دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال:1387 | دوره:42 | شماره:5 (پیاپی 115) ویژه مهندسی معدن- متالورژی |تعداد مقالات:15

روش های متعددی جهت تعیین مقدار تنش برجا در توده سنگ مورد استفاده قرار می گیرند. روش اسلاتر، جک صفحه ای و شکست هیدرولیکی از جمله روش های معمول می باشند. این روش ها گران و زمان بر بوده و هر یک از این روش ها دقت مخصوص به خود را دارد. دانستن حدود مقدار تنش مورد اندازه گیری در انتخاب روش مناسب از اهمیت خاصی برخوردار است. به همین دلیل اخیرا روش هایی جهت تخمین تنش برجا با استفاده از مغزه حفاری ارایه شده است. این روش ها شامل روش بازیابی کرنش غیر کشسان، آنالیز منحنی کرنش تفاضلی، انتشار امواج صوتی و آنالیز شدت تغییر شکل می باشد. از روش های تخمین مقدار تنش برجا، روش آنالیز شدت تغییر شکل به دلیل فراهم بودن امکانات آزمایشگاهی انتخاب شد. در این تحقیق توانایی و قابلیت این روش در اندازه گیری تنش برجا مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور ساختگاه سد بختیاری به عنوان مطالعه موردی استفاده شده است. با توجه به این که در این محل، میزان تنش برجا از روش اسلاتر به دست آمده است، لذا روی مغزه های گرفته شده از محل اندازه گیری تنش، آزمایش تعیین تنش برجا بر اساس روش فوق به عمل آمد. تخمین تنش به دست آمده با مقدار تنش تعیین شده با روش اسلاتر نزدیک می باشد. از نتایج این تحقیق، تایید توانایی و قابلیت روش آنالیز شدت تغییر شکل در تخمین تنش برجا می باشد. هم چنین نحوه انجام این روش با توجه به امکانات آزمایشگاهی موجود مشخص گردید.

حفاری های زیرزمینی، در پروژه های سد و نیروگاه، غالبا با روش چال زنی و آتش باری صورت می گیرد. لرزش ناشی از آتش باری به عنوان یک پیامد نامطلوب انفجار مورد توجه است. کنترل میزان لرزش متناسب با حساسیت سازه های نزدیک به محل انفجار و یا حساسیت عملیاتی که برای نصب تجهیزات نیروگاهی صورت می گیرد، لازم است. این تحقیق عمل کرد شبکه های عصبی در پیش بینی لرزشهای ناشی از انفجار را در سه پروژه سد و نیروگاه کارون 3، مسجد سلیمان و سیاه بیشه مورد مطالعه قرار می دهد. روابط تجربی مرسوم نیز بر داده های سه پروژه مذکور برازش شده و نتایج تحقیق نشان دهنده برتری قابل ملاحظه مدل شبکه عصبی در پیش بینی سطح لرزش است.

با وجود این که قیمت مته، 2 تا 3 درصد هزینه های تکمیل یک چاه را در بر می گیرد، بر 75% هزینه های کلی حفاری، که شامل 45% هزینه تکمیل یک چاه است، تاثیرگذار می باشد. از میان روش های رایج انتخاب مته، هزینه حفاری واحد طول، به دلیل بررسی مستقیم پارامترهای اقتصادی مرتبط با کارکرد مته، پذیرفته ترین روش می باشد. اما بررسی های انجام شده در یکی از میادین گازی جنوب ایران، نشان داد که نتایج این روش به دلیل عدم توانایی در ارزیابی مته های مورد استفاده در شرایط متفاوت حفاری، زمین شناسی و ژئومکانیکی، به تنهایی امکان مقایسه مته های مختلف و انتخاب مته بهینه را فراهم نمی سازد. برای حل این مشکل روش هایی به عنوان مکمل این روش معرفی شده اند، که بررسی حاضر نشان داد که استفاده از عوامل ژئومکانیکی، مکمل آرمانی روش هزینه حفاری واحد طول برای شرایط ایران می باشد.

