فهرست مطالب

Journal of Mining and Environement
Volume:10 Issue: 2, Spring 2019

  • تاریخ انتشار: 1398/01/12
  • تعداد عناوین: 20
|
  • جیسکانی * صفحات 305-313
    گسل ها مهم ترین عوامل تکتونیکی در ساختارهای زمین شناسی هستند که تاثیر عمده اقتصادی بر اقتصاد معدن دارند ؛ بنابراین برای شناسایی خطرات و پیچیدگی های واقعی مرتبط با معدن لازم است که گسل ها به خوبی شناسایی شوند . در بررسی های مقدماتی در منطقه زغال سنگ ،Sonda- Jherruck مدل های سه بعدی زمین شناسی اجرا نشده بود. هدف از این پژوهش، انجام مدل سازی جهت گیری گسل به منظور تکمیل اطلاعات برنامه ریزی معدن و بحث در مورد موانعی است که می تواند مشکلات در برنامه ریزی و مراحل توسعه را ایجاد کند است. با استفاده از داده های گمانه های حفاری، مدل سه بعدی گسل ها بر اساس محاسبه زاویه شیب و شیب ایجاد شد. در مرحله اول، مدل های سطحی لایه های زغال سنگ با استفاده از روش مثلثی ایجاد شد. سپس یک شبکه مناسب به هم پیوسته برای تنظیم داده ها و پیدا کردن نقاط ناشناخته استفاده شد. محاسبه شیب و جهت شیب با استفاده از یک الگوریتم انجام شد. مدل ها نشان داد که تغییرپذیری در شیب و جهت شیب با استفاده از روش درون یابی وزن دهی عکس مجذور فاصله تولید شده است. مدلهای سه بعدی تولید شده با خطوط گسل از قبل موجود (بر اساس نقشه های هوایی) مقایسه شد. این پژوهش برای ایجاد مدل های جامع که درک بهتری از گسل های موجود در منطقه مورد مطالعه را نشان می دهد انجام شده است.
    کلیدواژگان: ساختار زمین شناسی، مدلسازی سه بعدی زمین شناسی، جهت گسل، شیب، جهت شیب
  • احمد آریافر *، رضا میکائیل، فرامرز دولتی اردجانی، سینا شفیعی حق شناس، امیر جعفرپور صفحات 327-337
  • هانیه نیکوگفتار صفا، اردشیر هزارخانی* صفحات 339-356

    در این پژوهش، مدل سازی کمی برای تعیین زون های دگرسانی و واحدهای سنگ شناسی در زون هیپوژن نهشته پورفیری مس- طلا مسجد داغی (شمال غرب ایران) بر اساس داده های مغزه حفاری ارائه شده است. هدف اصلی این پژوهش به کار بردن کریجینگ معمولی و مدل فرکتال غلظت- حجم بر اساس عیارهای مس به منظور جداسازی زون های دگرسانی و واحدهای سنگ شناسی مختلف است. در ابتدا، انیزوتروپی بررسی و بر اساس محاسبه نیم- واریوگرام های تجر بی عیارهای مس مدل شد و سپس جهات اصلی واریوگرافی شناسایی و ارزیابی شد. سپس، مدل بلوکی عیار مس با استفاده از کریجینگ تولید شد و تخمین به دست آمده از کریجینگ در مدل غلظت- حجم به کار برده شد. نمودار لگاریتم - لگاریتم غلظت - حجم مبتنی بر روش تخمین زون های دگرسانی و واحدهای سنگ شناسی مختلفی را از طریق مقادیر آستانه نشان داد. مقایسه و تفسیر زون های دگرسانی و واحدهای سنگ شناسی بر اساس مدل سازی فرکتال غلظت- حجم نشان داد که روش قابل قبول است و قادر به شناسایی درست زون های دگرسانی و واحدهای سنگ شناسی است. با توجه به همبستگی به دست آمده از ماتریس لگاریتم log ratio (استفاده شده برای مقایسه مدل زمین شناسی با نتایج مدل فرکتال غلظت- مساحت)، مشاهده شد که مقادیر مس کمتر از 4 دهم درصد به دست آمده از روش کریجینگ معمولی وکسل های همپوشانی با زون دگرسانی فیلیک با صحت کلی 737 هزارم دارند. همبستگی فضایی بین زون دگرسانی پتاسیک / دست آمده از روش کریجینگ معمولی وکسل های همپوشانی با زون دگرسانی فیلیک با صحت کلی 737 به دست آمده از مدل سازی زمین شناسی سه بعدی و زون های غلظت بالا در مدل فرکتال غلظت- حجم مبتنی بر کریجینگ معمولی نشان داد که زون دگرسانی پتاسیک مطابق با مقادیر مس بالاتر از 4 دهم درصد با صحت کلی 791 هزارم است. همچنین با استفاده از این روش، نتایج ارزشمندی برای واحدهای سنگی به دست آمد.
    کلیدواژگان: دگرسانی، کریجینگ معمولی، کریجینگ ساده، غلظت- حجم، نهشته مس مسجد داغی
  • میثم مقدسی، علی نجاتی کلاته *، محمد رضایی صفحات 357-364

    وارون سازی داده های گرانی سنجی یکی از مهمترین مراحل در تفسیر عملی داده های گرانی است. نتایج وارون سازی میتواند با کمینه کردن تابع هدف تیخونوف حاصل شود. تعیین مقدار بهینه پارامتر منظم سازی در وارون سازی داده های گرانی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، با استفاده از روش متعادل سازی قید فعال و الگوریتم وارون سازی سه بعدی داده های گرانی با استفاده از روش دوقطری سازی لنکزوس به محاسبه مقدار بهینه پارامتر منظم سازی پرداخته شده است. به منظور اعتبارسنجی الگوریتم پیشنهادی به ارزیابی این روش با استفاده از داده های حاصل از یک مدل مصنوعی پرداخته شده است. نتایج حاصل از داده های مصنوعی صحت عملکرد الگوریتم پیشنهادی را تائید میکند. نتایج وارون سازی سه بعدی داده های گرانی سنجی ذخایر کرومیت در کشور کوبا به خوبی نشان میدهد که روش دوقطری سازی لنکزوس میتواند برآورد مناسبی از توزیع چگالی و هندسه ساختارهای زیرسطحی و مواد معدنی داشته باشد. مقایسه نتایج وارونسازی با اطلاعات زمین شناسی به خوبی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی میتواند تخمین مناسبی از توزیع چگالی و هندسه توده های معدنی ارائه دهد. تمام برنامه های مورد استفاده در این پژوهش در محیط نرم افزار متلب نوشته شده است.
