فهرست مطالب

روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن - پیاپی 14 (پاییز و زمستان 1396)

نشریه روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن
پیاپی 14 (پاییز و زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1397/01/30
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مقاله پژوهشی
  • حسین شاهی *، رضا قوامی ریابی، ابوالقاسم کامکار روحانی صفحات 1-11
    منطقه دالی واقع در قسمت مرکزی ایران به عنوان منطقه کانی سازی مس - طلای پورفیری معرفی شده است. در این مطالعه به منظور تعیین الگوی کانی سازی و بحث در خصوص مولفه های کانی سازی، یک روش جدید بر مبنای ترکیب روش تبدیل موجک گسسته و تحلیل مولفه های اصلی مورد استفاده قرار گرفته است. تبدیل موجک گسسته به عنوان یک روش جدید پردازش داده و یک ابزار آنالیز چند طیفی می تواند فرکانس های مختلف موجود در یک سیگنال وابسته به زمان یا مکان را تفکیک نماید. آنالیز موجک منجر به نتایج موفقیت آمیزی در زمینه های مهندسی مانند تحلیل سیگنال و کاربردهای عددی می شود. داده های ژئوشیمیایی سطحی مربوط به 30 عنصر با استفاده از روش تبدیل موجک گسسته دو بعدی هار به حوزه مکان - مقیاس انتقال یافته و در یک مرحله به فرکانس های بالا و پایین تجزیه شده است سپس روش PCA به صورت جداگانه بر روی مولفه های جزء در جهت های افقی و عمودی (فرکانس های بالای داده های ژئوشیمیایی) اعمال شده است. در نهایت عناصر مس و طلا با استفاده از ترکیب فاکتور های کانی سازی حاصل از مولفه های جزء تبدیل موجک در جهت های افقی و عمودی به صورت واضح و شفاف از سایر عناصرکلاسه بندی شده است. اطلاعات به دست آمده از حفاری های اکتشافی شامل ترانشه ها و گمانه ها در منطقه نتایج حاصل از روش DWT – PCA را تایید می کند. نتایج این مطالعه روش ترکیبی DWT – PCA را به عنوان روشی جدید جهت پردازش داده های ژئوشیمیایی، شناسایی الگو و کلاسه بندی عناصر کانی سازی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تبدیل موجک گسسته دو بعدی، حوزه مکان، مقیاس، تحلیل مولفه های اصلی، پردازش داده های ژئوشیمیایی
  • فخرالسادات هاشمی نسب زواره، راحب باقرپور *، علیرضا باغبانان، مسعود منجزی صفحات 13-21
    با توجه به اهمیت عملیات چالزنی در معدنکاری و تاثیر آن بر سایر مراحل استخراج، تاکنون مطالعات گسترده ای بر روی پیش بینی آهنگ نفوذ سرمته و بررسی پارامترهای موثر بر آن انجام گرفته است. تخمین آهنگ نفوذ سرمته ازجمله نیازهای مرحله طراحی و برنامه ریزی یک پروژه معدنی محسوب می شود. به منظور دستیابی به یک برآورد مناسب از آهنگ نفوذ سرمته در سنگ، باید عوامل موثر شناسایی و میزان تاثیر آنها بررسی و عدم قطعیت هریک تعیین گردد. عوامل مورد بررسی در این تحقیق شامل نیروی فشاری وارده بر مته، مقاومت فشاری تک محوری، سختی اشمیت، شاخص فابریک سیستم رده بندی Q است. پس از انجام برداشت های میدانی و آزمون های آزمایشگاهی یک پایگاه داده از پارامترهای فوق در معدن ایرانکوه گردآوری شد. از میان این پارامترها، سختی اشمیت کمترین انحراف معیار و بیشترین اندیس قابلیت اعتماد و نیروی فشاری پشت سرمته بیشترین انحراف معیار و کمترین اندیس قابلیت اعتماد را دارد. این بدین معناست که در میان متغیرهای ورودی، سختی اشمیت کمترین و نیروی فشاری پشت سرمته بیشترین میزان عدم قطعیت را دارد. همچنین انحراف معیار و اندیس قابلیت اعتماد مدل تجربی ارائه شده برای آهنگ نفوذ به ترتیب مقادیر 02/53 و 729/0 است. این مقادیر نشان دهنده پراکندگی کم و بنابراین عدم قطعیت پایین این رابطه است.
    کلیدواژگان: قابلیت چالخوری توده سنگ، اندیس فابریک توده سنگ، تحلیل عدم قطعیت، تحلیل قابلیت اعتماد، روش ممان دوم مرتبه اول، معدن سرب و روی ایرانکوه
  • علی پاسیار، امیرحسین کوهساری *، فرهاد محمدتراب صفحات 23-35
    روش ‏های تحلیل مولفه های اصلی و آنالیز حوضه‏ های آبریز در بررسی داده های ژئوشیمیایی رسوبات آبراهه ای برای مشخص کردن مناطق دارای پتانسیل معدنی از اهمیت بالایی برخوردار است و می‏ تواند سهم ویژه ای در برنامه ‏ریزی‏ های پی‏جویی و مراحل بعدی اکتشاف داشته باشد. در این مطالعه داده های حاصل از برداشت 843 نمونه رسوبات آبراهه ای در برگه 1:100000 خوی واقع در استان آذربایجان غربی، به وسیله این روش‏ ها مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا با استفاده از روش تحلیل مولفه های اصلی، ابعاد متغیرها که همان عناصر نادر خاکی (Ce، Eu، Dy، La، Nd، Sc، Sm، Y و Yb) به همراه عناصر مس، سرب، روی، کروم، طلا و نقره هستند، کاسته و مولفه های اصلی آنها انتخاب شدند و ارتباط هر متغیر با فاکتورهای به دست آمده مشخص گردید. سپس با استفاده از روش آنالیز حوضه های آبریز که از سطح واقعی حوضه آبریز و واحدهای زمین شناسی و به کار بردن لیتولوژی های بالا دستی در روابط مربوطه استفاده شده است، مقادیر زمینه عناصر محاسبه و جداسازی بی هنجاری های محلی صورت گرفت. نتایج به صورت نقشه‏ های پتانسیل برای این عناصر به صورت داده های خام و داده های حاصل از روش آنالیز حوضه‏ های آبریز بر روی نتایج به دست آمده از کریجینگ معمولی مولفه های اول و دوم روش تحلیل مولفه های اصلی، ارائه گردید. علاوه بر این که مشخص شد روش آنالیز حوضه‏ های آبریز توانایی تفکیک بهتر بی هنجاری های محلی از زمینه را دارا هستند ، این دو روش ذکر شده نیز به طور محسوسی یکدیگر را مورد تایید قرار می‏ دهند.
