بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق با توجه به اهمیت پایداری شیب در معادن روباز و تأثیرگذاری آن بر مسائل اقتصادی و ایمنی، به بررسی تأثیر فشار آب حفرهای بر پایداری دیواره نهایی غربی معدن شماره یک گلگهر سیرجان با استفاده از روش عددی تفاضل محدود و با بهرهگیری از نرمافزارهای Flac2D و Flac3D پرداخته شده است. در ابتدا مدلسازی محیط به صورت خشک و کاملاً زهکشیشده انجام شد. سپس محیط در حالت طبیعی مورد بررسی هیدرومکانیکی قرار گرفت. و محاسبات مربوط به جریان نیز انجام شد.
نتایج نشان میدهد؛ که اختلاف فاکتور ایمنی محیط کاملاً زهکشیشده و محیط آبدار25 درصد است . سپس سطح شکست احتمالی در مقطع600200 دیواره غربی با سطح شکست مدل سهبعدی دیواره غربی مقایسه شد. و برای پایداری این مقطع، شیب آن باید در حدود 7 درجه کاهش یابد.همچنین به منظور کاهش سطح آب زیرزمینی از روش حفر تونل در پشت دیواره استفاده شد. نتایج نشان داد که حفر تونل موجب افت سطح آب به میزان 35 متر می شود که این افت، فاکتور ایمنی را 15 درصد افزایش می دهد و به مقدار 1/07 می رساند. اما حفر تونل به تنهایی نمی تواند کاهش سطح آب زیرزمینی مورد نظر را به همراه داشته باشد.
.1 مقدمه
در اکثر پروژههایی که به بررسی پایداری شیب در سنگها پرداخته شده است؛ تاثیر چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی، ارتفاع شیب، زاویه شیب، دانسیته و آب زیرزمینی با روشهای، نمودارهای هوک و بری، بیشاپ و روش تفاضل محدود، بررسی شده و ضریبهای ایمنی بدستآمده با هم مقایسه شدهاند - Aksoy و Once، . - 2003اکثر محققین پروژههای مقایسهای خود را بر روی هندسههای کوچک مقیاس و ساده انجام دادهاند.در بیشتر مواقع، ضریب ایمنی برای شیبها با استفاده از روشهای سنتی تعادل حدی - - LEM 1 محاسبه شده است. اما برای بررسی پایداری شیبها از نرمافزارهای عددی همچون FLAC نیز میتوان استفاده کرد. در نرمافزار FLAC برای محاسبه ضریب ایمنی، از روش کاهش مقاومت برشی - - SSR2استفاده میشود
پارامترهای چسبندگی و زاویه اصطکاک نقش مهمی در تعیین فاکتور ایمنی ایفا میکنند. اگرچه خواص الاستیک تاثیر زیادی بر محاسبه تغییرشکلپذیری قبل از شکست دارند، اما بر ضریب ایمنی تاثیر چندانی ندارند
روش مدلسازی عددی، یک حل تقریبی برای مسائلی که از روشهای معمول حل نمیشوند؛ مهیامیکند. در موارد بسیاری برای بررسی تغییرشکلپذیری، شکست، فشار حفرهای، خزش، بارگذاری دینامیکی و تخمین تأثیر پارامترهای متغییر از روش تفاضل محدود استفاده شده است. چنانچه دادههای زمینشناسی و ژئوتکنیکی وسیعی در دسترس باشد؛ میتوان پیشبینی نسبتاً دقیقی از تغییرشکلپذیری، پایداری و بارهای وارده، بوسیله مدلسازی عددی انجام داد. فهم و آگاهی از میزان و نوع تأثیر هر پارامتر میتواند؛ در طراحی نهایی سایت مورد نظر مشکل گشا باشد.
روش کاهش مقاومت برشی در نرمافزار FLAC برای آنالیز پایداری شیب استفاده میشود؛ که میتواند با کاهش در مقاومت برشی باقیمانده،تغییر معیار شکست سنگ، محاسبه تنشکرنش شیب-های سنگی، بررسی جابجایی زمینلغزش، دید لازم را برای یک قضاوت مهندسی ایجاد کند
کاربرد این روش حتی در مواردی که ترکیبی از شیب و تونل را شاهد هستیم نیز توسعه پیدا کرده است. در واقع، طراحی صحیح در معادن روباز نیازمندفهم عمیق از مکانیسم شکستوابزار طراحی میباشد. تشخیص مکانیسم شکست در مورد شیبهای با ارتفاع زیاد، به خصوص در سنگهای درزهدار تقریباً غیر ممکن است اما برای کنترل پروژه، ابزار طراحی مناسب میتواند؛ راهگشا باشد.
.2 زمینشناسی معدن
منطقهی معدنی گلگهر عموماً از آبرفت پوشیده شده است. و طبقات پایینتر شامل تناوبی از سنگهای دگرگونی میباشد. که ماده معدنی را در بر میگیرد. این کانسار از لحاظ زمین شناسی به بخش شرقی زون سنندج- سیرجان در کمربند کوهزایی زاگرس تعلق دارد
.3 خواص ژئومکانیکی و فیزیکی مواد
نرمافزارهای Flac2D و Flac3D دارای چندین مدل رفتاری میباشند؛ که هر مدل برای بررسی حالت خاصی از رفتار مواد به کار میرود. در این پروژه از معیار شکست موهر-کلومب برای مدلسازی و تحلیل استفاده شده است. این مدل پرکاربردترین مدل در مطالعات مهندسی زمین است. خواص ژئومکانیکی مواد تشکیل دهنده و موردنیاز نرمافزار در جدول 1 آورده شده است. برای انجام محاسبات مربوط به جریان نیز به بعضی خواص فیزیکی مواد، همچون نفوذپذیری و تخلخل و جرم مخصوص نیاز است. در معدن گلگهر تخلخل بوسیله آزمونهای آزمایشگاهی و نفوذپذیری با آزمونهای برجا بدست آمده است. مقدار نفوذپذیری برای آبرفت و سنگ به ترتیب برابر با 3/5 و 1 متر بر روز میباشد.
جدول .1 خواص ژئومکانیکی دیواره غربی معدن شماره یک گلگهر
.4بررسی سطح شکست و ضریب ایمنی
فاکتور ایمنی مقداری است که برای بررسی وضعیت پایداری شیب استفاده میشود. فاکتور ایمنی بزرگتر از یک، پایداری را نشان میدهد، در حالی که مقادیر پایین تر از 1 به معنی ناپایداری است. با توجه به شکست برشی، فاکتور ایمنی به صورت زیر تعریف میشود.
در رابطهی 1، مقاومت برشی سطح لغزش و تنش برشی روی سطح لغزش میباشد. در روش کاهش مقاومت برشی پارامترهای مقاومتی چسبندگی و زاویه اصطکاک، تا آستانهی شکست به طور پیدرپی کاهش مییابند. فاکتور ایمنی در نرمافزار FLAC میتواند؛ بر اساس پارامترهای مختلف، به صورت نسبت، مقدار واقعی هر پارامتر به مقدار پارامتر مورد نظر در لحظه شکست نیز محاسبه شود.
