it on a laboratory scale, a axial compressive strength test on limestone was used as the basis, and its results with acceptable numerical model were acceptable.Keywords: MicroMechanical damage, Homogenization, brittle rock failure, numerical simulation
-
هدف از این مقاله، بررسی اثر مدل های رفتاری الاستوپلاستیک شامل مدل موهر-کلمب، مدل سخت شونده و مدل سخت شونده با کرنش کوچک بر نتایج مدلسازی عددی اندرکنش تونل و زمین درونگیر (محیط اطراف تونل) است. بدین منظور، تونل T4 از پروژه امیرکبیر تهران به عنوان مطالعه موردی انتخاب و مدلسازی عددی اندرکنش تونل و زمین درونگیر این تونل با استفاده از روش المان محدود و مطابق با فرآیند اجرایی انجام و نتایج حاصل در قالب جابجایی های اطراف تونل مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، نتایج حاصل از تحلیل های عددی با استفاده از نتایج رفتارسنجی و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده نشست سطح زمین اعتبارسنجی شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد، جابجایی های قایم پیش بینی شده با مدل موهر-کلمب از هر دو مدل رفتاری سخت شونده کمتر بوده که این اختلاف با تکمیل مراحل حفر و نگهداری تونل افزایش می یابد. علاوه بر این، مدل موهر- کولمب برای تمام مراحل حفاری، یک بالازدگی شدید را در کف تونل و به صورت غیر واقعی پیش بینی می کند. همچنین، نتایج حاصل از مدل های سخت شونده، بیش ترین انطباق را با نتایج حاصل از رفتارسنجی داشته و با افزایش مراحل حفاری، انطباق بین نتایج حاصل از رفتارسنجی و تحلیل های عددی با مدل های رفتاری با مکانیزم سخت شونده، افزایش بیش تری می یابد. این افزایش انطباق به گونه ای است که در مراحل حفر پله و کف بند و نگهداری پله، اختلاف بین مقدار متوسط نشست اندازه گیری شده و نتایج پیش بینی شده با مدل های رفتاری با مکانیزم سخت شونده، به شدت کاهش یافته و این اختلاف به کم تر از 5/1 میلی متر می رسد.
کلید واژگان: اندرکنش تونل و زمین، مدل رفتاری، خاک سخت شونده، مدل سازی عددی، نشست ناشی از حفر تونلJournal of Aalytical and Numerical Methods in Mining Engineering, Volume:10 Issue: 24, 2020, PP 119 -136Summary:
This paper reflects the role of different constitutive models on the deformations induced by tunneling in the urban area. These constitutive models were applied in finite element analysis of tunnel-induced subsidence for the case study of the Amirkabir Tunnel in Tehran. The results of this paper indicate that the numerical simulation of tunneling induced settlement with hardening soil small strain stiffness model is much more accurate than other constitutive models.
IntroductionAccurate prediction of tunneling induced settlement is one of the most important challenges encountered in urban underground projects. Generally, such predictions are usually obtained by the application of numerical simulation, where the accuracy of the results depends on several factors. The constitutive models play an indicative role in the accuracy of numerical simulation of tunneling induced settlement. This issue was studied by comparing the effect of different constitutive models on the development of ground deformations around the tunnel and the tunneling induced settlement for a case study.
Methodology and Approaches:
Finite element analysis of tunneling induced deformations using PLAXIS software was performed for three different elastoplastic constitutive models including Mohr-Coulomb, hardening soil, and small strain hardening. The input data of numerical simulation were captured from different in-suite and laboratory tests on the host ground of the Amirkabir tunnel as a case study. Tunnel construction was modeled based on the as-built condition of the excavation stages of the T4 section of the Amirkabir tunnel. Finally, numerical results were compared and verified with monitoring results and field measurements.
