امروزه بخش عمده ای از انرژی برق توسط نیروگاه های برق آبی تولید می شود که براساس شرایط موجود می توانند به دو صورت زیرزمینی و سطحی احداث شوند. برای نیروگاه های زیرزمینی نیاز است که سازه هایی بزرگ مقیاس ایجاد شود که به دلیل بزرگی ابعاد، حساسیت ویژه و عمر بالای این سازه ها، طراحی و تحلیل پایداری آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. تحلیل پایداری و مسایل مربوط به پایداری فضاهای زیرزمینی که بخشی از این تحقیق هستند، یکی از مباحث رایج و کاربردی در مطالعات مکانیک سنگ و ژئوتکنیک است. با عنایت به گسترش نرم افزارهای متعدد و ظهور رایانه های پیشرفته و مناسب برای محاسبات تکراری، روش های عددی در تحلیل پایداری سازه های زیرزمینی در مرحله طراحی و نیز در حین حفاری به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. براین اساس، نرم افزارهای سه بعدی مبتنی بر روش های عددی می-تواند در طراحی، تحلیل پایداری و برآورد تحکیمات فضاهای زیرزمینی مورد استفاده قرار گیرد. سد و نیروگاه سردشت یکی از پروژه های مهم عمرانی کشور است که مطالعات آن از چند دهه پیش و تجهیز کارگاه آن از تابستان سال 1387 شمسی شروع گردیده است. نیروگاه برق آبی که برای این سد طراحی شده دارای سه واحد 40 مگاواتی و جمعاً به ظرفیت 120 مگاوات است. مساله زیرزمینی یا روباز بودن نیروگاه از نکات مهم این پروژه است زیرا از یک سو عواملی چون ایجاد شبکه وسیع حفریات زیرزمینی (نظیر s شفت ها، مخازن ضربه گیر، مغارهای اصلی و ترانسفورمر)، هزینه بالای تحکیمات و پایدارسازی فضاها، به واسطه مقاومت پایین توده سنگ دربرگیرنده و از سوی دیگر مباحث مربوط به پدافند غیرعامل به دلیل حساس بودن و سوابق منطقه باعث شده که انتخاب روش احداث نیروگاه به صورت زیرزمینی یا روباز از اهمیت بالایی برخوردار باشد. در این تحقیق، ابتدا اطلاعات و داده های مکانیکی مربوط به توده سنگ دربرگیرنده، ظرفیت واحدهای نیروگاهی، ابعاد مغارها و مطالعات زمین شناسی از شرکت های مهندسی مشاور مهاب قدس، مشانیر و شرکت مهندسی سپاسد جمع آوری و تحلیل های آماری بر روی آنها انجام شده است. در مرحله دوم، فضاهای زیرزمینی (شامل مغارهای اصلی و ترانسفورمر، تونل-های آبرسان، باس داکت ها و خروجی ها) در نرم افزار flac3d مدل سازی شده و تحلیل پایداری بر روی آنها صورت گرفته است. در نهایت نیروگاه های زیرزمینی و سطحی به لحاظ پایداری، هزینه های سرمایه ای و جاری، فنی و ملاحظات پدافند غیرعامل با یکدیگر مقایسه شده اند.

با توجه به اینکه اندازه دهانه تونل در پایداری بدیهی است و نیاز است سازه_های بزرگ زیر زمینی در هنگام تحلیل پایداری با دقت بشتری تحلیل پایداری شوند برای همین در این پایان نامه سعی شد تاثیر اندازه در پایداری(تاثیر در میزان تنش_ها، کرنش_ها، شعاع ناحیه پلاستیک و ... )به دقت بررسی شود . نتایج حاصل عدم متکی بودن صرف به یکی از روش_های تحلیل پایداری مخصوصا استفاده از روشهای عددی بود.