شبکه های نصب شده در خروجی آسیاهای نیمه خودشکن یکی از مهم ترین اجزای تشکیل دهنده این آسیاها می باشند. شبکه ها علاوه بر جلوگیری از خروج گلوله ها و سنگ های خرد نشده، تعیین کننده دانه بندی مواد خروجی و مقدار پرشدگی آسیا نیز می باشند. با توجه به تاثیر ابعاد شکاف های شبکه ها بر روی کل فرآیند خردایش، تغییرات به وجود آمده در طی عملیات در داخل آسیای نیمه خودشکن مجتمع مس سرچشمه در یک بازه 5600 ساعته بررسی و ثبت گردید. با استفاده از مقادیر اندازه گیری شده، تغییرات عواملی چون: میزان سطح باز، ضخامت صفحات جداکننده شکاف ها، عرض شکاف های شبکه ها با توجه به موقعیت شعاعی آنها و مقدار گرفتگی شکاف های شبکه ها در طول زمان کارکرد آنها در داخل آسیا تعیین گردید. نتایج نشان داد که به ازای 1 درصد افزایش در مقدار سطح باز، 0.4 درصد به مقدار بار در گردش آسیا افزوده می شود. در نهایت مدت زمان کارکرد مفید شبکه ها در داخل آسیا 5000 ساعت (معادل سطح باز 12.2 درصد) به دست آمد.

سد گتوند از نوع سنگ ریزه ای بوده و در استان خوزستان ایران بر روی رودخانه کارون در حال ساخت می باشد. پی سد در سازند آغاجاری قرار خواهد گرفت که شامل گل سنگ و ماسه سنگ بوده و به صورت تناوبی روی هم قرار گرفته اند. مقاومت سنگ های مذکور به ترتیب 15 و 25 مگاپاسکال است که در زمره سنگ های ضعیف و متوسط قرار می گیرند. عواملی از قبیل باربرداری مداوم روباره حاصل از فرسایش بر اثر جریان رودخانه و هم چنین بارهای افقی تکتونیکی در منطقه، طاقدیسی محلی در پی و ساختگاه سد ایجاد کرده است که این تغییر شکل در طول زمان ادامه پیدا خواهد کرد. از این رو برای بررسی رفتار وابسته به زمان سنگ در طول عمر بهره برداری سد به روش عددی و تحلیلی، تعیین پارامترهای خزشی سنگ های پی، اجتناب ناپذیر است. در این تحقیق با انجام آزمایش هایی تحت بار ثابت توسط دستگاه هیدرولیکی اعمال بار، منحنی کرنش- زمان برای دو نوع سنگ یاد شده به دست آمد. با فرض مدل عمومی خزش برگر برای هر دو نوع سنگ، پارامترهای خزشی آنها تعیین شدند. برای اعتبارسنجی داده ها اقدام به شبیه سازی عددی آزمایش ها گردید. مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی نشان داد که اختلاف بین آنها ناچیز و کمتر از 6% می باشد. هم چنین زمان ورود نمونه به حالت ثالثیه برای نمونه ماسه سنگی تحت بار ثابت 17.72MPa حدود 40 روز و برای گل سنگ تحت بار 7.8MPa حدود 35 روز برآورد گردید.

روش های ژئوفیزیکی، به خصوص معکوس سازی داده های لرزه نگاری، امروزه پیشرفت های زیادی کرده، تا حدی که روش های شناخت رفتار الاستیکی سنگ ها به شدت مورد توجه شرکت های نفتی جهت کاهش ریسک عملیات قرار گرفته است. امروزه روابط توسعه یافته در مورد فیزیک سنگ به عنوان روشی مناسب برای دسترسی به این رفتارها شناخته شده است. اولین مرحله از شناخت رفتار الاستیک، تعیین مدل فیزیک سنگ می باشد. در این مقاله، رفتار پارامترهای مهم فیزیک سنگ در سازند فهلیان، در دو چاه واقع در جنوب غربی ایران، مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از داده های بدست آمده از چاه نگارهای صوتی، چگالی و تخلخل، مدل فیزیک سنگ مشابه با این سازند ارایه شده است. نتایج بررسی حاضر منجر به تعدیل مدل رایج فیزیک سنگ پیشنهاد شده توسط رایمر- گرینبرگ- کاستاگنا، در دو چاه مورد مطالعه گردید.

