%36تخفیف

دانلود پروژه: تحلیل پایداری دیوارۀ نهایی و پله­های آنومالی C شمالی معادن سنگ آهن سنگان با استفاده از روش­های تحلیلی و آماری

تعداد 103صفحه در فایل word

کارشناسی ارشد رشته مهندسی معدن

 گرايش مکانیک سنگ

تحلیل پایداری دیوارۀ نهایی و پله­های آنومالی C شمالی معادن سنگ آهن سنگان با استفاده از روش­های تحلیلی و آماری

 

چکیده:

فعالیت­های گوناگون مهندسی نیازمند حفریات در سنگ­ها و خاکریزها می­باشد و معادن روباز نیز یکی از این فعالیت­ها است که وجود آنها برای تولید مواد خام صنعت ضروری است. برای رسیدن به حداکثر ذخیره موجود در معادن ملزم به کاهش عرض پله­ها و نیز افزایش شیب دیواره­ها می­­باشیم و این امر وجود مطالعات ژئوتکنیکی و بررسی­های پایداری دیواره­ها را می طلبد. بررسی پایداری دیواره­ها با روش­های مختلف قابل اجرا می­باشد که در این پایان نامه ابتدا با استفاده از روش­های سینماتیکی دسته درزه­های دارای پتانسیل ریزش در دو منطقۀ جنوبی و شمالی از تودۀ C شمالی معادن سنگ آهن سنگان شناسایی شده و نوع ریزش­ها مشخص می­گردد. در ادامه با روش­های تحلیلی (تعادل حدی) وجود این نوع ریزش­ها بصورت قطعی بررسی می گردد و در نهایت با استفاده از روش­های احتمالاتی به بررسی احتمال ریزش در هر منطقه خواهیم پرداخت.

کلید واژه: مطالعات ژئوتکنیکی، روش­های سینماتیکی، روش­های تحلیلی، روش­های احتمالاتی

فهرست مطالب

  • فصل اول: مقدمه و کلیات

1-1- مقدمه—————————————————————– 2

1-1-1- داده­های طراحی—————————————————— 3

1-1-2- روش های طراحی—————————————————– 3

1-2- مختصری از معادن سنگ آهن سنگان—————————————- 3

1-2-1- موقعیت جغرافیایی و شرایط آب و هوایی———————————– 5

1-2-2- خصوصیات زمین­شناسی———————————————— 5

1-2-3- شرایط کانی شناسی و سنگ شناسی————————————– 6

1-2-4- زمین­شناسی ناحیه­ای————————————————— 7

1-2-5- مورفولوژی منطقه—————————————————— 8

1-2-6- مطالعات و اهداف طرح————————————————- 8

  • فصل دوم: نحوۀ برداشت خواص تودۀ سنگ

توضیح روش­های تحلیل پایداری شیب و انواع ریزش­ها    

2-1- استانداردهای توصیف توده سنگ——————————————- 12

2-1-1- جهت داری———————————————————- 12

2-1-2- فاصله داری———————————————————- 12

2-1-3- تداوم ناپیوستگی———————————————– 13

2-1-4- زبری————————————————————— 14

2-1-5- مقاومت دیواره——————————————————– 15

2-1-5-1- استفاده از درجه هوازدگی برای توصیف توده سنگ———————— 16

2-1-5-2- استفاده از تست شاخص دستی برای تعیین مقدار تقریبی مقاومت دیواره درزه­ها– 17