توده سنگ یک جسم همگن، همسانگرد و پیوسته نیست و دارای انواع ناپیوستگی ها است. ناپیوستگی ها به دو صورت پر شده و پر نشده وجود دارند. ناپیوستگی های پر شده بخش عظیمی از ناپیوستگی ها را شامل می شوند که هنوز تأثیر مواد پرکنده از جنس طبیعت در مقاومت آنها تحت تنش های سه محوری اندازه گیری و مورد بررسی قرار نگرفته است. مشخص شدن معیار شکست سنگ دارای ناپیوستگی های پر شده تحت تنش های سه محوری برای درک و قضاوت صحیح در تحلیل پایداری و در نتیجه طراحی درست سازه های سنگی بی شماری که در آنها ناپیوستگی ها از موادی در طبیعت پر شده اند، می تواند راهگشا باشد. مواد پرکننده دهانه ناپیوستگی ها دارای مقاومت های مختلفی هستند. طی تحقیقاتی که به عمل آمده، ترکیب گچ با سایر مواد پرکننده همچون ماسه می تواند ماده مدل مناسبی نسبت به سایر مواد برای شبیه سازی سنگ باشد. با استفاده از ترکیب گچ، ماسه، خاک رس و آب به نسبت های وزنی مختلف، سه نوع ماده مدل پر کننده دارای مقاومت فشاری یک محوری به ترتیب 616/0، 203/2 و 920/3 مگاپاسکال آماده سازی شد. تأثیر سه نوع ماده پرکننده دارای مقاومت های مختلف در معیار شکست ناپیوستگی های دارای جهت یافتگی نسبت حالت افقی به ترتیب 0، 30، 45، 60 و 90 درجه تحت تنش های سه محوری مورد بررسی قرار گرفت. برای نمونه های دارای ناپیوستگی با جهت یافتگی 0 و 90 درجه شکست در بدنه سنگ سالم اتفاق افتاد و ماده مدل پرکننده دارای مقاومت کمتر، خرد شدگی بیشتری پیدا کرد. همچنین مقاومت محوری برای ناپیوستگی دارای جهت یافتگی 0 و 90 درجه تحت فشارهای جانبی 0 تا 20 مگاپاسکال بیشترین مقدار را نسبت به جهت یافتگی های دیگر نشان داد. برای نمونه های دارای ناپیوستگی 30، 45 و 60 درجه شکست به صورت لغزش در جهت ناپیوستگی دارای مواد پرکننده اتفاق افتاد اما برای ماده مدل دارای مقاومت بیشتر، شکست در محل صفحه تماس دیواره ناپیوستگی با ماده پرکننده اتفاق افتاد. مقاومت محوری با افزایش جهت یافتگی از 30 تا 60 درجه کاهش و از 60 تا 90 درجه افزایش یافت. نتایج تجربی حاصل از آزمایش مقاومت فشاری سه محوری 15 گروه متعدد نمونه های درزه دار با جهت یافتگی و مواد پرکننده مختلف، تفاوت قابل توجهی با نتایج حاصل از تئوری جِیگِر نشان داد. نتایج به دست آمده با معیارهای شکست رامامورتی و هوک و همکاران و با استفاده از نرم افزار datafit تحلیل شدند. ضریب مقاومت فشاری سه محوری معیار شکست رامامورتی (bj) با افزایش نسبت مقاومت یک محوری سنگ درزه دار پرشده به مقاومت یک محوری سنگ سالم فاقد درزه ( ) به صورت رابطه جدیدی کاهش می یابد، به طوری که مقدار آن خیلی کمتر از مقدار ضریب مقاومت فشاری سه محوری (bj) حاصل راه کار ارائه شده توسط رامامورتی است. تغییر مقاومت ماده پرکننده تأثیر قابل توجهی در ضرایب مقاومت فشاری سه محوری معیارهای شکست رامامورتی و هوک و همکاران نشان نداد، اما ضرایب مقاومت فشاری سه محوری برای ماده پرکننده فاقد ماسه بیشتر از حالات دیگر نشان داد.

