تحليل پايداري و طراحي پوشش نهايي تونل راه آهن كوهين محور قزوين – رشت

تونل راهآهن كوهين در قطعه اول راهآهن قزوين - رشت - بندرانزلي با يك گالري 100 متري در بخش ورودي و يك گالري 10 متري در قسمت خروجي، طولي معادل 1635 متر دارد . سست بودن ساختگاه تونل، بزرگي مقطع و قرار گيري بخش اعظم تونل در زير سطح ايستابي از مهمترين ويژگيهايي ميباشد كه در زمان اجراء، فعاليت تونل سازي را كاملاً تحت تأثير قرار ميدهد . مهمترين مسئله در طراحي و اجراء اين پروژه انتخاب مناسب الگوي حفاري و سيستم نگهداري، به منظور پايداري توده سنگ و كاهش گسترش ناحيه پلاستيسيته در اطراف تونل بوده است . در طراحي اوليه تونل راهآهن كوهين چندين طرح حفاري ارائه شد كه در نهايت با مطالعه و بررسي - هاي صورت گرفته، مناسبترين طرح از نظر اجرائي و اقتصادي انتخاب شد . در ادامه با استفاده از روش همگرائي - همجواري و رسم منحني مشخصه زمين با كمك نرم افزار FLAC و اعمال ترخيص تنش در مدل معادل با همگرائي به وجود آمده تا لحظه استقرار پوشش، سيستم نگهداري اوليه مناسب براي بحراني ترين مقطع از طول تونل ( روباره 100 متر و سطح ايستابي 55 متر از خط پروژه ) پيشنهاد شده است . در نهايت پوشش نهايي با توجه به نيروهاي استاتيكي ( ناشي از فشار روباره و آب ) و ديناميكي ( زلزله ) با كمك روش هاي عددي و تحليلي پيشنهاد شده است .

كلمات كليدي:

الگوي حفاري، منحني مشخصه زمين، پوشش نهايي، طراحي استاتيكي و ديناميكي، FLAC 2D

تحليل پايداري و بهينه‌يابي سطوح شكست شيبهاي سنگي با استفاده از نرم‌افزارGAROCK

در تحقيق حاضر پايداري شيرواني هاي سنگي با درزه هاي ناپيوسته مورد مطالعه قرار گرفته Sarma براي بهينه يابي سطوح لغزش و روش (GA) است . بدين منظور روش الگوريتم ژنتيك براي تعيين ضريب اطمينان بكار گرفته شده اند . همچنين از روش جديدي براي برآورد مقاومت برشي توده ي سنگي داراي درزه هاي ناپيوسته استفاده شده است . در ادامه، برنامه اي به زبان ويژوال بيسيك تهيه شده كه قادر به تعيين ضريب اطمينان سطوح لغزش از پيش تعريف شده و نيز بهينه يابي سطوح بالقوه ي گسيختگي مي باشد . مقايسه ي نتايج حاصل از تحقيق حاضر با مطالعات انجام شده توسط محققين ديگر، نشان دهنده ي دقت خوب نرم افزار تهيه شده مي باشد .

كلمات كليدي:

شيرواني سنگي، الگوريتم ژنتيك، بهينه يابي، درزه هاي منقطع

تحليل پايداري و طراحي سيستم نگهداري تونل در زمين‌هاي لهيده مطالعه موردي:‌ تونل گاوشان

مشكل اصلي در زمينهاي لهيده تخمين صحيح ميزان تغيير شكل و شعاع ناحيه پلاستيك است كه تخمين نادرست تغيير شكل ميتواند باعث خرابي تونل شود . كه براي اين منظور بايد از يك مدل رفتاري مناسب براي سنگهاي لهيده استفاده شود . در اين مقاله مدلي براي رفتار لهيده ارائه مي شود و با استفاده از نرمافزارهاي موجود اين مدل براي آناليز تونل در زمينهاي لهيده به كار برده ميشود . اطلاعات لازم براي اين نوع زمينها از تونل گاوشان كه با اين نوع مشكلات مواجه بوده است تهيه و در آناليز و طراحي تونل استفاده خواهد شد.