2-1-5-3- استفاده از تست چکش اشمیت———————————— 17

2-1-6 – دهانۀ درزه———————————————————- 18

2-1-7- پر کننده————————————————————- 19

2-1-8- نشت————————————————————— 19

2-1-9- تعداد دسته درزه (ناپیوستگی)————————————— 21

2-1-10- ابعاد بلوک————————————————– 22

2-2- روش های تحلیل پایداری شیب های سنگی—————————— 23

2-2-1- تحلیل پایداری شیب های سنگی با استفاده از روش های مرسوم (سنّتی)———- 23

2-2-1-1- روش تحلیل سینماتیکی—————————————– 25

2-2-1-1-1- ریزش صفحه ای (Planar)———————————— 26

2-2-1-1-2- ریزش گوه ای (Wedge)————————————– 26

2-2-1-1-3- ریزش واژگونی (Toppling)—————————————- 28

2-2-1-2-  روش تحلیل تعادل حدّی————————————— 29

2-2-1-2-1- شکست صفحه­ای——————————————- 29

2-2-1-2-2- شکست گوه­ای——————————————– 32

2-2-1-2-3- ریزش واژگونی——————————————– 38

2-2-1-2-4- ریزش دایره­ای (قاشقی)————————————— 47

2-2-2- روش های عددی———————————————– 50

2-2-2-1- رویکرد پیوسته———————————————– 52

2-2-2-2- رویکرد ناپیوسته———————————————- 53

2-2-2-2-1- روش المان تفاضلی—————————————– 53

2-2-2-2-2- تحلیل تغییرشکل ناپیوستگی ها (DDA)————————— 56

2-2-2-2-3-کدهای جریان ذره—————————————— 56

2-2-2-3- روش هیبرید———————————————— 57

2-2-3- روش احتمالاتی———————————————— 57

2-2-3-1- روش مونت کارلو——————————————– 59

2-2-3-2- روش لاتین هیپرکوب—————————————— 60

  • فصل سوم: ارائه نتایج

3-1- بررسی شرایط پایداری در منطقۀ جنوبی از توده C شمالی——————— 62

3-1-1- بررسی سینماتیکی———————————————- 66

3-1-2- بررسی های تعادل حدّی برای منطقۀ جنوبی—————————– 68

3-1-2-1- بررسی پایداری تک پلۀ خشک با روش تعادل حدی——————— 68

3-1-2-2- بررسی پایداری تک پله در شرایط اشباع با استفاده از روش تعادل حدی——- 69

3-1-2-3- بررسی پایداری شیب دیوارۀ نهایی ناحیه جنوبی با استفاده از روش تعادل حدی– 70

3-1-2-4-پایدارسازی دیوارۀ نهایی—————————————- 70

الف) زهکشی دیواره———————————————— 70

ب) کاهش ارتفاع دیواره——————————————— 71

ج) کاهش زاویۀ شیب رخساره—————————————– 72

3-1-3-تحلیل پایداری شیب دیوارۀ جنوبی تودۀ C شمالی با استفاده از روش احتمالاتی—– 72

3-1-3-1- بررسی احتمال ریزش تک پلۀ دیواره جنوبی————————– 73

الف) تک پله در شرایط خشک—————————————- 73

ب) تک پله با درنظر گرفتن آب—————————————- 75

3-1-3-2- بررسی احتمال ریزش دیوارۀ نهایی——————————— 76

3-2- بررسی شرایط پایداری در منطقۀ شمالی از توده C شمالی——————— 79

3-2-1- بررسی سینماتیکی———————————————- 82

3-2-2- بررسی­های تعادل حدی برای منطقۀ شمالی—————————– 85

3-2-2-1- بررسی پایداری تک پله­ها با استفاده از روش تعادل حدی—————– 86

الف) بررسی با فرض یکسان بودن زوایای اصطکاک دو دسته درزه—————- 86

ب)بررسی با فرض متفاوت بودن زاویۀ اصطکاک دو دسته درزه و وجود نیروی چسبندگی 87

3-2-2-2- بررسی پایداری دیوارۀ نهایی با استفاده از روش تعادل حدی————— 88

3-2-3- بررسی احتمال ریزش دیوارۀ شمالی———————————- 88

3-2-3-1- بررسی احتمال ریزش تک پله­ها———————————– 88

الف) بررسی با فرض یکسان بودن زوایای اصطکاک دو دسته درزه—————- 88

ب)بررسی با فرض متفاوت بودن زاویۀ اصطکاک دو دسته درزه و وجود نیروی چسبندگی 90

3-2-3-2- بررسی احتمال ریزش دیوارۀ نهایی——————————— 91

الف) بررسی با فرض یکسان بودن زوایای اصطکاک دو دسته درزه—————- 91

ب) بررسی با فرض متفاوت بودن زوایای اصطکاک دو دسته درزه و وجود نیروی چسبندگی         92

  • فصل چهارم: نتیجه گیری

منابع————————————————————– 97

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                     صفحه

جدول 1-1: تخمین میزان ذخایر سنگ آهن در ایران                                                           4

