یکی از مهم ترین مراحل طراحی فضاهای زیرزمینی انتخاب سیستم نگهداری مناسب برای آن فضا است. در بسیاری از موارد، سیستم های نگهداری برای تونل بر اساس تجربه مهندسین طراح انتخاب می شود. بنابراین به جای استفاده از معیارهای علمی، قضاوت های شخصی بیشترین نقش را در انتخاب سیستم نگهداری ایفا می کند. اما انتخاب سیستم نگهداری مناسب به پارامترهای اقتصادی و فنی بستگی دارد. بنابراین مسأله انتخاب سیستم نگهداری برای فضاهای زیرزمینی یک مسأله تصمیم گیری چندمعیاره است. در این تحقیق انتخاب سیستم نگهداری مناسب برای تونل های دسترسی معدن سرب و روی گوشفیل مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، یکی از تونل-های دسترسی به ماده معدنی این معدن که در تراز 1565 قرار گرفته است، مورد بررسی ژئومکانیکی قرار گرفته است. این تونل دارای مقطع مربع شکل و ابعاد 5/4×5/4 متر است و از دو تونل عمود بر هم تشکیل شده است. همچنین هر دو تونل از دو محدوده دولومیت و دولومیت مینرالیزه عبور می کنند. در این تحقیق 8 نوع سیستم نگهداری برای 4 محدوده مختلف این تونل در نظر گرفته شده و با استفاده از نرم افزار udec مقادیر جابجایی و ضریب اطمینان محاسبه شده است. سپس با استفاده از روش های تصمیم گیری چندمعیاره saw، topsis، electre و ahpو با توجه به معیارهای ضریب اطمینان، سهولت اجرای سیستم، جابجایی و نیاز به نیروی انسانی، سیستم نگهداری مناسب برای هر کدام از محدوده های این تونل، انتخاب شده است. سیستم نگهداری انتخاب شده برای هر 4 محدوده معرفی شده در این تونل، استفاده از پیچ سنگ به طول 4 متر و با فاصله داری 5/1 متر در سقف و دیواره های تونل است.

در هنگام حفاری تونل ها، بسته به اینکه تونل از چه تشکیلات سنگی عبور می کند، گازهای همراه با این تشکیلات یا محلول در آب زیرزمینی، در محیط تونل متصاعد خواهند شد که باید برای ترقیق آنها تا حد مجاز اقدام نمود. یکی از آلاینده هایی که حضور آن در هنگام حفاری برخی تونل های کشورمان به اثبات رسیده، گازسولفید هیدروژن است که گازی فوق العاده سمی و خطرناک می باشد. عیار مجاز این گاز طبق استاندارد ppm 20 است و در عیارهای بالاتر می تواند سبب فلج شدن سیستم تنفسی شده و به مرگ منجر شود. سازندهای زمین شناسی مرتبط با منابع هیدروکربوری، در تشکیل و ذخیره گاز بسیار مهم می باشند. به دو صورت محلول در آب و ترکیب با هوای محیط می تواند در محیط حضور داشته باشد. بسته به نوع حضور روش های گوناگونی برای ترقیق یا حذف کامل این گاز وجود دارد، که هر یک از این روش ها دارای شرایط اجرایی و بازده متفاوت هستند. تونل انتقال آب زاگرس، واقع در غرب کشور، با طول کلی حدود 48کیلومتر، از تونل های بلند در حال حفر در غرب ایران است. حفر این تونل با دستگاه tbm صورت می گیرد. تهویه ی مکانیکی در حین اجرای تونل، به روش تهویه طولی و با دهش هوا به قسمت پشتیبانی tbm انجام می گیرد. بر اساس مطالعات زمین شناسی انجام شده، حفاری قطعه یک (الف) تونل زاگرس، که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است، تا طولی حدود 7200 متر باید در شرایط گازخیزی بالا صورت گیرد. اندازه گیری های انجام شده در محل تونل نشان می دهد که با ورورد تونل به داخل تشکیلات ایلام و پیشرفت آن داخل این سازند، جریان آب ورودی به تونل تا میزان lit?s 170 افزایش یافت. آب وارد شده به داخل تونل، حاوی گاز h_2 s است و این گاز به محض ورود آب زیرزمینی به تونل، در فضای تونل منتشر می شود. با اندازه گیری های انجام شده، غلظت h_2 s در هوای تونل زاگرس، در شرایط عملکرد سیستم تهویه، تا ppm60-50 افزایش یافته است. در این مطالعه، بعد از بررسی منشا h_2 s در آب زیرزمینی وارد شده به تونل زاگرس، در ابتدا یکسری تدابیر کوتاه مدت بیان گردیده که اجرای این روش ها سبب بهبود شرایط کاری در محل tbm و قسمت پشتیبانی خواهد شد. لازم است که تمام تدابیر ذکر شده، در سریع ترین زمان ممکن اجرا شوند تا تأخیرهای وارد بر پروژه تا آنجا که ممکن است کاهش یابد. در ادامه روش هایی جهت کاهش ورود آب زیرزمینی به داخل تونل و بالتبع کاهش انتشار h_2 s در اتمسفر ارائه شده، که این تدابیر در جهت بهبود شرایط کاری در محل tbm و قسمت پشتیبانی و همچنین راه دسترسی به tbm نقش عمده ای را ایفا خواهند کرد. تصمیم گیری منطقی جهت انتخاب یک یا تعدادی از این روش ها، نیاز به بررسی دقیق آنها دارد. در مرحله ی بعد با تهیه پرسش نامه و توزیع آن بین تعدادی متخصص، با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی مناسب ترین روش برای حل مشکل تصاعد گاز h_2 s در تونل زاگرس انتخاب شد. در این مطالعه پارامترهایی نظیر هزینه، انعطاف پذیری، شرایط زیست محیطی، بازدهی، اجرایی بودن روش و زمان مورد نیاز هر روش در نظر گرفته شد. با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی، روش تزریق در تونل زاگرس به عنوان مناسب ترین روش انتخاب شد و در فصل آخر پایان نامه، برآورد فنی و اقتصادی تزریق در طول 7200 کیلومتر اولیه تونل زاگرس، که با مشکل تصاعد بالای گاز h_2 s مواجه است، انجام شد.

هدف از انجام این تحقیق، برآورد تعداد بهینه جبهه کارهای استخراج ذخیره معدن مس سونگون می باشد. بدین منظور ابتدا تاریخچه فعالیت های طراحی، برنامه ریزی تولید، گزارشات معدن، فراوانی و علل توقف تولید این معدن در طی شش ماهه اول سال 1388 تجزیه و تحلیل شده و با استفاده از فرآیندهای تصادفی زنجیر مارکوف، روند تولید آن مدلسازی شده و با حل معادلات مربوطه، تعداد جبهه کارهای استخراج ذخیره با سطح اطمینان 80 درصد در این معدن، 2 جبهه کار برآورد گردیده است.