ناپیوستگی ها مهمترین ویژگی توده سنگ برای کنترل نفوذ پذیری و مقاومت آن هستند. تزریق به عنوان یکی از روش های بهسازی زمین عمدتاً برای کاهش نفوذ پذیری و ارتقاء مقاومت سنگ استفاده می شود. در این تحقیق تأثیر ناپیوستگی های دارای جهت یافتگی، فراوانی و تعداد دسته های متقاطع در نفوذ پذیری و مقاومت سنگ قبل و بعد از بهسازی با تزریق دوغاب سیمان مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه های سنگ فاقد ناپیوستگی، دارای یک دسته ناپیوستگی، دو دسته ناپیوستگی، سه دسته ناپیوستگی متقاطع منفرد و سه دسته ناپیوستگی متقاطع که یک دسته آنها دارای چهار ناپیوستگی موازی بوده در گروه های مختلف دارای زاویه شیب صفحه ناپیوستگی ها با جهت افقی به ترتیب 0، 30، 45، 60 و 90 درجه کلاً در دو بخش عمده بدون بهسازی و به صورت بهسازی شده با دوغاب سیمان آماده سازی شده و آزمون های نفوذ پذیری و مقاومت فشاری روی آنها انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که نفوذپذیری با افزایش تعداد ناپیوستگی ها و فراوانی آنها به شدت افزایش می یابد، طوری که نفوذپذیری نمونه های سنگ به شدت درزه دار متشکل از 20 قطعه سنگ، صدها هزار برابر (تا 850000 برابر) سنگ یک پارچه است. این نشان می دهد وفور ناپیوستگی ها و مجاری ارتباطی آنها نقش اساسی در نفوذپذیری دارند. نفوذپذیری گروه های نمونه های دارای یک دسته ناپیوستگی و دو دسته ناپیوستگی متقاطع با یک دسته در راستای قائم با افزایش زاویه جهت یافتگی نسبت به راستای عمود بر مسیر جریان آب افزایش می یابد. در گروه های دارای دو و سه دسته ناپیوستگی متقاطع و عمود بر هم، حداقل نفوذپذیری در جهت یافتگی 45 درجه نسبت به جهت عمود بر مسیر جریان آب و بیشترین نفوذپذیری در جهت یافتگی با زاویه 0 و 90 درجه اتفاق می افتد. در گروه های دارای سه دسته ناپیوستگی متقاطع و عمود برهم و یکی از دسته ها دارای چهار ناپیوستگی موازی که مصداق سنگ به شدت درزه دار بوده، حداقل نفوذپذیری در جهت یافتگی 0 درجه و بیشترین نفوذپذیری در جهت یافتگی با زاویه 30 درجه اتفاق می افتد. با بهسازی سنگ درزه دار توسط دوغاب سیمان، ناپیوستگی های با زاویه 90 درجه که موازی مسیر جریان قرار داردند با شدت بیشتری نفوذپذیری آنها نسبت ناپیوستگی ها با زاویه 0 کاهش می یابد. برای کلیه نمونه هایی دارای دسته ناپیوستگی با زاویه 0 یا 90 درجه نسبت به حالت افقی که بدون بهسازی و با بهسازی هستند، شکست در ماده سنگ اتفاق می افتد. برای کلیه گروه های دارای دسته ناپیوستگی های متقاطع و فراوانی مختلف بدون بهسازی در زاویه جهت یافتگی برابر 30، 45 و 60 درجه، شکست در صفحه ناپیوستگی اتفاق می افتد اما در حالت بهسازی شده شکست در سیمان تزریق شده اتفاق افتاده و قطعات نمونه در امتداد ناپیوستگی می لغزند. بیشترین تأثیر تزریق بر مقاومت فشاری در ناپیوستگی ها با زوایای 30 و 60 درجه و کمترین تأثیر در ناپیوستگی ها با زوایای 0 و 90 درجه می باشد. تأثیر بهسازی در کاهش نفوذپذیری بیشتر از تأثیر آن در ارتقاء مقاومت سنگ است. رابطه بین نسبت مقاومت فشاری سنگ درزه دار به مقاومت فشاری سنگ سالم ( ) و ضریب درزه داری (jf) قبل از تزریق تفاوت قابل توجهی رابطه ارائه شده توسط رامامورتی دارد.

به علت وجود شرایط مرزی تماس در رابطه با اختلاف ویژگی های مکانیکی سقف یا کف با لایه زغالسنگ، تنش های اصطکاکی در محل تماس بوجود می آید که به صورت تنش افقی در داخل پایه توسعه می یابند. برای بررسی تأثیر شرایط مرزی در تنش های ایجاد شده در پایه های معدنی، به شیوه ای نو پایه هایی دارای نسبت های مختلف عرض به ارتفاع با زاویه اصطکاک سطح تماس سقف و کف (?b) به ترتیب 0، ?10، ?20 و ?30، مقاومت چسبندگی (ce) 0/0، 5/ و 0/1 مگاپاسکال، سختی نرمال (kn) و سختی برشی (ks) به صورت مساوی در دو حالت برابر 1/0 و 01/0 گیگانیوتن بر متر و حالت های مختلف با تغییر در نسبت ضریب ارتجاعی به ضریب پواسون 10، 50، 100 و 225 گیگاپاسکال لایه های سقف و کف به روش عددی با به کارگیری نرم افزار سه بعدی flac3d ضمن استفاده از داده های مربوط به معدن زغالسنگ طبس مدل سازی شدند. مقدار تنش افقی، قائم، مقاومت محوری در معیار شکست تحت تنش های سه محوری و ضریب اطمینان در جهت عرض پایه و در وسط ارتفاع و انتهای پایه به عنوان تابعی از شرایط مرزی تماس و نسبت عرض به ارتفاع پایه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. توزیع پیچیده ای از تنش به عنوان تابعی از تغییر در شرایط مرزی و نسبت عرض به ارتفاع حاصل شد. تنش افقی و قائم، مقاومت محوری و ضریب اطمینان در مرکز و لبه واقع در وسط ارتفاع پایه و تنش افقی در مرکز و لبه واقع صفحه انتهای پایه با افزایش نسبت عرض به ارتفاع و زاویه اصطکاک و نسبت ضریب ارتجاعی به ضریب پواسون سقف و کف افزایش می یابد. مقدار تنش افقی از لبه های پایه به سمت مرکز افزایش می یابد. همچنن مقدار آن در دو انتهای پایه بیشتر از وسط ارتفاع است. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان می دهد که نه تنها نسبت عرض به ارتفاع بلکه شرایط مرزی همچون زاویه اصطکاک بین سقف و کف و سطح پایه و همچنین نسبت ضریب ارتجاعی به ضریب پواسون ( ) سقف و کف تأثیر قابل توجهی در تنش های ایجاد شده در پایه های معدنی و در نتیجه معیارشکست و ضریب اطمینان دارند.

