در این تحقیق، مطالعه روی نه نمونه سنگ ساختمانی کربناته از معادن ایران صورت گرفته است. هدف از مطالعه، تعیین روابط بین مشخصات فیزیکی و مکانیکی سنگ با قابلیت برش آن ها می-باشد. برای تعیین رابطه بین این پارامترها با قابلیت برش، از طرفی، مشخصاتی نظیر مقاومت فشاری تک محوره، مقاومت کششی، چگالی، تخلخل، نرخ سایش و سختی اشمیت اندازه گیری شده و از طرف دیگر، مشخصات برش دستگاه نیز ثبت شده است. در نهایت و با در دست داشتن این پارامترها، رابطه هر یک از این مشخصات با قابلیت برش سنگ برآورد شده است. برای بررسی درصد عناصر موجود در سنگ و تعیین رابطه ی آن ها با قابلیت برش به ویژه رابطه ی میزان سیلیس موجود در سنگ با قابلیت برش سنگ، نیز آنالیز شیمیایی برای هر نمونه سنگ انجام شده است. برای به دست آوردن این روابط از برازش های تک متغیره و برای حصول ضریب تعیین بیشتر از برازش چندمتغیره استفاده شده است. برای کاهش تعداد متغیرهای درگیر در برازش چندمتغیره، ارتباط بین پارامترها نیز بررسی شده است. در صورت ارتباط خوب بین این پارامترها می توان یک پارامتر را به نمایندگی از دیگری در برازش قرار داد. در اینجا روابط خوبی بین پارامترها مشاهده نشده است و همه ی پارامترها به جز پارامترهایی که ضریب تعیین آن ها با نرخ برش کمتر از 5/0 بوده است در برازش استفاده شده اند. بیشترین ضریب تعیین به دست آمده، در برازش پنج متغیره بوده است که 91/0 می باشد. در نهایت با توجه به تحلیل های انجام شده و نمودارهای حاصل، قابلیت برش هر یک از سنگ های مورد مطالعه قابل تخمین است و از نتایج آن می توان در طراحی کارخانه و تعیین نرخ برش بهینه استفاده کرد. همچنین پس از طی این مسیر پیش بینی هزینه ها و کاهش آن ها میسر است.

در این تحقیق، به منظور پیش بینی نرخ برش سیم برش الماسه، یازده نمونه سنگ ساختمانی کربناته از معادن ایران، مورد بررسی قرار گرفته اند. هدف از این مطالعه، تعیین روابط بین مشخصات فیزیکی و مکانیکی سنگ با قابلیت برش آن ها می باشد. به منظور ارزیابی تأثیر مشخصات بافتی بر روی نرخ برش، ابتدا از هر سنگ مورد مطالعه، یک مقطع نازک میکروسکوپی تهیه، و در مرحله بعد از هر مقطع در زیر میکروسکوپ عکس گرفته شد، سپس عکس های مذکور با ورود به نرم افزار اتوکد دیجیتایز شدند، سپس مساحت و محیط دانه های موجود در مقاطع تعیین شده است. بعد از این، فرمت دیجیتالی عکس ها چاپ شدند و قطر بزرگ و قطر کوچک هر کدام از دانه های مشخص شده به صورت دستی تعیین شد و مشخصات دیگر بافتی، طبق روابط ریاضی تعیین شده اند. پس از انجام مراحل فوق، پارامتر های دیگر نظیر مقاومت فشاری، مقاومت کششی، سختی اشمیت، سایش لوس آنجلس، چگالی و تخلخل سنگ ها نیز، در آزمایشگاه تعیین شده است. از طرف دیگر، مشخصات سیم برش الماسه و نرخ برش نمونه ها نیز در معدن ثبت شده است. در پایان، ارتباط بین پارامتر های ذکر شده و نرخ برش با استفاده از برازش های تک متغیره به دست آمده است. همچنین برای حصول ضریب همبستگی بیشتر، از برازش چند متغیره استفاده شده است. برای کاهش تعداد متغیرهای درگیر در برازش چند متغیره، ارتباط بین پارامترها نیز بررسی شده است. در صورت ارتباط خوب بین این پارامترها می توان یک پارامتر را به نمایندگی از دیگری در برازش قرار داد. از میان پارامتر های فیزیکی مساحت دانه، قطر معادل و ضریب بافت و از میان پارامتر های مکانیکی مقاومت فشاری، مقاومت کششی و سختی اشمیت ارتباط بسیار خوبی با نرخ برش داشتند و رابطه نهایی برای پیش بینی نرخ برش بر حسب این پارامتر ها می باشد.