مغارهای زیرزمینی، نقش مهمی را در زیرساختارهای زیربنایی یک کشور مانند نفت و گاز، برق و مخابرات، نظامی، هسته ای، آب و فاضلاب، گردشگری و تفریحی، غذایی و ... بر عهده دارند. در صنایع نفت و گاز، مغارهای بزرگ مقیاس سنگی یا نمکی برای ذخیره سازی انواع مواد هیدروکربوری با هر نوع هدف و ظرفیتی بکار برده می شوند. در مغارهای سنگی، سامانه ی پوشش یا پرده ی آب می تواند نشت سیال را با ضریب ایمنی بالایی مهار کرده و در نتیجه از آلودگی محیط زیست و هدر رفتن سیال ذخیره شده پیشگیری نماید. امروزه اکثر کشورهای جهان تلاش می کنند تا بازه ی گسترده ای از مواد به ویژه حامل های انرژی را در تأسیسات زیرزمینی نگهداری نمایند. در نهایت پس از گذشت نزدیک به یک سده از آغاز ذخیره سازی زیرزمینی مواد هیدروکربوری در آمریکا و اروپا، دولت مردان ایران نیز در اواسط دهه ی 80 ش. به سمت فن آوری ذخیره سازی زیرزمینی در مغارهای سنگی روی آورده اند. در همین راستا، در این پژوهش به طراحی مفهومی مغارهای سنگی ذخیره-سازی با هدف نگهداری 10 میلیون بشکه نفت خام در بندر گناوه برای صادرات از راه پایانه ی خارگ پرداخته شده است. مهم ترین دستاوردهای این پژوهش طراحی هندسی، طراحی سامانه ی نگهداری اولیه و ارزیابی مهم ترین پارامترهای تأثیرگذار بر پایداری مغارها با استفاده از روش عددی هستند. برای تأمین ظرفیت ذخیره-سازی ضروری است، 11 مغار موازی با ابعاد 15 متر عرض، 20 متر ارتفاع و 500 متر طول احداث شوند. فاصله داری مغارها در حدود 40 تا 50 متر و عمق قرارگیری آن ها 100 متر در نظر گرفته شده است. ناپایداری گسترده ی مغارهای مارنی سبب انتخاب فاصله ی بیش تر و عمق قرارگیری کمتر شده است. با مد نظر قرار دادن شرایط ژئومکانیکی و هیدروژئولوژی ساختگاه، برای مهار نشت مغارهای گناوه، بکارگیری سامانه ی پوشش توصیه شده است. سامانه ی نگهداری مغارهای مارنی نیز مرکب از 30 سانتی متر بتن پاشیده در تمام جداره به همراه شبکه ی منظم پیچ سنگ های 32 میلی متری تمام تزریق رزینی با 12 متر طول در سقف و کف و 15 متر طول در دیواره است. حساس ترین پارامترها نیز مقاومت برشی مارن و مدول شکل پذیری ماسه سنگ در تحلیل پارامتریک و نسبت ابعاد مغارها در تحلیل حساسیت هستند.

روش ucg (گاززایی درجا از زغالسنگ در زیر زمین) در چند سال اخیر مجددا مورد توجه قرار گرفته است. این روش هنوز در کشور ما اجرا نشده و شناخت دقیق و کاملی از آن وجود ندارد. در این پایان نامه سعی شده ضمن معرفی و ارائه تاریخچه ucg روشهای مختلف در اجرای آن نیز به اختصار تشریح شود. در ادامه با انتخاب یک ناحیه (ناحیه زغالی تخت) به عنوان مورد مطالعاتی به تحلیل پایداری فضاهای استخراجی بین چاه های تولید و تزریق پرداخته شده تا در نهایت بتوان به فاصله نهایی بین چاه های تولید و تزریق دست یافت. با مطالعات انجام شده در ناحیه زغالی تخت (وابسته به شرکت زغالسنگ البرز شرقی) این نتیجه حاصل شد که این ناحیه جهت اجرای روش ucg ، منطقه ای مناسب و مستعد می باشد. بدین منظور یک طراحی مقدماتی جهت بهره برداری از لایه های زغالی به روش ucg در این ناحیه انجام شد. اما مهمترین فاکتور در طراحی ucg، تعیین فاصله بین چاه های تولید و تزریق می باشد. هرچه این فاصله بیشتر باشد هزینه های حفاری که بخش عمده ای از سایر هزینه ها را شامل می شود، کاهش می یابد بنا بر این بعد از طراحی مقدماتی، یک فاصله اولیه بین چاه های تولید و تزریق در نظر گرفته شده است، در مرحله بعد بررسی شده است که آیا این فاصله انتخاب شده فاصله ای مناسب و بهینه می باشد یا نه. بدین منظور در ادامه کار، بعد از مدلسازی فضاهای استخراجی با استفاده از نرم افزار flac3d ، به تحلیل پایداری حفره ایجاد شده در فاصله اولیه انتخاب شده پرداخته شده است. اگر در این فاصله حفره ایجاد شده پایدار بماند، فاصله مذکور را افزایش داده و در صورتی که ناپایدار شود، فاصله فوق را کاهش داده و در هر دو حالت مجددا پایداری آن بررسی می شود تا در نهایت به حد اکثر فاصله ای که در آن، حفره ایجاد شده بین چاه های تزریق و تولید پایدار می ماند (فاصله بهینه) دست یافت، که در واقع هدف اصلی در این پایان نامه می باشد.