    کلیدواژگان: ژئوشیمی، عناصر نادر خاکی، حوضه آبریز، آنالیز مولفه های اصلی، خوی
  • مریم فرمهینی فراهانی * صفحات 37-49
    در این تحقیق به منظور اکتشافات مقدماتی ذخایر مس و مولیبدن پورفیری از روش های مبتنی بر داده های تصاویر رقومی ماهواره ای استفاده شد و در این راستا به فاکتورهای مهمی همچون نوع و نحوه زون بندی هاله های دگرسانی، حضور گوسان و مناطق برخوردار از درجه خطوارگی بالا و حاوی گسل های حلقوی توجه گردید بر این اساس به منظور مقایسه میزان بازدهی و کارایی روش های متنوع دورسنجی در تفکیک و تمایز عوارض سطحی و دگرسانی ها، در مرحله پی جویی، از روش های تحلیل مولفه های اصلی هدایت شده، باند جذبی نسبی، روش نقشه بردار زاویه طیفی و روش الگوریتم منطقی استفاده شد. از طرفی با توجه به اهمیت گسل ها و ساختارهای خطی در ایجاد کانی سازی و دگرسان نمودن واحدهای سنگی، با کمک فیلترینگ در راستاهای مختلف، اقدام به استخراج خطواره ها گردید بر این اساس مشخص شد بهترین نتیجه زمانی حاصل می گردد که عمل فیلترگذاری عمود بر نیروها و تنش های اصلی منطقه اعمال شود. همچنین به منظور صحت سنجی روش ها اقدام به برداشت 92 نمونه از سطح منطقه گردید؛ و بر این اساس مشخص شد روش نقشه بردار زاویه طیفی برای معرفی دگرسانی فیلیک و آرژیلیک و متد تحلیل مولفه های اصلی برای تشخیص زون پروپیلیتیک و نواحی گوسان از بالاترین کارایی برخوردار است. روش باند جذبی نسبی در تفکیک آلتراسیون آرژیلیک و فیلیک و متد نقشه بردار زاویه طیفی برای پروپیلیتیک و گوسان در درجه دوم اهمیت قرار دارد. لازم به ذکر است که تمام موارد مذکور بر روی محدوده معدنی میدوک اعمال گردید.
    کلیدواژگان: هاله های دگرسانی، گوسان، ذخایر مس و مولیبدن پورفیری، روش های دورسنجی، معدن میدوک
  • سید رضاحسنی زاوه، مرتضی احمدی *، سیدعلی قریشان امیری صفحات 51-59
    مشکلات ریزش در چاه های نفت هزینه های زیادی را در تولید نفت تحمیل می نماید که یکی از علل این مشکلات می تواند تخمین نادرست وزن گل حفاری باشد. انتخاب معیار تسلیم مناسب در تخمین وزن گل نقش اساسی دارد. در بررسی های تحلیلی انجام شده در زمینه پایداری چاه نفت، کارایی معیار تسلیم موگی–کولمب نسبت به دیگر معیارها تایید شده است که دلیل آن در نظر گرفتن تاثیر مناسب تنش اصلی میانی است. تاکنون به بررسی عددی این معیار پرداخته نشده است. در این پژوهش مدل رفتاری الاستیک–کاملا پلاستیک بر اساس معیار موگی-کولمب ایجاد و در نرم افزارFLAC2D اضافه شده است. برای صحت سنجی این مدل از داده های آزمایش سه محوره بر روی سنگ بازالت استفاده شد که نتایج نشان دهنده ی دقت قابل قبول مدل است. سپس مقایسه ای بین سه معیار تسلیم موهر-کولمب، موگی-کولمب و دراگر-پراگر براساس مطالعه موردی از داده های مکانیک سنگی میدان نفتی در کانادا استفاده شده است. دلیل انتخاب این سه معیار، تاثیر متفاوت نتش اصلی میانی در این معیارها است. با توجه به نتایج به دست آمده محدوده ی پلاستیک تعیین شده توسط مدل موگی-کولمب در محدوده ی فی مابین دو مدل دیگر است.