Results and ConclusionsResults showed that the Mohr-Coulomb model provides a lower prediction of vertical displacements comparing to two other implemented models. Furthermore, the Mohr-Coulomb model shows an unrealistic uplift of the tunnel floor after all of the excavation stages. Results illustrated that using hardening soil models, with sophisticated features including non-linearity pre-failure and high stiffness under small strain, considerably improves the prediction of displacements. It is observed that using hardening soil small strain stiffness model, the accuracy of predictions increased noticeably compared to the field measurements. A full comparison between the results from Mohr-Coulomb and Hardening Soil cases yields some important differences, which are presented in this paper.
Keywords: Tunnel induced settlement, Tunnel-ground interaction, Numerical simulation, Constitutive model, Hardening soil -
The dynamic fracture characteristics of rock specimens play an important role in analyzing the fracture issues such as blasting, hydraulic fracturing, and design of supports. Several experimental methods have been developed for determining the dynamic fracture properties of the rock samples. However, many used setups have been manufactured for metal specimens, and are not suitable and efficient for rocks. In this work, a new technique is developed to measure the dynamic fracture toughness of rock samples and fracture energy by modifying the drop weight test machine. The idea of wave transmission bar from the Hopkinson pressure bar test is applied to drop weight test. The intact samples of limestone are tested using the modified machine, and the results obtained are analyzed. The results indicate that the dynamic fracture toughness and dynamic fracture energy have a direct linear relationship with the loading rate. The dynamic fracture toughness and dynamic fracture energy of limestone core specimens under the loading rates of 0.12- 0.56kN/µS are measured between 9.6-18.51MPa√m and 1249.73-4646.08J/m2, respectively. In order to verify the experimental results, a series of numerical simulation are conducted in the ABAQUS software. Comparison of the results show a good agreement where the difference between the numerical and experimental outputs is less than 4%. It can be concluded that the new technique on modifying the drop weight test can be applicable for measurement of the dynamic behavior of rock samples. However, more tests on different rock types are recommended for confirmation of the application of the developed technique for a wider range of rocks.
Keywords: Dynamic fracturetoughness, Drop weight, Numerical simulation, Limestone -
فرآیند تبدیل به گاز کردن زیرزمینی زغالسنگ یک فرآیند سازگار با محیط زیست است که در آن لایه های زغالسنگ به صورت برجا به گاز تبدیل شده و سپس استخراج می شوند. هدف اصلی از اجرای فرآیند UCG، تولید گاز سنتزی دارای ارزش حرارتی و یا تولید هر یک از گازهای حاصل از فرآیند UCG (مثلا تولید هیدروژن) است. پیش بینی مقدار و ارزش حرارتی گاز تولیدی پیش از اجرای فرآیند UCG، برای انجام تحلیل های اقتصادی ضروری است. از این رو در این پژوهش یک مدل با استفاده از نرم افزار کامسول توسعه داده شده که قادر است تاثیر پارامترهای عملیاتی را بر مقدار، ترکیب و ارزش حرارتی گاز تولیدی پیش بینی نماید. در این پژوهش یک الگوی جدید برای گازی کردن کل زغالسنگ موجود در پهنه های استخراجی معرفی شده است. طبق این الگو که مراحل آن توسط یک الگوریتم نشان داده شده است، علاوه بر این که کل زغالسنگ موجود در هر پهنه تبدیل به گاز می شود؛ ارزش حرارتی گاز تولیدی در حد مورد نیاز به دست می آید. الگوی ارائه شده در این پژوهش با یک مطالعه موردی برای لایه K10 منطقه تخت، معرفی شده است. در نهایت پارامترهای عملیاتی برای تولید گاز سنتزی با مقدار و ارزش حرارتی مناسب برای گازی کردن لایه K10 منطقه تخت به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که در یک دوره 11 ماهه باید 9 کارگاه همزمان با هم فعال باشند و پارامترهای عملیاتی در هر کارگاه شامل دما، فشار کاواک، نرخ تزریق اکسیژن، نرخ تزریق بخارآب و زمان عملیات به ترتیب باید 1273 کلوین، 1 مگاپاسکال، 10 مول بر ثانیه، 20 مول بر ثانیه و 11 ماه باشد. در این صورت لایه ی K10 می تواند خوراک یک نیروگاه برق 27 مگاواتی سیکل ترکیبی گازی (IGCC) را به مدت 22 سال تامین کند.
