فهرست مطالب

روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن - پیاپی 40 (پاییز 1403)

نشریه روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن
پیاپی 40 (پاییز 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/07/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • نادر موسایی، محمدحسین خسروی*، محمدفاروق حسینی صفحات 1-10

    پیش بینی درست رفتار زمین حین حفاری تونل نسبت به آنچه در واقعیت اتفاق خواهد افتاد، یک امر بسیار پر چالش، به ویژه در تونل های شهری است. از طرفی هرقدر این پیش بینی سریع و بدون نیاز به صرف هزینه بیشتر باشد به مراتب باارزش تر خواهد بود. در مطالعه حاضر سعی شده است که کارایی مدل رفتاری هایپوپلاستیک برای پیش بینی نتایج حاصل از مدل سازی فیزیکی در آزمایشگاه موردبررسی قرار گیرد. برای این منظور، در این تحقیق رفتار محیط اطراف یک تونل در حال حفر در محیط ماسه ای با استفاده از مدل رفتاری هایپوپلاستیک شبیه سازی شده و خصوصیات مقاومتی خاک موردمطالعه بر اساس نتایج آزمایش سه محوره صحت سنجی شده است. هم زمان با شبیه سازی فرایند حفر تونل، مقادیر نشست سطح زمین و تغییرات تنش در خاک بالای تونل، به ازای مقادیر مختلف چگالی خاک و عمق تونل، اندازه گیری شده و نتایج با مدل سازی فیزیکی و روش تحلیلی مقایسه شد. نتایج این تحقیق مطابقت خوبی با نتایج مدل سازی فیزیکی و تئوری نشان می دهد. بر اساس نتایج این تحقیق، مدل رفتاری هایپوپلاستیک قابلیت پیش بینی رفتار خاک های دانه ای سست را دارد. همگرایی تونل منجر به آشفتگی میدان تنش اطراف تونل شده و بر اثر پدیده قوس زدگی خاک در اطراف تونل، توزیع تنش از حالت خطی خارج می شود. در شرایط یکسان، اگرچه با افزایش عمق تونل زون گسیخته بالای تونل گسترش می یابد، نشست سطح زمین کاهش پیدا می کند.

    کلیدواژگان: تونل های کم عمق، مدل هایپوپلاستیک، مدل سازی عددی، زون گسیخته بالای تونل
  • پوریا کیانوش، ناصر کشاورز فرج خواه*، پیمان افضل، عماد جمشیدی، امیرحسین بانگیان تبریزی، علی کدخدایی صفحات 11-34

    آگاهی دقیق از فشارهای منفذی و شکست سازند برای حفر چاه ها به صورت ایمن با وزن گل مطلوب ضروری است. این مطالعه چالشی در زمینه مطالعات فشار سازند در میدان آزادگان جنوبی است که عموما کربناته بوده و به جز سازند کژدمی فاقد لایه شیلی هستند. جهت مطالعات فشار سازند در عمیق ترین سازند مخزنی فهلیان، نیاز به مدل سازی کلیه سازندهای بالایی جهت کسب نتایج دقیق تر است. با توجه تعداد کم جفت داده های فشارموثر-سرعت در کل داده های سازند فهلیان و ضریب همبستگی بسیار پایین رابطه باورز، نیاز به تفکیک این سازند به دو بخش بالایی و پایینی و انجام مدل سازی به تفکیک سازند ها پس از تکمیل مکعب های سرعت فشاری و فشار موثر بوده است. این مطالعه بر اساس داده های 23 حلقه چاه و تعبیر و تفسیر داده های لرزه ای صورت گرفته است و مدل های فشار موثر، منفذی و شکست سازند از مدل های زمین آماری ترکیبی تعیین شده و با مدل فرکتالی فشار-حجم مورد صحت سنجی قرار گرفته اند. بیشترین میزان همبستگی بین مکعب نهایی فشار موثر و مکعب سرعت مربوط به سازندهای فهلیان پایینی با 86/0 و ایلام با 71/0 است. بر اساس مکعب های نهایی فشار سازند، حداکثر فشار منفذی به میزان 10000 پام در سازندهای گدوان تا فهلیان بالایی و حداکثر فشار شکست سازند نیز به میزان 13000 پام در سازندهای فهلیان پایینی تا گوتنیا به دست آمده است. در این تحقیق نوآوری جدیدی برای مطالعه فشارهای سازند به روش فرکتالی فشار-حجم انجام شده است. همچنین جهت ساخت مدل نهایی مکعب فشارهای سازندی در کل وسعت میدان آزادگان جنوبی، برای اولین بار از ترکیب روش های زمین آماری شبیه سازی گوسی متوالی و کوکریجینگ با مکعب مقاومت صوتی حاصل از وارون سازی لرزه ای به صورت توام استفاده شده است. بر اساس محاسبه ماتریس لوگرشیو حاصل از مدل فرکتالی مقدار-حجم، بیشترین میزان تطبیق نهایی در بازه های سنگ آهک غالب به میزان 74/0 مربوط به سازندهای آسماری تا سروک محاسبه شده که نشان از تطابق بالای مدل مکعب فشار منفذی با استفاده از ترکیب شبیه سازی گوسی متوالی توام با کوکریجینگ و امپدانس صوتی حاصل از وارون سازی است.