    کلیدواژگان: پایداری چاه، وزن گل حفاری، مدل رفتاری، الاستو، کاملا پلاستیک، معیار موگی کولمب، روش عددی
  • ایمان معصومی *، حجت الله رنجبر صفحات 61-71
    در این تحقیق، از تصاویر ماهواره ای استر و الگوریتم ترکیبی نسبت های باندی با روش عملگرهای منطقی با تعیین حد آستانه بر اساس مطالعات زمینی، آزمایشگاهی و تجربی به منظور بارزسازی دگرسانی های گرمابی استفاده شده است. منطقه مورد مطالعه، ربع شمال شرقی برگه زمین شناسی پاریز را که حاوی کانسارهای مس متعددی است در بر می گیرد. دگرسانی های گرمابی بارز شده با این روش شامل دگرسانی گرمابی غنی از سیلیس، دگرسانی پروپلیتیک، دگرسانی آرژلیک و دگرسانی فیلیک هستند. با استفاده از این روش، انواع مختلف دگرسانی گرمابی (آرژلیک و فیلیک) را در مناطق منطبق با محدوده های معدنی سرچشمه و دره زار با توجه به مشاهدات صحرایی و نمونه برداری های انجام شده تائید می کند. دگرسانی آرژلیک بیشتر در محدوده کانسار سریدون و به شکل محدودی در محدوده کانسارهای سرچشمه و دره زار رخنمون دارد. در این مطالعه، تفکیک دگرسانی پروپلیتیک بین کانی کلسیت و کانی های اپیدوت- کلریت با توجه به الگوریتم اپراتورهای منطقی نقشه برداری شده اند. نتایج نمونه برداری و مشاهدات صحرایی نیز نقشه های دگرسانی را تائید کرده اند.
    کلیدواژگان: استر، عملگر منطقی، دگرسانی گرمابی، سرچشمه
  • حمید گرانیان *، زهرا خواجه میری صفحات 73-85
    شناسایی و تعدیل نمونه های خارج از ردیف چند متغیره اولین مرحله برای تحلیل آماری داده های اکتشافی محسوب می شود. کاهش بعد داده ها به یک بعد توسط فاصله ی نمونه از مرکز داده ها و مقایسه آن با یک حد آستانه کلید این کار محسوب می شود. در برآوردگرهای مقاوم از ماتریس های موقعیت و پراکندگی به جای ماتریس های میانگین و واریانس- کواریانس برای محاسبه این فاصله استفاده می شود. بنابراین برای مقاوم بودن این فاصله زیر مجموعه ی بهینه به جای کل داده ها برای محاسبه ی این ماتریس ها به کار می رود. چهار برآوردگر مقاوم MVE، MCD، S و SD در این مقاله معرفی گردیده اند. سپس از این برآوردگرها برای تعیین نمونه های خارج از ردیف 146 نمونه ی رسوبات آبراهه ای منطقه شاه سلیمان علی در استان خراسان حنوبی و برای نتایج آنالیز 18 عنصر استفاده شده است. نتایج محاسبات نشان داده است که روش کلاسیک فاصله ماهالانوبیتس 7 نمونه و برآوردگرهای مقاوم MVE، MCD، S و SD به ترتیب 23، 35، 20 و 34 نمونه را به عنوان داده ی پرت معرفی می کنند. همچنین آنالیز مولفه های اصلی در مد Q نشان داده است که نمونه های خارج از ردیف با بارهای منفی خود را در مولفه ی دوم و سایر نمونه ها تقریبا با بارهای مثبت بالا در مولفه ی اول خود را نشان می دهند. تفکیک جامعه ی نمونه های خارج از ردیف از سایر نمونه ها نیز در نمودار پراکندگی بارهای مولفه ی دوم نسبت به مولفه ی سوم امکانپذیر است. استفاده از ماتریس های موقعیت و پراکندگی به دست آمده از برآوردگرهای مقاوم در روش های آمارهای چند متغیره یکی دیگر از کاربردهای پیشنهادی مهم برآوردگرهای مقاوم در تجزیه و تحلیل داده های اکتشافی محسوب می شوند.
    کلیدواژگان: برآوردگر مقاوم، داده خارج از ردیف، آمار چند متغیره، داده ژئوشیمیایی، منطقه شاه سلیمان علی
  • مینو فرمند، رضا رحمان نژاد *، غلامرضا سعیدی رشک علیا صفحات 87-96
    طراحی سازه های زیرزمینی باید با توجه به شرایط ساختاری توده سنگ صورت گیرد. در این زمینه شرایط قرارگیری درزه ها، زوایه آنها نسبت به فضای زیرزمینی و زاویه درز ها نسبت به هم از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مطالعه پایداری ساختاری تونلی با مقطع نعل اسبی در توده سنگ درزه دار حاوی دو دسته درزه با فاصله داری های متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. برای مدلسازی درزه ها پارامترهای سختی برشی درزه ها، شیب دسته درزه ها، بازشدگی و فاصله داری، نسبت فاصله داری درزه ها به عرض دهانه تونل () و نسبت تنش های برجا به عنوان متغیرهای مدلسازی در نظر گرفته شد. مساحت زون ریزش با تغییر هر یک از شاخص ها به طور جداگانه محاسبه شد و بهترین حالت ممکن که دارای کمترین سطح زون ریزش است، تعیین شد. نتایج نشان داد که اگر اختلاف شیب دو دسته درزه کمتر از 40 درجه باشد بیشترین سطح زون ریزش تشکیل می شود و افزایش اختلاف شیب دسته درزه ها بیش از 40 درجه موجب کاهش سطح ریزش می شود. همچنین افزایش نسبت فاصله داری درزه ها به عرض دهانه تونل منجر به افزایش مساحت زون ریزشی و ناپایداری بیشتر می شود. ناپایداری در نسبت مذکور در بازه های 11/0 تا 33/0 وجود دارد و برای مقادیر بیش از 33/0 برای نسبت ذکر شده به علت افزایش ابعاد بلوک و عدم امکان ریزش، ناپایداری به صفر می رسد. ایمن ترین حالت و کم ترین مساحت زون ریزش در نسبت و بیش ترین مساحت در نسبت اتفاق افتاد.