ویژگی های موثر توده های سنگ برجا بر شاخص قابلیت انفجار (bi) از یک زون به زون دیگر در یک معدن می تواند متغیر باشد و به تبع آن خرج ویژه و الگوی چال های انفجار و میزان خردایش نیز متغیر است. در شاخص قابلیت انفجار به صورت یک طبقه بندی توده سنگ، تعداد قابل ملاحظه ای از ویژگی های توده سنگِ موثر بر خرج ویژه درنظر گرفته شده است و مدل اصلاح شده کاز – رام میزان خردایش ناشی از انفجار مبتنی بر bi و الگوی چال های انفجار را پیش بینی می نماید. در این تحقیق خرج ویژه و الگوی چال های انفجار مبتنی بر ویژگی های توده سنگ برجا و خردایش حاصل از به کارگیری مدل اصلاح شده کاز–رام در محل های مختلف زون های معدن سنگ آهک کارخانه سیمان ارومیه مورد بررسی قرار گرفته شده است. پارامتر های توده سنگ در شاخص قابلیت انفجار شامل: شرح توده سنگ، فاصله ناپیوستگی ها، جهت یافتگی ناپیوستگی ها، وزن مخصوص و مقاومت فشاری یک محوری به صورت برجا و آزمایشگاهی در محل های مختلف هر یک از زون های معدن اندازه گیری شده و براین اساس شاخص قابلیت انفجار در معدن زون بندی شده است. نتایج نشان می دهد که شاخص قابلیت انفجار از 1/37 تا 2/63 متغیر است. همچنین خرج ویژه بر اساس bi در محل های مختلف زون های معدن برآورد شده که مقدار آن از 386/0 کیلوگرم بر متر مکعب تا 652/0 کیلوگرم بر متر مکعب در زون های مختلف تغییر می نماید. اما عملاً در حال حاضر تنها یک مقدار خرج ویژه ثابت و برابر 504/0 کیلوگرم بر مترمکعب برای تمامی سینه کارها در هریک از زون های مختلف توسط پیمانکار استفاده می شود. مقدار متوسط ابعاد قطعات سنگ خرد شده ( ) با استفاده از زون بندی شاخص قابلیت انفجار و الگوی چال های موجود مورد استفاده در معدن و با به کارگیری مدل اصلاح شده کاز–رام در محل های مختلف هر یک از زون های معدن پیش بینی شده است. مقدار متوسط ابعاد قطعات سنگ خرد شده ( ) با توجه به تغییرات شاخص قابلیت انفجار دارای تغییرات قابل توجهی است. همچنین خرج ویژه و الگوی چال های انفجار برای مقدار متوسط ابعاد قطعات سنگ خرد شده ( ) برابر 15 سانتیمتر در محل های مختلف زون های معدن نیز پیش بینی شده است که دارای تغییرات قابل توجهی است.

ناپیوستگی ها به عنوان اساسی ترین سطوح ضعیف دارای ویژگی های موثر در مقاومت برشی هستند ناپیوستگی ها به دو صورت پرشده و فاقد مواد پرکننده وجود دارند مواد پرکننده دهانه ناپیوستگی ها می توانند دارای مقاومت های مختلفی باشند. در این پایان نامه متدولوژی جدیدی به کارگرفته شده به طوری که با استفاده یک ماده مدل متشکل از گچ، خاک رس، ماسه و آب، مواد پرکننده با مقاومت های مختلف ساخته شده و تأثیر آن در پارامترهای معیار مقاومت برشی ناپیوستگی ها مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا تأثیر اندازه و شکل سطح برشی در مقاومت برشی ناپیوستگی های پرشده مورد بررسی قرار گرفت و نتایج به دست آمده نشان داد که اندازه و شکل در مقاومت برشی ناپیوستگی ها پرشده موثر نیست. نتایج حاصل از انجام آزمایش های برشی مستقیم گروه های مختلف ناپیوستگی های پرشده با مواد مدل متعدد و دارای مقاومت های مختلف نشان داد که عموما با افزایش مقاومت ماده مدل مقدار زاویه اصطکاک صفحه برش افزایش و مقاومت چسبندگی © کاهش می یابد. دو رابطه جدید برای تأثیر مقاومت مواد پرکننده متشکل از رس، گچ و آب و ماده مدل پرکننده متشکل از ماسه، گچ و آب در معیار شکست برشی ناپیوستگی های پر شده ارائه گردیده است. نتایج تأثیر مقاومت مواد پرکننده در پارامترهای معیار شکست برشی به صورت جدول نیز نشان داده شده است. به علاوه تأثیر سطوح زیر ناپیوستگی پرشده در مقاومت برشی مورد آزمایش و ارزیابی قرار گرفت. نتایج این بخش نیز نشان داد وقتی که نسبت ضخامت ماده پرکننده به ارتفاع زبری بیشتر از 5/1 باشد، زبری در مقاومت برشی موثر نبوده و ماده پرکننده رفتار برشی ناپیوستگی های پر شده را کنترل می کند.

تأسیسات زیرزمینی جزء لاینفک جامعه مدرن بوده و برای کاربردهای متعددی مورد استفاده قرار می گیرند، این تأسیسات شامل متروها و خطوط راه آهن، بزرگراه ها، انبار مصالح و انتقال آب و فاضلاب می-باشند. تأسیسات زیرزمینی ساخته شده در نواحی متأثر از فعالیت زلزله باید در برابر هر دو بارگذاری زلزله و استاتیکی مقاومت کنند. با مرور موارد تاریخی اثرات زلزله روی اینگونه سازه ها ملاحظه می شود که نرخ خرابی آنها نسبت به سازه های موجود در سطح زمین پایین تر است. در عین حال در زلزله هایی مانند زلزله سال 1995 کوبه ژاپن، 1995 چی چی تایوان و غیره سازه های زیرزمینی دچار خسارات عمده ای شده اند. از این رو بررسی پایداری سازه های زیرزمینی در معرض بارگذاری لرزه ای لازم می باشد. در این مطالعه از نرم افزار تفاضل محدود flac2d برای مدل سازی و تحلیل تونل های دایره ای با شعاع و عمق قرار گیری متفاوت استفاده شده است. این تونل ها تحت بارگذاری لرزه ای رکورد های حوزه دور و حوزه نزدیک قرارگرفتند. با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی در نرم افزار، ماکزیمم مقدار نیروی محوری، گشتاور خمشی، جابجایی افقی، کرنش افقی، تنش افقی، تنش قائم و تنش برشی در پوشش تونل مدور به دلیل اعمال بارگذاری دینامیکی لرزه ای تحت شرایط فصل مشترک بدون لغزش برای رکورد های حوزه دور و نزدیک بررسی شده است. مقایسه نتایج برای رکورد های حوزه دور و نزدیک نشان داد که در حالت کلی تنش های قائم و افقی ماکزیمم برای تونل ها با شعاع و عمق قرار گیری ثابت با یکدیگر برابر می باشد ولی ماکزیمم مقدار نیروی محوری، گشتاور خمشی و کرنش افقی در تونل ها با شعاع و عمق قرار گیری ثابت برای رکورد های زلزله حوزه نزدیک بیشتر از رکورد های زلزله حوزه دور می باشد. همچنین ماکزیمم مقدار جابجایی افقی در عمق مدل برای رکورد های زلزله حوزه نزدیک به مراتب بزرگتر از رکورد های زلزله حوزه دور می باشد.

به علت پدیده قوس فشار در بالای سینه کار تونل مقدار فشار نگهداری سینه کار برآورد شده از هر یک از روش های تجربی و تحلیلی با افزایش عمق روباره تغییر چندانی ندارد. تأثیر فشار نگهداری اعمال شده بر سینه کار تونل حاصل از روش های مختلف تجربی، تحلیلی و عملیاتی در میزان جابجایی ها به روش عددی با استفاده از نرم افزار سه بعدی flac3d در پنج مقطع مختلف تونل مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد به رغم حدوداً ثابت بودن فشار نگهداری سینه کار در هر یک از روش های مختلف با افزایش عمق، با اعمال فشار نگهداری سینه کار به روش های تجربی و تحلیلی، میزان جابجایی های حاصل از مدل سازی سینه کار تونل با نرم افزار سه بعدی flac3d برای عمق روباره بیشتر از 8/6 متر، خیلی بیشتر از عمق کمتر از 8/5 متر است. این نشان می دهد به علت بسته بودن سیستم حفر تونل به روش سپر متعادل کننده فشار زمین (epb) میزان آزاد سازی تنش که منجر به ایجاد پدیده قوس فشار می-گردد، کمتر از روش های دیگر حفر تونل است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که روش های تجربی و تحلیلی برآورد مناسبی از فشار نگهداری سینه کار با افزایش عمق برای حفر تونل به روش سپر متعادل کننده فشار زمین (epb) نشان نمی دهند.

گسترش روز افزون فضاهای زیرزمینی و اهمیت آن ها، مهندسین را ملزم به طراحی دقیق تر و توجه بیشتر به انواع بارهای استاتیکی و دینامیکی وارد بر این فضاها نموده است. از جمله بارگذاری های خاص وارده می توان به بارگذاری ناشی از انفجار اشاره کرد. از دیدگاه پدافند غیرعامل، طراحی مقاطع تونل در برابر بار های وارده به ویژه اثرات ناشی از انفجار، بسیار مهم می باشد. در این میان تونل های واقع در محیط-های سنگی از دیدگاه انتشار امواج ناشی از انفجار پرتابه رفتار پیچیده ای از خود نشان می دهد. انفجار یک پدیده موضعی و نقطه ای محسوب می شود که موج ناشی از انفجار در محیط اطراف گسترش می یابد و موانع موجود در مسیر آن، این پدیده را به موضوعی بسیار پیچیده تبدیل کرده است. در بیشتر تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، تاثیر انفجار به صورت صرفا عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر با مدل سازی عددی تونل دایره ای شکل و نعل اسبی، به بررسی اثرات پارامترهای مختلف( عمق، قطر تونل و نوع سنگ محیط اطراف تونل) در رفتار تونل تحت بار انفجار پرتابه پرداخته شده است. در این تحقیق محیط سنگی همگن در نظر گرفته شده، از تاثیر فشار آب حفره ای صرفنظر شده، برای مدل سازی از نرم افزار flac2d استفاده شده است و تاثیر انفجار پرتابه های متعارف( بمب gp3000 آمریکایی) بر تونل مورد برسی قرار گرفته است. تاثیر عمق و بعد سازه زیرزمینی در مدول الاستیسیته های متفاوت سنگ در برابر امواج انفجاری مورد مطالعه قرار گرفته و با مشاهده تغییر مکان های تونل، نیروی محوری، لنگر خمشی و کرنش های به وجود آمده در هر آنالیز پارامتری، حساس ترین پارامترها به تغییرات روی داده در بدنه تونل بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که بیشترین تغییر مکان در تاج تونل اتفاق افتاده است و میزان جابجایی قائم تاج تونل، با افزایش سختی محیط اطراف تونل، کاهش یافته است. با افزایش شعاع تونل، جابجایی قائم تاج تونل نیز افزایش یافته و در اثر افزایش ضخامت پوشش تونل، از جابجایی قائم تاج تونل کاسته شده است. همچنین در سنگ های ضعیف با افزایش عمق تونل تا 35 متر، جابجایی افزایش یافته و از عمق 35 متر به بالا مقدار جابجایی کاهش یافته است ولی در محیط سنگ متوسط و قوی با افزایش عمق تونل، مقدار جابجایی تاج تونل کاهش می یابد.