    کلیدواژگان: مدل سرعت لرزه ای، شبیه سازی گوسی متوالی، مکعب فشار سازندی، مدل فرکتالی فشار- حجم، ماتریس لوگرشیو
  • وهاب سرفرازی*، فریبرز متین پور، شادمان محمدی بلبان آباد، مسعود منجزی صفحات 35-47
    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.
    کلیدواژگان: درزه ناممتد، پل سنگ، تنش همرسی ترک، الگوریتم بهینه ساز گرگ خاکستری، برنامه ریزی بیان ژن
  • جواد کمالی، حسین جلالی فر*، علیرضا یاراحمدی بافقی صفحات 49-64

    عملیات آتشباری یکی از مهم ترین و پرهزینه ترین عملیات در فرایند معدنکاری است. آتشباری درواقع، ابتدای سیستم خردایش سنگ در معدن است. همچنین آتشباری تولیدکننده سنگ موردنیاز مراحل بعدی خردایش است. ابعاد محصول تولیدی آتشباری، نقش بسزایی در قابلیت خردایش سنگ شکنی و آسیاکنی خواهد داشت، به این دلیل، جهت تولید محصول با ابعاد مناسب ابتدا لازم است شناخت کافی از شرایط فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی بلوک های معدنی حاصل شود. در این پژوهش با مطالعه 26 بلوک سنگ آهن معدن چغارت بعد از عملیات آتشباری، نسبت به برداشت ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی بلوک های معدن چغارت اقدام شد. در ادامه، بعد از عملیات آتشباری با تصویربرداری از سطح بلوک منفجرشده، اقدام به آنالیز تصویری ابعاد محصول آتشباری گردید. در مرحله بعد، از سطح بلوک آتشباری شده نمونه های سنگی ای جهت انجام آزمایشات ژئومکانیکی و شیمیایی اخذ شد. بعد از انجام آزمایشات، ارتباط بین ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی سنگ های مورد آزمایش با ابعاد محصول آتشباری (D50) موردبررسی قرار گرفت. ویژگی های موردبررسی در این مطالعه شامل: مقاومت فشاری تک محوره، مدول الاستیسیته، ضریب پواسون، مقاومت کششی غیرمستقیم، چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی، درصد سیلیس، آهن و اکسید آهن موجود در بلوک آتشباری می باشند. در پایان، با استفاده از روش تحلیل آماری رگرسیون خطی تک متغیره و چند متغیره، معادلاتی برای تخمین ابعاد محصول تولیدی (D50) حاصل از انفجار با استفاده از ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی توده سنگ های محصول آتشباری با ضریب تعیین (48/92) درصد برای D50 پیش بینی گردید.