    کلیدواژگان: تحلیل پایداری، درزه، پارامترهای هندسی، مدلسازی عددی، مساحت زون ریزش، UDEC
  • یادداشت فنی
  • محمد امین فرشادمهر، ایوب حاذق، حسین نوفرستی * صفحات 97-109
    عملیات گودبرداری یکی از فعالیت های پر خطر در ساختمان سازی به حساب می آید که معمولا به منظورهای مختلف مانند رسیدن به سطح تراز مناسب خاک برای اجرای فونداسیون، یا احداث طبقات زیرین انجام می شود. امروزه گزارش های متعددی از خسارات مالی و بعضا جانی در شهرهای بزرگ کشور منتشر می شود، که ناشی از عدم توجه به پایداری دیواره ی گود و نیز نگهداری مورد نیاز آن است. در این مقاله با استفاده از نرم افزارSlide، ابتدا به بررسی پایداری دیواره ی گود در یکی از نقاط حاشیه ای شهر قائن پرداخته شده و سپس بررسی و تحلیل نگهداری دیواره ی گود با استفاده از روش میخ گذاری خاک در شرایط مختلف انجام شده است. این پژوهش یک بررسی تقریبا کامل گودبرداری است که با استفاده از تحلیل برگشتی،تحلیل حساسیت و تحلیل احتمالی، در شرایط قطعی و احتمالاتی انجام شده است. طبق نتایج به دست آمده از این مطالعه، خاک منطقه ی مورد نظر برای گودبرداری ناپایدار است و به کارگیری روش میخ گذاری تا عمق مورد مطالعه (10 متر) و شیب دار کردن دیواره های گود، راهکارهای مناسب برای رسیدن به ضریب ایمنی قابل قبول هستند. در انتها چند روش مختلف که دارای ضریب ایمنی قابل قبول هستند برای اجرای گود پیشنهاد شده است. این تحقیق الگوی جامعی را برای تحلیل دیواره های گودبرداری ارائه می کند که برای اجرای گودبرداری در مناطق هم جوار نیز مفید خواهد بود.
    کلیدواژگان: تحلیل پایداری احتمالاتی شیب، تحلیل حساسیت، تحلیل برگشتی، نرم افزار Slide، میخ گذاری
  • لیلا نیک اختر، محمد باقر فتحی *، کریم عابدی صفحات 111-122
    سازه های ژئوتکنیکی با انواع گوناگونی از فرایندهای طبیعی ( زلزله، روانگرایی و غیره ) مواجه هستند که این سبب پیچیدگی رفتار و شرایط طراحی آنها خواهد شد. این سازه ها در طول عمر خود، به دلیل برخورد با این پدیده ها از جمله زلزله، خصوصیات و رفتار ثابتی نخواهد داشت. رفتار مکانیکی خاک ها تحت بارهای استاتیکی پیچیده است و لذا در جین بارگذاری لرزه ای بسیار پیچیده تر خواهد بود. مهم ترین مساله ای که در سال های اخیر نظر پژوهشگران را به خود جلب کرده است، گسترش مدل رفتاری مناسب برای مدلسازی رفتار تناوبی واقعی خاک اشباع مخصوصا در ناحیه اندرکنش خاک- سازه است. دلیل این امر آن است که تخمین پاسخ سازه ساخته شده بر روی خاک مستعد روانگرایی در حین زلزله به طور قوی به لحاظ کردن تاثیر گسترش فشار آب حفره ای و کاهش مقاومت خاک بر روی رفتار سیستم بستگی دارد. برای بررسی دقیق لازم است تا یک تحلیل دینامیکی غیرخطی تنش موثر انجام پذیرد. این تحلیل می تواند به صورت کوپل کامل یا شبه کوپل انجام شود.از روش های شبه کوپل، مدل فین و مارتین و مدل بایرن است.از میان این مدل ها مدل بایرن به عنوان مدل رفتاری، برای خاک محدوده در نظر گرفته شده است و ضرایب مربوطه محاسبه شده است که در مدلسازی عددی (FLAC2D) از آنها استفاده می شود. همچنین احتمال روانگرایی با استفاده از نتایج آزمون محلی و با روش تنش موثر بررسی شد که با ضریب اطمینان 28/1 برای زلزله بم با بزرگای گشتاوری 5/6 روانگرایی اتفاق نخواهد افتاد .برای مدلسازی عددی از میان شتاب نگاشت های موجود، شتاب نگاشت بم در سطح DBE انتخاب شده و تاثیر بارهای دینامیکی زلزله بر فشار منفذی بررسی شد. نتایج تحلیل عددی دلالت بر افزایش فشار منفذی در اثر اعمال بارهای دینامیکی ناشی از زلزله را دارند که در نتیجه مقادیر بار بیشتری به ساختگاه مورد نظر (تونل مترو) وارد می شود و در نهایت امکان برآورد سیستم نگهداری مناسب تری برای تونل وجود خواهد داشت.
    کلیدواژگان: روانگرایی، تنش موثر، مدل Byrne، نرم افزار FLAC، سطح DBE
|
  • Hossein Shahi *, Reza Ghavami Riabi, Abolghasem Kamkar Rouhani Pages 1-11
    summary: The Dalli area has been introduced as copper–gold probably porphyry mineralized area in the central part of Iran. In this study, in order to determine the mineralization pattern, a new method based on coupling discrete wavelet transform (DWT) and principal component analysis (PCA) has been used. The surface geochemical data of 30 elements were transformed to position – scale domain using 2DWT and were decomposed to high and low frequencies in one level then PCA was performed on vertical and horizontal detail components separately. In the final, the elements of Au and Cu have been classified clearly using the combination of mineralization factors obtained of vertical and horizontal detail components. The results of this study demonstrate that the DWT – PCA combined approach is a modern method for geochemical data processing.