در فرآیند گاز کردن زیرزمینی زغال سنگ (ucg: underground coal gasification)، لایه های زغال سنگ با ضخامت و شیب های گوناگون و در اعماق متفاوت بدون نیاز به عملیات معدن کاری سنتی با کمک فرآیند پیشرفته ی ترمودینامیکی و شیمیایی به صورت برجا در زیرزمین با تزریق اکسیدان ها (هوا یا مخلوط اکسیژن و بخارآب) به مخلوطی از گازهای قابل احتراق (ch4، h2 و co) و غیرقابل احتراق (co2، h2o و n2) تبدیل می شود. گاز سنتزی خام پس از پمپاژ به سطح زمین، پالایش شده و برای تولید برق یا به عنوان خوراک صنایع شیمیایی استفاده می شود. ناحیه ی مزینو از حوزه ی زغال دار طبس دارای 1400 میلیون تن ذخیره ی احتمالی زغال سنگ حرارتی است که قابلیت کک شوندگی برای کاربرد در صنایع فولاد کشور را ندارد. در این تحقیق، به بررسی ضرورت و امکان سنجی گاز کردن زیرزمینی زغال سنگ در این ناحیه پرداخته شده است. از بین لایه های زغال سنگ منطقه ی مذکور، لایه ی m26 با استفاده از معیارهای انتخاب کارگاه استخراج ucg، به عنوان لایه ی امیدبخش انتخاب شده است. از آن جا که یکی از چالش های مهم در فرآیند ucg، نشت گاز از راکتور زیرزمینی است که باعث اختلال در عملیات گاز کردن و کاهش بازدهی فرآیند می شود؛ لذا در این تحقیق نشت گاز از راکتور به صورت عددی مدل سازی شده است. سپس تأثیر عوامل قابل کنترل فرآیند ucg مانند درجه حرارت و فشار گاز درون راکتور و عوامل غیرقابل کنترل مانند عمق راکتور و نفوذپذیری سنگ های پوشان راکتور بر نشت گاز بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که درجه حرارت و عمق راکتور تأثیر ناچیز، فشار تأثیر نسبتاً زیاد و نفوذپذیری سنگ های اطراف راکتور تأثر زیادی بر نشت گاز دارد.

ایستگاه u7 به عنوان ایستگاه پشتیبان در میانه مسیر قطعه شمالی-جنوبی خط هفت متروی تهران، که با ماشین epb حفر می شود، قرار دارد؛ این ایستگاه قبل از رسیدن ماشین حفاری و به منظور خدمات دهی به ماشین حفاری احداث می شود. برای جلوگیری از ناپایداری در دهانه ورودی و خروجی این ایستگاه، در هنگام عبور ماشین حفاری، باید تمهیدات لازم را اتخاذ نمود؛ از این رو لازم است اولاً سیستم مناسبی برای پایدار سازی این دو دهانه ، انتخاب گردد ثانیاً جزئیات هندسی و مقاومتی سیستم پایدارسازی دهانه ها طوری طراحی گردد که از نظر عوامل فنی، ایمن و از نظر عوامل اقتصادی به صرفه باشد. بنابراین طراحی مهندسی خصوصیات سیستم پایدارکننده، نقش بسیار مهمی در کاهش هزینه-های تأمین پایداری دهانه ورودی و خروجی ایستگاه u7 دارد. با توجه به پیشرفت کامپیوتر ها و نرم-افزار های عددی، مدل سازی عددی عبور ماشین حفاری از دهانه های ورودی و خروجی می تواند نقش بسزایی در تعیین خصوصیات کمی و کیفی سیستم پایدارکننده داشته باشد. در این تحقیق، ابتدا با توجه به مشکلات موجود در محل ایستگاه u7، مناسب ترین روش پایدارسازی دهانه های ورودی و خروجی انتخاب شده است؛ سپس با استفاده از مدل سازی عددی، اثر حفر تونل و عبور ماشین حفاری epb بر پایداری هر کدام از این دهانه ها بررسی شده است؛ در نهایت با استفاده از نتایج مدل سازی های عددی، مناسب ترین طرح پایدارسازی دهانه ها طراحی و انتخاب شده است.

هایی است که در مورد روش های حفاری آن انجام گرفته است. روش های مختلفی به منظور حفر و احداث تونل ها اعم از تونل های شبکه مترو، راه آهن، انتقال آب، صنعتی، معدنی و غیره وجود دارد. این روش ها به دو دسته کلی حفاری سنتی و مکانیزه طبقه بندی می شوند. حفاری سنتی در نواحی شهری عمدتا شامل روش های کند و پوش (cut & cover)، پوش و کند (cover & cut) و روش جدید حفاری اتریشی (natm) می باشد. مورد مطالعاتی مورد نظر در این طرح تونل راه آهن تهران- تبریز می باشد. این تونل در منطقه 17 تهران به روش پوش و کند در حال کار است. عرض هر تونل 11 متر و ارتفاع هرکدام 7/7 متر می باشد. بررسی های اولیه نشان می دهد که این تونل می تواند به روش natm نیز ادامه پیدا کند. از ویژگی های قطعه مورد بررسی، تونل بزرگ مقطع با روباره کم عمق شهری می-باشد. همچنین امکان حفاری مکانیزه به دلیل طول کم در این محل وجود ندارد. لذا این موضوع مشکلات و بحث هایی را در زمینه انتخاب روش حفاری مناسب برای کارفرما ایجاد کرده است. در این طرح با توجه به محدودیت های موجود تونلسازی در نواحی شهری، ابتدا به امکان سنجی حفر تونل به روش natm و نیز مدلسازی عددی این روش با استفاده از روش عددی تفاضل محدود و نرم افزار تحلیل عددی flac 3d پرداخته شده و نیز تحلیل حساسیت پارامتری بر روی تاثیر ترتیب حفاری و نگهداری، میزان گام پیشروی و نیز وجود و یا عدم وجود نگهداری مناسب بر روی این امکان پذیری پرداخته شده و سپس نتایج بدست آمده با طراحی های روش پوش و کند مقایسه و در نهایت روش مناسب حفر تونل بهمراه سیستم نگهداری مناسب در این قطعه ارائه شده است. این طرح پیشنهادی شامل یک تونل دوقلوی natm با دهانه 13 متر و ارتفاع 9 متر و سطح مقطع 109 متر مربع، تحت روباره 6 متر بوده که عرض ستون بین دو تونل 2 متر می باشد و در سطح زمین نیز ساختمان و یا تاسیساتی وجود ندارد. با توجه به مدلسازی های انجام گرفته از دو تونل natm پیشنهادی و پوش و کند با کمک نرم افزار flac 3d، طرح natm پیشنهادی از نظر میزان نشست ایجاد شده در سطح زمین و نیز نواحی تنش ایجاد شده، مناسبتر و بهینه تر بوده و بعنوان جایگزین روش اجرایی پوش و کند در این ناحیه بحرانی معرفی شده است.

