روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن
سال:1396 | دوره:7 | شماره:14 |تعداد مقالات:10

منطقه دالی واقع در قسمت مرکزی ایران به عنوان منطقه کانی سازی مس - طلای پورفیری معرفی شده است. در این مطالعه به منظور تعیین الگوی کانی سازی و بحث در خصوص مولفه های کانی سازی، یک روش جدید بر مبنای ترکیب روش تبدیل موجک گسسته و تحلیل مولفه های اصلی مورد استفاده قرار گرفته است. تبدیل موجک گسسته به عنوان یک روش جدید پردازش داده و یک ابزار آنالیز چند طیفی می تواند فرکانس های مختلف موجود در یک سیگنال وابسته به زمان یا مکان را تفکیک نماید. آنالیز موجک منجر به نتایج موفقیت آمیزی در زمینه های مهندسی مانند تحلیل سیگنال و کاربردهای عددی می شود. داده های ژئوشیمیایی سطحی مربوط به 30 عنصر با استفاده از روش تبدیل موجک گسسته دو بعدی هار به حوزه مکان - مقیاس انتقال یافته و در یک مرحله به فرکانس های بالا و پایین تجزیه شده است سپس روش PCA به صورت جداگانه بر روی مولفه های جزء در جهت های افقی و عمودی (فرکانس های بالای داده های ژئوشیمیایی) اعمال شده است. در نهایت عناصر مس و طلا با استفاده از ترکیب فاکتور های کانی سازی حاصل از مولفه های جزء تبدیل موجک در جهت های افقی و عمودی به صورت واضح و شفاف از سایر عناصرکلاسه بندی شده است. اطلاعات به دست آمده از حفاری های اکتشافی شامل ترانشه ها و گمانه ها در منطقه نتایج حاصل از روش DWT-PCA را تایید می کند. نتایج این مطالعه روش ترکیبی DWT-PCA را به عنوان روشی جدید جهت پردازش داده های ژئوشیمیایی، شناسایی الگو و کلاسه بندی عناصر کانی سازی نشان می دهد.

با توجه به اهمیت عملیات چالزنی در معدنکاری و تاثیر آن بر سایر مراحل استخراج، تاکنون مطالعات گسترده ای بر روی پیش بینی آهنگ نفوذ سرمته و بررسی پارامترهای موثر بر آن انجام گرفته است. تخمین آهنگ نفوذ سرمته ازجمله نیازهای مرحله طراحی و برنامه ریزی یک پروژه معدنی محسوب می شود. به منظور دستیابی به یک برآورد مناسب از آهنگ نفوذ سرمته در سنگ، باید عوامل موثر شناسایی و میزان تاثیر آنها بررسی و عدم قطعیت هریک تعیین گردد. عوامل مورد بررسی در این تحقیق شامل نیروی فشاری وارده بر مته، مقاومت فشاری تک محوری، سختی اشمیت، شاخص فابریک سیستم رده بندی Q است. پس از انجام برداشت های میدانی و آزمون های آزمایشگاهی یک پایگاه داده از پارامترهای فوق در معدن ایرانکوه گردآوری شد. از میان این ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎ، سختی اشمیت ﮐﻤﺘﺮین اﻧﺤﺮاف معیار و بیشترین اندیس قابلیت اعتماد و نیروی ﻓﺸﺎری ﭘﺸﺖ ﺳﺮﻣﺘﻪ بیشترین اﻧﺤﺮاف معیار و کمترین اندیس قابلیت اعتماد را دارد. این ﺑﺪین ﻣﻌﻨﺎﺳﺖ ﮐﻪ در میان متغیرهای ورودی، سختی اشمیت ﮐﻤﺘﺮین و نیروی ﻓﺸﺎری ﭘﺸﺖ ﺳﺮﻣﺘﻪ بیشترین میزان ﻋﺪم قطعیت را دارد. همچنین اﻧﺤﺮاف معیار و اندیس قابلیت اعتماد مدل تجربی اراﺋﻪ ﺷﺪه ﺑﺮای آﻫﻨﮓ ﻧﻔﻮذ ﺑﻪ ﺗﺮتیب مقادیر 53.02 و 0.729 است. این ﻣﻘﺎدیر نشان دهنده ﭘﺮاﮐﻨﺪگی ﮐﻢ و ﺑﻨﺎﺑﺮاین ﻋﺪم قطعیت پایین این راﺑﻄﻪ است.