کلید واژگان: UCG، پارامترهای عملیاتی، شبیه سازی عددی، ارزش حرارتی گاز سنتزی، لایه K10 منطقه تختJournal of Aalytical and Numerical Methods in Mining Engineering, Volume:9 Issue: 19, 2019, PP 107 -120SummaryIn this paper developed a model by COMSOL software that able to predict operational parameters effect on the components and heating value of produced gas during underground coal gasification. In this model for shown the effects of Operational Parameters on UCG process a Case Study has been developed. The results show that this model able to predict the effects of operational parameters on the components and heating value of produced gas in UCG process.
IntroductionUnderground Coal Gasification (UCG) process have a good adaptation with environment, in this process at the first insitu-coal seam converted to syngas and then would be explorated. The main purpose in UCG process is producing syngas with a heating value or producing each gases that producing in UCG process (for example Hydrogen production). Before implement of UCG process, predict of the components and heating value of syngas is necessary to economic analysis. In this paper presented a new model to gasify all coal in each stope, however; the produced gas have a high heating value.
Methodology and ApproachesAccording to this model, moreover to gasify all of coal in each stope, the extent of heating value of produced gas is the same requested amount. Presented model in this research have been introduced with a Case Study for K10 coal seam of Takht region. Finally Operational Parameters to produce syngas with appropriate components and heating value for gasify K10 coal seam is calculated (it should be noted that this design shows only one possible scenarios).
Results and ConclusionsThe results for this case study shown that in a period of 11 months, 9 stopes must be active simultaneously and Operational Parameters in each stope including temperature, cavity pressure, oxygen injection rate, steam injection rate and operation time should be consider 1273K, 1MPa, 10 mol/s, 20 mol/s and 11 months respectively. In this case, K10 coal seam can support feed of 27 MW IGCC-based power plant for 22 years.
Keywords: UCG, Operational Parameters, Numerical Simulation, Heating Value of Syngas, K10 Coal Seam of Takht Region -
امروزه سازه های بزرگ زیرزمینی به منظور توسعه راه و راهآهن، انتقال آب، ذخیرهسازی نفت و گاز، نیروگاه های زیرزمینی، دفن زباله های اتمی و غیره احداث میشوند. از مهم ترین اهداف طراحی این فضاها، ارزیابی پایداری و در صورت لزوم طراحی سیستم نگهداری آنها است. در این پژوهش، پایداری محل انشعاب تونلهای پنستاک از تونل انتقال آب سد رودبار لرستان بررسی شده است. با تجزیه و تحلیل آماری روی نتایج حاصل از آزمایشهای آزمایشگاهی و برجای انجام شده در ساختگاه سد، روابط تجربی موجود و اعمال قضاوت مهندسی، پارامترهای ژئومکانیکی توده سنگ محل انشعاب تعیین شد. با توجه به ضعیف بودن توده سنگ محل انشعاب، محیط سنگی محل انشعاب، به صورت محیط پیوسته در نظر گرفته شد و با استفاده از نرم افزار FLAC3D، مدلسازی گردید. با توجه به نتایج حاصل از مدلسازی عددی و نیز تعیین ناحیه تاثیر (زون پلاستیک)، جهت مهار جابجایی ها و پایدارسازی فضای مذکور، سیستم نگهداری موقت به صورت ترکیبی از شاتکریت و شبکه پیچ سنگ با طول مناسب طراحی شد. مقادیر بیشینه جابجایی به وجود آمده در سقف، کف و دیواره های فضای محل انشعاب، پس از 16 مرحله حفاری و نصب سیستم نگهداری، نشان دهنده پایداری فضای محل انشعاب و مناسب بودن فاصله بین دو تونل پنستاک از یکدیگر است. همچنین بررسی منحنی اندرکنش نیروی محوری- ممان خمشی نشان داد، مقطع شاتکریت طراحی شده پایدار است.کلید واژگان: تونل های پنستاک، پارامترهای ژئومکانیکی، مدلسازی عددی، ناحیه تاثیر، سیستم نگهداری موقتJournal of Aalytical and Numerical Methods in Mining Engineering, Volume:7 Issue: 13, 2017, PP 113 -123Summary In this research, stability of penstock tunnels bifurcation with headrace tunnel of Rudbare-Lorestan dam powerhouse was studied. Due to the weak rock masses at the bifurcation area, the numerical modeling using FLAC3D was performed. According to the results of numerical modeling and determination of plastic zone and the empirical methods, the temporary support system consists of shotcrete and rock bolt with adequate length are suggested. Based on laboratory and in situ tests, the geomechanical parameters are determined.