چکیده ساخت تونل و فضاهای زیرزمینی در مناطق شهری روز به روز در حال گسترش است. اکثر این فضاها به علت نزدیک بودن به سطح زمین در بستر خاکی حفر می شوند. یکی از موارد مهم و تأثیر گذار در ساخت فضاهای زیر زمینی بحث هزینه و سرعت انجام کار می باشد از اینرو در این پایان نامه با تمرکز بر دو مقطع از تونل خط2 قطار شهری مشهد به بررسی حفاری در حالت باز در راستای کاهش هزینه و همچنین کاهش زمان حفاری پرداخته شده است. پس از تحلیل دو مقطع مذکور با نرم افزار flac3d مشخص شد که در مقطع اولی با وجود شرایط زمین شناسی مناسب این مقطع، باز هم نشست از حد مجاز تجاوز کرده و به مقدار 4/4 سانتی متر در تاج تونل و 3/3 سانتی متر در سینه کار می رسد در مقطع دومی نیز مقدار نشست در تاج تونل و سینه کار به ترتیب 9/4 و 9/6 سانتی متر بدست آمد. با توجه به نتایج بدست آمده مشخص شد که ریسک حفاری در حالت باز در این مقاطع به دلیل تجاوز مقادیر نشست از حد مجاز خود بالا بوده و احتمال حفاری در حالت باز کاهش می یابد و نمی توان در این حالت حفاری نمود. پس از مدلسازی با اعمال 50 درصد و 100 درصد فشار محاسبه شده به سینه کار در مقطع اولی مقدار نشست در سینه کار به ترتیب به 7/5 میلی متر و 6/2 میلی متر کاهش می یابد. همچنین با اعمال 50 درصد و 100 درصد فشار محاسبه شده به سینه کار در مقطع دومی نیز مقادیر نشست در سینه کار به ترتیب به 6/9 میلی متر و 5/1 میلی متر می رسد. با توجه به مقادیر مجاز نشست با اعمال 50 درصد فشار محاسبه شده در دو مقطع مشاهده می شود مقادیر نشست در این شرایط نسبت به حفاری در حالت باز بسیار کاهش یافته که این خود بر احتمال حفاری با اعمال فشار 50 درصد می افزاید و بدین وسیله علاوه بر کاهش حجم مصالح انباشته شده داخل محفظه فشار از حجم فوم تزریقی نیز کم می شود که نتیجه آن کاهش هزینه های پروژه را به همراه دارد.

فضاهای بزرگ زیرزمینی (مغارها) را می توان به طور کلی در پنج رده مختلف شامل نیروگاه های برق آبی، ذخیره سیالات، دفن پسماندهای هسته ای، سیستم های فاضلاب و کاربری های متفرقه رده-بندی کرد. امروزه ذخیره سازی گاز در مغارهای نمکی، سنگی، مخازن نفت و گاز تهی شده و معدن-های متروکه انجام می شود. نبود سازندهای نمکی در نزدیکی بازارهای مصرف به همراه همگرایی زیاد مغارهای نمکی، هزینه حفر و نگهداری زیاد مغارهای سنگی، نیاز به گاز پایه و هزینه زیاد تبدیل مخازن نفت و گاز تهی شده و معادن متروکه به مغارهای ذخیره سازی، لزوم اجرای ذخیره-سازی در سازند دیگری از جمله سازندهای کربناته را مطرح می کند. وجود تشکیلات سنگی کربناته در سراسر جهان و در نزدیکی بازارهای مصرف، پایداری فضاهای حفر شده در تشکیلات کربناته و مناسب بودن ساختارهای کربناته برای توسعه ظرفیت ذخیره سازی به حجم مورد نظر در نزدیکی نیروگاه ها از جمله مزایای این روش جدید است. روش پیشنهاد شده برای حفر مغارهای ذخیره-سازی گاز طبیعی در تشکیلات کربناته به صورت معدن کاری انحلالی با استفاده از اسید است. در همین راستا در این پژوهش، مناطقی از کشور ایران که دارای شرایط لازم برای ساخت مغار در تشکیلات کربناته در اعماق بیشتر از 1000 متری سطح زمین است، مشخص شده و همچنین به بررسی فنی و اقتصادی این روش جدید به همراه بررسی مشکلات عملیاتی و زیست محیطی آن پرداخته شده است. با توجه به شرایطی مانند وجود تشکیلات کربناته در اعماق بیشتر از 1000 متری سطح زمین، نزدیکی به خطوط انتقال گاز و تکتونیک آرام، مناطقی از اطراف استان تهران، قم و قزوین برای ساخت مغار ذخیره سازی گاز طبیعی در تشکیلات آهکی انتخاب شده است. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار flac3d، مدل سازی سه بعدی و تحلیل پایداری چهار مغار، استوانه ای قائم با شعاع 18 متر و دو نیم کره با شعاع 18 متر در دو سطح مقطع آن، استوانه ای قائم با شعاع 18 متر، استوانه ای قائم با شعاع 20 متر و استوانه ای خوابیده (با محور افقی) با شعاع 18 متر و دو نیم کره با شعاع 18 متر در دو سطح مقطع آن، برای عمق 1300 متری سطح زمین و داخل ساختار آهکی انجام شده است. در این پژوهش همچنین حد بالا و پایین فشار گاز داخل مغار که تحت آنها ناپایداری در مغار رخ می دهد، تعیین شده است. در تحلیل پارامتری انجام داده شده، مدول شکل پذیری و نسبت تنش افقی به قائم و در تحلیل حساسیت انجام داده شده نیز عمق و ابعاد مغار بیشترین تاثیر را در میزان پایداری نشان داده است.

برای تحلیل، طراحی و پیش بینی عملکرد سازه هایی که در داخل و یا بر روی توده سنگ ها ساخته می شوند نیاز به درک صحیح ویژگی های مکانیکی (مقاومت و تغییرشکل پذیری) توده سنگ های درزه دار است. به دلیل طبیعت آماری ویژگی های هندسی و ژئومکانیکی ناپیوستگی ها، پیش بینی دقیق ویژگی های مکانیکی و تغییرشکل پذیری توده سنگ های درزه دار خیلی مشکل است. در این تحقیق ابتدا براساس قضاوت های مهندسی و تجارب موجود یک تقسیم بندی اولیه از سنگ ها به سه دسته آذرین، دگرگونی و رسوبی بعمل می آید. سپس با بررسی میدانی و درزه نگاری دقیق از هر سه نوع سنگ های آذرین، رسوبی و دگرگونی، تابع توزیع آماری تداوم درزه ها برآورد شده است. در مرحله بعد با استفاده از تابع توزیع تداوم درزها، مدل آماری مناسب جهت تحلیل عددی ساخته شده است. پس از تدوین مدل آماری، با استفاده از روش عددی اجزاء مجزا (نرم افزار udec) به عنوان ابزار تحلیل تنش در دو بعد بر روی بلوک های سنگی شامل درزه های مختلف با طول های مختلف، فاکتور تداوم درزه و تاثیر آن در مقاومت نهایی توده سنگ درزه دار مورد مطالعه قرار گرفته است.