    کلیدواژگان: آتشباری، دانه بندی، سنگ آهن، معدن چغارت، مقاومت فشاری، رگرسیون خطی
  • محمود ربانی بیدگلی* صفحات 65-78

    با توجه به کاربردهای گسترده ی لوله های بتنی مدفون متخلخل حاوی جریان سیال در زمینه مهندسی عمران، ارائه یک مدل ریاضی مناسب جهت تحلیل پایداری و عملکرد دینامیکی آنها امری اساسی است. در این راستا، یک لوله بتنی مدفون با در نظر گرفتن تخلخل در مصالح بتنی و بستر اطراف تدوین می شود که به وسیله نانوذرات سیلیس تقویت شده است. سازه با استفاده از المان های پوسته استوانه و با بهره گیری از تئوری ردی مدل سازی می شود. برای محاسبه نیروی ناشی از جریان سیال درونی لوله، از معادله ناویراستوکس استفاده می گردد. تاثیر نانوذرات در لوله با استفاده از مدل اختلاط مدل نمایی می شود، و بستر خاک نیز با بهره گیری از فنرهای عمودی و لایه های برشی شبیه سازی می گردد. در نهایت، با بهره گیری از اصل همیلتون، معادلات حاکم بر سازه استخراج می شوند. برای تحلیل سازه از روش عددی المان محدود بزیر استفاده می شود و تاثیر پارامترهایی همچون درصد حجمی نانو ذرات، تخلخل بتن، بستر خاک، سیال درون لوله، و پارامترهای هندسی بررسی می شود. نتایج حاصل از تحلیل نشان می دهند که با افزایش درصد حجمی نانوذرات از صفر به 3 درصد، بیشینه فرکانس و سرعت بحرانی سیال به ترتیب 35 درصد و 38 درصد افزایش می یابد. همچنین، با افزایش تخلخل بتن از صفر به 6/0، فرکانس بیشینه و سرعت بحرانی سیال به ترتیب 26 درصد و 18 درصد کاهش می یابد. این نتایج می توانند به بهبود در طراحی و بهینه سازی لوله های بتنی حاوی جریان سیال منجر شوند و در فهم بهتر رفتار دینامیکی این سازه ها کمک نمایند.

    کلیدواژگان: لوله بتنی مدفون، معادله ناویر-استوکس، نانو ذرات سیلیس، تخلخل، تئوری برشی مرتبه بالا، روش عددی المان محدود بزیر
  • مجتبی مرادی پور، محمد حیاتی* صفحات 79-88

    در صنعت سنگ های ساختمانی و تزئینی، تلاطم قیمت سنگ، علاوه بر اینکه مصرف کنندگان را با ریسک و عدم قطعیت مواجه می سازد، برای تولیدکنندگان، تجار و کارگران شاغل در صنعت سنگ نیز مشکلاتی به وجود می آورد. یکی از راه های کنترل ریسک قیمتی، استفاده از قراردادهای پیش خرید-پیش فروش و یا استفاده از قراردادهای اختیار معامله است. در این مقاله قراردادهای اختیار خریدوفروش از نوع اروپایی و هم چنین آسیایی را بر روی سنگ های نما و ساختمانی لرستان تعریف می کنیم. سپس قیمت اختیارهای معامله خریدوفروش را به صورت منصفانه به دست می آوریم. ازآنجاکه قیمت سنگ های ساختمانی و نما معمولا با جهش های شدیدی همراه است، پارامتر تغییرپذیری برای این فراورده ها عدد نسبتا بزرگی است و این باعث می شود قیمت اختیارهای معامله اروپایی افزایش یافته و به تبع آن جذابیت این قراردادها برای فعالین این حوزه کاهش یابد. استفاده از اختیارهای معامله آسیایی دارای این مزیت است که به جای قیمت های لحظه ای، میانگین قیمت ها را در بازه های زمانی مشخص مورداستفاده قرار می دهد؛ لذا ریسک قراردادهای آسیایی نسبت به نوع اروپایی پایین تر بوده و این قراردادها برای محصولات دارای جهش قیمتی مناسب تر هستند. محاسبه قیمت اختیارهای اروپایی با استفاده از فرمول بلک شولز و به آسانی صورت می گیرد درحالی که تعیین قیمت اختیارهای آسیایی مستلزم به کارگیری برخی روش های پیچیده عددی است. در این پژوهش از روش شبیه سازی مونت کارلو با 5000 مسیر برای محاسبه قیمت اختیارهای آسیایی با تاریخ انقضای یک سال استفاده می کنیم. نرخ بهره بانکی را 20 درصد در نظر گرفته و برای محاسبه تلاطم تاریخی قیمت سنگ قیمت، از جدول سوابق 48 ماهه سنگ های چینی کوپ مستخرج از یکی از معادن شهرستان دورود در بازه فروردین 96 تا اسفند 99 استفاده می کنیم. اختیارهای معامله را به ازای قیمت های اعمال مختلف محاسبه می کنیم. نتایج به دست آمده نشان می دهد اختیارهای خرید معامله آسیایی نسبت به نوع اروپایی خود قیمت پایین تری داشته، بنابراین برای سرمایه گذاران جذابیت بیشتری خواهند داشت.