روش های تحلیل مولفه های اصلی و آنالیز حوضه های آبریز در بررسی داده های ژئوشیمیایی رسوبات آبراهه ای برای مشخص کردن مناطق دارای پتانسیل معدنی از اهمیت بالایی برخوردار است و می تواند سهم ویژه ای در برنامه ریزی های پی جویی و مراحل بعدی اکتشاف داشته باشد. در این مطالعه داده های حاصل از برداشت 843 نمونه رسوبات آبراهه ای در برگه 1:100000 خوی واقع در استان آذربایجان غربی، به وسیله این روش ها مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا با استفاده از روش تحلیل مولفه های اصلی، ابعاد متغیرها که همان عناصر نادر خاکی (Ce، Eu، Dy، La، Nd، Sc، Sm، Y و Yb) به همراه عناصر مس، سرب، روی، کروم، طلا و نقره هستند، کاسته و مولفه های اصلی آنها انتخاب شدند و ارتباط هر متغیر با فاکتورهای به دست آمده مشخص گردید. سپس با استفاده از روش آنالیز حوضه های آبریز که از سطح واقعی حوضه آبریز و واحدهای زمین شناسی و به کار بردن لیتولوژی های بالا دستی در روابط مربوطه استفاده شده است، مقادیر زمینه عناصر محاسبه و جداسازی بی هنجاری های محلی صورت گرفت. نتایج به صورت نقشه های پتانسیل برای این عناصر به صورت داده های خام و داده های حاصل از روش آنالیز حوضه های آبریز بر روی نتایج به دست آمده از کریجینگ معمولی مولفه های اول و دوم روش تحلیل مولفه های اصلی، ارائه گردید. علاوه بر این که مشخص شد روش آنالیز حوضه های آبریز توانایی تفکیک بهتر بی هنجاری های محلی از زمینه را دارا هستند، این دو روش ذکر شده نیز به طور محسوسی یکدیگر را مورد تایید قرار می دهند.

در این تحقیق به منظور اکتشافات مقدماتی ذخایر مس و مولیبدن پورفیری از روش های مبتنی بر داده های تصاویر رقومی ماهواره ای استفاده شد و در این راستا به فاکتورهای مهمی همچون نوع و نحوه زون بندی هاله های دگرسانی، حضور گوسان و مناطق برخوردار از درجه خطوارگی بالا و حاوی گسل های حلقوی توجه گردید بر این اساس به منظور مقایسه میزان بازدهی و کارایی روش های متنوع دورسنجی در تفکیک و تمایز عوارض سطحی و دگرسانی ها، در مرحله پی جویی، از روش های تحلیل مولفه های اصلی هدایت شده، باند جذبی نسبی، روش نقشه بردار زاویه طیفی و روش الگوریتم منطقی استفاده شد. از طرفی با توجه به اهمیت گسل ها و ساختارهای خطی در ایجاد کانی سازی و دگرسان نمودن واحدهای سنگی، با کمک فیلترینگ در راستاهای مختلف، اقدام به استخراج خطواره ها گردید بر این اساس مشخص شد بهترین نتیجه زمانی حاصل می گردد که عمل فیلترگذاری عمود بر نیروها و تنش های اصلی منطقه اعمال شود. همچنین به منظور صحت سنجی روش ها اقدام به برداشت 92 نمونه از سطح منطقه گردید، و بر این اساس مشخص شد روش نقشه بردار زاویه طیفی برای معرفی دگرسانی فیلیک و آرژیلیک و متد تحلیل مولفه های اصلی برای تشخیص زون پروپیلیتیک و نواحی گوسان از بالاترین کارایی برخوردار است. روش باند جذبی نسبی در تفکیک آلتراسیون آرژیلیک و فیلیک و متد نقشه بردار زاویه طیفی برای پروپیلیتیک و گوسان در درجه دوم اهمیت قرار دارد. لازم به ذکر است که تمام موارد مذکور بر روی محدوده معدنی میدوک اعمال گردید.