    Introduction
    In this paper, the position - scale domain of geochemical data, using 2dimensional discrete wavelet transform has been represented and analyzed on Cu–Au porphyry deposit in northern Dalli area and the results have been discussed. Wavelet analyses have led to very successful results in numerous scientific and engineering fields such as signal analysis and numerical applications.
    Methodology and Approaches :WT is a tool for the analysis of signals. Wavelets are used as the basis functions for signal representation such as sines and cosines. In the DWT, detailed and approximation coefficients are obtained with the wavelet algorithm based on high-pass and low-pass filters. In this paper, a new method is proposed based on coupling Haar DWT and Principal component analysis (PCA) for mineralization elements forecasting applications. PCA is a multivariate statistical method for geo-information identification of geo-datasets.
    Results and
    Conclusions
    The wavelet coefficients of geochemical data in vertical and horizontal detail components have appropriate exploratory information. The results of this analysis on the Haar WT have desirably identified the mineralizing elements. Hence, the Haar wavelet is a suitable mother wavelet for interpretation of geochemical data. The surface information and the exploration drillings in the study area confirm the results of WT.
    Keywords: Two_dimensional discrete wavelet transform (2DDWT)_position – scale domain_principal component analysis (PCA)_geochemical data processing
  • Fakhrosadat Hasheminasab Zavare, Raheb Bagherpour *, Alireza Baghbanan, Masoud Monjezi Pages 13-21
    Summary :To date, given the importance of drilling operations in the mining process and its impact on other phases of extraction, a number of studies have been carried out to investigate the influence of predicted bit rate and to determine the parameters influencing it. The estimation of rate of penetration (ROP) is an integral part of the design and planning stages of a mining project. To achieve a reasonable estimation of the ROP in the rock, it is essential to identify the influential factors, measure the effectiveness, and calculate the uncertainty of each set. The factors examined in current study include thrust, rock mass characteristics including rock mass indices, uniaxial compressive strength of intact rock, Schmidt hardness. Conducting a field study and laboratory testing, a database was compiled from the above parameters in Irankuh mine. Among these parameters, Schmidt hardness has the lowest standard deviation and highest reliability index and thrust has the highest standard deviation and lowest reliability index. This result indicated that in the independent parameters, Schmidt hardness has the lowest and thrust has the highest level of uncertainty. The standard deviation and reliability index of experimental models presented for the (ROP) are also at 53.02 and 0.729 percent respectively. So this relationship to predict the (ROP) in the lead and zinc Irankuh mine is confidence.
    Introduction
    In this research, the necessary parameters to predict the drilling speed were selected in order to examine the effect of different geological, geo-mechanical and operational parameters of the drilling machine on ROP and prediction of the performance of the drilling machine. The model was obtained from effective parameters for the penetration rate. In the following, the reliability rate of the obtained model was calculated for the rate of permeability of drilling-bit in Irankouh mine to examine the uncertainty rate.
    Methodology and Approaches : The first-order second-moment method has the calculations that are relatively simple, and only the information needed to calculate it, is information related to the moments of the input variables, so this method has been used in this research.
    Results and
    Conclusions
    In this research, there is an uncertainty in registered information due to the environment to conduct the field observations and surveys and laboratory tests. Therefore, there is uncertainty and ambiguity in the developed equation to calculate the penetration rate in the Irankouh mine. So it has been tried to calculate the amount of ambiguity and, in fact, the number of variations that indicates the dispersion around the actual value of the penetration rate, using reliability analysis to FOSM first-order-second-moment method.
    Keywords: Rock drill, ability, rock mass fabric index, Uncertainty ?Analysis, Reliability Analysis, First Order Second Moment Analysis Irankuh mine
  • Ali Pasyar, Amirhossein Kohsary *, Farhad Mohammad Torab Pages 23-35
    Summary : Principal Component Analysis (PCA) and Catchment Basin Analysis (CBA) methods have important role in investigation of stream sediment geochemical data and can have special contribution in prospecting programs and other exploration steps. In this study, the data of 843 stream sediment samples from Khoy 1:100,000 geological sheet area in West Azerbaijan, were investigated using PCA and CBA methods. At first, dimension of variables such as REEs as well as Cu, Pb, Zn, Cr, Au and Ag was decreased using principal component analysis (PCA) and the main principal components were selected for further investigation and finally the correlation of each parameter with achieved factors were given. Then, the background values were calculated and local anomalies were separated using catchment basin analysis on the basis of real area and upstream geological units of catchment. In addition, it is demonstrated that catchment basin analysis is able to better discriminate local anomalies. Consequently two mentioned methods obviously can validate each other.Briefly, in this research, the rare earth and other strategic elements in stream sediments samples of the Khoy 1:100,000 geological sheet area, have been investigated. The background values were calculated and local anomalies were separated using catchment basin analysis on the basis of real area and upstream geological units of catchment. Threshold level method was used for separation of anomalies from background. Also, by principal component analysis (PCA) method, the main factors were delineated. Results obtained from PCA method, were estimated using ordinary kriging and finally these two methods were compared. Consequently two mentioned methods obviously can validate each other.