    کلیدواژگان: اختیارهای معامله آسیایی، سنگ های ساختمانی، مدیریت ریسک
  • هادی رضایی، علی رضا کارگر*، مهدی موسوی صفحات 89-98

    یکی از مهم ترین مسائل در طرحی فضاهای زیرزمینی، ارزیابی پایداری حفره با گذشت زمان است.  از این رو ارائه مدلی که از طریق آن بتوان میدان تنش و تغییر شکل ایجاد شده ناشی از حفاری را بخوبی پیش بینی کرد حائز اهمیت است. در این مقاله به ارائه یک راه حل عددی برای تعیین میدان تنش و جابجایی اطراف تونل های دایروی شکل با گذشت زمان، با فرض رفتار ویسکو-الاستو-پلاستیک نرم شونده برای توده سنگ اطراف تونل، پرداخته می شود. با استفاده از راه حل عددی ارائه شده، که بر اساس روش تفاضل محدود همراه با المان بندی توده سنگ اطراف می باشد، می توان مدل های رفتاری مختلف توده سنگ شامل پلاستیک کامل، نرم شونده و شکننده را همراه با تغییر شکل ویسکوز شبیه سازی کرد. با بکارگیری روش عددی پیشنهادی و با فرض همگن و همسانگرد بودن توده سنگ اطراف حفره، تحت تنش هیدروستاتیک معین، مقادیر تنش و جابجایی وابسته به زمان، و منحنی عکس العمل زمین در بازه های زمانی مختلف پس از حفر بدست می آید. در ابتدا راه حل با استفاده از مدلسازی در نرم افزار فلک و همچنین راه حل کارگر اعتبارسنجی گردید، سپس از یک نوع توده سنگ، به عنوان مثال، برای رسم منحنی عکس العمل زمین در بازه های زمانی مختلف استفاده  شده و مقادیر جابجایی دیواره در حالت های پلاستیک-کامل، شکننده و نرم شونده با هم مقایسه می شوند. مشخص می شود که بعلت تاثیر متفاوت گسترش زون پلاستیک و اندازه مولفه انحرافی تانسور تنش، میدان جابجایی و نمودار منحنی عکس العمل زمین برای هر مدل رفتاری توده سنگ رفتار متفاوتی را از خود نشان می دهد. در نهایت با بررسی اندرکنش میان نگهداری و توده سنگ مشخص می شود که با گذشت زمان های طولانی از نصب نگهداری، حالت پلاستیک نرم شونده باعث ایجاد بیشترین فشار وارد بر نگهداری می شود. معیار شکست استفاده شده در راه حل پیشنهادی معیار موهر-کلمب است.

    کلیدواژگان: تونل های دایروی، مدل ویسکوالاستوپلاستیک، منحنی عکس العمل زمین، رفتار وابسته به زمان
  • پویا اسدی هارونی*، امید اصغری صفحات 99-111