    کلیدواژگان: مسئله وارون، پارامتر منظم سازی، متعادل سازی قید فعال، داده گرانی سنجی، ذخیره معدن هالوگین
  • مصطفی مالکی مقدم *، احسان ارغوانی، علیرضا قاسمی، صمد بنیسی صفحات 365-372

    طراحی آستر امروزه یکی از مهم ترین ابزارهای بهینه سازی عملکرد آسیاهای خودشکن و نیمه خودشکن است. در کارخانه پرعیارکنی مجتمع مس سرچشمه از یک آسیای نیمه خودشکن استفاده می شود که دارای 48 ردیف آسترهای نوع کوتاه- بلند Hi-Low است. به دلیل شکست آسترهای نوع کوتاه در طول (Hi-Low) یک آسیای نیمه خودشکن استفاده می شود که دارای 48 ردیف آسترهای نوع کوتاه- بلند عملیات و جوش سرد آسترها، تعویض آستر، به فرایندی سخت و زمان بر تبدیل شده بود. برای بررسی عملکرد طرح های موجود و پیشنهادی آستر ، شبیه ساز ی مسیر حرکت بار با استفاده از نرم افزار سه بعدی راگ (روش اجزای گسسته) و مدل سازی فیزیکی انجام شد. نتایج نشان داد با تغییر آسترها از طرح کوتاه- بلند به بلند- بلند، مسیر مناسب حرکت بار فراهم می شود؛ بنابراین آسترهای جدید، طراحی، ساخته و در آسیا نصب شدند. بررسی ها نشان داد با استفاده از طرح جدید آستر، تعداد شکست آسترها از 6 قطعه به صفر رسید و به دلیل عدم جوش سرد آسترها زمان تعویض هر آستر از 21 به 16 دقیقه کاهش یافت. مقایسه تناژ ورودی به آسیا نشان داد، ظرفیت ورودی به آسیا بعد از نصب آسترهای جدید، از 750 به 850 تن بر ساعت افزایش یافت که نشان دهنده افزایش انعطاف پذ یری آسیا در برابر نوسانات سختی بود.
    کلیدواژگان: آسیای نیمه خودشکن، پروفیل سایش، سرچشمه، عمر آستر
  • هادی شادی نقده، محمود عبدالهی *، احمد خدادادی دربان، پرویز پورقهرمانی صفحات 373-388
  • محمدحسن عسکربیوکی، فریبا کارگران بافقی، مریم مختاری *، مرتضی خالقی صفحات 389-399

    نشت مواد نفتی باعث آلودگی خاک و تغییر در خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک ها می شود. در مناطق آلوده به مواد نفتی مانند گازوئیل اجرای عملیات عمرانی نیازمند شناسایی و پیش بینی رفتار خاک در شرایط موجود است. در این پژوهش، اثر آلودگی نفتی از نوع گازوئیل که از شرکت نفت استان یزد تهیه شده، برای بررسی تاثیر آلاینده بر خواص ژئوتکنیکی ماسه حاوی ریزدانه ( Sw-SC) استفاده شده است. برای بررسی خصوصیات ژئوتکنیکی خاک آلوده آزمایش های تراکم،سه محوری زهکشی نشده (CU) و تحکیم انجام شده است. آزمایش ها بر روی نمونه های خاک تمیز و خاک آلوده به 1-3 , 5 درصدگازوئیل انجام شده است. ، و تحکیم انجام شده است. آزمایش ها بر روی نمونه های خاک تمیز و خاک آلوده به 1 (CU) سه محوری زهکشی نشده نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزودن گازوئیل موجب کاهش رطوبت بهینه و افزایش حداکثر وزن مخصوص خشک می شود. همچنین بر مینای نتایج حاصل از آزمایش سه محوری مقدار زاویه اصطکاک و مقدار چسبندگی ماسه رسدار با افزایش آلودگی تا 5 درصد به میزان 21 درصد و 14 درصد نسبت به خاک تمیز کاهش می یابد. به علاوه، آلودگی موجب افزایش قابلیت فشردگی خاک مورد مطالعه شده و شاخص فشردگی به طور قابل توجهی با افزایش مقدار آلاینده در محدوده مورد مطالعه افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: خاک آلوده، گازوئیل، زاویه اصطکاک، چسبندگی، نسبت فشردگی
  • سمیه طبسی *، میلاد کردی، مریم ناز بهرام منش صفحات 401-416

    هدف از این پژوهش، بررسی پتانسیل سه نوع مختلف پیت و خاک مرداب به عنوان منبع مواد ارگانیک (OM) واقع در استان گلستان است. مقایسه پیت ها برای بررسی درجه هوموسی شدن بر اساس مقیاس ونپست von Post scale انجام شده است. علاوه بر این، به منظور تعیین ویژگی های مینرالوژیکی و ژئوشیمیایی نمونه ها، روش های فلوئورسانس اشعه ایکس، دیفراکتومتری اشعه ایکس و طیفسنجی مادون قرمز FT-IR مورد استفاده قرار گرفتند. برای استخراج ترتیبی مواد ارگانیک خاک پیت سوته( Suteh) از حلالهای ارگانیک اتیل اتر، اتانول، دیاکسان 1,4 وn - هگزان در چهار مرحله استفاده شد. هر بخش استخراج شده توسط طیف سنجی مادون قرمز آنالیز شد و باقیمانده در مرحله بعد استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که مواد ارگانیک استخراج شده در هر مرحله متفاوت است، با این وجود، برخی ویژگی های طیفی نشان میدهند که لیگنیت ها، کربوهیدرات ها، فنول ها، واکس ها و چربی ها در تمام مراحل مشترک هستند؛ اما طیف جذبی اصلی نشان دهنده حضور پلیساکاریدها، پروتئین ها، آلکین ها، هیومیک اسیدها، استرها، آلدئیدها و سلولزها در برخی از فازهای مشخص است.

    کلیدواژگان: طیف سنجی مادون قرمز، هیستوسول، کانی شناسی، خاک آلی، تالاب، استخراج ترتیبی
  • محسن ده ودار، پرویز معارف وند *، علیرضا کیانی، علیرضا منصوری صفحات 417-428

    تمیز سازی ناکافی چاه می تواند موجب ایجاد مشکلات زیادی در چاه های افقی و جهت دار شود. در این پژوهش سعی در بررسی پدیده حمل کننده با در نظر گرفتن تفاوت های موجود بین شرایط عملیاتی و آزمایشگاهی، با استفاده از یک شبیه ساز جهت دار آزمایشگاهی شده است. زاویه انحراف چاه، نوع سیال حفاری4, 6 و 8 میلی متر) و ، (آب، کف، سیال با گرانروی بالا و سیال با وزن بالا)، سرعت چرخش رشته حفاری (صفر و 110 دور بر دقیقه)، اندازه نازل های مته حفاری  مکان پایدارکننده ( 8 و 95 سانتی متری از مته حفاری) به عنوان پارامترهای اصلی در آزمایش ها در نظر گرفته شده اند . اندازه نازل ها ی مته حفاری و مکان پایدارکننده بر زمان تمیز سازی اثر گذاشت. در چاه عمودی، با کاهش اندازه نازل از 8 به 4 میلی متر، زمان تمیز سازی چاه افزایش یافت. حضور پایدارکننده زمان تمیز سازی را کاهش داد و با بهینه سازی مکان پایدارکننده، احتمال تشکیل بستر کننده در همه زاویه های انحراف کاهش یافت. در نهایت همبستگی اعداد بدون بعد جرم کننده و زمان تمیز سازی بدون بعد با استفاده از یک معادله چندجمله ای درجه سوم صورت پذیرفت.
