حسین سالاری راد
-
هدف این مقاله بررسی اندرکنش بولت-دوغاب-سنگ در آزمایش کشش بولت تزریقی و تعیین منحنی بار-جابه جایی (در محل اعمال بار در شروع نقطه گیرداری) به روش تحلیلی می باشد. اغلب اوقات خروجی آزمایش کشش بولت فقط منحنی بار-جابه جایی (در محل اعمال بار) است. در این مقاله امکان استفاده از این منحنی در ارزیابی اندرکنش بولت-دوغاب-سنگ و تعیین حداکثر مقاومت برشی در محل اتصال بولت-دوغاب مورد بررسی قرار گرفته است. در این بررسی رفتار مختلف سطح تماس بولت-دوغاب شامل اتصال کامل، جداشدگی بخشی، جداشدگی با مقدار مقاومت برشی باقیمانده و جداشدگی کامل در نظر گرفته شده است. در ادامه بارگذاری، بیرون آمدن کامل بولت یا تسلیم شدگی المان میله بولت لحاظ شده است. با در نظر گرفتن توزیع تنش برشی در سطح تماس بولت-دوغاب و در طول بولت، توزیع تنش محوری در طول بولت تعیین شده و جابه جایی سر بولت نیز بدست آمده است. در این روش بولت با طول نسبتا بلند که در پایدارسازی فضاهای زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرد، در نظر گرفته شده است. در ادامه چگونگی برآورد حداکثر مقاومت برشی سطح تماس بولت-دوغاب بر اساس منحنی بار-جابه جایی حاصل از آزمایش کشش بولت ارایه شده است. به این منظور نتایج بدست آمده از روش تحلیلی (با تغییر پارامترهای ورودی فرضی) با نتایج حاصل از آزمایش کشش بولت به روش سعی و خطا مقایسه شده و بر مبنای آن پارامتر حداکثر مقاومت برشی سطح تماس بولت-دوغاب تعیین می شود.
کلید واژگان: بولت تزریقی, آزمایش کشش بولت, اندرکنش بولت-دوغاب-سنگ, روش تحلیلی, منحنی بار-جابه جاییThe purpose of this paper is to investigate analytically the fully grouted rock bolt interaction with grout and rock in pullout test and to determine the load-displacement curve of the bolt head (beginning of the bonded section). Usually, the pullout test output is only the load-displacement curve. This paper discusses how to use this curve to determine the bolt-grout-rock interaction. For modeling bolt-grout interface behavior, coupling (compete for bonding), partial decoupling, decoupling with the residual shear strength, and complete decoupling have been considered. With increasing the applied load, two possible cases including complete pullout and bolt shank yielding are considered. Based on experimental results, a model for the shear stress along a fully grouted bolt is assumed. According to this model, the distribution of axial stress in the bolt and displacement of the bolt head is determined. It is also assumed that the bolt is sufficiently long, which is usually used in underground excavations. Based on the presented analytical method, the bolt head load-displacement curve is determined by assuming input parameters. This curve is compared with a pullout test result.
Keywords: Fully grouted Rock bolt, Pullout test, Bolt-Grout-Rock interaction, Analytical method, load-displacement curve -
Displacements around a tunnel, occurring as a result of excavation, consist of the elastic and plastic parts. In this paper, we discuss the elastic part of displacements as a result of excavation, called net displacement. In general, the previous analytical solutions presented for determining the displacements around a circular tunnel in an elastic medium do not give the net displacements directly. The well-known Kirsch solution is the most widely used method for determining the induced stresses and net displacements around a circular opening in a biaxially-loaded plate of homogeneous, isotropic, continuous, linearly elastic material. However, the complete solution for obtaining the net displacements has not been presented or highlighted in the available literature. Using the linear elasticity, this paper reviews and presents three different analytical methods for determining the net displacements directly as well as induced stresses around a circular tunnel. The three solution methods are the Lame' method, airy stress function method, and complex variable method. The tunnel is assumed to be situated in an elastic, continuum, and isotropic medium in the plane strain condition. The solutions are presented for both the hydrostatic and non-hydrostatic in situ stresses in the 2D biaxial loading condition along with an internal pressure. Loading and unloading in tunneling occurring as a result of excavation and stress differences between the induced and initial ones are considered to evaluate the net displacements directly. Finally, some examples are given to demonstrate the complete solution and show the difference between the net elastic displacements as a result of excavation and total elastic displacements that are not real.
