rock bridge
در نشریات گروه مهندسی معدن-
شکستگی ها معمولا به شکل درزه ها و ریزترک ها در توده سنگ یافت می شوند و مکانیسم شکست آن ها به شدت به الگوی همرسی ترک بین ناپیوستگی های از قبل موجود بستگی دارد. تعیین رفتار شکست درزه های ناممتد یک مسئله مهندسی است که پارامترهای مختلفی ازجمله خصوصیات مکانیکی توده سنگ، تنش نرمال و نسبت سطح درزه به سطح برشی کل (ضریب درزه داری) را شامل می شود. در این مقاله، به منظور پیش بینی تنش همرسی ترک از دو روش یادگیری ماشین شامل الگوریتم بهینه ساز گرگ خاکستری (GWO) و برنامه ریزی بیان ژن (GEP) استفاده شده است. بدین منظور 8 پارامتر ورودی موثر بر تنش همرسی ترک ازجمله ضریب درزه داری (JC)، تنش نرمال (σn)، مقاومت فشاری تک محوره (σc)، مقاومت کششی (σt)، نسبت پواسون (υ)، مدول الاستیسیته (E)، مقاومت چسبندگی (C) و زاویه اصطکاک داخلی (φ) بر اساس نتایج 450 آزمایش برش مستقیم انجام شده بر روی نمونه های شامل 2 دسته درزه ناممتد ساخته شده از ترکیب گچ، سیمان و آب انتخاب و سپس روش های GWO و GEP پیاده سازی گردیدند. به منظور ارزیابی کارایی مدل ها در پیش بینی تنش همرسی ترک در نمونه ها، از 3 شاخص ضریب تعیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین خطای مطلق (MAE) برای داده های آموزش و تست استفاده شد. مقادیر ضریب تعیین روش های GWO و GEP برای داده های آموزش به ترتیب 962/0 و 938/0 و برای داده های تست به ترتیب 996/0 و 981/0 به دست آمد که نشان دهنده کارایی بالاتر روش GWO در مقایسه با GEP است. به علاوه، نتایج نشان داد که مقادیر شاخص های RMSE و MAE در هر دو مرحله آموزش و تست برای الگوریتم GWO کمتر از روش GEP می باشند که بیانگر خطای کمتر الگوریتم GWO و قابلیت اطمینان و دقت بالاتر آن نسبت به روش GEP است. بااین حال، می توان گفت که دو روش مورداستفاده دارای دقت بالایی بوده و بر اساس روش GEP رابطه ای جهت پیش بینی تنش همرسی ترک ارائه شد. همچنین، نتایج آنالیز اهمیت نشان می دهد که از بین پارامترهای ورودی، تنش نرمال (σn) و ضریب درزه داری (JC) به ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را بر تنش همرسی ترک دارند.کلید واژگان: درزه ناممتد، پل سنگ، تنش همرسی ترک، الگوریتم بهینه ساز گرگ خاکستری، برنامه ریزی بیان ژنJournal of Aalytical and Numerical Methods in Mining Engineering, Volume:14 Issue: 40, 2024, PP 35 -47Concretes frequently contain joints and microcrack fractures, and the failure mechanism of these fractures is highly dependent on the pattern of crack coalescence between pre-existing flaws. Determining the non-persistent joints' failure behavior is an engineering challenge that incorporates several factors, including the ratio of the joint surface to the total shear surface, normal stress, and the mechanical characteristics of the concrete. This paper aims to utilize grey wolf optimizer (GWO) and gene expression programming (GEP) algorithms for the prediction of the crack coalescence stress (CCS). For this purpose, 8 input parameters affecting the CCS including jointing coefficient (JC), normal stress (σn), uniaxial compressive strength (σc), tensile strength (σt), Poisson's ratio (υ), modulus of elasticity (E), cohesion strength (C) and internal friction angle (φ) were selected based on the results of 450 direct shear tests conducted on specimens including 2 sets of non-persistent joints made of gypsum, cement, and water. The GWO and GEP techniques were then implemented. Three performance indicators of determination coefficient (R2), root mean square error (RMSE), and mean absolute error (MAE), were employed for the training and testing phases to evaluate the efficiency of the suggested models. The R2 values for GWO and GEP for the training phase were 0.962 and 0.938, respectively, while for the testing phase were 0.996 and 0.981, indicating that the GWO algorithm is more efficient than GEP. Moreover, the findings reveal that the GWO algorithm exhibits lower RMSE and MAE values in both the training and testing phases compared to the GEP method. However, it can be professed that the two methods used have high reliability and accuracy. Also, based on the GEP method, a formula was derived and presented for prediction of CCS. At last, according to the sensitivity analysis, it was found that the normal stress (σn) and jointing coefficient (Cu) have the greatest and least influence on CCS, respectively...Keywords: Non-Persistent Joint, Rock Bridge, Crack Coalescence Stress, Grey Wolf Optimizer (GWO), Gene Expression Programming (GEP)
-
مجله محیط و معدن، سال چهاردهم شماره 4 (Autumn 2023)، صص 1361 -1371
In this paper, the effect of variations in the number and area of the rock bridges on the non-persistent discontinuities is investigated. In this regard, blocks containing rock bridges and joints with dimensions of 15 cm * 15 cm * 15 cm are prepared from plaster. The available rock bridges that have occupied 0.2, 0.4, and 0.6 of the shear surface show latitudinal extension along the shear surface. There are variations in the number and extension of the rock bridges in the fixed area. For each of the samples, tests are performed on three blocks of the same material, by putting it under various direct normal stresses. Normal stresses were 3.33, 5.55, 7.77 kg/cm2. Also the obtained shear strength by laboratory tests was compared with the outputs of Jenning's criterion and Guo and Qi's criterion to determine the accuracy of these criteria for predicting the shear strength of non-persistent joints. The results show that the tensile crack started in the rock bridge under normal stress of 3.33 kg/cm2. Mixed-mode tensile shear cracks were propagated in the rock bridge under a normal stress of 5.55 kg/cm2, while a pure shear crack developed in the rock bridge under a normal stress of 7.77 kg/cm2. With the increase of normal stress, the number of microfractures increased. The variance in the number of rock bridges in the fixed area of the rock bridge does not affect the friction angle along the shear surface. Furthermore, the cohesion along the shear surface shows a small decrease with the increasing number of rock bridges. Also by the increase in the area of rock bridges, the friction angle along the shear surface remains constant, while at the same time, there is an almost linear increase in cohesion. Guo and Qi's criterion predicts the shear strength of the non-persistent joint exactly close to the shear strength of the physical samples.