    کلیدواژگان: شبیه ساز حفاری، پایدارکننده، نازل مته، پارامترهای عملیاتی، همبستگی
  • کیارش مشعشعی، بهرام رضایی*، صابر خوش جوان صفحات 429-440
    در این پژوهش، تاثیر پارامترهای فلوتاسیون بر بازیابی مواد قابل احتراق CMR به روش شبکه عصبی مصنوعی AANs مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای بود. در این پژوهش، برای انتخاب مناسب ترین مدل، خروجی مدل های مختلف با یکدیگر مقایسه شد. یک شبکه عصبی با ساختار پنج لایه و با نرون های 8و15و10 و 5 نرون به ترتیب در لایه ورودی، اولین لایه پنهان، دومین و سومین لایه پنهان و یک نرون نیز در لایه خروجی شبکه عصبی به کار گرفته شد . در این شبکه عصبی داده ها آموزش، تست و اعتبار سنجی شد که مربع ضریب هم بستگی R به توان دو برای داده های آموزشی، تست، اعتبار سنجی و کل داده ها به ترتیب 0/995 , 0/999,0/999, 0/998
    حاصل شد. همچنین خروجی شبکه عصبی مورد آنالیز حساسیت قرار گرفت. آنالیز حساسیت نشان داد که سرعت روتور و درصد جامد به ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را بر روی CMR دارند. مقادیر داده های خروجی شبکه عصبی با نتایج داده های حاصل آزمایش فلوتاسیون همبستگی بسیار زیادی داشت.
    کلیدواژگان: زغال کک شو، فلوتاسیون، شبکه عصبی مصنوعی، شبکه عصبی پس انتشار خطا، بازیابی مواد قابل احتراق
  • مسعود نوری، رضا دهقان* صفحات 441-450

    در کارخانه زغالشویی طبس، زغالسنگ خام با ابعاد6+50_ میلی متر، توسط یک دستگاه ترایفلوی دومرحله ای (جداکننده واسطه سنگین دینامیکی) به قطر 700 میلی متر تغلیظ میشود. در این پژوهش، با استفاده از ردیاب های مکعبی 32 میلی متری (در محدوده وزن مخصوص 1/28 تا 2/10 گرم بر سانتیمتر مکعب ) عملکرد مدار بررسی شد و خطای جدایش دستگاه مورد ارزیابی قرار گرفت. با تکنیک ردیاب های دانسیته، کارآیی جدایش دستگاه به سرعت ارزیابی شد و نتایج نشان داد که دستگاه در محدوده شرایط عملیاتی مورد بررسی، جدایش خوبی داشته و میزان مواد به اشتباه تقسیم شده، در حد قابل قبولی است. برخلاف سیکلونهای واسطه سنگین که انحراف دانسیته جدایش از دانسیته سیال واسطه سنگین( CPS) معمولا مثبت است، نتایج پژوهش نشان داد که CPS در هر دو مرحله ترایفلو منفی میباشد. مقدار خطای احتمالی جدایش در مرحله اول دستگاه Ep1=0/023 بیشتر از مرحله دوم آن Ep2=0/018 است که نشان دهنده عملکرد بهتر مرحله دوم است. همچنین مشخص شد که پارامترهای عملیاتی دستگاه میبایست بر اساس مشخصات زغالسنگ خام ورودی به مدار تنظیم شوند تا
    نتایج متالورژیکی خوبی حاصل شود؛ بنابراین متناسب با نوع زغالسنگ ورودی به دستگاه، ظرفیت بهینه خوراک دهی برای جداکننده ترایفلو، بین 80 تا 140 تن بر ساعت تعیین شد.
    کلیدواژگان: ترایفلو، ردیاب دانسیته، کارآیی جدایش، دانسیته جدایش، راندمان
  • الهام بخشی، وامق رسولی، احمد قربانی *، محمد فاتحی مرجی صفحات 451-464
    در این پژوهش به شبیه سازی شکست هیدرولیکی با استفاده از لاتیس پیشرفته پرداخته شده است. برخلاف روش های دیگر، شبیه ساز لاتیس یک مدل مبتنی بر ذرات است که از روش المان مجز(اDEM) استفاده می کند. مدل سازی ها برای شبیه سازی آزمون های آزمایشگاهی انجام شده بر روی نمونه های سیمانی انجام شد. همچنین روش های تحلیلی مربوط به رژیم ویسکوزیته غالب برای تخمین طول و عرض شکست مورد استفاده قرار گرفت و نتایج به دست آمده با شبیه سازی های عددی مقایسه شد. از آنجایی که روش های تحلیلی فقط برای شکستگی های سکه ای شکل و بدون حضور ه یچ گونه شکستگی از قبی ل فصل مشترک های طبیعی قابل استفاده می باشند؛ بنابراین در این پژوهش به منظور مقایسه نتایج شبیه سازی ها با روش های تحلیلی، شبیه سازی شکست هیدرولیکی توسط لاتیس بر روی نمونه های سیمانی مشابه با شرایط آزمایشگاهی ولی بدون حضور شکستگی های طبیعی انجام شد. بررسی نتایج نشان می دهد که در یک محیط پیوسته، روش های تحلیلی ممکن است تخمین مناسبی برای هندسه شکست ارائه دهند. همچنین در مدل نشت ویسکوزیته غالب ، تطابق بهتری بین روش های تحلیلی و نتایج شبیه سازی های عددی مشاهده شد که با مشاهده نشت سیال در نمونه ها در آزمون های آزمایشگاهی نیز تائی د شد. بررسی نتایج در حالت نشت، بیانگر کاهش عرض و طول شکستگی است. با این حال باید توجه داشت که در شرایط واقعی میدان و به دلیل وجود شکستگی ها و ناهمگنی های مختلف در نمونه های سنگی، استفاده از روش های تحلیلی محدودتر خواهد بود.
    کلیدواژگان: انتشار شکست هیدرولیکی، لاتیس، شبیه سازی های عددی، روش های تحلیلی
  • عماد خراسانی، مهدی امینی *، محمد فاروق حسینی صفحات 465-477

    مواد مخلوط سنگی یا بیم راک ها مواد پیچیده زمین شناسی هستند که به عنوان یک ترکیب سنگی، شامل بلوک های قابل توجه ژئوتکنیکی درون یک ماتریس متصل شده با بافت ریزتر تعریف می شوند. شیروانی مخلوط سنگی از این مواد تشکیل می شود و معمولا در محیط های هوازده و کم عمق مشاهده می شود. برخی مشخصات بلوک ها که بر مقاومت مواد مخلوط سنگی تاثیر می گذارد شامل نسبت بلوک حجمی، جهت یافتگی و آرایش آن ها است که نقش مهمی بر پایداری شیروانی های مخلوط سنگی دارند. مطالعات گذشته نشان می دهد که ابعاد بلوک های موجود در مواد مخلوط سنگی معمولا از یک توزیع مشخص پیروی می کند و برای یک شیروانی به ارتفاعH ابعاد بلوک ها از 0/5 H تا 0/75 H 0/75 تغییر می کند. در این پژوهش، تاثیر موقعیت بلوک های بزرگ بر پایداری شیروانی های مخلوط سنگی با استفاده از مدل های عددی و فیزیکی مورد بررسی قرار گرفته است. بلوک هایی که ابعادی بزرگ تر از نصف ارتفاع شیروانی H 0/5 دارند به عنوان بلوک بزرگ لحاظ شده است. در این پژوهش، در ابتدا 30 مدل فیزیکی ایجاد شد و با استفاده از یک ماشین میز شیب دار مورد آزمایش قرار گرفت. این مدل ها توزیع ابعاد بلوک مشخص و نسبت بلوک حجمی معین با بلوک های بیضوی داشته اند. متغیر اصلی در این مدل ها، موقعیت بلوک های بزرگ بوده است که شامل سه دسته بخش پایین شیروانی، بخش بالای شیروانی و وضعیت تصادفی است. بر اساس نتایج آزمایش های انجام شده بر روی مدل های فیزیکی، 30 مدل عددی در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از روش اجزای محدود تولید شد. پس از مقایسه مدل های فیزیکی و عددی که تطابق خوبی نیز داشتند، مدل های عددی به مقیاس طبیعی توسعه داده شد. شیروانی های مخلوط سنگی تئوری که در این پژوهش بررسی شدند، نشان دادند که موقعیت بلوک های بزرگ اثر قابل توجهی بر پایداری این شیروانی ها دارد.