كلمات كليدي:

سنگ لهيده، مدل رفتاري، تونل گاوشان

تحليل پايداري و طراحي سيستم نگهداري تونلهاي انحراف آب سد ونيار

سد ونيار يكي از بزرگترين پروژه هاي توسعه منابع آب استان آذربايجان شرقي بر روي رودخانه آجي چاي در حدود 3 كيلومتري پايين دست روستاي ونيار در اطراف تبريز در حال ساخت مي باشد . سيستم انحراف آب سد ونيار از دو رشته تونل به قطر 6 متر در جناح راست سد تشكيل شده است طول تونل شماره 1 ، 716 متر و طول تونل شماره 2 برابر 685 متر مي باشد . تونلهاي انحراف در داخل سنگهاي اولترا بازيك UB1 حفر شده اند . روشهاي تجربي و عددي جهت تحليل پايداري تونل ها بكار گرفته شده اند . با استفاده از روش طبقه بندي ژئو مكانيكي توده سنگ، مقدار RMR برابر 32 براي نواحي ورودي و خروجي تونلها بدست آمده است . با استفاده از سيستم طبقه بندي توده سنگ Q ، مقدار Q برابر 0/35 بدست مي آيد . به دليل وجود پتانسيل بالاي ناپايداري در قسمتهاي ورودي و خروجي تونلهاي انحراف آب، استفاده از سيستمهاي نگهداري تركيبي به جاي سيستم نگهداري منفرد پيشنهاد مي شود . در ساير نواحي بتن پاشي به ضخامت 10 سانتي متر به عنوان نگهداري موقت پيشنهاد مي شود . در اين تحقيق جهت تحليل عددي تونلها به دليل ساختار ناپيوستة منطقه، از نرم افزار UDEC استفاده شده است . نتايج بدست آمده از تحليل عددي نشان مي دهد كه در ورودي تونل 1 و خروجي تونل 2 به دليل وجود 2 دسته درزه در محل، استفاده از سيستمهاي نگهداري ميل مهار و شاتكريت به عنوان نگهداري موقت ضروري است . پوشش بتني دائم براي تونلهاي انحراف آب 50 سانتي متر در نظر گرفته شده است . سيستم نگهداري پيشنهادي توسط روشهاي تجربي مطابقت خوبي با نگهداري پيشنهادي توسط روش عددي دارد .

كلمات كليدي:

تحليل پايداري،روشهاي تجربي،تونل انحراف آب،روشهاي عددي،نرم افزار UDEC

تحليل خطر زمين لرزه شهرستان كرج

با توجه به اهميت كاركرد ايمن شريانهاي حياتي شهرهاي بزرگ كه خطوط مترو يكي از آنها به شمار مي آيد و قرارگيري شهر كرج در منطقه اي با پتانسيل لرزه خيزي بالا لازم است تا ايمني طرح در مقابل خطر زمينلرزه تامين گردد . در اين راستا پارامترهاي طراحي لرزه اي اين طرح براي پنج زمين لرزه مختلف طراحي دردوره بازگشتهاي 72 سال، 224 سال معادل با زمين لرزه مبناي در حال بهره برداري OBE ، 475 سال معادل زمين لرزه مبناي طرح DBE ، 975 تا 2475 سال معادل با بزرگترين زمين لرزه طراحي MDE وحداكثر زمين لرزه پذيرفتني (MCE) محاسبه وارائه شده است  .

كلمات كليدي:

زمين لرزه،طراحي لرزه اي،خطوط مترو،پتانسيل لرزه اي،ايمني طرح

درس مبانی کانه ارایی از دورس مهمی است که توسط اقایان دکتر ابریشمی فر و مهندس اب خشک تدریس می شود این درس شامل ۲ واحد نظری و ۱ واحد عملی است

کانه آرایی مجموعه عملیاتی است که بر روی ماده معدنی ، پس از استخراج انجام می‌شود تا آن ماده را قابل مصرف کند. هر ماده معدنی که بطور اقتصادی قابل بهره برداری باشد کانه (ore) نامیده می‌شود. هر کانه متشکل از تعدادی کانی است که حداقل یکی از آنها کانی با ارزش موجود در ماده معدنی است و در حقیقت ماده معدنی برای دستیابی به آن کانی استخراج می‌شود، سایر کانیهای متشکله ماده معدنی را گانگ می‌نامند.