در این مطالعه از روش توموگرافی لرزه ای جهت بررسی دقیق ساختارها و شکستگی های موجود در منطقه ی سد خرسان 3 استفاده شده است. هدف از انجام توموگرافی لرزه ای در این منطقه، شناسایی محل هایی با قابلیت نشت در واحدهای سنگی موجود می باشد. در نهایت با استفاده از روش توموگرافی لرزه ای، می توان ساختارها و نواحی کم سرعت را که منطبق بر لایه های ضعیف تر می باشند و نواحی با سرعت بالا را که منطبق بر لایه های فشرده تر هستند، را بخوبی شناسایی و از هم تفکیک کرد. با مشخص شدن لایه های تحکیم نیافته، در مراحل بعد اقدامات اصلاحی جهت بهبود وضعیت زمین در این قسمت ها انجام خواهد شد. برای رسیدن به اهداف مورد نظر، از داده های مربوط به چهار خط برداشت توموگرافی لرزه ای موج p در تکیه گاه راست و بستر سد خرسان 3 استفاده شده است. از نتایج داده های انتخاب شده، اولین زمان رسیدها بدست می آیند. این زمان رسیدها در نرم افزار ژئوتومو فراخوانی می شوند. در مرحله مدل سازی مستقیم، مدل اولیه بر اساس شرایط زمین شناسی و داده های ژئوفیزیکی تعریف می شود. این مدل نشان دهنده یک حدس اولیه از ساختار زیرسطحی بر اساس شرایط موجود می باشد. پس از ردیابی مسیر پرتوها توسط نرم افزار، عملیات وارون سازی انجام می شود. نتایج حاصل، مدلهای دوبعدی و سه بعدی سرعت لرزه ای در چهار محدوده مطالعاتی می باشند. با بررسی این مدل ها وضعیت سرعت در لایه های زمین در محدوده تکیه گاه راست و بستر سد خرسان 3 مشخص می شود. نمایش مدل های سرعت بر روی توپوگرافی منطقه در حالت سه بعدی، موقعیت و محدوده مناطق پرسرعت و کم سرعت در تکیه گاه و بستر سد را با وضوح بهتر نسبت به قبل نشان می دهد.

در این تحقیق، به منظور تعیین محدوده بهینه کارگاه های استخراج، یک الگوریتم جزگرای جدید به نام soa طراحی شده است که در یک طبقه استخراجی با در نظر گرفتن محدودیت های فنی تعریف شده، محدوده بهینه را تعیین می نماید. این الگوریتم توانایی در نظر گرفتن محدودیت هایی مانند حداقل و حداکثر طول کارگاه استخراج در دو جهت امتداد و ضخامت، حداقل و حداکثر ارتفاع کارگاه های استخراج، محدودیت هم ترازی و همچنین حداقل عرض لنگه جانبی را دارا است. پس از تدوین این الگوریتم، برای فراگیر نمودن عملیات طراحی، الگوریتم دیگری به نام mloa تدوین و توسعه داده شده است. در این الگوریتم ابتدا تعداد و محل تمام طبقات محتمل، مشخص و سپس با فراخوانی الگوریتم soa، تعداد، ابعاد و موقعیت کارگاه های استخراج در درون هر طبقه استخراجی مشخص می گردد؛ در نهایت با تعیین ارزش بدست آمده از مجموع ارزش طبقات محتمل و تعیین ارزش هر محدوده معدن کاری محتمل، این محدوده ها با یکدیگر مقایسه شده و یک چیدمان بهینه از تعداد و جانمایی طبقات، به همراه تعیین محدوده ی استخراج در هر طبقه استخراجی به عنوان خروجی الگوریتم mloa انتخاب خواهد شد. یک برنامه کامپیوتری نیز در محیط نرم افزار matlab تدوین شده است که با کاربرد آن، پس از وارد نمودن مدل های بلوکی درآمدی و هزینه ای و دیگر پارامترهای فنی و اقتصادی، بر مبنای الگوریتم فراگیر mloa، محدوده بهینه معدن کاری تعیین می شود و در نهایت یک تصویر سه بعدی از محدوده بهینه کارگاه ها و طبقات استخراجی به عنوان خروجی این برنامه نشان داده خواهد شد.

با توجه به رشد روز افزون جمعیت و در نتیجه ترافیک شهری، لزوم استفاده از وسایل حمل و نقل ریلی به سرعت در حال گسترش است. امروزه سازه های زیرزمینی به ویژه تونل ها نقش مهمی در توسعه ی حمل و نقل شهری ایفا می کنند. روش های مختلفی به منظور حفر و احداث تونل ها اعم از تونل های شبکه مترو، راه آهن، انتقال آب، صنعتی، معدنی و غیره وجود دارد. این روش ها به دو دسته ی کلی حفاری سنتی و مکانیزه طبقه بندی می شوند. روش عمده ی تونل سازی مکانیزه در محیط های شهری که عمدتاً متشکل از زمین های آبرفتی هستند، استفاده از tbm است. یکی از عوامل مهم در تصمیم گیری مدیران پروژه و مهندسان طراح در مرحله ی مطالعات امکان پذیری و طراحی، ضریب بهره وری tbm است. ضریب بهره وری درصدی از زمان است که دستگاه صرف حفاری می کند. از جمله موارد موثر بر فرآیند تونل سازی و ضریب بهره وری در زمین های نرم و به ویژه محیط های شهری، عوامل ژئوتکنیکی، معارضان شهری (محیطی)، عوامل مربوط به طراحی است. در پایان نامه ی حاضر به بررسی تاثیر عوامل ذکر شده بر ضریب بهره وری tbm در تونل سازی در زمین های نرم و به ویژه محیط های شهری پرداخته می شود. به این منظور قطعه شرقی- غربی خط 7 متروی تهران به طور خاص مورد بررسی قرار می گیرد. ماشین مورد استفاده در این پروژه، tbm نوع فشار تعادلی زمین (epb) است. به منظور تحلیل این مساله از رویکرد سیستم های مهندسی سنگ (res) استفاده می شود. عوامل موثر در نظر گرفته شده در این پژوهش شامل 14 مورد است که برای کدگذاری ماتریس اندرکنش ایجاد شده، روش کدگذاری نیمه عددی خبره ی احتمالاتی (pesq) مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از رویکرد res، شاخصی تحت عنوان شاخص بهره وری در طول مسیر تونل محاسبه شده و با ضریب بهره وری حاصل از زمان های پروژه مقایسه گردیده است. نتایج حاصل از این مقایسه به صورت رابطه ای لگاریتمی با ضریب تعیین 724/0r² = بوده و می توان با استفاده از این رابطه مقادیر ضریب بهره وری را برای ادامه ی مسیر تونل مورد مطالعه محاسبه کرد. همچنین نتایج این پژوهش قابلیت کاربرد در پروژه های مشابه را دارد.