    کلیدواژگان: مواد مخلوط سنگی (بیم راک)، شیروانی مخلوط سنگی، بلوک های بزرگ، مدل سازی عددی، مدل سازی فیزیکی
  • گشتاسبی * صفحات 479-492
    اکثر طراحی سازه های زیرزمینی بر اساس روش های تجربی، تحلیلی و عددی می باشند. روش همگرائی- محدودیت(CCM) یکی از تکنیک های تحلیلی است که به طور گسترده ای برای تحلیل پایداری سازه های زیرزمینی استفاده میشود. انتخاب مدل رفتاری صحیح برای توده سنگ و به ویژه رفتار بعد از شکست آن، یکی از چالش های مهم در آنالیز پایداری سازه های زیرزمینی است. در کلیه روابط ارائه شده برای روش CCM مسئله حضور آب لحاظ نشده، در حالی که حضور آب به عنوان یک فاکتور کلیدی در طراحی تونل همیشه مطرح است. در این پژوهش از اطلاعات یک تونل با شکل مقطع دایروی و در دو شرایط خشک و اشباع، برای مقایسه استفاده شده است. برای مطالعه تاثیر انتخاب مدل رفتاری و اثر آب، از مدل های رفتاری الاستو پلاستیک کامل( EPP) و کرنش نرم شونده SS برای آنالیز عددی و مقایسه بین نتایج، استفاده شده است. با انجام آنالیز مشاهده شد که پاسخ الاستیک زمین در شرایط حضور آب، برای هر دو مدل رفتاری یکسان است و منحنی های GRC و LDP بر روی یکدیگر قرار می گیرند. اما با شکست توده سنگ اختلاف بین این منحنی ها بیشتر شده و زمانی که جبهه کار به اندازه نصف قطر تونل 0/5 D دور میشود، به این اختلافات افزوده خواهد شد. همچنین بیشینه جابجایی در شرایط مختلفK و در حالت آبدار، بیشتر از حالت خشک بوده، اما اختلاف بین آن ها برای مدل رفتاری EPP اندک بوده و برای مدل رفتاری SS کاملا محسوس می باشد
    کلیدواژگان: روش همگرایی- محدودیت، منحنی پاسخ زمین، پروفیل تغییر شکل طولی تونل، مدل رفتاری کرنش نرم شونده، آب
  • فریدون شریفی، علیرضا عرب امیری*، ابوالقاسم کام کار روحانی صفحات 493-505
    تئوری محیط موثر قطبش القائی، مدل واهلش نوینی است که با ترکیب ریاضی ویژگی های ساختاری و پتروفیزیکی سنگ های قطبش پذیر در مقیاس دانه ها/ادخالهای تشکیلدهنده سنگ، طیف مقاومت ویژه/ رسانندگی مختلط آن ها را مدل سازی میکند. بازیابی پارامترهای مدل واهلشGEMTIP از داده های پلاریزاسیون القائی طیفی، به خاطر وابستگی غیرخطی داده های مشاهدهای به پارامترهای مدل و غیر یکتا بودن پاسخ مسئله، امری چالش برانگیز است. برای رفع این مشکلات و نیز گریز از نقاط بهینه محلی مرتبط با تابع هزینه بسیار پیچیده، میتوان از روش الگوریتم ژنتیک استفاده کرد، اما اجرای این روش هم به صرف زمان زیادی نیاز دارد. برای رفع این کاستی میتوان آن را با الگوریتم های سریعتر مانند الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات تلفیق کرد. لذا هدف از انجام این پژوهش بررسی قابلیت بازیابی پارامترهای مدل واهلش GEMTIP بیضوی از داده های قطبش القائی طیفی با استفاده از تلفیق روش های الگوریتم ژنتیک و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات است. برای این منظور، در هر مرحله از اجرای الگوریتم، بهترین پاسخ های یافته شده با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک به عنوان فضای جستجوی روش بهینه سازی ازدحام ذرات در نظر گرفته شده و سپس بهترین پاسخ یافته شده با استفاده از این روش، جهت به روزرسانی پارامترهای مدل در نظر گرفته میشود. نتایج مدلسازی نشان میدهد که با استفاده از روش ارائه شده در این پژوهش میتوان پارامترهای مدل، به جز ثابت زمانی مرتبط با داده های حاوی نوفه را به خوبی بازیابی کرد که عدم بازیابی صحیح ثابت زمانی مرتبط با همبستگی منفی این پارامتر با پارامتر بیضوی ادخال های قطبش پذیر است. همچنین با استفاده از این الگوریتم، مدت زمان لازم برای همگرایی به نقطه بهینه عام، به میزان قابل توجهی کاهش می یابد
    کلیدواژگان: تئوری محیط موثر قطبش القائی، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات، قطبش القائی طیفی
  • هادی فتاحی*، نسترن زندی ایلقانی صفحات 507-515
    امروزه عملیات حفاری انحرافی به طور معمول در مهندسی حفاری استفاده می شود. در شرایط مختلف زمین شناسی پیش بینی گشتاور چرخش ی مورد نیاز در عملکرد عملیات حفاری ضروری است. در حال حاضر روش مناسب برای انجام این کار در دسترس نیست. برای حل این مشکل در پژوهش حاضر برای ارائه راهکاری جدید برای پیش بینی گشتاور چرخشی مورد نیاز در حفاری انحرافی، تاثیر هفت پارامتر شامل نیروی محوری، سرعت چرخش مته، طول رشته حفار ی، تغییر زاویه کلی گمانه، قطرi امین برقو، سرعت جریان گل و ویسکوزیته گل حفاری لحاظ شده است. در این پژوهش بر مبنای معیار انتخاب مدل، شاخص های آماری شامل میانگین خطای مربع، حساب واریانس برای، مجذور میانگین خطای مربع، ضریب همبستگی و میانگین خطای درصد مطلق برای انتخاب مناسب ترین مدل در میان مجموعه ای از 20 مدل برای برآورد گشتاور چرخشی با توجه به مجموعه ای از داده های مشاهده شده به دست آمد. نتایج حاصل از ای ن پژوهش بیانگر آن است که مدل پیشنهادی به کمک آنالیز بیزی می تواند نتایج رضایت بخشی را ارائه دهد.
