فهرست مطالب

نشریه روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن
پیاپی 42 (بهار 1404)
- تاریخ انتشار: 1404/01/01
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-13
یکی از چالش های موجود در روند تحلیل پایداری و یا طراحی یک سازه سنگی به روش تعادل حدی، تعیین پارامترهای مقاومت برشی شامل چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی است؛ زیرا در عمل با توجه به ناهمگنی موجود در سنگ، پیش بینی این پارامترها همواره با تردید همراه است. در چنین شرایطی اگر بتوان دامنه ای از پارامترهای مقاومت برشی واقعی را به دست آورد، قابلیت اعتماد به نتایج بالاتر خواهد بود. در این مقاله برای رسیدن به هدف موردنظر، یک روش کاربردی بر مبنای روش های احتمالاتی توسعه داده شده است. در گام اول برای تولید نمونه های تصادفی از پارامترهای مقاومت برشی با توسعه یک روش ابتکاری، گروه هایی از جفت تنش های کمینه و بیشینه تولید شده است. در گام بعدی پس از تولید پارامترهای مقاومت برشی با استفاده از دو معیار پرکاربرد، موهر کلمب و هوک براون و با استفاده از توزیع t، دامنه ای که پارامترهای مقاومت برشی در آن قرار دارند با سطح اطمینان 95 درصد برای دو معیار شکست به صورت جداگانه تعیین شده است. برای بررسی روش ارائه شده، مطالعه موردی روی نمونه های ماسه سنگ پینگ دینگ شان انجام شده است. نتایج حاصل از مطالعه موردی بیانگر این است که پیش بینی دامنه پارامترهای مقاومت برشی با روش توسعه داده شده در مقایسه با روش مرسوم از قطعیت بیشتری برخوردار است و بنابراین طراح اعتماد بیشتری به نتایج می تواند داشته باشد.
کلیدواژگان: پارامترهای مقاومت برشی، معیار شکست موهرکلمب، معیار شکست هوک براون، عدم قطعیت، توزیعt -
صفحات 15-23
تفسیر کمی داده های دو روش توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی و الکترومغناطیسی با عدد القای پایین از طریق معکوس سازی میسر است. معکوس سازی داده های دو روش با دو مشکل عدم یکتایی و ناپایداری مواجه است که برای رفع آنها باید از قیدها و اطلاعات اولیه بهره گرفته شود. مسئله مهم تر آن است که داده های یک روش ژئوفیزیکی در موارد زیادی منجر به تفسیر مطلوبی از ساختار زیر سطح نمی شود، بنابراین ترکیب داده های ژئوفیزیکی اجتناب ناپذیر است. تفسیر توامان داده های دو یا چند روش ژئوفیزیکی یکی از متداول ترین راهکارهای شناسایی هر چه بهتر بی هنجاری های زیر سطح زمین است. در این مقاله از تفسیر توامان داده های توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی و الکترومغناطیس با عدد القای پایین برای منطقه ای در کشور آفریقای جنوبی استفاده می شود. در این ناحیه شناسایی دایک دولریتی مهم ترین هدف در اکتشاف آب زیرزمینی است که آشکارسازی آن از طریق فرآیند معکوس سازی داده های مذکور صورت می گیرد. برای معکوس سازی داده های دو روش از الگوریتم کمینه طول وزن دهی شده استفاده می شود و تابع وزن دهی عمقی به عنوان ماتریس وزن دهی مدل بکار گرفته می شود. معکوس سازی داده های الکترومغناطیسی با عدد القای پایین نشانگر دایکی نسبتا ضخیم در گستره عمقی کمتر از 5 تا 15 متر و با گسترش افقی از 185 تا 200 متر (ضخامتی نزدیک به 15 متر) است. روش توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی محیطی لایه ای را بازیابی می کند و در لایه رسانای نزدیک به سطح دایک مقاومی تا نزدیک سطح قابل مشاهده است. درواقع روش الکترومغناطیس دایک را بهتر بازسازی می کند و تنها روش توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی ساختار لایه ای را نشان می دهد.