Keywords: rock bridge, shear failure, Shear Properties -
مجله محیط و معدن، سال یازدهم شماره 4 (Autumn 2020)، صص 1007 -1022
In this work, the effect of rock bolt angle on the shear behavior of Rock Bridges is investigated using the particle flow code in two dimensions (PFC2D) for three different Rock Bridge lengths. Firstly, the calibration of PF2D is performed to reproduce the gypsum sample. Then the numerical models with the dimensions of 100 mm * 100 mm are prepared. The Rock Bridge is created in the middle of the model by removal of the narrow bands of discs from it. The uniaxial compressive strength of the Rock Bridge is 7.4 MPa. The Rock Bridge lengths are 30 mm, 50 mm, and 70 mm. The rock bolt is calibrated by a parallel bond. The tensile strength of the simulated rock bolt is 360 MPa.One rock bolt is implemented in the Rock Bridge. The rock bolt angles related to the horizontal axis are the changes from 0 to 75 degrees. Totally, 18 models are prepared. The shear test condition is added to the models. The normal stress is fixed at 2 MPa, and the shear load is added to the model till failure occurs. The results obtained show that in a fixed rock bolt angle, the tensile crack initiates from the joint tip and propagates parallel to the shear loading axis till coalescence to rock bolt. In a constant Rock Bridge length, the shear strength decreases with increase in the rock bolt angle. The highest shear strength occurs when the rock bolt angle is 0°.
Keywords: rock bridge, rock bolt, PFC2D -
مطالعه رفتار گسیختگی درزه های ناممتد با توجه به نقش آن ها در توسعه ناپایداری های موضعی و کلی در ساختارهای سنگی بسیار حائز اهمیت است. مطالعه این درزه ها بهبود طراحی در پروژه های مهندسی را به ارمغان می آورد. حضور درزه-های ناممتد در توده های سنگ، ضمن تشکیل ساختارهایی به نام پل سنگ، مقاومت برشی را افزایش. به منظور مطالعه تاثیر درزه های ناممتد بر رفتار برشی پل سنگ، بارگذاری تک محوره روی 24 نمونه گچی حاوی درزه های ناممتد به ابعاد cm5×cm10× cm10 انجام گردید. هر نمونه شامل 4 درزه ناممتد می باشد. در نمونه های مختلف طول درزه ها متفاوت بوده ولی در یک نمونه طول درزه ها یکسان می باشد. طول درزه ها در نمونه های مختلف برابر است با cm1، cm2، cm3 و cm4. در نمونه با طول درزه یکسان، زاویه داری درزه ها عبارتست از °0، °15، °30، °45، °60 و °75 . نتایج نشان می دهند که الگوی رشد ترک تحت تاثیر طول درزه ، زاویه داری درزه و طول پل سنگ قرار دارد مادامیکه نیروی شکست نمونه ها تابع الگوی شکست مدل می باشد. همزمان با انجام آزمون های آزمایشگاهی، شبیه سازی های عددی توسط نرم افزار PFC2D انجام شد. مشابه نمونه های آزماشگاهی، مدل های عددی دارای طول درزه cm1، cm2، cm3 و cm4 می باشند که در هر طول درزه، زاویه داری درزه °0 و°45 است. الگوی شکست مدل های عددی و نمونه آزمایشگاهی یکسان بوده مادامیکه نیروی شکست نمونه های عددی بیشتر از نمونه های آزمایشگاهی است.کلید واژگان: درزه های ناممتد، رشد ترک، پل سنگ، بارگذاری تک محوره، PFC2DInvestigation of behavior of non-persistent joint is important in rock structure stability. This leads to improvement in rock engineering project design. Rock bridges in non-persistent joint increase shear strength of failure surface. For investigation of shear behavior of rock bridge, 24 gypsum samples with dimension of 10 cm × 10 cm × 5 cm were prepared. The joint lengths in various samples are different but in the one sample the joint length are similar. Joint lengths change from 1 cm to 4 cm. in each joint length, joint angularity was 0, 15, 30, 45, 60, 75 degrees. These samples were tested under uniaxial compression test. The results show that failure pattern was affected by joint length, joint angularity and rock bridge length while failure load was controlled by failure pattern. Concurrent with experimental test, numerical simulation was performed using PFC2D software. The joint lengths in numerical model change from 1cm to 4 cm with increment of 1cm. In each joint length, the joint angularity is 0° and 45°. Failure pattern in numerical model was similar to experimental sample while failure load in numerical model was more than experimental outputs.Keywords: non-persistent joints, crack growth, rock bridge, uniaxial testing
- 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.