معدن شماره یک سنگ آهن گل گهر یکی از بزرگترین معادن روباز ایران است که در آن سالیانه حدود 10 میلیون تن سنگ آهن و 8 میلیون تن سنگ باطله به روش چالزنی و آتشباری استخراج می شود. بهینه سازی خرج ویژه به منظور کاهش هزینه ها، به ویژه در چنین معدنی که دارای میزان استخراج بالایی است، نقش مهمی ایفا می کند. در این تحقیق خرج ویژه در 18 الگوی اجرا شده در سنگ آهن و باطله برای دو نوع خرج اصلی آنفو و اِمولایت فله ای به صورت مجزا تعیین شده است. به منظور بهینه سازی خرج ویژه، کلیه هزینه های انفجار اصلی سنگ برجا شامل چالزنی و آتشباری برای دو نوع خرج اصلی آنفو و اِمولایت فله ای و خردایش ثانویه به صورت مجزا به دو روش انفجاری و چکش هیدرولیکی با لحاظ نمودن هزینه کار بولدوزر جهت جابجا نمودن قله های حاصل از انفجار برای هر یک از الگو های اجرا شده در سنگ آهن تعیین شده است. هزینه های انفجار اصلی در الگوهای اجرا شده در باطله برای دو نوع خرج اصلی آنفو و اِمولایت فله-ای نیز تعیین شده است. نتایج نشان می دهد که هزینه انفجار اصلی با افزایش خرج ویژه به صورت خطی و حدوداً یکسان برای هر یک از دو نوع خرج آنفو و اِمولایت فله ای افزایش می یابد. به دلیل تهیه امولایت فله ای از کارخانه مواد منفجره گل گهر، هزینه های حمل و اسکورت شامل آن نمی شود. با احتساب چنین هزینه هایی، هزینه انفجار اصلی با خرج اِمولایت فله ای بیشتر از آنفو خواهد شد. سهم هزینه خردایش ثانویه یک تن سنگ آهن با افزایش خرج ویژه کاهش یافته و مقدار هزینه خردایش ثانویه با چکش هیدرولیکی کمتر از روش انفجاری است. قیمت تمام شده حداقل در سنگ آهن برای خرج آنفو و اِمولایت فله ای به ترتیب برابر 6497 و 6515 ریال برتن و خرج ویژه بهینه متناظر آنها به ترتیب برابر 2396/0 و 2613/0 کیلو گرم بر تن به دست آمده است. برای برآورد خرج ویژه مبتنی بر ویژگی های توده سنگ برجا، شاخص قابلیت انفجار (bi) و شاخص خردایش سنگ (rfi) برای هر یک از 18 الگوی اجرا شده در سنگ آهن و باطله تعیین شدند. خرج ویژه حاصل از شاخص خردایش سنگ 15% بیشتر و خرج ویژه حاصل از شاخص قابلیت انفجار 26/18% کمتر از خرج ویژه بهینه آنفو است. همچنین خرج ویژه حاصل از شاخص خردایش سنگ 63/6% و خرج ویژه حاصل از شاخص قابلیت انفجار 7/18% کمتر از خرج ویژه بهینه اِمولایت فله ای است. شاخص خردایش سنگ خرج ویژه را بیشتر از شاخص قابلیت انفجار برآورد می نماید.

خردشدگی مناسب از ویژگی‎ های یک انفجار خوب محسوب می شود. تعیین میزان خردایش سنگ پس از انفجار برای تعدیل خرج ویژه آتشباری اصلی به منظور کنترل میزان قله های سنگی که نیاز به خردایش ثانویه دارند، تأمین خوراک مناسب ماشین آلات بارگیری و سنگ شکنی موضوعی اساسی و مهم است. در این تحقیق، خردایش ماده معدنی پس از انفجار به روش آنالیز تصویری توسط نرم افزار split desktop، که جدیدترین و کارآمدترین نرم افزار قابل دسترس در ایران است، در زون های فعال معدن سنگ آهک کارخانه سیمان ارومیه به عنوان یکی از بزرگترین معادن استان آذربایجان غربی، مورد بررسی قرار گرفته است. منحنی دابندی و مقدار متوسط اندازه دانه های سنگ خرد شده (d50) پس از انفجار در شش زون فعال معدن تعیین و با استفاده از نتایج بدست آمده، مقدار d50 روی نقشه زون بندی شده است. مقدار d50 از یک زون به زون دیگر در تغییر بوده، حداقل مقدار آن برابر 43/11 سانتیمتر در زون شماره 5 و حداکثر مقدار آن برابر 27/14 سانتیمتر دز زون شماره 3 حاصل شده است. مقدار d50 حاصل از روش آنالیز تصویری در زون های مختلف بیشتر از میزان پیش بینی خردایش حاصل از مدل کاز - رام نشان داده و بیشترین مقدار تفاوت در زون شماره 3 و 8 حاصل شده است؛ طوری که در زون های شماره 3 و 8 پس از انفجار قطعات بزرگ سنگ تولید می شود. این نشان می دهد که تعدیل بیشتری نسبت به افزایش خرج ویژه در زون های شماره 3 و 8 جهت کاهش درصد قله های نامطلوب به منظور کاهش هزینه های خردایش ثانویه، بارگیری و غیره نیاز است بعمل آید. به علاوه بررسی خردایش سنگ آتشباری شده، با استفاده از آنالیز تصویری عکس های توده سنگ برجا به وسیله نرم افزار split desktop، متوسط اندازه بلوک های برجا (f50) در برخی از زون های معدن نیز تعیین و مقدار نسبت f50 به d50 تحت عنوان نسبت کاهش ( ) محاسبه شده است. رابطه جدیدی نیز بین d50 و سه پارامتر f50، مقاومت فشاری یک محوری (?ci) و خرج ویژه (q) در برخی از زون های فعال معدن ارائه شده است، به طوری که با دقت بالایی مقدار d50 با استفاده از رابطه ارائه شده برآورد می شود.