    تکینگی ویژگی انواع فرآیندهای طبیعی غیرخطی مانند فرآیندهای هیدروترمال در پوسته زمین است که باعث ایجاد ذخایر دارای غلظت های بالایی از فلزات می شود. نتیجه نهایی این فرآیندها بروز ویژگی های فرکتالی یا چند فرکتالی است که روش های متعددی برای شناسایی این ویژگی ها وجود دارد. روش نقشه توزیع تکینگی ازجمله آنالیزهای چند فرکتال بوده که بر اساس شاخص تکینگی و به عنوان ابزاری برای جدایش آنومالی از زمینه یا جدایش آنومالی های محلی از ناحیه ای توسعه یافته است. در این پژوهش از روش نقشه توزیع تکینگی چند عنصری برای تعیین آنومالی های ژئوشیمیایی، ویژگی های ساختاری و تعین نحوه ارتباط بین عناصر در منطقه مینرالی قره چر واقع در 42 کیلومتری جنوب باختر شهر سقز، استان کردستان، استفاده شده است. بانک داده شامل تعداد 1104 نمونه لیتوژئوشیمیایی با 8 عنصر آنالیز شده شامل Au, As, Ag, Cu, Sn, Mo, Zn, Pb بود که ماهیت ترکیبی و همبستگی کاذب متعاقب داده ها در سیستم بسته باعث شد تا از تحلیل مولفه های اصلی بر روی داده های تحت تبدیل لگاریتمی ایزومتریک استفاده شود. با توجه به نتایج حاصل از آن ارتباط بین عناصر As و Cu بر روی مولفه اصلی اول و مولفه اصلی دوم نشان دهنده عملکرد مستقل طلا در این منطقه است. استفاده از روش نقشه توزیع تکینگی بر روی این نتایج، مناطق امیدبخش و پر پتانسیلی را برای عملیات اکتشافی معرفی کرده که با توجه به تطابق این مناطق با آلتراسیون های فیلیک، اکسیدهای آهن، کانه های سولفیدی و سلول های پر عیار طلا از اعتبار بالایی برای کانه زایی برخوردارند. درنهایت با توجه به نتایج حاصل از نقشه های توزیع تکینگی می توان بیان نمود که این منطقه دارای دو تیپ متفاوت کانه زایی حرارت متوسط (مزوترمال) تا حرارت بالا در نیمه جنوبی و نوع حرارت پایین (اپی ترمال) تا مزوترمال در نیمه شمالی است؛ اما به توجه به حضور کانسارهای معروف طلای تیپ مزوترمال (کوهزایی) کرویان و قلقله واقع در نزدیکی منطقه قره چر، می توان عنوان نمود که احتمال حضور کانی سازی طلای تیپ کوهزایی بیشتر است، به طوری که می توان از معیارهای اکتشافی این تیپ کانسار برای اکتشافات بعدی در این منطقه استفاده نمود.

    کلیدواژگان: کانی زایی طلا، نقشه توزیع تکینگی، تبدیل لگاریتمی ایزومتریک، تحلیل مولفه های اصلی، قره چر
|
  • Nader Moussaei, Mohammadhossein Khosravi *, Mohammadfarouq Hossaini Pages 1-10

    Correctly predicting the behavior of the ground during tunnel excavation compared to what will happen in reality is a very challenging matter, especially in urban tunnels. On the other hand, the faster this prediction is and without the need to spend more money, the more valuable it will be. In the present study, the goal is to investigate the effectiveness of a hypo-plastic model to predict the results of physical modeling in the laboratory. For this purpose, the behavior of the surrounding environment of a tunnel in sandy soil was simulated using a hypo-plastic behavioral model, and the resistance characteristics of the studied soil were validated based on the triaxial test results. At the same time as simulating the tunnel excavation process, the settlement of the ground surface and stress changes in the soil above the tunnel were measured for different values of soil densities and tunnel depths. The results of this research showed a good agreement with the results of physical and theoretical modeling. Based on the results of this research, the hypo-plastic model can predict the behavior of loose granular soils. Convergence of the tunnel leads to disturbance of the stress field around the tunnel, and due to the phenomenon of soil arching around the tunnel, the stress distribution deviates from the linear state. Under the same conditions, although the loosened zone above the tunnel expands with the increase of the tunnel depth, the settlement of the ground surface decreases.

    Keywords: Shallow Tunnels, Hypoplastic Model, Numerical Modeling, Loosened Zone Above The Tunnel
  • Pooria Kianoush, Nasser Keshavarz Faraj Khah *, Peyman Afzal, Emad Jamshidi, Amirhossein Bangian Tabrizi, Ali Kadkhodaie Pages 11-34