جدول 1-2: مشخصات گمانه­های ژئوتکنیکی حفر شده در تودۀ C شمالی                             10

جدول 2-1: توصیف کمی فاصله داری                                                                             13

جدول 2-2: توصیف کمّی تداوم ناپیوستگی­ها                                                                   13

جدول 2-3: توصیف کیفی زبری                                                                                      15

جدول 2-4: روش پیشنهادی توصیف کیفی ناپیوستگی ها                                                    16

جدول 2-5: تست­های شاخص دستی جهت تعیین مقاومت دیوارۀ ناپیوستگی­ها                      17

جدول 2-6: توصیف کمّی دهانۀ درزه                                                                              18

جدول 2-7: تشخیص صحرایی پرکننده­ها                                                                          19

جدول 2-8: توصیف تراوش در ناپیوستگی­ها                                                                     20

جدول 2-9: توصیف دسته درزه­های محلی                                                                        21

جدول 2-10: تعیین انداۀ بلوک بر حسب عدد خجمی درزه                                                 23

جدول 2-11: روش های سنتی تحلیل پایداری شیب­های سنگی                                            23

جدول2-12: روش­های عددی تحلیل پایداری شیب­های سنگی                                            51

جدول 3-1: هیستوگرام خصوصیّات دسته درزۀ اول                                                            63

جدول 3-2: هیستوگرام خصوصیّات دسته درزۀ دوم                                                            64

جدول 3-3: هیستوگرام خصوصیات دسته درزۀ اول                                                            79

جدول 3-4: هیستوگرام خصوصیات دسته درزۀ دوم                                                            81

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                     صفحه

شکل1-1: موقعیت جغرافیایی پروژه سنگان                                                                        4

شکل 1-2: مقایسه میزان ذخایر زمین شناسی معادن سنگ آهن کشور                                    5

شکل1-3: جانمایی توده های اصلی معادن سنگ آهن سنگان                                              9

شکل1-4: پیت نهایی طراحی شده توسط شرکت دانیلی                                                      10

شکل2-1 : منطقه دارای پتانسیل ریزش صفحه ای                                                               26

شکل2-2: منطقه دارای پتانسیل ریزش گوه ای                                                                   27

شکل2-3: تعیین نحوۀ لغزش گوه بر روی دو صفحۀ ناپیوستگی                                            28

شکل 2-4: منطقه دارای پتانسیل ریزش واژگونی                                                                 28

شکل 2-5: نمایش شرایط عمومی برای شکست صفحه ای                                                   29

شکل 2-6: هندسۀ شیب برای لغزش صفحه ای                                                                   30

شکل 2-7: دیوارۀ بدون ترک کششی که پتانسیل ریزش صفحه ای دارد                                31

شکل2-8: شرایط هندسی لازم برای ریزش گوه ای                                                             32

شکل 2-9: نمایش نیروهایی که در محاسبۀ مقدار ضریب ایمنی مؤثرند                                  33

شکل 2-10: نمایش مقادیر فاکتور گوه (K) به عنوان تابعی از هندسۀ گوه                             34

شکل 2-11: هندسه گوۀ مورد تحلیل پایداری                                                                    35

شکل 2-12: شبکۀ استرونت جهت یافتن داده­های لازم برای تحلیل پایداری گوه                    37

شکل 2-13: نمونه­ای از نمودارهای تحلیل پایداری گوه تنها با توجه به میزان زوایای اصطکاک            37

شکل2-14: مدل کامپیوتری ریزش واژگونی                                                                      38

شکل2-15: انواع ریزش های واژگونی                                                                              39

شکل 2-16: انواع ریزش واژگونی ثانویه                                                                           40

شکل 2-17: شرایط سینماتیکی لازم برای ریزش واژگونی خمشی                                        41

شکل 2-18: مدل تحلیل تعادل حدی شکست واژگونی                                                       43

شکل 2-19: شرایط تعادل حدّی برای واژگونی و لغزش در nامین بلوک                               45

شکل2-20: مدل­های جریان آب زیرزمینی                                                                         49

شکل2-21: ترتیب اجرای مراحل برای یافتن ضریب ایمنی در شکست قاشقی                         50