چکیده با توسعه روزافزون مناطق شهری و گسترش شهرها و نیاز این جوامع به تأسیسات زیربنایی از قبیل تونل های حمل و نقل شهری، تونل های انتقال آب و...، نیاز به احداث سازه های زیرزمینی در این مناطق افزایش یافته است. یکی از روش های حفاری تونل، استفاده از ماشین حفاری تمام مقطع (tbm) است. به منظور مقابله با نشست زمین، حفظ پایداری فضای حفر شده، جلوگیری از ورود آب زیرزمینی به داخل تونل و سایر مسائل اجرایی مانند سرعت بخشیدن به پیشروی پروژه، حفاری همزمان با نصب سگمنت های بتنی انجام می شود. به دلیل اختلاف قطر حفاری با قطر خارجی قطعات پیش ساخته بتنی، لازم است فضای خالی بین سگمنت و دیواره حفاری شده بلافاصله با مواد مناسب پر شود تا از مشکلات آتی مانند نشست و یا نشت آب به داخل تونل جلوگیری شود که از این عملیات با اصطلاح تزریق تماسی یاد می شود. مواد پرکننده معمولاً به صورت دوغاب به پشت سگمنت پمپ می شود. هدف اصلی در این تحقیق ارایه طرح اختلاط مناسب دوغاب تزریق تماسی در پروژه تونل کمکی کانال ابوذر می باشد. دوغاب استفاده شده مخلوطی از موادی مانند سیمان، ماسه، بنتونیت، آب و مواد دیگر که هر کدام به نسبت خاصی به دوغاب اضافه می شوند، تولید می شود. دوغاب مناسب دوغابی خواهد بود که تمامی ملزومات اجرایی، فنی و اقتصادی را به خوبی تأمین نماید. دوغاب تهیه شده باید با در نظر گرفتن امکانات موجود پروژه قابلیت اجرایی داشته باشد، مقاومت و ویژگی های دیگر همچون آب اندازی و قابلیت پمپاژ، افت دوغاب تولید شده و روانی قابل قبول از نظر فنی حایز اهمیت می باشد و همچنین مصرف حداقل مصالحی که تعیین کننده قیمت تمام شده دوغاب هستند در به صرفه بودن دوغاب تهیه شده امری انکارناپذیر است. بنابراین دستیابی به معیارهای اقتصادی، اجرایی و فنی هم چون رسیدن به مقاومت مناسب، مقدار مطلوب آب اندازی و افت دوغاب نیازمند ارائه طرح اختلاط مناسب با توجه به شرایط پروژه می باشد. بدین منظور آزمایشات مختلفی انجام شد تا مصالح مورد استفاده در دستیابی به این معیارها به نحو بهینه انتخاب شوند. در این پژوهش 42 نمونه آزمایشگاهی (طرح اختلاط دوغاب) مختلف با نسبت های متفاوت مصالح تشکیل دهنده دوغاب تهیه شده است. برای هر نمونه مقاومت تراکمی تک محوره 24 ساعته، 7 روزه، درصد آب انداختگی و درصد افت دوغاب تعیین شده است. و در نهایت با ارزیابی نتایج حاصل از این آزمایشات طرح اختلاط مناسب دوغاب تماسی برای تونل کمکی کانال ابوذر ارایه شده است. با بررسی های فنی و اقتصادی که انجام شد مقادیر مصالح سیمان، بنتونیت، ماسه بادی و آب به ترتیب 340، 10، 1100 و 490 کیلوگرم در مترمکعب دوغاب تعیین شد. کلمات کلیدی : تونل کمکی کانال ابوذر، تونل سازی سپری مکانیزه، تزریق تماسی، طرح اختلاط دوغاب، مقاومت تک محوره، آب انداختگی دوغاب، افت دوغاب

طراحی و اجرای سامانه نگهداری، از مهمترین مسایل در احداث تونل ها با توجه به طبیعت و حساسیت آن ها است. طراحی نگهداری از مهمترین مراحل احداث فضاهای زیرزمینی است. تطابق مناسب سامانه نگهداری به کار رفته در تونل با شرایط محیطی می تواند عملکرد این سامانه را افزایش دهد. یکی از روش های متداول برای حفر تونل، حفاری به وسیله ماشین های تمام مقطع است. یکی از مزیت های این روش، اجرای سامانه نگهداری دایم تونل به صورت همزمان با حفاری با استفاده از قطعات پیش ساخته بتنی (سگمنت) است. از آنجا که استفاده از این قطعات پیش ساخته در سامانه نگهداری تونل نقش به سزایی را ایفا می کند، درنتیجه این امر مستلزم انتخاب صحیح و تحلیل بهینه سگمنت ها و نوع اتصال بین این سگمنت ها است. مطالعات صورت گرفته در زمینه تحلیل عددی رفتار پوشش تونل های حفاری مکانیزه تمام مقطع، نشان می دهد که اکثر پژوهشگران از مدل های ساده شده ای استفاده کرده اند. ازجمله مهمترین ساده سازی هایی که در این مدل ها استفاده شده-است، مدل سازی حلقه ها بدون در نظر گرفتن مرز بین آن ها است و در اکثر موارد نیز هر حلقه به-صورت پیوسته و بدون سگمنت های جداگانه مدل سازی شده است. مسلماً این مفروضات خطای زیادی در نتایج بدست آمده ایجاد خواهد کرد. در این تحقیق مدل سازی رفتار سامانه نگهداری تونل انتقال آب چمشیر در حالت حلقه پیوسته در مقایسه با حلقه سگمنتی توسط نرم افزار اجزا مجزای 3dec، صورت گرفته است. این نرم افزار توانایی مدل کردن محیط در حالت سه بعدی با در نظر گرفتن ویژگی های توده سنگ را دارد که نسبت به بررسی های انجام شده با مدل های تیر و فنر که زمین را به وسیله فنرهایی مدل می کنند، واقعی تر است. در آنالیز نتایج بدست آمده از مدل سازی، افزایش میزان جابجایی ها در حالت سگمنتی نسبت به حلقه پیوسته نتیجه شده است، که بیانگر خوشبینانه بودن مدل سازی های صورت گرفته درحالت پیوسته است. همچنین مقدار تنش ها در حالت کلی در نگهداری سگمنتی نسبت به پیوسته کمتر بوده به جز در نواحی اتصالی که به دلیل ایجاد تمرکز تنش در این نواحی است و این تمرکز تنش و چرخش در محل اتصالات سبب آسیب دیدگی بتن در این نواحی شده-است. بنابراین در نظر گرفتن اتصالات در نگهداری سگمنتی برای دست یابی به نتیجه ای واقعی تر در طراحی ها، امری ضروری است.