    کلیدواژگان: گشتاور چرخشی، حفاری انحرافی، آنالیز بیزی، پیش بینی
  • میثم صمدی، سمانه تربتی، صمد علی پور صفحات 517-528
  • سیدمحمود فاطمی عقداء*، مهدی کیان پور، مهدی تلخاب لو صفحات 529-541
  • علیرضا درمیشی، محمد عطایی، رضا خالو کاکایی، رضا میکائیل، سینا شفیعی حق شناس صفحات 543-557
    نرخ شدت جریان مصرفی بیشینه یکی از مهم ترین و موثرترین معیارها در روند برش سنگ ها است. تخمین و پیش بینی صحیح از این معیار می تواند به طراحان و
    صاحبان این صنعت در به دست آوردن یک روند بهینه و اقتصادی کمک کند. در پژوهش حاضر، سعی شده است تا به بررسی و مطالعه مدل هایی برای پیش بینی
    شدت جریان مصرفی بیشینه دستگاه برش اره به کمک یک مدل بهینه سازی هوشمند نظیر تکنی ک ها ی تصادف ی غیرخط ی یعنی الگور یتم ها ی هیبریدی ANFIS-PSO و ANFIS-DE بر اساس 4 پارامتر فیزیکی و مکانیکی شامل: مقاومت فشار ی تک محور ی، سخت ی موهس، سا یندگی ش یمازک، مدول الاستیسیته و یک مشخصه عملیاتی ماشین برش سنگ یعنی نرخ تولید پرداخته شود. در طی این پژوهش 120 نمونه از 12 نوع سنگ کربناته مورد آزمایش های آزمایشگاهی قرار گرفت. همچنین در طی این پژوهش، شدت جریان مصرفی بیشینه دستگاه برش اندازه گیری شده و به عنوان خروجی مدل سازی برای ارزیابی عملکرد دستگاه برش اره مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین الگوریتم های فرا ابتکاری شامل PSO و DE برای آموزش سیستم استنتاج فاز ی عصبی تطبیقی ANFIS مورد استفاده قرار گرفتند. به علاوه، الگوریتم PSO از توانایی بالاتری بر اساس خروجی های مدل و شاخص های عملکرد نسبت به الگور یتم DE داشت. علاوه بر این، مقایسه بین داده های اندازه گیری شده با مدل ANFIS-DE و مدلANFIS-PSOدقت و توانا یی مدل ANFIS-PSOرا در پیش بینی عملکرد دستگاه برش اره با توجه به مشخصه های دستگاه و برش سنگ نشان داد.
    کلیدواژگان: ANFIS-PSO، ANFIS-DE، دستگاه برش اره، جریان مصرفی بیشینه، نرخ برش
|
  • I. M. Jiskani *, F. I. Siddiqui Pages 305-313
    Faults are the most critical tectonic factors in geological structures, which have major economic impacts on mining economics. Thus it is necessary to understand faults in order to identify the actual risks and complications associated with mining. In the preliminary investigation of the Sonda-Jherruck coalfield, 3D geological modeling was not performed. The purpose of this work was to perform fault orientation modeling in order to document pre-mine planning information and discuss the obstacles that may cause problems in mine planning and development stages. Using the drill hole data, 3D fault models based on the calculation of dip angle and dip direction were established. In the first step, surface models of coal seams were established by applying the triangulation method to the coal seam roof elevations. Then an appropriately oriented grid was overlain to regularize the data and to find the unknown points. The calculation of dip and dip direction was done using an algorithm. The models showing the variation in the dip and dip direction were generated using the inverse distance squared weighted (ID2W) interpolation technique. The generated 3D models were compared with the pre-existing fault lines (based on the aerial map). An attempt was made to create comprehensive models that demonstrate a better understanding of the faults in the studied area.
    Keywords: Geological Structure, 3D Geological Modeling, Fault Orientation, Dip, Dip Direction
  • R. Morla *, Sh. Karekal, A. Godbole Pages 315-326
    Diesel-operated Load Haul Dumper (LHD) vehicles are commonly used in underground coal mines. Despite their value as utility vehicles, the main drawback of these vehicles is that they generate diesel particulate matter (DPM), a known carcinogenic agent. In this work, an attempt is made to model DPM flows generated by LHDs in an underground coal mine environment for different DPM flow and intake air flow directions. The field experiments are conducted and used to validate the computational fluid dynamics (CFD) models and used to map the DPM flow patterns. The results obtained show that if DPM and the intake air co-flow (flow in the same direction), DPM is confined predominantly in the middle of the roadway. To the contrary, if the DPM and intake air counter-flow (flow in the opposite directions), the DPM spread occurs throughout the entire cross-section of the roadway. In the latter case, the operator will be more susceptible to exposure to high concentrations of DPM. Overall, the DPM concentration decreases with an increase in the intake air velocities. For co-flow for intake air velocities of 2 m/s, 3 m/s, and 4 m/s, the DPM concentrations at 50 m downstream of the vehicles are 39 µg/m3, 23 µg/m3, and 19 µg/ m3, respectively. The DPM concentration is also influenced by the DPM temperature at the source. For the DPM temperatures of 30 oC, 40 oC, 50 oC, and 60 oC, the DPM concentrations at 50 m downstream of the source are 43 µg/m3, 34 µg/m3, 12 µg/m3, and 9 µg/m3, respectively.
    Keywords: Coal Mines, DPM, Diesel-Operated LHD, CFD Simulation
  • A. Aryafar *, R. Mikaeil, F. Doulati Ardejani, S. Shaffiee Haghshenas, A. Jafarpour Pages 327-337
    The process of pollutant adsorption from industrial wastewaters is a multivariate problem. This process is affected by many factors including the contact time (T), pH, adsorbent weight (m), and solution concentration (ppm). The main target of this work is to model and evaluate the process of pollutant adsorption from industrial wastewaters using the non-linear multivariate regression and intelligent computation techniques. In order to achieve this goal, 54 industrial wastewater samples gathered by Institute of Color Science & Technology of Iran (ICSTI) were studied. Based on the laboratory conditions, the data was divided into 4 groups (A-1, A-2, A-3, and A-4). For each group, a non-linear regression model was made. The statistical results obtained showed that two developed equations from the A-3 and A-4 groups were the best models with R2 being 0.84 and 0.74. In these models, the contact time and solution concentration were the main effective factors influencing the adsorption process. The extracted models were validated using the t-test and F-value test. The hybrid PSO-based ANN model (particle swarm optimization and artificial neural network algorithms) was constructed for modelling the pollutant adsorption process under different laboratory conditions. Based on this hybrid modeling, the performance indices were estimated. The hybrid model results showed that the best value belonged to the data group A-4 with R2 of 0.91. Both the non-linear regression and hybrid PSO-ANN models were found to be helpful tools for modeling the process of pollutant adsorption from industrial wastewaters.
    Keywords: Non-Linear Regression, intelligent computation, Wastewater, Modeling, pollutant
  • H. Nikoogoftar Safa, A. Hezarkhani * Pages 339-356
    In this paper, we aim to present a quantitative modeling for delineating the alteration zones and lithological units in the hypogene zone of Masjed-Daghi Cu-Au porphyry deposit (NW Iran) based on the drill core data. The main goal of this work is to apply Ordinary Kriging (OK) and concentration-volume (C-V) fractal model based on Cu grades in order to separate the different alteration zones and lithological units. Initially, anisotropy was investigated and modeled based on calculating the experimental semi-variograms of the Cu values, and the main variography directions were identified and evaluated. Then a block model of the Cu grades was generated using the kriging, and the estimation obtained for OK was applied to the C-V fractal model. The C–V log–log plot based on the estimation method represents the various alteration and lithological zones via threshold values. The comparison and interpretation of the alteration zones and lithological units based on the C–V fractal modeling proved that the method was acceptable and capable of correctly delineating the alteration and lithological units. Regarding the correlation derived from log ratio matrix (used to compare the geological model with the C-V fractal results), it was observed that Cu values less than 0.4% were obtained for OK overlapped voxels with the phyllic alteration zone by an overall accuracy (OA) of 0.737. The spatial correlation between the potassic alteration zones resulting from a 3D geological modeling and the high concentration zones in the C-V fractal model based on OK indicated that the alteration zone contained Cu values greater than 0.4% with OA of 0.791. Also using this method, trustworthy results were obtained for the rock units.