مشکلات ریزش در چاه های نفت هزینه های زیادی را در تولید نفت تحمیل می نماید که یکی از علل این مشکلات می تواند تخمین نادرست وزن گل حفاری باشد. انتخاب معیار تسلیم مناسب در تخمین وزن گل نقش اساسی دارد. در بررسی های تحلیلی انجام شده در زمینه پایداری چاه نفت، کارایی معیار تسلیم موگی – کولمب نسبت به دیگر معیارها تایید شده است که دلیل آن در نظر گرفتن تاثیر مناسب تنش اصلی میانی است. تاکنون به بررسی عددی این معیار پرداخته نشده است. در این پژوهش مدل رفتاری الاستیک - کاملا پلاستیک بر اساس معیار موگی- کولمب ایجاد و در نرم افزار FLAC2D اضافه شده است. برای صحت سنجی این مدل از داده های آزمایش سه محوره بر روی سنگ بازالت استفاده شد که نتایج نشان دهنده دقت قابل قبول مدل است. سپس مقایسه ای بین سه معیار تسلیم موهر- کولمب، موگی- کولمب و دراگر- پراگر بر اساس مطالعه موردی از داده های مکانیک سنگی میدان نفتی در کانادا استفاده شده است. دلیل انتخاب این سه معیار، تاثیر متفاوت نتش اصلی میانی در این معیارها است. با توجه به نتایج به دست آمده محدوده پلاستیک تعیین شده توسط مدل موگی-کولمب در محدوده فی مابین دو مدل دیگر است.

در این تحقیق، از تصاویر ماهواره ای استر و الگوریتم ترکیبی نسبت های باندی با روش عملگرهای منطقی با تعیین حد آستانه بر اساس مطالعات زمینی، آزمایشگاهی و تجربی به منظور بارزسازی دگرسانی های گرمابی استفاده شده است. منطقه مورد مطالعه، ربع شمال شرقی برگه زمین شناسی پاریز را که حاوی کانسارهای مس متعددی است در بر می گیرد. دگرسانی های گرمابی بارز شده با این روش شامل دگرسانی گرمابی غنی از سیلیس، دگرسانی پروپلیتیک، دگرسانی آرژلیک و دگرسانی فیلیک هستند. با استفاده از این روش، انواع مختلف دگرسانی گرمابی (آرژلیک و فیلیک) را در مناطق منطبق با محدوده های معدنی سرچشمه و دره زار با توجه به مشاهدات صحرایی و نمونه برداری های انجام شده تائید می کند. دگرسانی آرژلیک بیشتر در محدوده کانسار سریدون و به شکل محدودی در محدوده کانسارهای سرچشمه و دره زار رخنمون دارد. در این مطالعه، تفکیک دگرسانی پروپلیتیک بین کانی کلسیت و کانی های اپیدوت- کلریت با توجه به الگوریتم اپراتورهای منطقی نقشه برداری شده اند. نتایج نمونه برداری و مشاهدات صحرایی نیز نقشه های دگرسانی را تائید کرده اند.