اطلاع از خصوصیات ژئومکانیکی محیطی که سازه زیر زمینی در آن احداث می شود، مبنای اصلی و تعیین کننده در طراحی، ارائه سیستم نگهداری، تحلیل پایداری این قبیل سازه ها می باشد. برای آگاهی از خصوصیات ژئومکانیکی و کنترل پایداری و بهینه سازی سیستم های نگهداری موجود از نتایج رفتار سنجی و تحلیل برگشتی به عنوان ابزاری برای تخمین مجدد داده های ورودی در حین اجرا و پس از احداث سازه استفاده می شود. اهمیت تحلیل برگشتی تا حدی است که توانایی کنترل پارامترهای ورودی در طراحی سازه های زیر زمینی در حین احداث و پس از احداث سازه زیر زمینی مورد نظر را فراهم می آورد. هدف از این تحقیق انجام تحلیل برگشتی برای تدقیق پارامترهای طراحی در خط 2 متروی کرج، با استفاده از نتایج حاصل از ابزار دقیق است. در مرحله اول، طراحی خط مذکور بر اساس پارامترهای ژئومکانیکی به دست آمده از آزمایش های برجا و مطالعات زمین شناسی بوده است. بر این اساس گام حفاری در حدود 7/0متر طراحی شده بود. ولی با توجه به این که روش حفاری در پروژه مورد تحقیق، روش natm است، طراحان به این نتیجه رسیدند که با گام حفاری حدود 2/1 تا 5/1 متر نیز تونل پایدار است. در این پایان نامه ابتدا با استفاده از پارامترهای به دست آمده از آزمایش های برجا سعی شد که پایداری تونل (با استفاده از نرم افزار flac2d) را به روش کرنش برشی بحرانی ارائه شده توسط ساکورایی مورد ارزیابی قرار دهیم. با توجه به گام حفاری 2/1 متر در کیلومتراژ مورد بررسی متوجه شدیم که تونل پایدار نمی ماند. همان طور که بیان شد با استفاده از روش های مشاهده ای تونل پایدار است. این امر ما را به سوی استفاده از رفتارسنجی و نتایج حاصل از ابزار دقیق، برای بازنگری در پارامترهای طراحی کشاند. در ادامه با استفاده از تحلیل برگشتی مستقیم، روش جستجوی تک متغیره، پارامترهای پیشنهادی حاصل از آنالیز حساسیت مجدداً محاسبه شده اند. این پارامترها، مدول الاستیسیته از میان پارامترهای ذاتی خاک و نسبت تنش های افقی به قائم از میان پارامترهای محیطی بودند. بعد از تدقیق پارامترها، مجدداً تونل تحلیل پایداری شد و مشاهده شد کرنش برشی بحرانی حاصل در حد مطلوب بوده است. در پایان سیستم نگهداری اولیه نصب شده و ترخیص تنش نهایی انجام شد. ضرائب اطمینان سیستم نگهداری توسط نرم افزار pcacol به دست آمد.

تخمین قابلیت برش یک سنگ و تعیین عوامل موثر بر آن در تخمین هزینه‏ها و طراحی یک کارخانه سنگ‏بری از اهمیت بالایی برخوردار می‏باشد. قابلیت برش سنگ به‏ صورت اولیه به مشخصات فیزیکی و مکانیکی سنگ و خصوصیات دستگاه برش بستگی دارد. در مرحله نخست از این مطالعه سعی شد تا سیستم طبقه‏بندی جدیدی مبتنی بر مشخصات فیزیکی و مکانیکی سنگ شامل 4 عامل مهم مقاومت فشاری تک محوری، سختی موهس، فاکتور سایندگی شیمیازک و مدول الاستیسیته ارائه شود. درجه اهمیت هر یک از این عوامل با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی و دلفی فازی تعیین شد. با استفاده از این سیستم طبقه‏بندی جدید قابلیت برش سنگ‏های ساختمانی مورد مطالعه (مشتمل بر 7 نوع سنگ کربناته و 5 نوع سنگ گرانیتی)، مورد ارزیابی و طبقه‏بندی قرار گرفت. برای بررسی صحت و سقم نتایج حاصل از این طبقه‏بندی، آزمایش‏های برش متنوعی تحت شرایط مختلف عملیاتی با استفاده از یک دستگاه برش در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد. در طول انجام این آزمایش‏ها، مقدار شدت جریان مصرفی دستگاه و ارتعاش‏های به وجود آمده در سیستم اندازه‏گیری شد. نتایج حاصل از این بررسی‏ها نشان داد که در بیشتر موارد سیستم طبقه‏بندی به خوبی توانسته است قابلیت برش سنگ‏های مورد مطالعه را رده‏بندی کند. در مرحله دوم از این مطالعه به بررسی و تحلیل اقتصادی فرایند برش سنگ‏های ساختمانی در برخی از کارخانه‏های سنگ‏بری در شهرک صنعتی محمودآباد اصفهان پرداخته شد. بدین ترتیب توابع مختص هر یک از فاکتورهای هزینه‏ساز در فرایند برش سنگ‏های ساختمانی تعیین شد. در ادامه با استفاده از این توابع، تابع هزینه کل تعیین شد و سپس تحلیل حساسیت برای دو نمونه سنگ تراورتن حاجی آباد و گرانیت قرمز یزد انجام شد. نتایج حاصل از بررسی‏ها نشان داد که دو فاکتور هزینه‏ساز انرژی مصرفی و سایش ابزار الماسی بیشترین تأثیر را در هزینه‏های کلی تولید به ترتیب برای نمونه سنگ‏های تراورتن و گرانیت دارد. با استفاده از این مدل اقتصادی می‏توان به راحتی مقدار هزینه‏های تولید را با توجه به فاکتورهایی نظیر انرژی مصرفی، هزینه کارگری، سایش ابزار الماسی، آب مصرفی و هزینه تعمیر و نگهداری محاسبه کرد. در مرحله سوم از این تحقیق به بررسی و بهینه‏سازی پارامترهای برش شامل عمق برش و نرخ پیشروی با کمک الگوریتم بهینه‏ساز ژنتیک پرداخته شد. الگوریتم ژنتیک از جمله الگوریتم‏های بهینه‏ساز می‏باشد که از یک سیر تکاملی طبیعی برای حل مسائل بهینه‏سازی پیروی می‏کند. در نهایت نتایج حاصل از این بخش به صورت نمودارهایی برای انتخاب نقاط بهینه از پارامترهای ماشین‏کاری بر اساس شاخص قابلیت برش سنگ ارائه شده است.