کلیدواژگان: روش الکترومغناطیسی با عدد القای پایین، روش توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی، تفسیر توامان، معکوس سازی، آفریقای جنوبی -
صفحات 25-36
کنترل فلوتاسیون عموما با مشاهده سطح سلول ها توسط انسان انجام می شود. سطح سلول عمدتا توسط رنگ حباب و ویژگی بافت مشاهده شده توسط اپراتورها تنظیم می شود. رنگ کف موجود بر روی سطح سلول شامل اطلاعات ضروری از محتوای مواد معدنی است که با مشاهده طولانی مدت در طول روند فلوتاسیون در مقیاس صنعتی آشکار می شود. ازاین رو، رنگ سطح کف یک عنصر اساسی برای ارزیابی عملکرد فلوتاسیون است. در این مقاله، ارتباط بین رنگ کف موجود در سطح سلول فلوتاسیون و عیار ماده معدنی با تکیه بر روش های پردازش تصویر موردبررسی قرار می گیرد. نمونه های مورداستفاده در اینجا از معدن مس میدوک در استان کرمان به صورت واقعی تهیه گردیده است. در این بررسی، با تهیه فیلم از سطح سلول فلوتاسیون با دوربین عکاسی دیجیتال، ارتباط بین میانگین اجزای رنگی فریم های فیلم های موجود، ویژگی های بافتی هارالیک شامل آنتروپی، یکنواختی تصویر و انرژی و ویژگی پیچیدگی بافت در سه فضای رنگی با عیار ماده معدنی مورد تجزیه وتحلیل قرار می گیرد. سه فضای رنگی موردبررسی عبارت اند از RGB، YCbCr و HSI. با تحلیل ارتباط جداگانه هر یک از پارامترهای فوق با عیار قابل مشاهده است که پارامترهای شدت در سه فضای رنگی دارای ضریب همبستگی بین 8461/0 تا 8483/0 با عیار هستند. انجام رگرسیون جهت تخمین ریاضی این ارتباط و همچنین مقایسه رگرسیون انجام شده بر اساس معیارهای تئوری نیز موید ارتباط نزدیک تر این پارامترها با عیار است، چراکه برای ضریب تعیین مقداری بین 6693/0 تا 7302/0 و برای ضریب تعیین تعدیل شده مقداری بین 6220/0 تا 7271/0 حاصل شد. قدرت تخمین عیار نیز توسط پارامترهای شدت با معیار خطای ریشه میانگین مربعات (RMSE) مورد ارزیابی قرار گرفت که مقداری بین 32/2 تا 70/2 درصد را نتیجه داد که حاکی از قدرت روش پیشنهادی است.
کلیدواژگان: فضاهای رنگی، سلول های فلوتاسیون، تعیین عیار، پردازش تصویر -
صفحات 37-50
این مطالعه در کمربند متالوژنی قلعه زری - ده سلم متعلق به ورقه اصلی بصیران و کودگان صورت پذیرفت. نقشه پتانسیل مطلوب خاص ذخایر پنهان مس طلادار پورفیری با استفاده از داده های ژئوشیمیایی رسوبات آبراهه ای، ساختاری، زمین شناسی و پراکندگی اندیس ها تهیه شد. از روش های ترکیبی زونالیته ژئوشیمیایی، سینگولاریتی و سلسله مراتبی فازی (AHP) استفاده گردید. در این تحقیق از روش کلان داده های ژئوشیمیایی برای ارزیابی منظرهای ژئوشیمیایی خشک و کویری جهت آشکارسازی آنومالی های پنهان و عمیق که دگرسانی ضعیف دارند استفاده گردید از 5200 کیلومترمربع 490 کیلومتر پتانسیل دار جدا شد و 17 اندیس از 22 اندیس کانی سازی شده در مناطق پتانسیل دار واقع شده اند.