در روش اختلاط عمیق با استفاده از اختلاط سیمان یا آهک یا مخلوطی از این دو با خاک، توسط اوگرهای مخلوط کننده، خواص مقاومتی خاک افزایش می یابد. مقاومت خاکهای اصلاح شده با این روش را می توان به طرق مختلف تعیین کرد، به طوری که مقاومت فشاری تک محوری یکی از رایج ترین این آزمایش ها می باشد. در ساختگاه پروژه زیتون 2 واقع در بندرعباس به علت وجود رسوبات ماسه ای به منظور امکان پذیر نمودن گود برداری و کاهش روانگرایی با استفاده از روش اختلاط عمیق دیواره های حایلی ایجاد گردید. برای تعیین ارتباط خواص مکانیکی سیماناب (آب و سیمان) و مخلوط (سیماناب و خاک) و ارتباط بین آنها، دو نوع اختلاط سیماناب A و B با نسبت های مختلف در این پروژه مورد استفاده قرار گرفت: نوع A با نسبت آب به سیمان 0.8 (بدون بنتونیت) و نوع B با نسبت آب به سیمان 1 همراه با 3 درصد وزنی بنتونیت می باشد. به منظور ارزیابی مقاومتی، هم از سیماناب و هم از مخلوط نمونه گیری به عمل آمد. این نمونه ها با زمان های گیرش 7 روزه و 14 روزه مورد آزمایش مقاومت فشاری تک محوری قرار گرفتند. همچنین برای حصول اطمینان از نتایج آنها در چند محل مغزه گیری برجا به عمل آمد. پس از بررسی های صورت گرفته مشاهده شد که در مخلوط حاصل از سیماناب نوع A نرخ افزایش مقاومت بیشتر بوده و نسبت مقاومت به مدول ارتجاعی بالاتر می باشد. ارتباط بین مقاومت و مدول ارتجاعی با چگالی و نیز رابطه بین مقاومت فشاری تک محوری و مدول ارتجاعی با کرنش نهایی مخلوط مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه با استفاده از مقاومت فشاری تک محوری نمونه های حاصل از سیماناب روابط تجربی برای پیش بینی مقاومت مخلوط ارایه گردید. نتایج مقاومت پیش بینی شده با مقایسه مقاومت فشاری تک محوری نمونه های برجا نشان می دهد که می توان روابط تجربی ارایه شده در این مقاله را به عنوان یک روش پیش بینی تقریبی مقاومت مخلوط استفاده نمود.

اندیس سربیشه در استان خراسان جنوبی، در 50 کیلومتری جنوب شهرستان بیرجند (مسیر جاده بیرجند- زاهدان)، در حدود 1 کیلومتری شرق روستای ترشاب واقع شده است. این منطقه با روند شمال غرب– جنوب شرق در یک زون کششی قرار دارد و بارزترین آلتراسیون کائولینیتی، سیلیسی و کلریتی را می توان در دره ترشاب در بخش شمالی چشمه معدنی مشاهده نمود. در قسمت جنوب شرقی منطقه مورد نظر، آلتراسیون در یک منطقه تکتونیکی با روند شمال غرب– جنوب شرق اتفاق افتاده است و مرز جنوبی آلتراسیون کائولینیتی آن از چشمه ترشاب می گذرد. هدف از این تحقیق استفاده از تکنیک دور سنجی و انجام آنالیزهای مختلف بر روی داده های ماهواره ای استر به منظور زون بندی تیپ های مختلف آلتراسیونی بود. در راستای مطالعه اندیس سربیشه ابتدا مناطق مستعد (زون های دگرسانی آرژیلیکی و اکسید های آهن) با روش جدید شبه کروستا برای اولین بار تعیین، و سپس جزییات و تفکیک آلتراسیون های مختلف انجام پذیرفت. جهت پردازش داده های ماهواره ای استر از تکنیک هایی نظیر ترکیب رنگی کاذب، آنالیز مولفه اصلی انتخابی، روش کمترین مربعات رگرسیون شده، نسبت گیری طیفی و روش MF برای به نقشه در آوردن واحد های مختلف آلتراسیون استفاده شده است. در نهایت پردازش بر روی داده های ماهواره ای موجب تهیه نقشه دقیق آلتراسیون های منطقه شده است.

در تمامی کاربردهای مهندسی که سطوح جامد در تماس لغزشی با یک دیگر هستند، مساله اصطکاک نقش مهمی را ایفا می نماید. این مساله به ویژه در فرآیندهای شکل دهی فلزات که دو سطح لغزش، فلز هستند نقش مهم تری به خود می گیرد. در میان فرآیندهای شکل دهی، فرآیند آهنگری به دلیل اصلاح ساختار ماده، بهبود خواص مکانیکی و کاهش زمان تولید حایز اهمیت می باشد. در این تحقیق روش تحلیل معکوس بر پایه آنالیز المان محدود جهت تعیین هم زمان فاکتور اصطکاک در فصل مشترک قالب- قطعه کار و تنش سیلان تنها توسط انجام یک آزمایش تجربی، در یک عملیات آهنگری سرد آلومینیوم 7075، انجام گرفت. روش تحلیل معکوس جهت کاهش خطای بین داده های تجربی و داده های پیش بینی شده توسط نرم افزار شبیه ساز المان محدود به کار گرفته شد. آزمایش فشار حلقه جهت ارزیابی این روش برای شکل دهی حجمی انتخاب شد. در نهایت فاکتور اصطکاک تعیین شده با نتایج حاصل از منحنیهای استاندارد آزمایش فشار حلقه مربوطه مقایسه شد. نتایج نشان می دهد روش به کار گرفته شده اقتصادی و دقیق می باشد.