شناسایی و تعدیل نمونه های خارج از ردیف چند متغیره اولین مرحله برای تحلیل آماری داده های اکتشافی محسوب می شود. کاهش بعد داده ها به یک بعد توسط فاصله نمونه از مرکز داده ها و مقایسه آن با یک حد آستانه کلید این کار محسوب می شود. در برآوردگرهای مقاوم از ماتریس های موقعیت و پراکندگی به جای ماتریس های میانگین و واریانس- کواریانس برای محاسبه این فاصله استفاده می شود. بنابراین برای مقاوم بودن این فاصله زیر مجموعه بهینه به جای کل داده ها برای محاسبه این ماتریس ها به کار می رود. چهار برآوردگر مقاوم MVE، MCD، S و SD در این مقاله معرفی گردیده اند. سپس از این برآوردگرها برای تعیین نمونه های خارج از ردیف 146 نمونه رسوبات آبراهه ای منطقه شاه سلیمان علی در استان خراسان حنوبی و برای نتایج آنالیز 18 عنصر استفاده شده است. نتایج محاسبات نشان داده است که روش کلاسیک فاصله ماهالانوبیتس 7 نمونه و برآوردگرهای مقاوم MVE، MCD، S و SD به ترتیب 23، 35، 20 و 34 نمونه را به عنوان داده پرت معرفی می کنند. همچنین آنالیز مولفه های اصلی در مد Q نشان داده است که نمونه های خارج از ردیف با بارهای منفی خود را در مولفه دوم و سایر نمونه ها تقریبا با بارهای مثبت بالا در مولفه اول خود را نشان می دهند. تفکیک جامعه نمونه های خارج از ردیف از سایر نمونه ها نیز در نمودار پراکندگی بارهای مولفه دوم نسبت به مولفه سوم امکانپذیر است. استفاده از ماتریس های موقعیت و پراکندگی به دست آمده از برآوردگرهای مقاوم در روش های آمارهای چند متغیره یکی دیگر از کاربردهای پیشنهادی مهم برآوردگرهای مقاوم در تجزیه و تحلیل داده های اکتشافی محسوب می شوند.

طراحی سازه های زیرزمینی باید با توجه به شرایط ساختاری توده سنگ صورت گیرد. در این زمینه شرایط قرارگیری درزه ها، زوایه آنها نسبت به فضای زیرزمینی و زاویه درز ها نسبت به هم از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مطالعه پایداری ساختاری تونلی با مقطع نعل اسبی در توده سنگ درزه دار حاوی دو دسته درزه با فاصله داری های متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. برای مدلسازی درزه ها پارامترهای سختی برشی درزه ها، شیب دسته درزه ها، بازشدگی و فاصله داری، نسبت فاصله داری درزه ها به عرض دهانه تونل (l/b) و نسبت تنش های برجا به عنوان متغیرهای مدلسازی در نظر گرفته شد. مساحت زون ریزش با تغییر هر یک از شاخص ها به طور جداگانه محاسبه شد و بهترین حالت ممکن که دارای کمترین سطح زون ریزش است، تعیین شد. نتایج نشان داد که اگر اختلاف شیب دو دسته درزه کمتر از 40 درجه باشد بیشترین سطح زون ریزش تشکیل می شود و افزایش اختلاف شیب دسته درزه ها بیش از 40 درجه موجب کاهش سطح ریزش می شود. همچنین افزایش نسبت فاصله داری درزه ها به عرض دهانه تونل منجر به افزایش مساحت زون ریزشی و ناپایداری بیشتر می شود. ناپایداری در نسبت مذکور در بازه های 0.11 تا 0.33 وجود دارد و برای مقادیر بیش از 0.33 برای نسبت ذکر شده به علت افزایش ابعاد بلوک و عدم امکان ریزش، ناپایداری به صفر می رسد. ایمن ترین حالت و کم ترین مساحت زون ریزش در نسبت l/b=0.11 و بیش ترین مساحت در نسبت l/b=0.33 اتفاق افتاد.

