لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

برآورد دقیق نیروهای برشی وارد بر تیغه ها برای طراحی عوامل عملیاتی TBM مثل نیروی پیشران و گشتاور بسیار مهم است. برای انجام این کار، ابتدا نیروهای برشی وارد بر یک دیسک منفرد و همچنین عملکرد آن برای یک سنگ خاص با انجام آزمون های برش سنگ تعیین می شود. سپس نتایج آن برای استفاده و طراحی TBM در همان نوع سنگ تعمیم داده می شود. با توجه به عدم امکان انجام آزمون های برش خطی بزرگ مقیاس در کشور، در این تحقیق آزمون برش خطی با استفاده از روش عددی شبیه سازی شد. ابتدا نیروهای وارد بر یک دیسک سالم از نوع مقطع ثابت و همچنین انرژی ویژه برش با استفاده از کد المان محدود ABAQUS تخمین زده شد و برای صحت سنجی، نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی آزمون برش خطی مقایسه شد. مقایسه نیروها و انرژی ویژه برش حاصل از شبیه سازی عددی با آزمون های برش خطی واقعی تطابق بسیار خوبی را نشان داد. مقایسه نتایج نشان داد که نیروهای برش حاصل از شبیه سازی، انحراف حداکثر 15 و 21 درصدی به ترتیب برای نیروی قائم و نیروی غلتشی نسبت به میانگین نیروها در کار آزمایشگاهی دارد.

در این تحقیق، احیا ایزوترم های پلت های کامپوزیتی ساخته شده از مخلوط سنگ آهن و زغال سنگ در محدوده دمایی 1000-1150oC مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی تاثیر نوع آهن و زغال بر فرآیند احیا، انواع سنگ آهن و زغال مصرفی در واحدهای تولید آهن کشور شامل سنگ آهن گل گهر، سامارکو CVRD" و کودرموخ و زغالهای پابدانا، سنگرود، شاهرود، باب نیزو و کارمزد مورد استفاده واقع شد. در کلیه آزمایشها، نسبت کربن زغال به اکسیژن کانه 1.5 برابر نسبت استوکیومتری بود. بر اساس نتایج بدست آمده، با افزایش دما، سرعت احیا افزایش می یابد ولی نوع کانه (در میان انواع استفاده شده) تاثیر چندانی بر روند احیا ندارد. تاثیر نوع زغال بر سرعت واکنش احیا در دماهای کمتر از 1050oC قابل ملاحظه بوده و در دماهای بالاتر این تاثیر ناچیز است. انرژی اکتیواسیون واکنش احیا برای پلت های مختلف محاسبه گردید و در محدوده 150-200 (KJ/mole) قرار داشت. همچنین مرحله کنترل کننده فرآیند احیا و واکنش گازی شدن کربن تشخیص داده شد.

طراحی و انتخاب ماشین مناسب و پیش بینی عملکرد آن به منظور برنامه ریزی و تخمین هزینه های پروژه در استخراج مکانیکی و حفر مکانیزه تونل ها ضروری است. ارزیابی برش پذیری سنگ در روش های حفر مکانیزه شامل بررسی رفتار سنگ و اندرکنش آن با تیغه است و انجام آزمون های برش در مقیاس آزمایشگاهی، مطمئن ترین راه برای ارزیابی دقیق رفتار سنگ و تیغه در شرایط نزدیک به محیط واقعی است. در این مطالعه، از آزمون برش خطی کوچک مقیاس برای ارزیابی برش پذیری سنگ و ارتباط آن با پارامترهای مکانیکی سنگ استفاده شده است. بدین منظور، نمونه هایی از ماسه سنگ قرمز بالایی قم انتخاب شده و همزمان آزمون های استاندارد برای شناسایی نوع سنگ و تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی آن انجام شده است. نتایج آزمون های برش خطی کوچک مقیاس نشان می دهد نیرو و انرژی ویژه برش به ترتیب یک رابطه خطی مستقیم و یک رابطه غیرخطی با عمق برش دارد. همچنین، سرعت برش رابطه ی معنی داری با نیرو و انرژی ویژه ندارد. علاوه بر این، نیروهای حاصل از آزمون برش خطی با نتایج مدل ایوانس (Evans) مقایسه شد. مقایسه نتایج، تطابق خوب روش آزمایشگاهی با مدل نظری را نشان داد. با وجود این، آزمون های بیشتری به منظور دریافت نتایج دقیق تر و ارائه یک مدل جدید برش پذیری سنگ در حال انجام است.

یکی از روش­ های افزایش مقاومت خاک­ ها در برابر گسیختگی، تسلیح خاک است. اندرکنش خاک و ژئوسنتتیک­ ها اهمیت به سزایی داشته و تحت تأثیر اصطکاک و چسبندگی سطح تماس آن­ ها قرار می گیرد. دانه­ بندی خاک، زبری سطح تماس و دانسیته ی ژئوتکستایل از جمله عوامل مؤثر بر اندرکنش خاک-ژئوتکستایل ها هستند. در این تحقیق برای بررسی موارد مذکور از آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس استفاده شده است که دو نمونه ماسه ی خوب و بد دانه­ بندی شده با دانسیته ی نسبی %80، دو نوع ماسه ی بددانه بندی شده ی تک سایز برای افزایش زبری سطح تماس از طریق چسبانیدن به سطح ژئوتکستایل، دو نوع ژئوتکستایل با مقاومت­ های کششی و وزن واحد سطح متفاوت، تنش­ های قائم 5/12، 25 و 50 کیلوپاسکال و نرخ برش min/mm 1 استفاده شده است. نتایج نشان داده که با افزایش زبری مقاومت برشی سطح تماس خاک-ژئوتکستایل افزایش می یابد و بسیج شدن مقاومت کششی ژئوتکستایل به دانه­ بندی خاک در سطح تماس بستگی دارد، به طوری که هر چه ذرات چسبانیده شده به ژئوتکستایل ها درشت تر از ذرات خاک نمونه باشد، اندرکنش بهتری به دست می آید.

امروزه با گسترش صنعت حمل و نقل، نیاز به احداث تونل، امری اجتناب ناپذیر است و به تبع آن بررسی پایداری آن در کنار عوامل ساختاری مانند ناپیوستگی ها، در طراحی بسیار حائز اهمیت می باشد. آزمایش برش مستقیم یکی از پرکاربردترین آزمایش های ژئوتکنیکی در مطالعه رفتار عارضه های زمین مانند درزها می باشد. به وسیله این آزمایش می توان رفتار برشی و اتساع دو سطح لغزنده بر یکدیگر را بررسی کرد. در این مقاله، یک المان درز کرنش ثابت ارایه شده که در آن با ترکیبی از لغزنده و فنر، برخلاف مدل های پیشین رفتار برشی درز در قسمت پلاستیک هم، مدل شده است، در نهایت، یک آزمایش برش مستقیم با سختی برشی و عمودی ثابت بر اساس روش المان های محدود، برنامه نویسی شده و رفتار درز تحت تنش های عمودی فزاینده با سختی های برشی و زبری های مختلف، بررسی شده است. نتایج این تحلیل نشان می دهد که با افزایش سختی برشی درز، تغییر مکان های برشی، کاهش می یابد و به تبع آن اتساع کم می شود و با افزایش سطح تنش عمودی، با وجود اینکه درز، اتساع بیشتری را تجربه می کند، اما نرخ افزایش اتساع کاهش می یابد. همچنین، با افزایش زبری، تنش برشی نهایی افزایش می یابد ولی تاثیر تنش عمودی در افزایش مقاومت برشی بیشتر از زبری می باشد و به علاوه افزایش زبری اثر مستقیم در افزایش اتساع دارد.

نفوذپذیری توده سنگ یکی از مهمترین پارامترهای کنترل کننده پروژه ‎‎ های مختلف مهندسی سنگ اعم از مخازن دفن زباله های اتمی، پی سدها، فضاهای زیرزمینی همانند تونل‍ ها و مغارها، پروژه های ژئوترمال و تولید نفت و گاز است. به طور کلی نفوذپذیری توده سنگ متشکل از نفوذپذیری سنگ بکر و ناپیوستگی های موجود در آن است اما در حوضه های با سنگ میزبان سخت و کریستالی نفوذپذیری سنگ بکر تقریبا ناچیز و قابل اغماض است و کنترل کننده اصلی جریان عبوری از توده سنگ، درزه ها و ناپیوستگی ها هستند. در چنین شرایطی، علاوه بر پارامترهای هندسی درزه لازم است تاثیر عواملی همانند جابجایی برشی و تنش نرمال نیز بررسی گردد. در این مقاله با روش عددی المان مجزاء یک کد عددی توسط نرم افزار UDEC برای بررسی کوپل هیدرومکانیکی درزه های منفرد تحت برش با مدل درزه داری بارتن- باندیس توسعه داده شده است. در کد عددی توسعه داده شده تاثیر پارامترهایی همانند جابجایی برشی، تنش نرمال و سختی درزه بررسی شده است. برای راستی آزمایی مدل عددی نتایج آن با نتایج تجربی بدست آمده توسط السون- بارتن (2001) مقایسه شده است. بررسی های انجام شده، نشان می دهد که نتایج مدلسازی عددی هماهنگی خوبی با نتایج آزمایشگاهی السون بارتن (2001) دارد. همچنین تحلیل های عددی انجام شده حاکی از آنست که متناسب با افزایش جابجایی برشی، مقدار بازشدگی هیدرولیکی و نرخ جریان افزایش می یابد.