    Keywords: Alteration, Ordinary Kriging, Simple Kriging, Concentration-Volume, Masjed-Daghi Copper Deposit
  • M. Moghadasi, A. Nejati Kalateh *, M. Rezaie Pages 357-364
    Gravity data inversion is one of the important steps in the interpretation of practical gravity data. The inversion result can be obtained by minimization of the Tikhonov objective function. The determination of an optimal regularization parameter is highly important in the gravity data inversion. In this work, an attempt was made to use the active constrain balancing (ACB) method to select the best regularization parameter for a 3D inversion of the gravity data using the Lanczos bidiagonalization (LSQR) algorithm. In order to achieve this goal, an algorithm was developed to estimate this parameter. The validity of the proposed algorithm was evaluated by the gravity data acquired from a synthetic model. The results of the synthetic data confirmed the correct performance of the proposed algorithm. The results of the 3D gravity data inversion from this chromite deposit from Cuba showed that the LSQR algorithm could provide an adequate estimate of the density and geometry of sub-surface structures of mineral deposits. A comparison of the inversion results with the geologic information clearly indicated that the proposed algorithm could be used for the 3D gravity data inversion to estimate precisely the density and geometry of ore bodies. All the programs used in this work were provided in the MATLAB software environment.
    Keywords: Inverse Problem, Regularization Parameter, Active Constrain Balancing, Gravity Data, Holguin Ore Deposit
  • M. Maleki Moghaddam *, E. Arghavani, A.R. Ghasemi, S. Banisi Pages 365-372
    Liner design has become an increasingly more important tool for the AG/SAG mill performance optimization. The Sarcheshmeh copper complex concentration plant uses a SAG mill lined with 48 rows of Hi-Low type liners. Because of breakage of Low type liners and cold welding, the liner replacement task of Low with new Hi type liners has become very difficult and time-consuming. With the objective of finding a new design for liners, numerical (3D DEM; discrete element method) simulation and physical modelling in a laboratory mill were used. It was found that changing the liner type from Hi-Low to Hi-Hi could provide an appropriate charge trajectory. The new Hi-Hi type shell liners were designed, manufactured, and installed. With the new liners, the number of broken liners over liner life reduced from 6 to 0 piece, the total changing time for one liner decreased from 21 to 16 minutes, and no cold welding of shell liners was observed. Comparison of the feed rate before and after installation of the new liners for a period of liner life showed an increase from 750 to 850 t/h, which was indicative of a higher flexibility of the mill in encountering ore hardness variations.
    Keywords: SAG Mill, Wear Profiles, Sarcheshmeh, Liner Life
  • H. Shadi Naghadeh, M. Abdollahy *, A. Khodadadi Darban, P. Pourghahramani Pages 373-388
    The Esfordi phosphate concentrate mainly contains fluorapatite, monazite, and xenotime as rare earth element (REE) minerals, accounting for 1.5% of rare earth metals. The monazite and xenotime minerals are refractory and their decomposition is only possible at high temperatures. Thus mechanical activation was used in the present work for this purpose. After 90 minutes of mechanical activation, the X-ray amorphization phase and the maximum BET surface area were increased to 93.4% and 8.4 m2/g, respectively. The Williamson-Hall plot indicated that the crystallite size was decreased and the lattice strain was increased as a function of the milling intensity. A volume-weighted crystallite size of 64 nm and a lattice strain of 0.9% were achieved from the mechanically activated sample for 90 minutes. The leaching efficiency of REEs with 32% nitric acid at 85 °C was increased from 25% for the initial sample to about 95% for the activated samples. The first stage reaction rate constants for La, Nd, and Ce were increased from 8 × 10-7, 9 × 10-7,and 6 × 10-7 for the initial sample to 1.3 × 10-3, 9 × 10-4, and 7 × 10-4 for the mechanically activated samples at 60 °C, respectively. Also the apparent activation energy for La, Nd, and Ce for the initial sample was found to be about 210, 231, and 229 kJ/mol, which were decreased to 120, 91, and 80 kJ/mol, respectively, after 20 minutes of mechanical activation in an argon atmosphere. The results obtained suggested mechanical activation as an appropriate pre-treatment method for dissolution of REEs from phosphate concentrates containing refractory REE minerals at a lower cost and a higher recovery rate.
    Keywords: Esfordi Phosphate Concentrate, Rare Earth Elements, Mechanical Activation, Leaching
  • M. H. Askarbioki, F. Kargaran Bafghi, M. Mokhtari *, M. Khaleghi Pages 389-399
    Oil leakage causes soil contamination and induces changes in the physical and mechanical properties of soils. In areas contaminated with oil products such as gasoline, the implementation of civilian operations requires determination and prediction of soil behavior in the existing conditions. In this research work, the effect of oil contamination by gasoline obtained from the National Oil Company in the Yazd Province is considered to investigate the effect of contaminants on the geotechnical properties of fine-grained sand. In order to examine the geotechnical characteristics of contaminated soil, compaction, undrained triaxial (CU), and consolidation tests are conducted. The tests are carried out on the samples of clean soil and contaminated soil with 1, 3, and 5% gasoline. The results obtained show that added gasoline reduces the optimum moisture content and increases the maximum dry density. In addition, based on the results of the triaxial test, the amount of friction angle and the cohesion of clay sand decrease by 21% and 14% with increasing contamination up to 5%, respectively, compared to the clean soil sample. Furthermore, adding gasoline significantly increases the compressibility and compression index.
    Keywords: Contaminated Soils, Gasoline, Friction Angle, Cohesion, Compression Ratio
  • S. Tabasi *, M. Kurdi, M. Bahrammanesh Pages 401-416
    The objective of this work was to investigate the potential of three different kinds of Iranian peat and swamp soils as sources of organic matter (OM) in the Golestan Province, Northern Iran. Comparison of the peats was done in terms of the degree of humification on the von Post scale. Moreover, the X-ray fluorescence, X-Ray Diffractometry, and Fourier transform infra-red (FT-IR) techniques were used to investigate their mineralogical and geochemical properties. Also a method was tested for the sequential extraction of OM from Suteh peat, in which the following organic solvents were utilised in sequence: (I) ethyl ether, (II) ethanol, (III) 1,4-dioxane, and (IV) n-hexane; each extract was analysed by FT-IR spectroscopy, and the residue was used in the next phase. The results obtained indicated that OMOM extracted during each step was different; nevertheless, some spectral features such as those attributable to lignin, carbohydrate, phenol, wax, and fats were common to all phases. Major absorbance spectra were related to specific extraction steps, namely polysaccharide, proteins, alkyne, humic acids, esters, aldehydes, and cellulose.