شکل2-22: اجزای اصلی یک مدل دینامیکی                                                                     55

شکل2-23: مدل سه بعدی المان تفاضلی برای دیوارۀ سنگی در معدن روباز                           56

شکل 2-24: تعریف احتمال ریزش                                                                                   58

شکل2-25: پنج تکرار نمونه­گیری به روش مونت کارلو                                                      60

شکل2-26: پنج تکرار نمونه­گیری به روش لاتین هیپرکوب                                                 60

شکل3-1: شرایط سینماتیکی ریزش صفحه­ای در تک پلۀ دیوارۀ جنوبی                                66

شکل 3-2: شرایط سینماتیکی ریزش گوه­ای در تک پلۀ دیوارۀ جنوبی                                  67

شکل 3-3: نمایش امکان ریزش صفحه­ای دسته درزۀ دوم در دیوارۀ نهایی                             67

شکل 3-4: نمایش عدم امکان ریزش گوه­ای در دو دسته درزۀ مورد بررسی                           68

شکل 3-5: نمایش شرایط تک پله خشک                                                                         68

شکل 3-6: هندسۀ دیوارۀ نهایی برای منطقۀ جنوبی                                                             70

شکل 3-7: نمودار حساسیت ضریب ایمنی نسبت به تغییرات سطح آب زیرزمینی                     71

شکل 3-8: نمودار حساسیت ضریب ایمنی نسبت به تغییرات ارتفاع دیوارۀ نهایی                     71

شکل 3-9: نمودار حساسیت ضریب ایمنی نسبت به تغییرات شیب دیوارۀ نهایی                      72

شکل 4-9: نمودار توزیع احتمال مقادیر چسبندگی                                                              73

شکل 4-10: نمودار توزیع احتمال مقادیر زوایای ناپیوستگی­ها                                              74

شکل 4-11: نمودار توزیع احتمال مقادیر زاویۀ اصطکاک داخلی                                         74

شکل 4-12: نمودار توزیع احتمال ضریب ایمنی برای تک پلۀ خشک                                   75

شکل 4-13: نمودار توزیع احتمال ضریب ایمنی برای تک پلۀ اشباع                                      76

شکل 4-14: نمودار توزیع احتمال سطح آب زیرزمینی                                                        77

شکل 4-15: نمودار توزیع احتمال ضریب ایمنی بالاتر از یک                                              77

شکل 4-16: نمودار توزیع احتمال ضریب ایمنی بالاتر از 5/1                                               78

شکل 4-17: آنالیز حساسیت پارامترهای مؤثر بر ضریب ایمنی                                              78

شکل 3-18: شرایط سینماتیکی ریزش صفحه ای در تک پلۀ دیواره شمالی                            83

شکل 3-19: شرایط سینماتیکی ریزش گوه ای در تک پلۀ دیواره شمالی                               83

شکل 3-20: نمایش عدم امکان ریزش صفحه ای دیوارۀ نهایی                                             84

شکل 3-21: نمایش امکان ریزش گوه­ای در دو دسته درزۀ مورد بررسی                                85

شکل 3-22: نمودار حساسیت ضریب ایمنی نسبت به تغییرات زاویۀ اصطکاک داخلی              87

شکل 3-23: نمودار توزیع احتمال مقادیر زاویۀ اصطکاک داخلی                                          89

شکل 3-24: نمودار توزیع احتمال ضریب ایمنی بالای یک                                                  89

شکل 3-25: نمودار توزیع احتمال ضریب ایمنی بالای 5/1                                                   90

شکل3-26: نمودار توزیع احتمال ضریب اصطکاک دسته درزۀ اول                                       90

شکل3-27: نمودار توزیع احتمال ضریب اصطکاک دسته درزۀ دوم                                      90

شکل 3-28: نمودار توزیع احتمال نیروی چسبندگی دو دسته درزه                                         91

شکل 3-29: نمودار توزیع احتمال ضریب ایمنی                                                                  91

شکل 3-30: نمودار توزیع احتمال ضریب ایمنی بالای یک                                                  92

شکل 3-31: نمودار توزیع احتمال ضریب ایمنی بالای 5/1                                                  92

شکل 3-32: نمودار توزیع احتمال ضریب ایمنی بالای 5/1                                                  93

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo