مطالعه ی تاثیر هندسه ی برش ابزار برشدهنده ی دیسکی در سنگ سخت با استفاده از تحلیل عددی به روش المان مجزا

چکیده
در حفاری تونل توسط ماشین حفاری در سنگ سخت، بررسی عملکرد برش در مراحل طراحی و اجرا از اهمیت بالایی برخوردار است.این عملکرد به شرایط زمینشناسی، پارامترهای سنگ، ناپیوستگیها و شرایط عملیاتی مانند انتخاب دیسک برشدهنده، نیروهایبرشی، فاصلهداری برشدهندهها و ... وابسته است. تاکنون مطالعات زیادی در زمینهی بررسی مکانیزم خردایش سنگ توسط ابزارمکانیکی برش که رابطهی مستقیم با عملکرد ماشین حفاری تونل دارد، صورت گرفته است. این مطالعات با استفاده از روشهایمختلف تجربی، آزمایشگاهی و مدلسازی عددی به بررسی اثر پارامترهای مذکور بر عملکرد ماشین حفاری پرداخته است. آزمونآزمایشگاهی برش خطی به عنوان یک روش دقیق و قابل اعتماد جهت ارزیابی عملکرد برش شناخته شدهاست. بالا بودن هزینهیآمادهسازی نمونه در این روش و انجام آزمونها و همچنین غیر قابل استفاده بودن این آزمون جهت بررسی اثر درزهداری بر برش درسنگ درزهدار، منجر به توسعهی مدلهای عددی مناسب برای جبران این محدودیتها شده است. امروزه روش عددی المان مجزروشی رایج جهت تحلیل محیطهای ناپیوسته و فرآیندهایی همچون خردایش سنگ توسط ابزار برشدهنده میباشد. در این تحقیق باکاربرد روش عددی المان مجزا و با استفاده از کد جریان ذرات ) PFC3D ( به بررسی پارامتر فاصلهداری و عمق نفوذ دیسکهاپرداخته شدهاست. نرم افزار PFC3D به دلیل قابلیت شبیهسازی رشد ترک و همچنین توانایی مدلکردن تخریب تحت تأثیرتغییرات تنش انتخاب شدهاست. در این تحقیق، در ابتدا یک نمونهی گرانیتی شبیهسازی شده و سپس با ایجاد برشهای متعددتوسط یک دیسک برشدهنده با قطر 36 سانتیمتر در فاصله داری و عمق نفوذهای مختلف روی آن، میزان نیروهای اعمال شده بردیسک و اثر دو پارامتر فاصلهداری و عمق نفوذ بر این نیروها بررسی شده و در نهایت نتایج بدست آمده با نتایج تحقیقاتآزمایشگاهیدر این زمینه مورد مقایسه قرار گرفته است.

واژه های کلیدی:

ماشین حفاری تونل . آزمون برش خطی . روش المان مجزا . نرم افزار PFC3D .

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

مطالعه ی تاثیر هندسه ی برش ابزار برشدهنده ی دیسکی در سنگ سخت با استفاده از تحلیل عددی به روش المان مجزا

چکیده
در حفاری تونل توسط ماشین حفاری در سنگ سخت، بررسی عملکرد برش در مراحل طراحی و اجرا از اهمیت بالایی برخوردار است.این عملکرد به شرایط زمینشناسی، پارامترهای سنگ، ناپیوستگیها و شرایط عملیاتی مانند انتخاب دیسک برشدهنده، نیروهایبرشی، فاصلهداری برشدهندهها و ... وابسته است. تاکنون مطالعات زیادی در زمینهی بررسی مکانیزم خردایش سنگ توسط ابزارمکانیکی برش که رابطهی مستقیم با عملکرد ماشین حفاری تونل دارد، صورت گرفته است. این مطالعات با استفاده از روشهایمختلف تجربی، آزمایشگاهی و مدلسازی عددی به بررسی اثر پارامترهای مذکور بر عملکرد ماشین حفاری پرداخته است. آزمونآزمایشگاهی برش خطی به عنوان یک روش دقیق و قابل اعتماد جهت ارزیابی عملکرد برش شناخته شدهاست. بالا بودن هزینهیآمادهسازی نمونه در این روش و انجام آزمونها و همچنین غیر قابل استفاده بودن این آزمون جهت بررسی اثر درزهداری بر برش درسنگ درزهدار، منجر به توسعهی مدلهای عددی مناسب برای جبران این محدودیتها شده است. امروزه روش عددی المان مجزاروشی رایج جهت تحلیل محیطهای ناپیوسته و فرآیندهایی همچون خردایش سنگ توسط ابزار برشدهنده میباشد. در این تحقیق باکاربرد روش عددی المان مجزا و با استفاده از کد جریان ذرات ) PFC3D ( به بررسی پارامتر فاصلهداری و عمق نفوذ دیسکهاپرداخته شدهاست. نرم افزار PFC3D به دلیل قابلیت شبیهسازی رشد ترک و همچنین توانایی مدلکردن تخریب تحت تأثیرتغییرات تنش انتخاب شدهاست. در این تحقیق، در ابتدا یک نمونهی گرانیتی شبیهسازی شده و سپس با ایجاد برشهای متعددتوسط یک دیسک برشدهنده با قطر 36 سانتیمتر در فاصله داری و عمق نفوذهای مختلف روی آن، میزان نیروهای اعمال شده بردیسک و اثر دو پارامتر فاصلهداری و عمق نفوذ بر این نیروها بررسی شده و در نهایت نتایج بدست آمده با نتایج تحقیقات آزمایشگاهی در این زمینه مورد مقایسه قرار گرفته است.

واژههای کلیدی:

ماشین حفاری تونل . آزمون برش خطی . روش المان مجزا . نرم افزار PFC3D .

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

مدلسازی تراوش آب به درون تونل در توده سنگ درزه دار مطالعه موردی : تونل انتقال آب زاگرس قطعه دوم

کلمات کلیدی :

تراوش ، توده سنگ درزه دار ، مدلسازی عددی ، تونل زاگرس ، روش المان مجزا

دهمین کنفرانس ملی تونل (1392)

مدلسازی تراوش آب به درون تونل در توده سنگ درزه دار مطالعه موردی : تونل انتقال آب زاگرس قطعه دوم

کلمات کلیدی :

تراوش ، توده سنگ درزه دار ، مدلسازی عددی ، تونل زاگرس ، روش المان مجزا

دهمین کنفرانس ملی تونل (1392)

بررسی تاثیر هندسه درز ههای مجزا بر فرآیند شکست و ایجاد تراشه در اثر بار دیسک ماشین TBM با استفاده از روش عددی دو بعدی

عملیات حفاری تابع اندرکنش میان زمین ( توده سنگ) و ماشین م یباشد، بنابراین شرایط درزه های موجود بر فرآیند شکست سنگ اثر می گذارد که در این مطالعه به بررسی اثر هندسه ی درزه های مجزا بر فرآیند شکست سنگ با استفاده از روش ترکیبی شبکه درزه مجزا- روش المان مجزا(-  DFNDEM ) پرداخته شده است. تعداد زیادی مدل شبکه درزه مجزا با استفاده از پارامترهای هندسی شکتگیهای موجود در قطعه دوم تونل بلند زاگرس تولید و به طور تصادفی تعدادی از بین آنها به منظور مدلسازی انتخاب شده است. نتایج مدلسازی نشان می دهد که شکل تراشه بین دو دیسک در مدل سنگ بکر تقریباً متقارن است در حالیکه در توده سنگ شکسته متقارن نیست، همچنین میدان تنش زیر دیسک ها در اثر بار دیسک ها در سنگ بکر تقریباً متقارن می باشد در حالیکه در توده سنگ نا متقارن می گردد. وجود درزه بین دو دیسک، جهت انتشار ترکها را تغییر داده و یا اینکه سبب توقف انتشار آن در محل برخورد با درزه شده و ترکها از طرف دو دیسک مجاور به یکدیگر در یک نقطه برخورد نمی کنند . در صورتیکه در سنگ بکر این ترکها در یک نقطه به یکدیگر برخورد  می کنند. بنابراین هندس هی درز هها می تواند اثر مهمی بر ایجاد و گسترش ترکها و تشکیل تراشه بگذارد.

 واژه های کلیدی:

فرآیند شکست، شبکه درزه مجزا، روش المان مجزا.

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)

تحلیل پایداری دیواره نهایی شمالشرقی معدن روی و سرب انگوران با روش های تعادل حدی و المان مجزا

پایدارسازی شیروانیها یکی از مهمترین مسائل در فعالیتهای عمرانی و معدنی است که مستلزم توجه خاص است. ریزش یک دیواره از معدن در
معادن روباز بزرگ میتواند باعث واردآمدن خسارتهای هنگفت مالی و حتی جانی شود. با بررسی پایداری شیروانیها قبل و در حین انجام عملیات معدنی، میتوان از وارد آمدن خسارات ناخواسته تا حد زیادی کاست. در این مقاله پایداری دیواره نهایی شمالی معدن سرب و روی انگوران که مستعد لغزش است مورد بررسی قرار میگیرد. با توجه به وجود ناپیوستگیهای متعدد در محل از روشهای تعادل حدی و المان مجزا برای تحلیل عددی استفاده شدهاست. نتایج حاصل از این دو روش انطباق خوبی باهم دارند. فاکتور ایمنی بدست آمده از هر دو روش در و بیشترین آن مربوط به روش مهندسی ارتش 2 / حالت خشک بیشتر از دو است که در این میان روش فلنیوس، کمترین فاکتور ایمنی ( 818) بین مقادیر حداقل و حداکثر روش تعادل حدی قرار دارد. از آنجا که / 3/045 ) است. فاکتور ایمنی بدست آمده به روش المان مجزا ( 015 ) 1 قرار دارد، دیواره در حالت خشک پایدار است. در حالت دوم - /3 1/ حداقل مقادیر قابل قبول در مسائل مربوط به شیروانیها در محدوده 0 یعنی وارد کردن آب به مدل، جابجایی افقی دیواره به طور قابل چشمگیری افزایش یافته و حتی میتواند باعث ناپایداری و ریزش مقطعی برخیاز پله ها شود. بنابراین دیواره نهایی شمالشرقی با زاویه شیب طراحی شده و با سطح آب زیرزمینی موجود، تا حدودی مستعد ریزش است کهبایستی توجه خاص به نقش آب های زیرزمینی در پایداری دیواره داشت.

کلمات کلیدی:

تحلیل پایداری، معدن روی و سرب انگوران، روش المان مجزا، تعادل حدی.

نویسندگان:

مسعود شمسالدین سعید (کارشناس ارشد مکانیکسنگ، شرکت مهندسین مشاور کوشا معدن.)

فرزان اورنگی (کارشناس زمینشناسی، شرکت مهندسین مشاور کوشا معدن.)

پرویز معارفوند (استادیار، دانشکده مهندسی معدن، متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر تهران.)

ابراهیم یعقوبی (کارشناس ارشد استخراج، دانشگاه صنعتی امیرکبیر تهران.)

دومين كنفرانس ملي مهندسي ژئوتکنيک ایران (1393)