کلیدواژگان: زونالته، مس-طلا پورفیری، بصیران، کودگان، تلفیق سلسله مراتبی، AHP -
صفحات 51-67
مهم ترین چالش تونل سازی شهری مواجهه با نشست و اثرات مخرب ان بر ساختمان های اطراف است که ممکن است پیامدهای مالی و اجتماعی نامطلوب فراوانی داشته باشد. پارامترهای ژئوتکنیکی محیط های آبرفتی تاثیر قابل توجهی بر جابجایی ها و حرکت خاک و درنتیجه نشست سطح زمین دارد. بنابراین مطالعه ارتباط پارامترهای ژئوتکنیکی و چگونگی رفتار تغییر شکل محیط راهکار مفیدی برای پیش بینی شدت آسیب وارد بر ساختمان ها است. در این مقاله تاثیر پارامترهای ژئوتکنیکی بخش شرقی-غربی تونل خط 7 مترو تهران بر نشست ناشی از تونل سازی و اثرات متعاقب آن بر شدت آسیب وارد بر ساختمان های مجاور بررسی شد. شدت آسیب ساختمان ها به ازای پارامترهای ژئوتکنیکی بر اساس پارامترهای تغییر شکل ساختمان ارزیابی شد. نتایج نشان می دهد شدت آسیب ساختمان ها به طور قابل توجهی به تغییرات مدول الاستیسیته خاک حساس است و تغییرات اندک مدول الاستیسیته منجر به تغییر آسیب ساختمان از آسیب های ساختاری شدید (آسیب رده های 4 و 5) به آسیب های غیرساختاری و جزئی (آسیب های رده 0 و 1) می شود. تغییرات زاویه اصطکاک داخلی تاثیر کمی بر پارامترهای تغییر شکل ساختمان دارد و شدت آسیب های ساختمان را به طور قابل توجهی تغییر نمی دهد. همچنین افزایش تاثیر چسبندگی لایه های خاک بر شدت آسیب ساختمان بیشتر از زاویه اصطکاک داخلی و کمتر از مدول الاستیسیته خاک است که می تواند رده آسیب های ساختمان را از آسیب های نسبتا شدید تا آسیب های متوسط کاهش دهد.
کلیدواژگان: تونلسازی شهری، آسیب ساختمان، خصوصیات ژئوتکنیکی، تغییرشکل ساختمان، مدلسازی عددی -
صفحات 69-76
امروزه با افزایش نیاز بشر به تامین انرژی و مشتقات نفتی، استخراج این ماده روزبه روز در حال افزایش است. بااین وجود مخازنی که ازنظر عملیات حفاری و پایداری چاه پیچیدگی و مشکلات اندکی داشتند، در حال اتمام هستند. مهندسان برای پاسخ به این نیاز باید به استخراج منابعی که دارای پیچیدگی و مشکلات بیشتری در حفاری و پایداری نسبت به قبل هستند بپردازند. لذا مبحث پایداری چاه، وزن بهینه و پنجره ایمن سیال حفاری بیش ازپیش مورد اهمیت قرار می گیرد. در این پژوهش با تعمیم و اصلاح منحنی اندرکنش زمین که یکی از مهم ترین روش ها در تحلیل پایداری فضاهای زیرزمینی است، به تحلیل پایداری چاه و انتخاب وزن بهینه سیال حفاری با استفاده از روش حل تحلیلی و عددی پرداخته می شود. در ابتدا منحنی اندرکنش زمین برای پنج حفره دایر ه ای شکل در میدان تنش های هیدرواستاتیک و ناهمسانگرد رسم شده و تاثیر پارامترهایی همچون فشار منفذی، نسبت های مختلف تنش های افقی به قائم و شعاع حفره روی منحنی اندرکنش زمین برسی می شود. مشخص شد تغییرات این پارامترها با میزان همگرایی دیواره حفره رابطه مستقیم داشته و با افزایش آن ها میزان همگرایی دیواره حفره افزایش می یابد. سپس با استفاده از روابط تحلیلی مور-کلمب و روش منحنی اندرکنش زمین در مدل سازی عددی تفاضل محدود، حدود پنجره ایمن سیال حفاری محاسبه گردید. طبق نتایج به دست آمده در روش عددی با استفاده از منحنی اندرکنش زمین حد پایین و بالای فشار سیال حفاری به ترتیب کمتر و بیشتر از حد پایین و بالای فشار سیال حفاری با استفاده از روش تحلیلی مور-کلمب بوده و روش عددی مبتنی بر منحنی اندرکنش زمین پنجره ایمن بزرگ تری نسبت به روش تحلیلی مور-کلمب ارائه می دهد.