    Introduction
    Aggregation of elements in stream sediments depends on the stream network, area and topography slope of catchment and upstream lithological units. Investigation of these sediments using catchment basin analysis and principal component analysis methods, obviously introduces elements dispersion and prevents demonstrating unreal anomalies. The PCA method is useful in identification of complicated structure, indexing and reduction of data dimension. Because of existence of vast alluvial plains, alluvial fans, coasts and vast basins in Iran, geochemical data analysis by CBA method can lead us to explore the valuable mineral resources to reach sustainable development. The above mention methods will cause to find probable mineralization regions.
    Methodology and Approaches : In this study, for investigation of stream sediments geochemical anomalies, different steps such as data processing, separation of basins, calculation of local anomaly using CBA and PCA methods have been used for REEs and some other trace elements. In CBA method, the basins were separated by ArcGIS software and Archydro tools extension and then, real area of geological units for all catchments were calculated. Finally, using real area and application of upstream lithologies in given equations, the background values were calculated and local anomalies were separated. In PCA method, the main component of each elements were delineated, using ordinary kriging, values of each main factors have been estimated in unsampled regions.
    Results and
    Conclusions
    Results and geochemical maps obtained by BCA and PCA methods demonstrate that catchment basin analysis is able to better discriminate local anomalies and these anomalies have been correlated with the ordinary kriging maps obtained from principal component analysis and these two mentioned methods, obviously can validate each other.
    Keywords: Geochemistry, Rare earth elements, Catchment basin, Principal component analysis, Khoy
  • Maryam Farmahini Farahani * Pages 37-49
    Since Iran is a rich country in copper resources, in order to track and introduce of prone mineral areas, using the applied methods with wide regional coverage such as satellite digital image data is inevitable thereby in addition to save time and cost, more potential region with acceptable precision for more accurate studies be elected.One of the most important cases which in preliminary step at satellite studies must be noted is environmental changes and surface effects that in related to these resources appear on surface of the earth which one of the most important is presence of alteration layers, how zones place related to each other, presence of Gossans layer and breccia zones
    It is clear that according to diversity of remote sensing methods in studying of earth effects, all methods are not the same in terms of efficiency and performance and each method may be appropriate to introduce one effect of earth surface or alteration; accordingly, different methods of principal component analyzing, RBD,SAM and LA were used to compare efficiency and precision and performance of methods in introducing of alteration halos and Gossans.
    Also, with consider to importance of faults and linear structures on mineralization and alteration of different rock unites, linear structures were extracted using filtration method in different directions. The results, showed that the best regions for deposition of porphyry copper are the area with high density of lineation and the best results are achieved when during the filtering in vertical direction on main forces and stresses of the region.Then, in order to evaluation of accuracy and comparison of methods, 92 samples were obtained from alteration zones and mineralization area.Accordingly, it is found that SAM for introducing of Phyllic alteration type and advanced argilic is the best method and DPCA has the highest performance to recognize propylitic and gossans region.
    Keywords: alteration halos, porphyry copper resources, principal component analyzing, Logical Algorithm, Remote sensing Methods
  • Seyyed Reza Hassani Zaveh, Morteza Ahmadi *, Seyyed Ali Ghoreishian Amiri Pages 51-59
    Summary : Wellbore instability can increase drilling time and sometimes leads to wells being side-tracked. Appropriate estimation of the weight of drilling mud can be mentioned as the key designing factor to ensure the mechanical stability of wellbores. Considering the elastoplastic behavior of the medium, yield criterion plays a key role in this analysis and estimation. Applying the Mohr-Coulomb criterion leads to underestimation of rock strength due to ignoring the effect of the intermediate principal stress. On the other hand, the Mogi-Coulomb yield criterion is able to consider the effect of the intermediate principal stress, while preserves the simplicity of the Mohr-Coulomb model. In this study, the elastic - perfectly plastic constitutive model is developed based on the Mogi-Coulomb criterion. Model predictions for some triaxial tests are compared with experimental data, and reasonable agreement is achieved. The proposed model is also applied for analyzing a wellbore stability problem and results are compared with two popular models, Mohr-Coulomb and Drucker-Prager, to investigate the effect of the intermediate principal stress.
    Introduction
    The simplicity of the Mohr-Coulomb criterion makes it as one the most popular models in geomechanical analysis. However, ignoring the effect of the intermediate principal stress can be mentioned as the main shortcoming of this model. On the other hand, the effect of the intermediate principal stress has been widely studied in experimental and analytical investigations. The Mogi-Coulomb yield criterion, not only overcomes this shortcoming, but also conserves the simplicity of the Mohr-Coulomb model. Alajmi and Zimmerman (2005) analytically showed the ability of Mogi-Coulomb criterion in considering the effect of the intermediate principal stress. This investigation showed that this criterion can introduce a more realistic estimation of rocks strength.
    Methodology and Approaches : An elastic-perfectly plastic constitutive model is developed based on the Mogi-Coulomb yield criterion. The proposed model is implemented to “FLAC”. Verification is done by simulating some triaxial test data. Numerical example is also conducted to investigate the efficiency of the model.
    Results and
    Conclusions
    Results of the numerical study shows that the Mohr-Coulomb criterion results in underestimation of rocks strength by ignoring the effect of the intermediate principal stress. On the other hand, the Drucker-Prager criterion leads to overestimation of the strength by considering identical effects for both intermediate and minimum principal stress. While the Mogi-Coulomb criterion introduces a more realistic estimation of the strength by moderating the effect of the intermediate principal stress.