محدودیت روش های مرسوم استخراج زغال سنگ برای استخراج لایه های واقع در اعماق زیاد و دارای ضخامت متغیر از یک سو و افزایش قیمت نفت و گاز طبیعی از سوی دیگر سبب شده است، روش های استخراج زغال سنگ مبتنی بر انرژی پاک مورد توجه جدی قرار گیرند. یکی از این روش ها، گازکردن زیرزمینی زغال سنگ (ucg: underground coal gasification) است. در روش ucg، لایه های زغال سنگ با ضخامت های مختلف و در اعماق متفاوت بدون نیاز به عملیات معدن کاری سنتی با یک فرآیند پیشرفته ترموشیمیایی به صورت برجا در زیرزمین به گاز سنتزی (شامل ch4، h2، co و co2) تبدیل می گردد. ucg به شکل های مختلفی قابل پیاده سازی است. در حال حاضر روش احتراق قابل کنترل پسرو (crip: controlled retraction injection point) به صورت دو یا سه کاناله برای اجرای ucg در مقیاس تجاری بیش از سایر روش ها مورد توجه است. روش crip از جهاتی شبیه به روش جبهه کار بلند مکانیزه است با این تفاوت که به جای کندن و انتقال زغال سنگ با اعمال حرارت به آن نیم سوز شده و تبدیل به گاز می شود. این دما که به حدود 1000 درجه سانتی گراد می رسد، به شدت بر روی خصوصیات زغال سنگ برجا و سنگ های مجاور پهنه های استخراجی اثر می گذارد. هدف اصلی این رساله مدل سازی و تحلیل ترمومکانیکی یک پهنه استخراجی ucg بر پایه روش crip، به منظور تعیین ابعاد مناسب پهنه است. بدین منظور در ابتدا با استفاده از روش های آماری و با کاربرد رگرسیون چند متغیره ی غیرخطی یک رابطه تجربی برای برآورد گسترش فضای استخراجی و عرض پهنه و نیز یک روش تجربی برای محاسبه عرض پایه محافظ بین دو پهنه در روش ucg ارایه شده است. از آنجا که در داخل فضای استخراجی ucg پدیده های مختلفی شامل تغییرات مشخصات ژئومکانیکی سنگ های اطراف، واکنش های شیمیایی، تغییر شرایط آب های زیرزمینی و تغییرات شدید دما به طور همزمان اتفاق می افتد، امکان تحلیل همزمان این پدیده ها با استفاده از روش های تحلیلی و تجربی وجود ندارد. به همین دلیل استفاده از روش های عددی به منظور تعیین ابعاد مناسب پهنه های استخراجی سودمند به نظر می رسد. در این رساله از نرم افزار flac3d به منظور تحلیل ترمومکانیکی (thermo-mechanical modeling) پهنه در روش ucg بر پایه روش crip استفاده شده است. به این منظور یک الگوریتم که سازگاری مناسبی با شرایط حاکم بر روش crip داشته باشد، تدوین شده و مدل عددی ucg شامل دو پهنه استخراجی همراه با یک پایه محافظ که در آن ابتدا پهنه اول و سپس پهنه دوم به گاز تبدیل می شود، تحلیل شده است. در الگوریتم مذکور شبیه سازی تخریب سقف، فشار داخلی کارگاه استخراج و تغییر خصوصیات مواد در اثر حرارت در اطراف کارگاه استخراج منظور شده و ابعاد مناسب پهنه استخراجی تعیین گردیده است. در پایان این الگوریتم بر روی لایه m2 کانسار زغال سنگ طبس در منطقه مزینو با ضخامت 5/3 متر پیاده سازی شده است. نتایج حاصل از توزیع تنش های کناری بر روی پایه محافظ نشان می دهد که پهنه ای با عرض 150 متر به همراه یک پایه 42 متری برای طراحی یک مجموعه ucg بر روی لایه زغالی مذکور در عمق 600 متری سطح زمین مناسب است.

عملیات حفاری یکی از پرهزینه ترین فعالیت های صنایع بالادستی نفت است که از جایگاه ویژه ای در این صنعت برخوردار است. افزون بر پارامترهایی مانند زمان های ازدست رفته و زمان های مرتبط با جابه جایی، نرخ نفوذ مته نیز به عنوان عاملی مهم در راندمان دکل های حفاری مورد توجه است. پیش بینی نرخ نفوذ در صنعت نفت از منظر ارزیابی دقیق تر زمان حفاری و در نتیجه کنترل هزینه های عملیات بسیار حائز اهمیت است. در این پژوهش به منظور بررسی پارامترهای موثر بر سرعت حفاری ابتدا سابقه علمی موضوع با استفاده از مقالات و متون علمی موجود مورد بررسی قرار گرفت و مهم ترین پارامترهای فنی موثر به دو دسته عوامل قابل کنترل(عملیاتی) و غیرقابل کنترل(محیطی) تقسیم بندی شدند. به دست آوردن مدلی که بتواند ارتباط میان این پارامترها و نرخ نفوذ را به دست آورد همواره از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است. بااین وجود مدل های ریاضی ارائه شده در این راستا بیشتر بر روی پارامترهای قابل کنترل و عملیاتی تأکید داشته اند. بدین ترتیب با توجه به اهمیت پارامترهای ژئومکانیکی در فرآیند حفاری، در این تحقیق سعی بر بررسی تأثیر پارامترهای محیطی بر روی نرخ نفوذ حفاری شده است. این پارامترها که از طریق نگارهای چاه پیمایی برآورد می شوند، در مدل ژئومکانیکی یک بعدی ساخته شده از چاه موردنظر گزارش شدند. پس از تشکیل پایگاه داده های موثر بر نرخ نفوذ، به منظور مدل سازی از دو روش رگرسیون چند متغیره (از زیرمجموعه های روش آماری) و شبکه عصبی (از زیرمجموعه های روش های هوش مصنوعی) به دلیل کارایی بالا در امر مدل سازی و تشخیص الگو در داده ها استفاده گردیده است. با توجه به نتایج شبکه عصبی که ضریب همبستگی 87/0 بین مقادیر مشاهداتی و پیش بینی را در مقابل ضریب همبستگی حدود 7/0 در تحلیل رگرسیون چند متغیره نشان می دهد، می توان به توانایی بالای شبکه عصبی در امر مدل سازی پی برد. شایان ذکر است این مدل که در یکی از چاه های میدان نفتی آزادگان به کار گرفته شده است نقش اساسی در بهبود برنامه ریزی حفاری چاه های منطقه ایفا خواهد کرد.

