بهینه سازی طراحی در معادن روباز و پروژه های بزرگ عمرانی
به گزارش بی بی سرور، محققان دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، روشی عملی برای تخمین مقاومت توده سنگ و حجم المان معرف در ابعاد حقیقی ارایه دادند.
به گزارش بی بی سرور به نقل از دانشگاه تهران، محققان دانشکده مهندسی معدن دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، با به کارگیری روشهای عددی پیشرفته، موفق به ارزیابی اثر مقیاس و ناهمسانگردی در خواص مکانیکی توده سنگ های درزه دار شدند.
مجتبی بهاءالدینی، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی معدن دانشکدگان فنی، به همراه همکاران پژوهشی خود، در مطالعه ای جامع به بررسی اثر مقیاس و ناهمسانگردی در خواص مکانیکی توده سنگ های درزه دار پرداخته است.
بهاءالدینی با بیان این مطلب اظهار داشت: این مطالعه که با استفاده از رویکرد «توده سنگ مصنوعی» (SRM) و ترکیب دو روش عددی «المان مجزا» (DEM) و «شبکه شکستگی مجزا» (DFN) انجام گرفته، راهکاری نوین برای تخمین حجم المان معرف (REV) در مقیاس های بزرگ ارائه می کند و می تواند ابزاری کارآمد برای طراحی های مهندسی در معادن روباز و پروژه های بزرگ عمرانی محسوب شود.
عضو هیات علمی دانشکده مهندسی معدن اضافه کرد: پیش بینی رفتار مکانیکی توده سنگ ها در مقیاس های بزرگ، همواره یکی از چالش های اساسی در مهندسی سنگ شمرده می شود. این پیچیدگی عمدتا ناشی از وابستگی شدید به مقیاس و وجود ناهمسانگردی ناشی از ناپیوستگی های زمین شناسی است. روشهای متداول در تخمین حجم المان معرف (REV) با محدودیت هایی مواجهند، اما شبیه سازی های عددی، جایگزینی مطمئن و کارآمد برای این منظور به شمار می روند.
در این مطالعه که نتایج آن در یکی از نشریات معتبر بین المللی انتشار یافته است، محققان با استفاده از رویکرد «توده سنگ مصنوعی» (Synthetic Rock Mass - SRM) و ترکیب دو روش عددی «روش المان مجزا» (Discrete Element Method - DEM) و «شبکه شکستگی مجزا» (Discrete Fracture Network - DFN)، اثر مقیاس و ناهمسانگردی را در یک توده سنگ درزه دار تحت بارگذاری محوری (تک محوره) مورد بررسی قرار دادند.
بنا بگفته بهاءالدینی در این مطالعه به عنوان مطالعه موردی، دیواره فعال یکی از معادن بزرگ سنگ آهن روباز برگزیده شد. ناپیوستگی های موجود در این دیواره با استفاده از روش فتوگرامتری (نقشه برداری با تصویربرداری نزدیک برد) برداشت و مدل DFN معتبری بر مبنای آن تولید گردید. سنگ بکر نیز با به کارگیری «مدل ذرات باند شده» (Bonded Particle Model - BPM) شبیه سازی شد و برای حفظ کارآیی محاسباتی، اندازه ذرات با افزایش ابعاد مدل، بزرگ تر درنظر گرفته شد.
پژوهشگران با انجام آزمایش های فشاری تک محوره بر روی تعداد ۵۴ مدل با اندازه ها و جهت گیری های مختلف، به نتایج قابل توجهی رسیدند. یافته ها نشان داده است که هر دو پارامتر مقاومت فشاری تک محوره (UCS) و مدول تغییر شکل توده سنگ، با افزایش ابعاد نمونه کاهش می یابند؛ با این تفاوت که مدول تغییرشکل سرعت کاهش بیشتری دارد.
بر اساس این مطالعه، حجم المان معرف مکانیکی (Mechanical REV) برای این توده سنگ، برابر با ۵ × ۵ × ۱۰ متر مکعب تعیین شد. همینطور مشخص گردید که توده سنگ مورد مطالعه، ناهمسانگردی قابل توجهی از خود نشان داده است که این ناهمسانگردی برای پارامتر مقاومت فشاری تک محوره، بارزتر از مدول تغییرشکل است. محققان دریافتند که در ابعاد بزرگ تر از ۵ متر، بااینکه مقاومت فشاری تک محوره و مدول تغییرشکل حساسیت کمتری به تغییرات مقیاس نشان می دهند، اما ناهمسانگردی تا ابعاد بزرگ تر نیز ادامه می یابد که این امر ناشی از تأثیر غالب جهت گیری دسته درزه هاست.
یکی از دستیافته های کلیدی این تحقیق، رابطه میان «حجم المان معرف هندسی» و «حجم المان معرف مکانیکی» است. نکته کلیدی و کاربردی این مطالعه آن است که «حجم المان معرف هندسی» (Geometrical REV) می تواند به عنوان یک شاخص اولیه و عملی برای تخمین «حجم المان معرف مکانیکی» (Mechanical REV) مورد استفاده قرار گیرد. این یافته، ابزاری کارآمد و سریع برای طراحی های مهندسی در مقیاس های بزرگ نظیر معادن روباز، سدهای سنگی، تونل ها و سایر پروژه های عمرانی فراهم می آورد و گامی مؤثر در راستای کاهش هزینه ها و افزایش دقت در پیش بینی رفتار توده سنگ ها شمرده می شود.
بطور خلاصه، سنگ بکر هم با به کارگیری مدل ذرات باند شده (Bonded Particle Model - BPM) شبیه سازی شد و برای حفظ کارآیی محاسباتی، اندازه ذرات با افزایش ابعاد مدل، بزرگ تر دیده شد. یافته ها نشان داده است که هر دو پارامتر مقاومت فشاری تک محوره (UCS) و مدول تغییر شکل توده سنگ، با افزایش ابعاد نمونه کاهش می یابند؛ با این تفاوت که مدول تغییرشکل سرعت کاهش بیشتری دارد. محققان دریافتند که در ابعاد بزرگ تر از ۵ متر، بااینکه مقاومت فشاری تک محوره و مدول تغییرشکل حساسیت کمتری به تغییرات مقیاس نشان می دهند، اما ناهمسانگردی تا ابعاد بزرگ تر هم ادامه خواهد یافت که این امر ناشی از تاثیر غالب جهت گیری دسته درزه هاست.
منبع: bbserver.ir
مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان بی بی سرور در مورد این مطلب