    An authentic understanding of formation pore and fracture pressures is essential to define a safe and optimum mud window in drilling oil and gas wells. This investigation is a challenge in formation pressure studies in the South Azadegan field, which is typically carbonated with very low traces of shale beds, except in the Kazhdumi Formation. The wells drilled in this field hinged on the geological information and pore pressure alterations, can be categorized into three classes; Gachsaran, Pabdeh, and surface formations containing marl. These parameters directly affect the selection of the casing shoe depth and the well schematic. Correspondingly, target reservoir formations, i.e., Sarvak, Kazhdumi, Gadvan, and Fahliyan, and well profiles are other parameters that can classify wells in terms of drilling. It is necessary to analyze and model all upper formation pressures to obtain more precise results to investigate the pore pressure profile in these formations. Effective pressure log data reveals an increasing trend in formation pressure with depth in all wells. Besides, there are a few effective pressure-velocity data pairs in the total data of the Fahliyan Formation of Azadegan wells. With the small number of effective pressure-velocity data pairs in the total data of the Fahliyan Formations of Azadegan wells and the very low correlation coefficient of the Bowers relation for the wells of the Fahliyan Formations, it was necessary to separate this formation into two upper and lower parts. So the modeling has been performed by constructing compressional velocity-effective pressure cubes. This research was based on the data gathered from various drilled wells in this region and the interpretation of seismic data. Also, the effective, pore and formation fracture models have been determined from the integrated geostatistical models validated with the pressure-volume fractal model. The most heightened correlation between the final velocity and effective pressure cubes corresponds to the Ilam with 0.71 and the lower Fahliyan Formations with 0.86, which signifies the model's accuracy with the original data. Based on the final pressure cubes of the formation, the maximum pore pressure of 10,000 psi in the Gadvan to Upper Fahliyan Formations and the maximum fracture pressure of 13,000 psi in the lower Fahliyan to Gotnia Formations have been obtained. In this research, an innovation has been made to study the formation pressures utilizing fractal pressure-volume (P-V) methods. Also, for the construction of the final formation pressure cube model in the entire area of the South Azadegan field, for the first time, the combination of geostatistical methods of sequential Gaussian simulation (SGS) and co-kriging with the acoustic impedance (AI) cube obtained from seismic inversion has been used together. Computation of the Logratio matrix resulting from the fractal pressure-volume model revealed the maximum overall accuracy (OA) in the dominant limestone intervals as 0.74 at the depths of 2000-3000 meters, corresponding to the Sarvak to Asmari Formations. The results exhibit the high correspondence of the pore pressure cube model, obtained by sequential Gaussian simulation (SGS) combined with co-kriging and acoustic impedance inversion...

    Keywords: Seismic Velocity Model, Sequential Gaussian Simulation, Formation Pressure Cube, P-V Fractal Model, Logratio Matrix
  • Vahab Sarfarazi *, Fariborz Matinpoor, Shadman Mohamadi Bolban Abad, Masoud Monjezi Pages 35-47
    Concretes 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)
  • Javad Kamali, Hossein Jalalifar *, Alireza Yarahmadi Bafghi Pages 49-64

    Blasting operation is one of the most important and costly operations in the mining process. Blasting is the beginning of the rock comminution system in the mine. The dimensions of the blasted product will play a significant role in the ability of stone crushing and grinding, for this reason, to produce a product with suitable dimensions, it is first necessary to obtain sufficient knowledge of the physical, mechanical, and chemical conditions of mineral blocks. In this research, by studying 26 iron ore blocks of the Chogharat mine, after the blasting operation, the physical, mechanical, and chemical characteristics of the ore blocks were taken. In the following, after blasting operation, by taking pictures from surface of the exploded block, an image analysis of the dimensions of blasting product was carried out. In the next step, stone samples were taken from the surface of the fired block to conduct geomechanical and chemical tests. After conducting the tests, the relationship between the physical, chemical, and mechanical characteristics of the tested stones with the dimensions of the Blast products (D50) was investigated. The characteristics examined in this study include uniaxial compressive strength, modulus of elasticity, Poisson's ratio, indirect tensile strength, cohesion, internal friction angle, and percentage of silica, iron, and iron oxide in the Blasted block. Finally, using univariate and multivariate linear regression statistical analysis, equations to estimate the dimensions of the product (D50) resulting from the blasting using the physical, mechanical, and chemical characteristics of the rock masses of the explosive product. With coefficients of determination (R2) 92.48% for D50 were predicted...