یکی از ماشین آلات حفاری برای ایجاد فضاهای زیرزمینی، ماشین حفاری تمام مقطع (tbm) می باشد. در کنار استفاده از این ماشین، به منظور جلوگیری از نشست زمین و ورود جریان آب به داخل تونل حفر شده و نگهداری از ماشین و تجهیزات مربوط به آن و تسریع انجام پروژه، در حین حفاری از سگمنت های پیش ساخته بتنی استفاده می شود. به کار گیری این نوع قطعات بتنی به علت تفاوت میان شعاع حفر شده توسط دستگاه و شعاع خارجی سگمنت ها مستلزم استفاده از دوغاب به عنوان ماده پرکننده فضای خالی میان سگمنت و دیواره حفر شده می باشد. این دوغاب به علاوه برای کاهش نشست زمین، اتصال یکنواخت و یکدست میان زمین و سگمنت و نگه داشتن سگمنتهای به کار برده شده در جای خود به کار می رود. این نوع دوغاب از مخلوط موادی از قبیل سیمان، بنتونیت، آب و مواد افزودنی دیگر با نسبت های خاص ساخته می شود. با توجه به موارد استفاده این نوع دوغاب، هدف از انجام این پروژه ارائه طرح اختلاط به منظور استفاده در عملیات تزریق پشت سگمنت در پروژه خط 7 متروی تهران می باشد. در این پروژه با توجه به سطح آب های زیرزمینی و موقعیت تونل، طرح اختلاط ارائه شد. دوغاب مناسب، دوغابی می باشد که تمامی ملزومات اجرایی، فنی و هزینه ای را به خوبی تأمین نماید. بدین منظور، در مرحله اول آزمایشات، از میان 60 طرح اختلاط، 9 طرح که از لحاظ فنی و هزینه ای دارای شرایط مناسب بودند انتخاب شدند. در مرحله بعد، درصد آب انداختگی و گرانروی مارش 9 نمونه اندازهگیری شد و در نهایت با توجه به استانداردهای موجود، 2 نمونه برگزیده شد. در مرحله بعد به این دو نمونه مقادیر مختلف افزودنی ضد آب شستگی و سیلیکات سدیم افزوده شد و سپس زمان ژل شدگی هر یک از نمونهها اندازه گیری شد. در این مرحله از میان 130 نمونه، 24 نمونه دارای شرایط استاندارد بودند. در مرحله آخر، پایداری نمونهها در برابر آب شستگی و مقاومت فشاری هر یک از این 24 نمونه تعیین شد و در نهایت بر اساس نتایج به دست آمده دوغابی با میزان مصالح ??? کیلو گرم سیمان، ?? کیلو گرم بنتونیت، ? کیلو گرم دیرگیر،70 کیلو گرم سدیم سیلیکات، 4 /2 کیلو گرم افزودنی ضد آب شستگی نوع k(6/0 % وزن سیمان) و ??? کیلو گرم آب برای یک متر مکعب دوغاب تعیین شد.

آلودگی های ناشی از رشد روزافزون جمعیت شهری کلان شهرها و افزایش ترافیک شهری به یک معضل ملی تبدیل شده است. بررسی ها نشان می دهد در ایران بهترین راه برای مقابله با آلودگی هوا گسترش شبکه حمل ونقل عمومی به ویژه استفاده از سیستم حمل ونقل ریلی است. برای توسعه سیستم حمل ونقل ریلی نیاز به احداث تونل های شهری است. با توجه به صرف هزینه های فراوان برای ساخت این نوع تونل ها، شناخت مخاطرات تهدیدکننده تونل ها و ارزیابی پایداری و ایمنی در هر سه مرحله طراحی، اجرا و بهره برداری اجتناب ناپذیر است. به این ترتیب دست یابی به توسعه پایدار در زمینه زیرساخت های حمل ونقل می تواند محقق شود. بنابراین شناخت، ارزیابی، مدیریت و کنترل عوامل خطرزا که در اغلب موارد، امکان وقوع و بزرگی آن ها با عدم قطعیت بالایی همراه است، باید مورد توجه قرار گیرد. در پایان-نامه حاضر به منظور بررسی پایداری تونل های مترو در زمان بهره برداری از اطلاعات تونل مترو خط 7 تهران استفاده شده است. بدین منظور ابتدا تمامی عوامل تاثیرگذار بر پایداری تونل مترو مشتمل بر 22 عامل، شناسایی شده و سپس با استفاده از رویکرد سیستم های مهندسی سنگ (res) شاخصی با عنوان شاخص پایداری (si) پیش بینی شده است. این شاخص برای 24 پهنه تونل مترو خط 7 تهران محاسبه گردیده است. نتایج نشان می دهند که پایداری پهنه ی 16 (محدوده خیابان دکتر فاطمی تا قبل از پل نصر ) و پهنه 20 (محدوده پل بزرگراه شهید همت تا میدان صنعت (شهرک غرب)) دارای شاخص پایداری بالایی هستند و می-توانند به عنوان سازه ی پدافندی غیرعامل نقش خوبی ایفا کنند. همچنین پهنه ی 12 (محدوده خیابان هلال احمر تا ابتدای بزرگراه نواب صفوی) و پهنه 17 ( از پل نصر تا خیابان شهید جواد فاضل) دارای شاخص پایداری پایینی است.

پیش بینی قابلیت تخریب توده سنگ یکی از ابزارهای مورد نیاز در طراحی و تخمین اندازه زیربرش برای رسیدن به تخریب پیوسته است.پیچیدگی سازوکارهای تخریب در معادن بزرگ مقیاس تخریب بلوکی سبب شده است که روش های معمول به طور کامل قادر به تحلیل و پیش بینی تخریب نباشند. یکی از عوامل را می توان به متعدد بودن پارامترهای کنترل کننده تخریب و از طرف دیگر اندرکنش موجود میان این پارامترها ربط داد. برای غلبه بر این مشکل، رویکرد سیستم های مهندس سنگ (res) مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق در ابتدا به عنوان یک ایده جدید و یک بهبود کلی در رویکرد res، روش کدگذاری فازی ماتریس اندرکنش ارایه شده است که طی آن از دو روش سیستم های فازی و اعداد و جبر فازی برای بهبود کدگذاری ماتریس اندرکنش استفاده شده است. در ادامه با استفاده از رویکرد بهبود یافته res شاخص قابلیت تخریب در معادن تخریب بلوکی توسعه داده شده است.