تاریخچه کانه آرایی
نخستین دوره زندگی بشر ، عصر حجر نام گرفته است. بشر اولیه برای ساخت آلات و ابزار مورد نیاز خود به موازات گیاهان از رنگ استفاده می‌کرد که آثار زیادی از آن در حفاریهای باستان شناسی بدست آمده است. برای ساخت این ادوات سنگی ، شناخت خواص آنها برای بشر اولیه ضروری بوده است. بنابراین یکی از اولین علومی که بشر سعی در فراگیری آن کرد، سنگ شناسی و کانی شناسی بود. در کنار این دانش انسان نیازمند فنونی برای جدا کردن سنگ یا کانی مورد نظر از سایر کانیها بود. بنابراین می‌توان گفت که انسان از عصر حجر در پی دستیابی به روشهای حتی‌المقدور ساده برای کانه آرایی بوده است. شواهد زیادی از کانه آرایی و ذوب مواد معدنی از دوران پیش از تاریخ موجود است.

هدف از کانه آرایی
هدف از عملیات کانه آرایی در بیشتر موارد جدا کردن کانی یا کانیهای با ارزش از گانگ است. کانه استخراج شده ، از شروع عملیات کانه آرایی ، بار اولیه نامیده می‌شود. پس از مجموعه عملیات کانه آرایی ، محصولی به نام محصول آراسته تولید می‌شود که مشخصات فی آن توسط مصرف کننده مشخص شده است. این مشخصات شامل عیار ، دانه بندی ، نوع و مقدار سایر کانیهای همراه ، میزان رطوبت و غیره است.

باقیمانده بار اولیه ، باطله نام دارد که باید برای انبار کردن آن محلی مناسبی را در حوالی کارخانه کانه آرایی پیش بینی کرد. با کاهش تدریجی ذخایر معدنی پرعیار ، اکتشاف و بهره برداری از کانسارهای بزرگ با کانیهای مخلوط ضروت پیدا می‌کند. به موازات آن ، کانه آرایی نیز دارای اهمیت بیشتری می‌شود که برای جوابگویی به نیازهای صنعتی ، باید به گسترش زمینه‌های تحقیقاتی پیشرفته‌تری دست یافت.

طراحی کارخانه کانه آرایی

برای طراحی یک کارخانه کانه آرایی ، لازم است ابتدا کانه مورد نظر در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گیرد. درجه اطمینان به نتایج حاصل از این مطالعات ، بستگی به دقت نمونه برداری دارد. در عملیات مقدماتی اکتشافی ، با توجه به محدودیت در نمونه قابل دسترسی ، تهیه نمونه نماینده امکان پذیر نیست، لیکن این مطالعات به منظور بررسی قابلیتی آرایش سنگ معدنی ضروری است و در حقیقت عملیات اکتشافات تفضیلی در صورت مثبت بودن نتایج حاصل از این مرحله انجام می‌شود.

با ادامه عملیات اکتشافی ، نمونه‌های تهیه شده از ترانشه‌ها ، تونلها یا چاههای اکتشافی و مغزه‌های حفاری قابل اعتمادتر می‌شوند و بر مبنای نتایج حاصل از مطالعات آزمایشگاهی بر روی نمونه‌ها می‌توان شمای عملیات مقدماتی کارخانه را تهیه کرد. پس از خاتمه مطالعات آزمایشگاهی در بیشتر حالات ، لازم است آزمایشهایی بر روی نمونه‌هایی با حجم بیشتر و بطور پیوسته در کارخانه نیمه صنعتی انجام شود و بر مبنای نتایج حاصل از این بخش شمای عملیات نهایی کارخانه تهیه می‌شود. با توجه به اینکه نتایج حاصل از عملیات کانه آرایی در مراحل آزمایشگاهی و نیمه صنعتی بستگی به نمونه برداشت شده دارد. لذا دقت در انتخاب روش مناسب نمونه برداری و اجرای صحیح آن اهمیت زیادی در طرای کارخانه دارد.