    Keywords: FT-IR Spectroscopy, Histosols, Mineralogy, Organic Soil, Peatland, Sequential Extraction
  • M. Dehvedar, P. Moarefvand *, A.R. Kiyani, A. R. Mansouri Pages 417-428
    Inadequate hole cleaning can lead to many problems in horizontal and directional wells. In this work, we tried to investigate the cutting transport phenomenon by an experimental directional drilling simulator, considering the differences between the operational and experimental conditions. The inclination, fluid type (water, foam, viscous, and dense), rotary speed (0 and 110 rpm), nozzle bit size (4, 6, and 8 mm), and stabilizer location (8 and 95 cm from the bit) were included in the tests as the main parameters. It could be concluded that the nozzle size and the stabilizer position influenced the hole cleaning time. In vertical wells, by decreasing the nozzle size from 8 mm to 4 mm, the hole cleaning time was increased. The presence of stabilizer reduced the cleaning time, and optimizing the stabilizer position reduced the probability of cutting bed formation in all inclinations. Finally, a third polynomial equation was fitted between the dimensionless mass and the dimensionless cleaning time.
    Keywords: Drilling Simulator, Stabilizer, Bit Nozzle, Operational Parameters, Correlation
  • S. Khoshjavan, K. Moshashaei, B. Rezai * Pages 429-440
    In this research work, the effects of flotation parameters on coking coal flotation combustible material recovery (CMR) were studied by the artificial neural networks (ANNs) method. The input parameters of the network were the pulp solid weight content, pH, collector dosage, frother dosage, conditioning time, flotation retention time, feed ash content, and rotor rotation speed. In order to select the most efficient model for this work, the outputs of different models were compared with each other. A five-layer ANN was found to be optimum with the architecture of 8, 15, 10, and 5 neurons in the input layer, and the first hidden, second hidden, and third hidden layers, respectively, as well one neurons in the output layer. In this work, the training, testing, validating, and data square correlation coefficients (R2) were achieved to be 0.995, 0.999, 0.999, and 0.998, respectively. The sensitivity analysis showed that the rotor speed and the solid weight content had the highest and lowest effects on CMR, respectively. It was verified that the predicted ANN values coincided very well with the experimental results.
    Keywords: Coking Coal, Flotation, Artificial Neural Networks, Back-Propagation Neural Network, Combustible Material Recovery
  • M. Noori, R. Dehghan * Pages 441-450
    In the Tabas coal preparation plant (SE Iran), -50 + 6 mm raw coal was treated in a 700 mm two-stage two-density Tri-Flo dynamic dense medium separator. In order to study the circuit performance and to evaluate the separator efficiency, 32 mm cubic density tracers were used in the range of 1.28-2.1 g/cm3 and under different operational conditions. The performance of Tri-Flo was evaluated in a rapid manner, and an acceptable partitioning performance was observed under the process regime; the misplacements were in the normal range. Contrary to the dense media cyclones where the cut point shift (CPS) is usually positive, the results of this work showed that CPS was negative in both stages of the Tri-Flo separator. The Ecart probable value for the first stage of the separator (Epf = 0.023) was rather greater than the second stage (Eps = 0.018), representing the higher performance achieved in the second stage. In addition, the Tri-Flo operational parameters were found to be adjustable on the basis of raw coal specifications in order to reach good metallurgical results. Therefore, the optimum operational feed capacities of the Tri-Flo separator were determined to be in the range of 80-140 t/h, depending on the type of raw coal.
    Keywords: Tri-Flo, Density Tracer, Separation Efficiency, Cut Point, Yield
  • E. Bakhshi, V. Rasouli, A. Ghorbani *, M. Fatehi Marji Pages 451-464
    In this work, we used a grain-based numerical model based on the concept of lattice. The modelling was done to simulate the lab experiments carried out on the mortar samples. Also the analytical solutions corresponding to the viscosity-dominated regime were used to estimate the fracture length and width, and the results obtained were compared with the numerical simulations. As the analytical solutions are proposed for a penny-shaped fracture with no presence of any obstacle such as natural interfaces, in this work, we presented the results of lattice simulations for hydraulic fracturing in the cement sample, similar to the lab, but with no natural fractures, and compared the results obtained with analytical solutions. The results indicated that in the case of a continuous medium, the analytical solutions may present a reasonable estimation of the fracture geometry. Also the viscosity-dominated leak-off model showed a better match between the analytical solutions and the numerical simulation results, confirmed by observing fluid loss into the sample in the lab post-experiment. In the case of assuming leak-off, the results indicated that the fracture width and length would reduce. However, it should be noted that in real cases, rock formations exhibit fractures and inhomogeneity at different scales so that the applications of the analytical solutions are limited.
    Keywords: Hydraulic Fracturing Propagation, Lattice, Numerical Simulations, Analytical Solutions
  • E. Khorasani, M. Amini *, M. F. Hossaini Pages 465-477
    Bimrocks are complex geomaterials that are defined as mixtures of rocks composed of geotechnically significant blocks within a matrix of finer texture. Bimslopes are made from bimrocks and are usually seen in weathered and shallow environments. Some characteristics of blocks affecting the strength of bimrocks include VBP (Volumetric Block Proportion), orientation, and arrangement, which have important roles in the stability of bimslopes. Previous studies show that bimrocks usually have a specific block size distribution, and for a bimslope with height of “H”, the size of blocks is changed from 0.05H to 0.75H. In this paper, the influence of large blocks position on bimslope stability was investigated by the physical and numerical models. The blocks that had a dimension larger than 0.5H were considered as “large blocks”. In this work, first, thirty physical models were created and tested using a titling table machine. These models have a specific block size distribution and VBP with ellipsoidal blocks. The main variable of the models is large blocks position, where three categories including lower part of bimslope, upper part of bimslope, and sporadic state are considered. Based on the results of physical trials, thirty numerical models at the laboratory scale were generated using the finite element method. After comparing the physical and numerical models, which showed a good accordance, the numerical models were developed to the natural scale. The theoretical bimslopes investigated in this work showed that the position of large blocks had a significant influence on the stability of bimslopes.
    Keywords: Bimrocks, Bimslopes, Large Blocks, Numerical Modeling, Physical Modeling
  • K. Bour, K. Goshtasbi * Pages 479-492
    The design of underground spaces is mainly carried out using empirical, analytical, and numerical methods. The convergence confinement method (CCM) is an analytical technique that is widely utilized in analyzing the stability of underground spaces. However, the main challenge in the stability analysis is the selection of an accurate constitutive model for rock mass, and particularly, its post-failure behavior. The existence of water plays a significant role in the stability analysis, whereas this effect is not usually considered in the CCM method. In this research work, a circular tunnel in a saturated medium is modelled and compared with its dry condition. Two types of constitutive models namely elastic perfectly plastic (EPP) and strain softening (SS) are used and compared in order to investigate the effect of water and post-failure behavior on the stability of tunnels. With this respect, the codes are written and incorporated in the constitutive models and various analyses are carried out. The results achieved from the analyses show that the elastic reaction of ground in the presence of water in both constitutive models are the same and that the ground reaction curves (GRCs) and longitudinal deformation profiles (LDPs) are similar. However, the trend of GRC is different in the case where the rock failure occurs and the face of the tunnel goes beyond 0.5D. According to the results obtained, the maximum displacement in a saturated medium with different K values for the SS model is more than that for the EPP model.