Introduction Today, large underground structures are constructed in order to transfer the water, oil and gas storage, underground power plants, radioactive waste repositories and etc. With the development and upgrade of infrastructures, tunnel construction is increasing all over the world and tunnel engineers are more aware of the importance of the safety and economics of tunnel construction. Stability of underground structures depend on size and geometry of construction, excavation technique, in situ stress conditions and support system and its installation time.
Methodology and Approaches In order to estimate the deformation modulus of the rack mass in the headrace tunnel, in situ tests including of plate loading and dilatometer tests were performed. Then elasto-plastic behavior was defined for the rock mass by mohr-columb criterion and model was executed numerically to reach static stability. The Bifurcation cavern have been excavated by heading and benching method that is executed through drill and blasting technique.
Results and Conclusions The empirical method suggest shotcrete with rock bolts to support weak rock masses. Also the numerical analysis demonstrate the installation of rock bolts with shotcrete as a temporary support system. Due to the large plastic zone caused by excavation processes, the value of the advancing step 0.8 m was determined. Also, the analysis of rock mass plastic zone in bifurcation area determined a suitable length of 6 meters for rock bolts. During the excavating of rock pillars, the value of change in the axial force acting on the rock bolt in the right wall of the tunnel No. 1, was increased. Also, the excavation of tunnel No. 2 at a distance of 11 meters from the tunnels No. 1, No. 4 and No. 5, was shown the less influence on the value of axial forces applied to the rock bolts. After the 16 stages of excavation advancement steps and installation of support systems, the maximum values of displacement in the roof, floor and walls of the bifurcation, were respectively 2.8, 3.67 and 1.5 cmKeywords: Penstock Tunnels, Geomechanical Parametes, Numerical Simulation, Plastic zone, Temporary support system -
ارزیابی مقاومت توده سنگ در انتخاب محل مناسب، طراحی و اجرای موفق پروژه های معدنی و عمرانی از ملزومات اولیه است. مقاومت فشاری سنگ بکر می تواند به کمک آزمون های استاندارد آزمایشگاهی تعیین شود، درحالی که تعیین این پارامتر برای توده سنگ به شدت درزه دار خیلی مشکل است. تخمین سریع این خصوصیت جهت ارزیابی اولیه، به طور قابل ملاحظه ای هزینه آزمایش های صحرایی را کاهش می دهد. آزمون های آزمایشگاهی زیادی به وسیله محققین مختلف بر روی توده سنگ درزه دار با ترکیب درزه های متفاوت برای تعیین مقاومت فشاری تک محوری انجام شده است. در این تحقیق، مدل های آزمایشگاهی، به کمک روش المان مجزا در حالت سه بعدی به کمک نرم افزار 3DECمدل سازی گردیده و تغییرات مقاومت حداکثر نسبت به تغییرات شیب درزه ها و گام یا قفل شدگی موردبررسی قرار گرفته است و نتایج حاصل از مدل سازی سه بعدی با نتایج آزمایشگاهی و نتایج حاصل از مدل سازی دو بعدی (نرم افزار UDEC) مورد مقایسه قرار گرفت است و ملاحظه شد که نتایج مدل سازی سه بعدی اختلاف کمتری نسبت به مدل سازی دو بعدی از نتایج آزمایشگاهی را نشان می دهند.