    Keywords: Wellbore stability, Weight of drilling mud, Constitutive model, Elastic, perfectly plastic, Mogi, Coulomb criterion, FLAC
  • Iman Maasoumi *, Hojatollah Ranjbar Pages 61-71
    Summary: Advanced Space-borne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) data and Interactive Data Language (IDL) logical operator algorithms with calculating threshold based on the land, and experimental laboratory analysis, were used to map hydrothermally altered rocks in the Sar Cheshmeh, Darrehzar, Nowchoon, Seridune and Sarkuh areas. Hydrothermal alteration enhanced by this method include silicic (hydrous quartz, chalcedony, opal), propylitic (calcite and epidote- chlorite), argillic (alunite-pyrophyllite-kaolinite) and phyllic (sericite-illite). By use of this method, different types of hydrothermal alteration in and around mineral deposits such as Sar Cheshmeh and Darrehzar, based on field observations and sampling, confirmed. Calcite and epidote- chlorite minerals were separated in the propylitic zone based on the logical operator algorithms.
    Introduction
    Band ratios are based on the absorption and reflection parts of the electromagnetic spectra of minerals. In order to minimize the interferences from other sources such as vegetation cover, combined use of band ratios are suggested by different workers. Logical operators suggested by Mars and Rowan (2006) and Mars (2013) are used here for mapping different minerals associated with hydrothermal alterations. The important point in using these logical operators is the proper selections of the threshold for each alteration type. This point is discussed in this paper.
    Methodology and Approaches: ASTER data used for hydrothermal alteration mapping using the combined band ratio method. The combination of different band ratios with specified thresholds, is used to map hydrothermally altered areas. The threshold values are calculated based on both statistical method and field/laboratory observations. Finally, logical operators suggested by Mars and Rowan (2006) and Mars (2013) used for this purpose. The result will be a binary image based on true (presence of alteration, which is one) or false (absence of alteration, which is zero) for each pixel of the image. The alteration maps obtained are evaluated using field and laboratory observations.
    Results and
    Conclusions
    By use of this method, different types of hydrothermal alteration in and around mineral deposits such as Sar Cheshmeh and Darrehzar, based on field sampling/laboratory observations, confirmed. In areas such as Seridune due to the weathering of host rocks, phyllic and argillic alterations are observed together. Calcite and epidote- chlorite minerals were separated in the propylitic zone based on the logical operator algorithms. Sampling results and field observations have confirmed the alteration maps.
    Keywords: Aster, Logical operator, Hydrothermal alteration, Sarcheshmeh
  • Hamid Geranian *, Zahra Khajeh Miri Pages 73-85
    Summary: Identification and modification of multivariate outlier data is the first step to analyze exploration data through multivariate statistics. A key to this problem is reducing the data dimension to one by the distance between the sample and central point of the data set and then by comparing it with a threshold. To calculate this distance, the location and scatter matrixes are used instead of the mean and variance-covariance matrixes in the robust estimators. Therefore, to maintain the robustness of distance, these estimators apply the optimal subset rather than the entire data matrix. This paper introduces four robust estimators namely the MVE, MCD, S and SD. Then these estimators are used to determine outlier data of 146 regional stream sediment samples of Shah Soliman Ali at South Khorasan province and also to analyze 18 elements. The results show that the Mahalanobis distance classical methods display 7 samples and robust estimators MVE, MCD, S and SD introduce 23, 35, 20 and 34 samples as outliers, respectively. The principal component analysis in Q mode also show that the outlier samples with negative loads and the other samples with approximately positive loads show themselves in the second and the third components, respectively. It is also possible to separate outlier data from the rest in the scatter plot of the loads of PC 2 vs the loads of PC 3. The use of the location and scatter matrixes done by robust estimators is another important application of these estimators in multivariate statistics methods of exploration data analysis.
    Introduction
    Human errors and changing nature of exploration data distribution are two main reasons in the creation of Outliers. The first step in the processing of the exploration data will be Identification and then modification of them. Existence of outliers is also caused the bias in the mean matrix and inflation in the variance-covariance matrix. So in this paper, we propose the use of robust estimators as one of the solutions and their performance is also evaluated.
    Methodology and Approaches: Results of the analysis of 18 elements to 146 stream sediments samples is used at the exploration region of Shad Soliman Ali as a data set. Four robust estimators such as MVE, MCD, S and SD have been also used to identify outlier data. And finally the results of the four estimator has been evaluated and compared with each other by PCA in Q mode.
    Results and
    Conclusions
    From 146 samples, the MVE, MCD, S and SD robust estimators detected 23, 35, 20 and 34 as outlier data, respectively. Outlier samples also show up themselves with the negative loads on the PC2 and other samples with positive loads on the PC1. The population of the Outlier samples and the population of another samples are separated in the scatter plot of the PC2 loads vs the PC3 loads. So depending on the number of samples, one of these estimators can be used to identify outlier data.
    Keywords: Robust Estimator, Outlier Data, Multivariate Statistics, Geochemical Data, Shah Soliman Ali Region
  • Minoo Farmand, Reza Rahman Nejad *, Gholamreza Shaeedi Pages 87-96
    Summary: One of the important problems in designing underground structures is geometrical and mechanical parameters of joint sets. Therefore designing underground structures should be done according to the structural conditions of the rock mass. In this regard, it is important to consider joint condition and spatial position of joints toward the underground excavation. In this study, using UDEC software, the structural stability of a tunnel with a horseshoe cross section in an intersecting jointed rock mass is investigated. Rock mass was containing two joint sets with different joint spacing. In the numerical models, joint shear stiffness, joint dip, joint opening, joint spacing, the ratio of joint spacing to width tunnel (l/b) and in situ stress were considered as variables. The area of failure zone was calculated separately by changing abovementioned parameters and the best condition concerning the least failure zone was determined. According to results, the largest failure area will created when dip difference between joint sets is lower than 40 degree, and further increasing of dip difference between joint sets causes reduction of area of failure zone. Also, increasing the ratio of joint spacing to tunnel width, leading to increase of the area of failure zone and consequently increase of instabilities. Instability exist in the range of this ratio from 0.11 to 0.33, and increasing of the ratio more than 0.33 provides improvement of stability condition (i.e., instability approaches zero) due to increasing block size and impossibility of block caving. The safest situation regarding minimum and maximum area of failure zone will occur for l/b=0.11 and 0.33, respectively.