معادن سنگ آهن سنگان واقع در 40 کیلومتری جنوب شرق خواف با ذخیره احتمالی 2/1میلیارد تن و استخراج سالیانه بالغ بر 5/3 میلیون تن یکی از بزرگترین معادن سنگ آهن در خاورمیانه است که به صورت روباز پلکانی استخراج می شود. بارگیری در این معدن و در زون¬های مختلف، بوسیله بارکننده¬های 1250 ،800، 600 و 320 کوماتسو انجام می¬گیرد. عواملی همچون قطعات سنگ¬های بزرگ ایجاد شده در فرایند آتشکاری، عدم دقت و نظارت در خرج گذاری و گل گذاری، طراحی الگوهای انفجاری بدون در نظر گرفتن ویژگی¬های توده سنگ، نبود مدیریت مناسب برای کاروان حمل و نقل، مستهلک بودن تجهیزات، ساعات کاری طولانی و عدم تناسب بین بارکننده و باربر بطور مستقیم بر عملکرد بارکننده موثر هستند. هزینه های بارگیری و باربری در معادن روباز حدود 50 تا 60 درصد هزینه های معدنکاری را شامل می شود. همچنین قیمت بالای ماشین آلات معدنی، هزینه بالای سرویس دهی، نگهداری و مکانیزاسیون لزوم افزایش بهره وری ماشین آلات را می طلبد. در این تحقیق تأثیر یکی از عوامل مهم تحت عنوان میزان خردایش سنگ حاصل از آتشکاری بر عملکرد بارکننده مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور تعیین میزان خردایش سنگ متجاوز از 600 عکس تهیه و با استفاده از نرم¬افزار split desktop منحنی خردایش حاصل از آتشکاری در سینه¬کارهای مختلف بدست آمده است. همچنین سیکل کاری بارکننده، زمان پرکردن جام، بازدهی عملیات و میزان تولید ساعتی بارکننده تعیین شده است. با افزایش ظرفیت جام بارکننده زمان سیکل کاری افزایش پیدا می¬کند اما تولید ساعتی نیز بطور چشمگیری افزایش می¬یابد. میزان تولید ساعتی بارکننده با افزایش میزان خردایش (d50) کاهش می یابد. طوری که برای d50 ? 23 cm میزان تولید ساعتی بارکننده کوماتسو 1250 حدوداً دارای مقدار حداکثر و ثابتی است. درجه خردایش d50=23 cm با به کارگیری بارکننده کوماتسو 1250 را می توان میزان تولید ساعتی بهینه بارکننده تلقی نمود. در زون¬های هماتیت، مگنتیت و باطله که به ترتیب دارای دارای شاخص قابلیت انفجار (bi) برابر 73/25، 74/15، 46 بوده و درجه خردایش آنها (d50) حدوداً 23 cm تولید شده است، خرج ویژه بکار گرفته شده به ترتیب برابر 295، 253 و 141 گرم بر تن است. خرج ویژه مصرفی برای تولید d50=23 cm در زون¬های مختلف معدن دارای bi مختلف توسط مدل اصللاح شده کاز – رام قابل تعیین است. با توجه به این که دهانه خروجی سنگ شکن اولیه 20 سانتیمتر است، منحنی¬های بدست آمده در زون¬های مگنتیتی 20 تا 50 سانتیمتر و هماتیتی 20 تا 55 سانتیمتر می تواند ابعاد مناسب برای سنگ شکنی باشند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.