کلید واژگان: مقاومت فشاری تک محوره، توده سنگ، 3DEC، UDECAn accurate assessment of strength of jointed rock masses is one of the most important requirements in the site selection، design and successful execution of mining engineering and geotechnical projects. The strength of intact rock can be determined through standardized laboratory tests، although this is very difficult for heavily jointed rock masses. A quick estimation of these properties for preliminary evaluation of alternate sites will considerably reduce field tests costs. A large number of laboratory tests on a jointed rock mass with various joint configurations had been done by many researchers in order to determine the strength of jointed rock under uniaxial loading. In this present paper، an attempt has been made to compare the results between numerical simulation of experimental modeling on strength and deformability of jointed block masses. For this purpose، numerical simulation of experimental tests for rock mass modulus and strength has been done by 3 Dimensional Distinct Element Code (3DEC). Results showed that numerical simulation and experimental testes have a good agreement and numerical simulation can be used in order to estimate deformation modulus of rock mass.Keywords: Numerical Simulation, Uniaxial Compression Test, Jointed Rock Mass, Strength, 3DEC, UDEC -
در حالت کلی، جبهه کار های پیشروی معادن در اعماق زیاد و جدا از شبکه تهویه قرار گرفته اند.کارگرانی که در جبهه کار مشغول اند معمولا در معرض آلودگی هایی نظیر گرد و غبار و گاز قرار دارند.برای تهویه جبهه کار های معدنی معمولا از روش تهویه دهشی استفاده می شود اما طراحی بهینه سیستم تهویه کار دشواری است. معمولا تجمع گاز متان در جبهه کار های معدنی خطرناک است و تجمع این گاز همواره پتانسیل انفجار را با خود دارد. برای حل این مشکل، باید درک دقیقی از چگونگی توزیع و رفتار گاز متان در جبهه کار های معدنی دردست داشت. در این مقاله مدل سه بعدی از سیستم تهویه فرعی معدن مایکی به منظور بررسی رفتار گاز متان با استفاده از نرم افزار ساخته شد. برای دستیابی، به جواب مطلوب،هندسه مدل با استفاده از سلول های مربعی با اندازه 5 سانتی متر در محل جبهه کار، بادبزن و خروجی مدل و سلول های شش وجهی با اندازه 20 سانتیمتر در محل دیواره، کف و سقف مدل شبکه بندی شد. برای مدلسازی جریان مغشوش از معادلات استاندارد و برای توزیع گاز متان از ترکیب متان_هوا استفاده شد. نتایج حاصل از مدل سازی نشان می دهد که رابطه مستقیمی بین جریان بازگشتی و درصد تجمع گاز متان وجود دارد به طوری که در محل تقاطع دیواره با کف و سقف جبهه کار و در زیر لوله تهویه،گاز متان با تجمع بالا است. نتایج حاصل از مدل سازی با استفاده از اندازه گیری برجای انجام شده در معدن مایکی اعتبار سنجی شد و همگرایی مطلوبی بین نتایج مدل سازی و داده های برجا بدست آمد.
کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، رفتار گاز متان، معدن مایکیIn general، mine faces are separated from the mine ventilation network. In mine face workers are exposed to contaminants such as dust and gas. Mine faces are ventilated by auxiliary ventilation optimal design of this system is very complicated. Accumulation of methane gas in mine faces have high potential of disaster. In order to solve this problem، we must have Comprehensive view of methane behavior and distribution in mine faces. In this paper، in order to reach this goal، three-dimensional model of auxiliary ventilation system of Mike mine was constructed by CFD code fluent. model geometry was meshed by hybrid cell: Quadrilateral cell with 5 cm in model face، fan and out let and Hexagonal cell with 20 cm in model ceiling، floor. Fluid turbulence flow and methane concentration are modeled with and methane air mixture. According to simulation result there is direct relation between high concentration of methane and return flow so high concentration of gases occurs under ventilation ducts and face corners. Finally، there is a good agreement between numerical result and mike mine Measurements.Keywords: Min Face, Face Ventilation, Auxiliary Ventilation, Methane, Gas Behavior, Numerical Simulation, Hybrid Mesh, CFD, Mike Mine
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.