فلوتاسيون يک روش فيزيکي شيميايي مکانيکي است وفرايند فلوتاسيون شامل آماده سازي کانيها با مواد شيميايي است. دراين آماده سازي سطح ذرات يک کاني مشخص، آبران ميشود. اين ذرات به حبابهاي هوا در سطح گل-آب (مخلوط آب وذرات کاني) چسبيده وتوسط آنها به سطح گل-آب حمل مي شوند. درسطح گلاب لايه اي از کف غني از ذرات کاني تشکيل ميشود. اين لايه کف از روي سطح گلاب جمع آوري ميشود،درحاليکه ذرات کاني يا کانيهاي ديگر در داخل گلاب باقي مي مانند. (در تصفيه اب هم اهميت دارد).

ازلحاظ نظري، اين روش را مي توان براي جدايش کاني هاي هر کانسنگي در شرايط خاص بکار برد. ذرات کاني بايد به اندازه کافي کوچک باشند تا بتوانند توسط حبابهاب هوا حمل شوند ونيز کانيهاي مختلف بايد ازهم جداشده باشند. (توجه:ذرات کوچکتر از ده ويا بيست ميکرون نرمه اند). کارايي روش فلوتاسيون براي ذرات نرمه بسيار محدود است. شرط لازم براي فرايند فلوتاسيون،اتصال ذرات کاني به حبابهاي هوا است به نحوي که بتوانند همراه با حبابهاب هوا به سطح گلاب،جايي که بتوان آنها را جدا وجمع آوري نمود،انتقال يابند.

بسته به نوع کانه و مشخصات مورد نظر در محصول آراسته ، عمليات کانه آرائي ممکن است شامل مراحلي ساده يا بسيار پيچيده باشد. نخستين مرحله اين عمليات آزاد کردن ( liberation ) کاني هاي با ارزش موجود در کانه از کاني هاي گانگ است. براي نيل به اين هدف با يد کانه را طي يک يا چند مرحله توسط انواع سنگ شکن ها و آسيا خرد کرد. براي خرد کردن يک جسم جامد به قطعات کوچکتر ، اصطلاحات خاصي وجود دارد که هر يک از آنها براي ابعاد مشخصي مورد استفاده قرار مي گيرد.

مراحل مختلف خرد کردن و اصطلاحات رايج براي آنها :

 عمليات خرد کردن معمولا همراه با عمليات طبقه بندي از نظر ابعاد است که به منظور بدست آوردن محصولي با دانه بندي مشخص و يا براي خارج کردن دانه هائي که به ميزان لازم خرد شده اند انجام مي شود. بدين ترتيب از خرد شدن بيش از حد دانه ها جلوگيري مي شود. مرحله دوم شامل عمليات ( پر عيار کردن ) ( concentration ) يا ( جدا کردن ) ( separation ) کاني هاي با ارزش کاني هاي گانگ است. اين عمليات بر مبناي مشخصات کاني ها پايه گذاري شده اند و با استفاده از اختلاف خواص فيزيکي ، شيميايي يا شيمي فيزيک کاني ها با يکديگر مي توان آنها را جدا کرد. اين عمليات که به طور جامع تر روش هاي آرايش ناميده مي شوند شامل روشهاي سنگجوري ، ثقلي ، الکتريکي ، مغناطيسي ، فلوتاسيون ، هيدرومتالورژي و غيره مي شوند.
با توجه به اينکه بيشتر روش هاي آرايش به طريقه تر انجام مي شوند ، بنابراين مرحله سوم عمليت را مي توان شامل جداکردن فازهاي جامد و مايع از يکديگر يا به عبارت ديگر ( آبکش کردن ) و ( خشک کردن ) محصولات آراسته دانست که توسط ( تيکنر ) ( thickener ) ، ( فيلتر ) (filter ) و( خشک کن ) (dryer) انجام مي شود. مرحله نهائي نيز شامل عمليت تخليه کاني هاي گانگ ( باطله ) و در بيشتر حالات بازيابي آب موجود در اين بخش از مواد است. اين کار در ( سد باطله ) ( tailing dam ) انجام مي شود.