    Introduction
    In this research, the effective parameters of jointed rock mass, which affect the tunnel stability and the extent of the failure zone, were examined. The final shape of failure zone has presented in a table. Also the safest situation of intersecting joints has introduced.
    Methodology and Approaches: UDEC software has the ability of modeling jointed rock masses by considering the characteristics of joints. Therefore, using this software, the extent of the failure zone were calculated.
    Results and
    Conclusions
    In this research, the area and the shape of failure zone of a jointed-rock are analyzed and the effect of main parameters on tunnel stability are discussed.
    Keywords: Stability analysis, Joint, Geometrical parameters, Numerical modeling, Area of failure zone, UDE
  • Mohammad Amin Farshadmehr, Ayyoob Hazegh, Hossain Noferesti * Pages 97-109
    Summary :An excavation operation for the building purposes is a high-risk activity, which is done for different reasons, such as achieving an appropriate level of the earth for foundation or construction of basements. In this paper, using the Slide 6.0 program the stability of a pit wall in the outskirts of Qaen is investigated at first and then the pit wall stability after using soil nailing with various patterns is analyzed. Using back analysis, sensitivity analysis, and probabilistic analysis, this study presents a comprehensive model for analyzing pit walls, and will be useful for excavation operation in neighboring areas as well. Finally, several pit designs with acceptable safety factors have been proposed for pit excavation.
    Introduction
    Due to the growing trend of urban populations, the construction activities are increasing in central and marginal areas of cities. One of the basic concerns in these constructions is the stability of the excavated pit wall. The basic rule of judgment about the stability of a pit wall is the standard safety factor. In the traditional deterministic approach of safety factor calculation, any error or uncertainty in the soil parameters is directly reflected in the results. In recent years, the use of the probabilistic approach that provides additional measures related to the probability of failure and risk rate has become popular. In the probabilistic approach in addition to the mean safety factor, the probability of failure and reliability index are also obtained.
    Methodology and Approaches : To perform a probabilistic analysis of a pit wall, strength properties of the soil layer and the soil density were defined as variable inputs. The coefficients of variation of these parameters according to laboratory experiments were selected. Normal and log-normal statistical distributions were used for the input variable parameters as recommended by USACE. For the efficient performance of the probabilistic analysis, Monte Carlo simulation was used. This way, and using the Slide 6.0 program, the stability of a pit wall in the outskirts of Qaen is investigated with various patterns of soil nailing as the supporting system.
    Results and
    Conclusions
    According to the results of this study, the soil is unstable for excavation operation and employing soil nailing technique and reducing the pit wall slope angle are appropriate steps to achieve a secure condition. Several safe pit designs have been proposed for excavating the pit.
    Keywords: probabilistic slope stability analysis, sensitivity analysis, back analysis, Slide, soil nailing
  • Leila Nikakhtar, Mohammad Bagher Fathi *, Karim Abedi Pages 111-122
    Summary : Tabriz metro twin tunnels in some stations are under ground water level. In addition to the loads from the weight of overburden, the load caused by pore water pressure is applied to them. To enter the current load into model certain boundary conditions must be considered that in this study, the probability of liquefaction and the impact of the earthquake on pore pressure loading structure have been investigated.
    Introduction
    Geo-technical design of structures is encountered with a variety of different natural conditions (earthquake, liquefaction, etc.). This will be due to the complexity of behaviors and conditions. These structures during his lifetime, because dealing with different situations such as earthquake will not have fixed characteristics and behavior. Complex Mechanical behavior of the soil under statistical loads can be different and more complicated under dynamic loads. In this respect, the modeling of alternative behavior of saturated soil, especially in the interaction zone of soil – structure, has gained increasing research interest over past decades. Because the estimation of structure response in the soil liquefaction depends on pore water pressure, softening strain and decreasing of soil resistance. For correct investigating, linear dynamic analyze in effective stress is necessary. For this type of analyze couple or semi couple methods could be applied. In this regard Finn & Martin and Byrne could be regarded as semi couple models.
    Methodology and Approaches : From aforementioned semi couple models, Byrne model was chosen in this research. After calculation of related indexes, the model implemented in Flac2D software. The possibility of liquefaction take place in structure foundation was investigated by local tests results in effective stress method. For numerical modeling, the Bam earthquake acceleration was selected in DBE level among the existing acceleration and impact of earthquake dynamic load of on project structure pore pressure was investigated.
    Results and
    Conclusions
    Using available data at the project structure the probability of liquefaction in the project region was investigated by cyclic stress method. It was estimated that with safety factor of 1.28 for Bam earthquake magnitude earthquake 6.5M, liquefaction will not occur. Nevertheless, due to exist of pore pressure at structure needed parameters was calculated in Byrne model to study simultaneous impact of dynamic loads and pore pressure to be used in numerical modeling. The results showed an increase in pore pressure due to dynamic loads caused by earthquakes so higher load values to the desired location (subway tunnel) is inserted and finally more effective maintenance system for the tunnel is estimated.
    Keywords: Liquefaction, Flac software, effective stress, Byrne method