    Keywords: Convergence Confinement Method, Ground Reaction Curve, Longitudinal Deformation Profile, Strain Softening Behavior, Water
  • F. Sharifi, A.R. Arab Amiri *, A. Kamkar Rouhani Pages 493-505
    The generalized effective-medium theory of induced polarization (GEMTIP) is a newly developed relaxation model that incorporates the petro-physical and structural characteristics of polarizable rocks in the grain/porous scale to model their complex resistivity/conductivity spectra. The inversion of the GEMTIP relaxation model parameter from spectral-induced polarization data is a challenging issue because of the highly non-linear dependency of the observed data on the model parameter and non-uniqueness of the problem. To solve these problems as well as scape the local minima of the highly complicated cost function, the genetic algorithm (GA) can be applied but it has proven to be time-intensive computationally. However, this drawback can be resolved by incorporating a faster algorithm, e.g. particle swarm optimization (PSO). The aim of this work is to investigate whether recovering the model parameter of the ellipsoidal GEMTIP model from SIP data using the combined GA and PSO algorithms is possible. To achieve this aim, we set the best calculated individuals using GA as the search space of PSO, and then the best location achieved by PSO in each iteration is assigned as the updated model parameters. The results of our research work reveal that the model parameters can effectively be recovered using the approach proposed in this paper but the time constant of a noisy data that arises from the adverse dependency of this parameter on the ellipticity of a polarizable grain. Moreover, the execution time of the ellipsoidal GEMTIP modeling of complex resistivity data can be significantly improved using the proposed algorithm.
    Keywords: Generalized Effective-Medium Theory of Induced Polarization, Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization, Spectral-Induced Polarization
  • H. Fattahi *, N. Zandy Ilghani Pages 507-515
    Horizontal directional drilling is usually used in drilling engineering. In a variety of conditions, it is necessary to predict the torque required for performing the drilling operation. Nevertheless, there is presently not a convenient method available to accomplish this task. In order to overcome this difficulty, the current work aims at predicting the required rotational torque (RT) to operate horizontal directional drilling on the 7 effective parameters including the length of drill string in the borehole (L), axial force on the cutter/bit (P), total angular change of the borehole (KL), radius for the ith reaming operation (Di), rotational speed (rotation per minute) of the bit (N), mud flow rate (W), and mud viscosity (V). In this paper, we propose an approach based on the model selection criteria such as various statistical performance indices mean squared error (MSE), variance account for (VAF), root mean squared error (RMSE), squared correlation coefficient (R2), and mean absolute percentage error (MAPE) to select the most appropriate model among a set of 20 candidate ones to estimate RT, given a set of observed data. Once the most appropriate model is selected, a Bayesian framework is employed to develop the predictive distributions of RT, and to update them with new project-specific data that significantly reduce the associated predictive uncertainty. Overall, the results obtained indicate that the proposed RT model possesses a satisfactory predictive performance.
    Keywords: Rotational Torque, Horizontal Directional Drilling, Bayesian Analysis, Prediction
  • M. Samadi, S. Torbati *, S. Alipour Pages 517-528
    Heavy metal(loid) contamination in the environment of mining areas has become an important problem. Cheshemeh-Konan is one of the main copper deposits in NW Iran that is currently abandoned. In the present work, the intensity of some metal(loid) pollutions in the soil of the mining area was assessed using three reliable indices. In addition, the potential of Sonchus oleraceus L., as the dominant plant grown in the area, in the uptake of some metal(loid)s from the soil was evaluated. The plant and soil samples were collected from the mining area and analyzed by inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS). The results obtained revealed that the soil of the studied mining area was considerably contaminated by As (CF = 3.1), Cr (CF = 3.8), and Ni (CF = 4.07). It was confirmed that S. oleraceus had a good ability to accumulate Cd (0.74 mg/kg), Mo (0.67 mg/kg), Sr (285.80 mg/kg), Sn (161.10 mg/kg), and Sc (30.35 mg/kg) when mean concentrations of these metals in the soil were 0.14, 0.12, 161.05, 1.94, and 17.9 mg/kg, respectively. The plant biological absorption coefficient for these 5 elements was more than 1. The correlations between the Mo and Sr contents in the soil and plant were significantly positive. According to the results obtained, the present work provides some geochemical findings about the substrate, and leads to the increasing information about the relationship between the element concentrations in the plants and different soils.
    Keywords: Cheshmeh-Konan Copper Deposit, Metal Bio-Accumulation, Pollution Indices, Sonchus Oleraceus L
  • Seyed M. Fatemi Aghda *, M. Kianpour, M. Talkhablou Pages 529-541
    In this research, the relationship between P-wave velocity (Vp) and Electrical Resistivity (ER) parameters with rock mass quality indices is investigated; parameters such as rock mass quality classification (Q) and modified system for sedimentary rocks, known as Qsrm. For making predictive models, about 1200 data-sets extracted from sections drilled in Seymareh and Karun 2 Dam Sites (SDS and KDS) in Asmari Formation, south-west Iran. Statistical and fuzzy methods used to study the relationships between physical characteristics and rock mass quality. Since in Qsrm classification, the existence of cavities, layering and rock texture is considered in addition to the parameters considered in the Q classification; therefore, it provides a better description of rock mass and is closely related with Vp and ER parameters. The obtained equations for predicting Q and Qsrm showed the determination coefficients (R2) 0.48 and 0.67, respectively, and the coefficient of determination 0.86 for Qsrm calculated from the fuzzy model. Finally, Mean Absolute Deviation (MAD), Variance Accounted For (VAF) and Root Mean Square Error (RMSE) used to check the prediction performance of statistical and fuzzy methods. The results of the calculated errors also showed that fuzzy models are interesting because they have good accuracy for predicting Qsrm. In addition, by increasing the degree of karstifiction, the efficiency of the geophysical method for estimate of Q decreases rapidly, this is due to ignoring the cavities in these categories.
    Keywords: Sedimentary Rock Mass Quality Index, Asmari Limestone, Geophysical Method, Karstification, Empirical Equations, Fuzzy Inference System
  • A.R. Dormishi, M. Ataei, R. Khaloo Kakaie, R. Mikaeil, S. Shaffiee Haghshenas * Pages 543-557
    One of the most significant and effective criteria in the process of cutting dimensional rocks using the gang saw is the maximum energy consumption rate of the machine, and its accurate prediction and estimation can help designers and owners of this industry to achieve an optimal and economic process. In the present research work, it is attempted to study and provide models for predicting the maximum energy consumption of the gang saw during the process of soft dimensional rocks with the help of an intelligent optimization model such as random non-linear techniques, i.e. the Hybrid ANFIS-DE and Hybrid ANFIS-PSO algorithms based upon 4 physical and mechanical parameters including uniaxial compressive strength, Mohs hardness, Schimazek’s F-abrasiveness factors, Young modulus, and an operational characteristic of the machine, i.e. production rate. During this research work, 120 samples are tested on 12 carbonate rocks. The maximum energy consumption of the cutting machine during this work is measured and used as a modeling output for evaluating the performance of cutting machine. Also meta-heuristic algorithms including DE and PSO algorithms are used for training the Adaptive Neural Fuzzy Inference System (ANFIS). In addition, the PSO algorithm has a higher ability in terms of model output and performance indices and has a superiority over the differential evolution algorithm. Furthermore, comparison between the measured datasets with the ANFIS-DE and ANFIS-PSO models indicate the accuracy and ability of the ANFIS-PSO model in predicting the performance of gang saw considering the machine’s properties and the cut rock.
    Keywords: Gang Saw, Maximum Energy Consumption (MEC), Cutting Rate, ANFIS-DE, ANFIS-PSO