زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

اثر بارگذاری انفجار روی پایداری رمپ قره چنگول در معدن سرب و روی زه‌آباد

نویسندگان
1 دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)
2 معدن سرب و روی زه آباد
چکیده
انفجار و لرزش‌های حاصل از آن در مقایسه با ساختارهای زمین‌شناسی و آب زیرزمینی، به‌دلیل قابلیت کنترل بهتر آن، تأثیر کم‌تری در ناپایداری حفریات زیرزمینی دارند. عدم اجرای اصولی فرآیند انفجار، ممکن است منجر به آسیبهای جدی شود. در این تحقیق مدلسازی روی رمپ قره چنگول معدن سرب و روی زه‌آباد در برابر بارهای انفجاری انجام شده است. این معدن در جنوب روستای زه‌آباد واقع در70 کیلومتری شمال شهرستان قزوین در بخش طارم سفلی واقع است. به‌منظور به‌دست آوردن خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ‌های در برگیرنده رمپ و پارامترهای مقاومت برشی ناپیوستگی‌ها، آزمایش‌هایی شامل آزمایش‌های تک‌محوری، سه‌محوری، برزیلی، برش مستقیم، تعیین وزن مخصوص و سرعت امواج طولی انجام شد. هم‌چنین برای شبیه‌سازی شرایط پیچیده حاکم بر فرایند انفجار، با توجه ناپیوسته بودن محیط، برای مدل‌سازی عددی از نرم افزار المان مجزای UDEC استفاده شد. در انجام یک تحلیل دینامیکی ابتدا باید مدل در حالت استاتیکی به تعادل برسد. بعد از تعریف شرایط مرزی جاذب، بارهای دینامیکی بر اساس مدت زمان تعریف شده به مدل وارد می‌شود. در بحث پایداری معادن و فرآیند انفجار، بار دینامیکی حاصل از آن اغلب به‌صورت یک پالس به مدل اعمال می‌شود. با وارد کردن بار دینامیکی و در نظر گرفتن سایر تغییرات یاد شده نسبت به تحلیل استاتیکی، می‌توان پاسخ دینامیکی فضای زیرزمینی را تحت بار لرزشی انفجار و یا زلزله پیش‌بینی کرد. برای این منظور موج ضربه ناشی از انفجار به‌صورت پالس نمایی با فشار بیشینه 41/4 مگاپاسکال و پهنای زمانی 7/0 تا 7 میلی‌ثانیه به مرز سمت چپ مدل اعمال شد. نتایج حاصل از تحلیل عددی نشان می‌دهد که در حالت استاتیکی فضای زیرزمینی مورد نظر پایدار است و بلوکی ریزش نمی‌کند. بعد از اعمال بار حاصل از انفجار نتایج نشان می‌دهد، رمپ پایدار می‌ماند و نیازی به نصب سیستم نگه‌داری نیست و در اطراف رمپ موردنظر ریزشی صورت نمی‌گیرد.
کلیدواژه‌ها