کلیدواژگان: ناپایداری چاه، منحنی اندرکنش زمین، پنجره گل، معیار گسیختگی
-
Pages 1-13
One of the most critical steps in the design process of a rock structure by the limit equilibrium method is to determine the shear strength parameters. Because the prediction of these parameters is always accompanied by uncertainty. In such cases, if the range in which the actual shear strength parameters are located is obtained, the results are more reliable. Hence, in this paper, an applied technique based on probabilistic methods is developed. In the first step, by developing an innovative method for two widely used failure criteria, consist of Mohr-Coulomb and Hoek Brown, statistical samples of shear strength parameters are generated and latter, using the t distribution in which the shear strength parameters are located with confidence 95% are determined separately for the two failure criteria. The available data from the previous research are used for the case study. The results of the case study indicate that the prediction of shear strength parameters with the presented method is more accurate than the conventional methods.
Keywords: Shear Strength Parameters, Mohr Coulomb Failure Criterion, Hoek Brown Failure Criterion, Uncertainty, T Distribution -
Pages 15-23
Quantitative interpretation of electrical resistivity tomography (ERT) and electromagnetic in low induction number (EM-LIN) data sets is possible through inversion. Data inversion of the two methods is confronted with two problems of non-uniqueness and instability, which must be solved by the use of constraints and a priori information. The more important issue is that the implementation of one geophysical method does not lead to a favorable interpretation of the subsurface structure in many cases, so the combination of geophysical data is inevitable. In this paper, the joint interpretation of resistivity and electromagnetic data in low induction number data is used for a site in South Africa. In this area, the identification of dolerite dyke is the most important goal in the exploration of underground water. Here, a 2D forward modeling code for EM-LIN and ERT is developed based on the integral equation (IE) method. Also, a linear relation between model parameters and apparent conductivity values is proposed. To invert both data sets, the weighted minimum length solution algorithm is used, and the depth weighting function is used as the model weighting matrix. The inversion of electromagnetic in low induction number indicates a relatively thick dyke in the depth range of less than 5 to 15 m and with a horizontal extension of 185 to 200 m (thickness is about 15 m). Electrical resistivity tomography recovers a two layered medium, and in the conductive layer close to the surface of the dyke, a resistive dyke is extended to near the surface. The electromagnetic method reconstructs the dyke better, while electrical resistivity tomography can recover the layered structure.
Keywords: ERT, EM-LIN, Joint Interpretation, Inversion, South Africa -
Pages 25-36
In this paper, by preparing a film with a digital camera from the surface of a flotation cell in the Miduk copper mine in Kerman province, the relationship of the mean color components of existing film frames, Haralick textural features including entropy, image uniformity and energy, as well as the texture complexity feature in three color spaces RGB, YCbCr and HSI with the mineral grade is analyzed.