عملیات گودبرداری یکی از فعالیت های پر خطر در ساختمان سازی به حساب می آید که معمولا به منظورهای مختلف مانند رسیدن به سطح تراز مناسب خاک برای اجرای فونداسیون، یا احداث طبقات زیرین انجام می شود. امروزه گزارش های متعددی از خسارات مالی و بعضا جانی در شهرهای بزرگ کشور منتشر می شود، که ناشی از عدم توجه به پایداری دیواره گود و نیز نگهداری مورد نیاز آن است. در این مقاله با استفاده از نرم افزار Slide، ابتدا به بررسی پایداری دیواره گود در یکی از نقاط حاشیه ای شهر قائن پرداخته شده و سپس بررسی و تحلیل نگهداری دیواره گود با استفاده از روش میخ گذاری خاک در شرایط مختلف انجام شده است. این پژوهش یک بررسی تقریبا کامل گودبرداری است که با استفاده از تحلیل برگشتی، تحلیل حساسیت و تحلیل احتمالی، در شرایط قطعی و احتمالاتی انجام شده است. طبق نتایج به دست آمده از این مطالعه، خاک منطقه مورد نظر برای گودبرداری ناپایدار است و به کارگیری روش میخ گذاری تا عمق مورد مطالعه (10 متر) و شیب دار کردن دیواره های گود، راهکارهای مناسب برای رسیدن به ضریب ایمنی قابل قبول هستند. در انتها چند روش مختلف که دارای ضریب ایمنی قابل قبول هستند برای اجرای گود پیشنهاد شده است. این تحقیق الگوی جامعی را برای تحلیل دیواره های گودبرداری ارائه می کند که برای اجرای گودبرداری در مناطق هم جوار نیز مفید خواهد بود.

سازه های ژئوتکنیکی با انواع گوناگونی از فرایندهای طبیعی (زلزله، روانگرایی و غیره) مواجه هستند که این سبب پیچیدگی رفتار و شرایط طراحی آنها خواهد شد. این سازه ها در طول عمر خود، به دلیل برخورد با این پدیده ها از جمله زلزله، خصوصیات و رفتار ثابتی نخواهد داشت. رفتار مکانیکی خاک ها تحت بارهای استاتیکی پیچیده است و لذا در جین بارگذاری لرزه ای بسیار پیچیده تر خواهد بود. مهم ترین مساله ای که در سال های اخیر نظر پژوهشگران را به خود جلب کرده است، گسترش مدل رفتاری مناسب برای مدلسازی رفتار تناوبی واقعی خاک اشباع مخصوصا در ناحیه اندرکنش خاک- سازه است. دلیل این امر آن است که تخمین پاسخ سازه ساخته شده بر روی خاک مستعد روانگرایی در حین زلزله به طور قوی به لحاظ کردن تاثیر گسترش فشار آب حفره ای و کاهش مقاومت خاک بر روی رفتار سیستم بستگی دارد. برای بررسی دقیق لازم است تا یک تحلیل دینامیکی غیرخطی تنش موثر انجام پذیرد. این تحلیل می تواند به صورت کوپل کامل یا شبه کوپل انجام شود.از روش های شبه کوپل، مدل فین و مارتین و مدل بایرن است. از میان این مدل ها مدل بایرن به عنوان مدل رفتاری، برای خاک محدوده در نظر گرفته شده است و ضرایب مربوطه محاسبه شده است که در مدلسازی عددی (FLAC2D) از آنها استفاده می شود. همچنین احتمال روانگرایی با استفاده از نتایج آزمون محلی و با روش تنش موثر بررسی شد که با ضریب اطمینان 1.28 برای زلزله بم با بزرگای گشتاوری 6.5 روانگرایی اتفاق نخواهد افتاد.برای مدلسازی عددی از میان شتاب نگاشت های موجود، شتاب نگاشت بم در سطح DBE انتخاب شده و تاثیر بارهای دینامیکی زلزله بر فشار منفذی بررسی شد. نتایج تحلیل عددی دلالت بر افزایش فشار منفذی در اثر اعمال بارهای دینامیکی ناشی از زلزله را دارند که در نتیجه مقادیر بار بیشتری به ساختگاه مورد نظر (تونل مترو) وارد می شود و در نهایت امکان برآورد سیستم نگهداری مناسب تری برای تونل وجود خواهد داشت.