    Keywords: Blasting, Rock Fragmentation, Iron Ore, Linear Regression, Uniaxial Compressive Strength
  • Mahmood Rabani Bidgoli * Pages 65-78

    Considering the widespread applications of perforated concrete pipes containing fluid flow in civil engineering, providing a suitable mathematical model for analyzing their stability and dynamic performance is essential. In this regard, a buried concrete pipe is formulated, taking into account the permeability of concrete materials and the surrounding soil, reinforced with silica nanoparticles. The structure is modeled using cylindrical shell elements and by employing the theory of elasticity. To calculate the force induced by the fluid flow inside the pipe, the Navier-Stokes equation is utilized. The influence of nanoparticles in the pipe is modeled using a mixing model, and the soil bed is simulated using vertical springs and shear layers. Finally, by applying Hamilton's principle, the governing equations of the structure are extracted. The Bezier finite element method is employed for structural analysis, and the effects of parameters such as the volume fraction of nanoparticles, concrete permeability, soil bed, fluid inside the pipe, and geometric parameters are investigated. The results of the analysis indicate that with an increase in the volume fraction of nanoparticles from zero to 3%, the maximum frequency and critical fluid velocity increase by 35% and 38%, respectively. Additionally, as the concrete permeability increases from zero to 6.0, the maximum frequency and critical fluid velocity decrease by 26% and 18%, respectively. These findings can contribute to the improvement and optimization of the design of concrete pipes containing fluid flow, enhancing our understanding of the dynamic behavior of these structures...

    Keywords: Buried Concrete Pipe, Navier-Stokes Equation, Silica Nanoparticles, Porosity, High-Order Shear Theory
  • Mojtaba Moradipour, Mohammad Hayati * Pages 79-88

    In this research, some options contracts of European and Asian types have been defined for construction stones in Lorestan. The Black-Scholes formula has been used for pricing European options and the Monte Carlo simulation method has been used to calculate the prices of Asian options. The calculation of option prices shows that Asian options have a lower price compared to European options, making them more attractive to investors.

    Keywords: Asian Options, Building Stones, Risk Management
  • Hadi Rezaei, Alireza Kargar *, Mehdi Moosavi Pages 89-98

    A numerical solution based on the finite difference method is presented in this study which employs time-dependent parameters of surrounding rock mass of a circular tunnel. Applying the solution, the effect of time on induced stress and displacement is investigated. Moreover, the impact of support installation under time-dependent deformation of the surrounding mass is studied for various plastic behaviors.

    Keywords: Circular Tunnels, Viscos Elastic-Plastic Model, Ground Reaction Curve, Time-Dependent Behavior
  • Pouya Asadi Harouni *, Omid Asghari Pages 99-111

    Singularity is the characteristic of various non-linear phenomena, such as hydrothermal processes in the Earth's crust, which produce deposits with high metal concentrations. The final result of these processes is the appearance of fractal or multi-fractal features, and several methods exist to identify these features. The singularity distribution mapping method is one of the multi-fractal analyses developed based on the singularity index and as a tool for separating anomalies from the background or for separating local anomalies in a region. In this study, the multi-variable singularity mapping method was used to determine geochemical anomalies to establish the relationship between various elements in the Qara Cher exploration area, located 42 km southwest of the city of Saqez in Kurdistan province. The database contains 1104 litho-geochemical samples with 10 analyzed elements, including Au, As, Ag, Cu, Sb, Sn, Bi, Mo, Zn, and Pb. Due to the compositional nature of the variables and subsequent false correlations in the closed system, principal components analysis (PCA) was applied to the data under isometric log ratio (ilr) transformation. The relationship between As and Cu on the first and second principal components shows the independent function of gold in the study area. The application of the singularity mapping method has highlighted some promising and potential areas for future explorations. These areas could be important for mineralization due to the presence of phyllic alteration, iron oxides, sulfide minerals, and high-grade gold cells. Based on the singularity mapping results, two different hydrothermal mineralization systems of intermediate (mesothermal) to high thermal and epithermal to mesothermal are proposed, respectively; for the southern and northern parts of the Ghare Char area. Nevertheless, due to the mesothermal (orogenic) gold mineralization systems in the known Kervian and Ghlgholeh gold deposits, located in the vicinity of the Qareh Char area, and also the high concentration of As and Sb in these deposits, the possible presence of orogenic gold mineralization is more compared to the other types. Therefore, it is recommended to use the exploration criteria of the orogenic gold deposits for further exploration in the Qareh Char area.

    Keywords: Gold Mineralization, Singularity Mapping, Ilr Transforamtion, Principal Components Analysis, Geochemistry, Qare Cher