1. Gui M. W., Chien M. C., "Blast-Resistant Analysis for a Tunnel Passing Beneath Taipei Shongsan Airport–a Parametric Study", Geotech. Geol. Eng. 24 (2004) 227-248.## 2. Fan S. C., Jiao Y. Y., Zhao J., "On modelling of incident boundary for wave propagation in jointed rock masses using discrete element method", Computers and Geotechnics, Vol. 31 (2004) 57-66. ## 3. Morris J. P., Rubin M.B., Blair S. C., Glenn L. A., Heuze F. E., "Simulations of underground structures subjected to dynamic loading using the distinct element method", Engineering computations, Vol. 21 (2004) 384-408. ## 4. Lu.Y., Wang .Z., Chong K., "A comparative study of buried structure in soil subjected to blast load using 2D and 3D numerical simulations", Soil Dynamics and Earthquake Engineering 25, School of Civil and Environmental Engineering, Nanyang Technological University,Singapore (2005). ## 5. Heuze F. E., Morris J. P., "Insights into ground shock in jointed rocks and the response of structures there-in", Int. J. Rock Mech. & Mining Sci., Vol. 44 (2006) 647-676. ## 6. Jiao Y. Y., Zhang X. L., Zhao J., Q. S. Liu Q. S., "Viscous boundary of DDA for modeling stress wave propagation in jointed rock", Int. J. Rock Mech. & Mining Sci., 44 (2007) 1070-1076. ## 7. Wang Z., Li Y., Wang J. G., "Numerical analysis of blast-induced wave propagation and spalling damage in a rock plate", Int. J. Rock Mech. Min. Sci., Vol. 45 (2008) 600-608. ## 8. Salmi E. F., Mortazavi A., "A Numerical Investigation of the Effect of Blast hole Delay in Rock Fragmentation", Rock Fragmentation by Blasting, London: Taylor & Francis Group (2009) 363-369. ## 9. Yang Y. U., Xie X., Wang R., "Numerical simulation of dynamic response of operating metro tunnel", Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2 (4) (2010) 373-384. ## 10. Ngo T., Mendis P., Gupta A., Ramsay J., "Blast loading and blast effects on structures-An overview", EJSE special issue: loading on structures (2007). ## 11. Olarewaju A. J., Kameswara Rao N. S. V., Mannan M. A., "Response of underground pipes due to surface blast using finite element method", University Malaysia sabah (2010). ## 12. Kumar, Matsagar V. A., Rao K. S., "Blast loading on semi buried structures with soil-structure interaction", IMPLAST 2010 conference, Rhode Island, USA (2010). ## 13. Shin J. H., Moon H. G., Chae S. E., "Effect of Blast-Induced Vibration on Exiting Tunnels in Soft Rocks", Tunn. Undergr Sp. Tech. 26 (2011) 51-61. ## 14. Jiang N., Chuanbo Z., "Blasting Vibration Safety Criterion for a Tunnel Liner Structure", Tunn. Undergr. Sp. Tech., 32 (2012) 52-57. ## 15. Xia X., Li H. B., Li J. C., Liu B., Yu C., "A Case Study on Rock Damage Prediction and Control Method for Underground Tunnels Subjected to Adjacent Excavation Blasting", Tunn.Undergr. Sp. Tech, 35 (2013) 1-7. ## 16. Anirban De., "Numerical simulation of surface explosions over dry, cohesionless soil", Comput Geotech, 43 (2012) 72–9. ## 17. Buonsantia M., Leonardi G., "3-D simulation of tunnel structures under blast loading", archives of civil and mechanical engineering, 13 (2013) 128-134. ## 18. Shao Z. S., Wang X. Y., "Investigation into the effect of free surface blast-induced vibration of existing tunnel", 9th international conference on fracture & strength of solids, Korea (2013). ## 19. Chakraborty T., Larcher M., Gebbeken N., "Comparative performance of tunnel lining materials under blast loading", 3rd International Conference on Computational Methods in Tunnelling and Subsurface Engineering, Ruhr University Bochum (2013). ## 20. Ghalandari S., Merufinia E.d., Pourbahram R. A., Ghalandari S. O., "Numerical study of the ynamic behavior of a rock mass under explosion load", International Journal of Current Life Sciences- Vol.4, Issue, 9 (2014) 6128-6135, September. ## 21. Haitao Yu, Zhengbo Wang, Yong Yuan, Wenting Li, "Numerical analysis of internal blast effects on underground tunnel in soils", Structure and Infrastructure Engineering (2016). ## 22. شرکت مهندسین مشاور فراپارس قشم، " گزارش بخش اول خدمات فنی و مهندسی کانسار سرب و روی زه‌آباد" (1385). ## 23. شرکت مهندسین مشاور تهران پادیر، " گزارش زمین‌شناسی- معدنی کانسار سرب و روی زه‌آباد"، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور (1372). ## 24. ISRM, "Laboratory and Field Testing", International journal of Rock Mechanics & Mining Science & Geomechanical Abstracs (1982). ## 25. ISRM, "In: Ulusay, Hudson (Eds.), Suggested methods prepared by the commission on testing methods, International Society for Rock Mechanics", ISRM Turkish National Group, Ankara, Turkey (2007). ## 26. ASTM D4554, "Standard test Method for in-situ determination of direct shear strength of rock discontinuities. ## 27. Cundall P. A., "A computer model for simulating progressive large scale movement in blocky rock systems", International Symposium on Rock Mechanics, International Society of Rock Mechanic, Nancy (1971) II-8. ## 28. Cundall P. A., et al., "NESSI-Soil Structure Interaction Program for Dynamic and Static Problems", Norwegian Geotechnical Institute, Report 51508-9 (1980). ## 29. Nagy N., "Nonlinear numerical modeling for the effects of surface explosions on buried reinforced concrete structures", Geomechanics and Engineering, vol.2, No.1 (2010) 1-18. ## 30. American society of civil engineers, "Protective design: Fundamentals of protectivedesign (non-unclear)", Department of the technical manual Tm5-855 (1965). ## 31. Yoon J., Jeon S., "Use of a Modified Particle-Based Method in Simulating Blast-Induced Rock Fracture", Rock Fragmentation by Blasting, London: Taylor & Francis Group, (2010) 371-380. ##