برس کاری برای اهداف مختلفی چون حذف ناخالصی ها و اکسیدهای سطح فلزات، افزایش براقیت سطح، بهبود خواص خستگی، فعال سازی سطح جهت نشاندن پوشش های مختلف استفاده می گردد. با ایجاد شرایط مناسب، برس کاری می تواند تغییر شکل پلاستیک شدید روی سطح ایجاد نماید. برس کاری سبب ایجاد خراش و تغییر شکل پلاستیک لایه های سطحی و سیلان ماده می گردد. سیلان فلز باعث افزایش کرنش پلاستیک و افزایش نابجایی ها در آن محدوده گشته و پس از بازیابی، دانه های ریز تشکیل می شود. تشکیل دانه های ریز در اثر برس کاری سطح آلومینیوم 6061 در سرعت های مختلف و اندازه و توزیع دانه ها در مناطقی که تحت تاثیر برس کاری قرار گرفته بودند با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج میکروسکوپ نیروی اتمی وپراش اشعه ایکس نشان  داد که اندازه دانه های سطحی در اثر این فرآیند به 30-70nm رسیده اند.

یکی از موفق ترین کاربردهای آلیاژ نایتینول (نیکل- تیتانیم) سیم ارتودنسی می باشد. از ویژگی های بارز این سیم قابلیت بازگشت فنری یا خاصیت سوپرالاستیسیته است که علاوه بر جای گذاری آسان در طول مراحل مختلف درمانی دندان های نامرتب، موجب اعمال نیروی سبک ثابت و مداوم می گردد. در این تحقیق برای اولین بارفیکسچر خمش سه نقطه ای با استفاده از مدل شبیه سازی شده با دهان ساخته شده است تا در شرایط بارگذاری واقعی خواص سیم بررسی شود. با استفاده از فیکسچر ساخته شده به بررسی خواص سوپرالاستیک به کمک منحنی های نیرو- خمش پرداخته شده است. در این منحنی ها سطح نیروی ثابت (پلاتو) برای سیم نیکل- تیتانیم تجاری forceI بیش از 150 گرم و میزان تغییر شکل مطلوب برای استفاده از خواص سوپرالاستیک سیم بیش از 0.7 میلی متر می باشد.

احیاپذیری کلوخه ها، معمولا به عنوان اصلی ترین عامل در ارزیابی کیفیت آنها به شمار می رود؛ ولی این خاصیت بدون ویژگی های مطلوب مکانیکی، کم ارزش بوده و بازده کوره بلند را کاهش می دهد. در این پژوهش، اثر ماده تالک بر احیاپذیری و استحکام کلوخه های تولیدی ذوب آهن اصفهان مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور، مواد اولیه، با نسبت های مشخص به همراه مقادیر مختلف رطوبت و تالک، توسط دیسک گردان مخلوط شده و سپس کلوخه سازی توسط دستگاه آگلومراسیون در دمای 1150oC انجام گرفت. احیاپذیری کلوخه ها در دماهای 1050oC, 950oC و 1150oC و زمان های 30، 60 و 90 دقیقه ارزیابی گردید. مقاومت مکانیکی کلوخه ها نیز با روش تامبلر تعیین شد. در مورد چسب تالک مشاهده شد که با افزودن آن تا یک مقدار مشخص، استحکام افزایش یافته و سپس دوباره افت می کند. از طرف دیگر افزودن تالک همواره موجب کاهش احیاپذیری می گردد.

در این پژوهش تاثیر پیرسازی در محدوده دمایی 550-580oC به مدت 1 تا 100 ساعت بر ریزساختار، خواص کششی و رفتار شکست ضربه فلز جوش فولاد زنگ نزن آستنیتی L316 مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از روشهایی شامل بررسی های متالوگرافی، اندازه گیری فریت دلتا توسط فریتوسکوپ، و بررسی های شکست نگاری استفاده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده با افزایش دما و زمان پیرسازی، انحلال فریت دلتا، تشکیل شبکه بهم پیوسته فاز سیگما، و پیشروی کروی شدن در ریزساختار مشاهده می شود. تغییرات ساختاری فوق موجب القای نوعی انتقال در رفتار شکست از نرم به ترد می شوند که کاهش شدید کرنش شکست و انرژی ضربه شارپی را تا 90% به دنبال داشته و در مورفولوژی های خاصی مانند موزاییکی و دیمپلی ترد بر روی سطوح شکست نمود می یابند. پیامدهای رفتار فوق در ارتباط با انتخاب دمای مناسب عملیات تنش زدایی از طریق تقسیم پنجره عملیات پیرسازی به سه ناحیه مورد بحث قرار گرفته است.