Keywords: Color Spaces, Flotation Cells, Mineral Grade Specification, Image Processing -
Pages 37-50
This study was carried out in the eastern area of the Lut block and sheets of Basiran and Kodegan. Due to the existence of numerous vein copper deposits in this area, the possibility of porphyry copper mineralization was evaluated by using the zonality indicators related to porphyry copper deposits and the singularity method, and tectonic and geological maps. In this research, after modifying the censored data, the histogram of the abundance of elements related to the used zonality index, including copper, lead, zinc, and molybdenum, was drawn, and after software processing of the data using logarithmic images of grade-area, the amount of anomalous grade and background. is identified. The dispersion map of lead, zinc, and copper elements was prepared and analyzed, and the dispersion elements were used as one of the weighting layers in the hierarchical integration method of AHP. Also, the distribution map of the index of supra-mineral and sub-mineral zonality was prepared, and by combining the two maps, the layer of areas rich in lead, zinc, copper, and molybdenum was obtained and used in the AHP method. The singularity method related to the surface production of the zonality index in windows with an area of 2,500 square meters was used to prepare one of the weighting layers in the hierarchical method. In the geological map of the region, the Oligo-Miocene intrusive masses were integrated as a suitable substrate for hosting copper deposits with the tectonic evidence layer and were used as one of the main weighting parameters in the AHP method. The use of the geological layer in the AHP matrix led to the removal of alluvial areas or Quaternary sediments in the detection of promising porphyry copper mineralization areas. The desired layers were combined with each other in the GIS software environment by the AHP add-on, and a favorable potential map for porphyry copper mineralization was prepared. In the final result of hierarchical integration, the area of 490 square kilometers out of 5200 square kilometers of the investigated area was introduced as a promising area. In this research, using quantitative variables, a qualitative and functional map was prepared to advance the preliminary explorations of the region. In order to validate the processing, 22 known mineral indices related to copper mineralization were used, of which 17 indices, equivalent to 77% of them, were found in the areas identified in this study.
Keywords: Zonalte, Geochemistry, Basiran, Kodegan, Qala Zari, AHP -
Pages 51-67
This paper investigates the effect of geotechnical parameters on the prediction of building damage severity due to tunneling-induced settlement. The influence of soil elastic modulus, cohesion, and internal friction angle on ground displacement and building deformation was studied using the numerical finite element method in the Tehran Metro Line 7 tunnel project. The severity of the building damage was analyzed based on an assessment of building deformation parameters. The results indicate that building damage severity is significantly sensitive to changes in soil elastic modulus. Minor changes in elastic modulus can lead to a shift in damage severity from structural and severe (damage grades 4 and 5) to non-structural and minor (damage grades 0 and 1). In contrast, changes in internal friction angle do not have a significant impact on damage severity. However, an increase in cohesion can be somewhat effective in reducing damage severity.
Keywords: Urban Tunneling, Building Damage, Geotechnical Properties, Building Deformation, Numerical Modelling -
Pages 69-76
This research adapts the ground reaction curve (GRC) method, traditionally used in tunnel engineering, to analyze wellbore stability and determine the optimal drilling fluid weight in oil and gas operations. The objectives are to assess wellbore stability under varying conditions and establish a safe drilling fluid pressure window. The methodology employs analytical solutions based on the Mohr-Coulomb failure criterion and numerical modeling using FLAC software. Results demonstrate that parameters such as pore pressure, in-situ stress ratios, and wellbore radius influence wellbore convergence, with the numerical GRC method providing a larger safe drilling fluid pressure window compared to the analytical approach, potentially enhancing drilling efficiency and reducing operational risks.nalytical methods improves stability assessment. An exception occurs in specific hydrostatic cases where the numerical window narrows slightly, possibly due to differing criteria emphasis. Theoretically, this approach refines wellbore mechanics understanding; practically, it suggests cost and risk reductions. Validation with field data remains necessary. The study concludes that the GRC method is a promising tool for optimizing drilling fluid design, recommending further testing across diverse formations.
Keywords: Well Instability, Ground Reaction Curve, Mud Window, Failure Criterion