 منبع:کانه ارایی دکتر نعمت اللهی

منبع درسی این درس کتاب کانه ارایی دکتر نعمت اللهی و همچنین کتاب Wills' Mineral Processing Technology, می باشد که این کتاب مورد تدریس دکتر ابریشمی فر و مهندس اب خشک می باشد.

عناوين درسي:

آشنايي با كانه آرايي و توجيه اقتصادي آن

اصول خردايش: قوانين خردايش و كاربرد آنها

عمليات خردايش: انواع سنگ شكن ها

عمليات نرم كردن: انواع آسياها، مكانيزم هاي نرم شدن مواد

تعيين مشخصه ذرات: اندازه ذرات، دانه بندي، انواع سرند ها

اصول و مكانيزم هاي طبقه بندي مواد: كلاسيفايرها و هيدروسيكلون ها

موازنه جرم در مدارهاي كانه آرايي

روش هاي جدايش ثقلي

فلوتاسيون

روش هاي جدايش مغناطيسي و الكتريكي

جداكردن فازهاي جامد از مايع

(Deposite) كانسار:تمركز كافي كاني ها بطوريكه شرايط براي استخراج آنها مناسب باشد.

(Ore ) كانه :كانساري كه مورد تقاضا است و استخراج آن اقتصادي است. هر كانه متشكل از تعدادي كاني است كه حداقل يكي از آنها با ارزش است.

(Gange ) گانگ: مواد اضافي و ناخواسته موجود در كانه كه به آن باطله نيز گفته مي شود.

(Mineral Processing) كانه آرايي

به مجموعه عمليات عمدتا فيزيكي گفته مي شود كه بر روي يك ماده معدني خام انجام مي شود تا از آن يك يا چند محصول قابل فروش بدست آيد.بنابراين كانه آرايي به تعبيري، جدا كردن كاني هاي با ارزش موجود در بار اوليه از كاني هاي هاي گانگ مي باشد بطوريكه يك يا چند محصول با خصوصيات كيفي (Feed)و كمي معين، با توجيه اقتصادي بدست آيد.كنسانتره حاصل از عمليات كانه آرايي كه حاوي كاني با ارزش مي باشد، براي استحصال فلز به مراحل بعدي فرستاده مي شود.

آزادسازي (Liberation )

يكي از مهمترين اهداف خردايش، آزاد كردن كاني هاي با ارزش از گانگ در بزرگترين اندازه ممكن می باشد.

آزاد كردن كاني ها با خرد كردن كانه در طي چند مرحله سنگ شكني و آسيا كردن بدست مي آيد .

درجهآزادي  ( Degree of Liberation)

درصدي از كل كاني با ارزش كه بصورت آزاد وجود دارد . بعبارت ديگر درجه آزادي برابر با نسبت دانه هاي آزاد شده كاني با ارزش به كل دانه هاي كاني هاي با ا رزش مي باشد .

تعييندرجهآزادي

معمول ترين روش تعيين درجه آزادي از طريق مطالعات ميكروسكپي مي باشد

نمونه خرد شده تحت مطالعات ميكروسكپي قرار گرفته و دانه هاي حاوي كاني با ارزش به تفكيك دانه هاي آزاد و درگير شمارش مي شوند.

براي مطالعه دقيق تر براي كاني هاي كدر، با قرار دادن ذرات خرد شده در مواد پلاستيكی مانند پودر سيليكون و سپس تهيه مقطع صيقلي از آن و براي كاني هاي نازك با تهيه مقاطع نازك، مي توان آنها را آماده كرد و توسط ميكروسكپ مطالعه نمود.

با پيشرفت تكنولوژي، با استفاده از روش ”آناليز تصوير“ مي توان تشخيص و شمارش ذرات را بطور اتوماتيك انجام داد.