Keywords: Linear elasticity, Circular Tunnel, Net displacements, Elastic Medium, Analytical Methods -
مطالعه درزه ها و تاثیر آنها بر رفتار توده سنگ زمینه تحقیقاتی فعالی در ژئومکانیک فراهم آورده است. تغییرشکل پذیری یک توده سنگ حاوی دسته درزه های سیستماتیک ممتد به طور بالقوه ناهمسانگرد بوده و به صورت عمده به وسیله خصوصیات مکانیکی و هندسی درزه ها کنترل می شود. خصوصیات تغییرشکل سنگ ها به طور معمول با استفاده از آزمون های آزمایشگاهی و برجا تعیین می شوند. آزمایشات برجا بر اساس بارگذاری توده سنگ و اندازه گیری تغییرشکل حاصله استوار هستند. از روش های عددی و تحلیلی می توان به عنوان جایگزین آزمایش های برجای پر هزینه و وقت گیر برای مطالعه خصوصیات تغییرشکل سنگ ها استفاده کرد. در مدل های تحلیلی، فرضیاتی مانند تعامد دسته درزه ها موجب ساده سازی هایی می شوند که ممکن است از واقعیت به دور باشند. روش های عددی در مقایسه با خط مشی های تحلیلی دارای این مزیت هستند که در استنتاج خواص توده سنگ می توان تاثیر نامنظم بودن هندسه سیستم درزه داری را به طور مستقیم در مدلسازی دخیل نمود. در این مقاله، مدل های عددی اجزای مجزا فارغ از ساده سازی های هندسی مفروض در روش های حل دقیق اجرا شده اند. بررسی آماری نتایج عددی حاصل به منظور اطلاع از نحوه پراکندگی داده ها انجام شده است. سپس، میزان انحراف تغییرشکل برآورد شده با استفاده از روابط ساختاری شامل مدل های پیشنهادی (1) آمادیی و گودمن و (2) هوانگ و همکاران نسبت به مدل های عددی جهت ارزیابی صحت روابط مذکور در شرایط هندسی واقعی درزه ها مورد بررسی قرار گرفته است. مولفه های تغییرشکل در بیشتر موارد بیانگر تاثیر قابل توجه پارامترهای هندسی مورد مطالعه در روند تغییرات است. این نتایج برای بررسی صحت روابط مذکور در برآورد میدان تغییرشکل توده سنگ های درزه دار غیرمتعامد ارایه شده است.
کلید واژگان: توده سنگ درزه دار, تغییر شکل پذیری, محیط پیوسته معادل, روش اجزای مجزاJournal of Aalytical and Numerical Methods in Mining Engineering, Volume:9 Issue: 19, 2019, PP 17 -35Summary
This work is aimed to investigate the effects of joints configuration in a rock mass on validity of the deformation values obtained using equivalent continuum approach. For this purpose, discrete element method is utilized to numerically model complicated joint configuration comparing to in-built assumptions of equivalent continuum equations. Then, deformation components obtained by equivalent continuum solutions were compared with the results of discrete element numerical analyses and in-situ tests to demonstrate the effect of geometric parameters. Finally, these results are provided to evaluate validity of equivalent continuum relations in deformation analysis of non-orthotropic rock masses, unlike their assumptions.
IntroductionThere are two different techniques to determine deformation behavior of jointed rock masses: direct and indirect methods. Direct methods include laboratory tests on rock specimens and in situ tests on field rock masses. The overall characteristics of large-scale rocks are often not available through direct measurements due to lack of time and financial resources. Indirect methods consist of empirical correlations, analytical solutions and numerical modelling. Empirical methods are based on correlation between rock mass deformability and its classification indices such as rock quality designation (RQD), rock mass rating (RMR) and geological strength index (GSI). In spite of their simplicity, it is not possible to capture anisotropic and scale-dependent behavior of rock mass using empirical techniques. Analytical or closed-form methods consider rock mass as an equivalent continuum in which the deformation is the sum of deformation of the intact rock and deformation of the joint sets. These solutions are digest and simple, and only can be used to analyze deformation of regularly jointed rocks. Most of them are inapplicable when dealing with irregular joint systems which are more common in nature. On the other hand, numerical modelling is advantageous to study the effect of joint sets configuration on deformation behavior of a jointed rock mass, and can be used to determine the accuracy of closed-form deformation analysis of irregularly jointed rock masses.
Methodology and ApproachesFor analysis purposes, the applicability of equivalent continuum approaches in estimating deformation behavior of rock masses with three intersecting joint sets was studied. Two different cases were considered, namely, deviation of the intersection angle and dip direction of the second joint set. 3DEC software contains several different behavior models for intact rock in which one or more of them can be used depending on governing assumptions. According to analytical approaches, isotropic elastic and Coulomb slip models were assigned to intact rock and joints, respectively. Note that joints were prevented to deform plastically because the purpose was to study the elastic deformation of jointed rock masses using both analytical and numerical analysis.
Results and ConclusionsAccording to the obtained results, following conclusions can be reported for the conducted study:
Axial analytical and numerical deformation values have a high sensitivity to intersection angle but there is no evidence to know how they change with this parameter.
Further deviation of intersection angle results in increasing difference of numerical and analytical lateral deformation in the direction perpendicular to intersecting joint sets.
Low discrepancies were recorded for lateral strains parallel to intersecting joint sets strike while changing intersection angle. Therefore, it can be concluded that the application of equivalent continuum method to estimate this component would be somehow accurate.
The effect of dip angle of intersecting joint sets is not considered in the non-orthotropic equivalent continuum approach. However, results generally show a considerable effect of this parameter on the discrepancy of analytical and numerical values.
Differences between analytical and numerical deformation results show that changing the dip direction does not significantly affect the results, but applicability of the corresponding equivalent continuum solution is questionable in some cases.
Application of analytical equation for axial strain estimation is not recommended when dip angle of intersecting joint sets has a dominant contribution to deformation.
In the case of dip direction deviation, lateral strain estimation parallel to joints strike through the corresponding analytical solution has an acceptable accuracy.Keywords: Jointed rock mass, deformability, equivalent continuum media, discrete element method -
از جمله مسایل چالشی در حوزه مهندسی نفت، اطمینان از یکپارچگی پوش سنگ است. به طوری که با استحصال یا ذخیره سازی مواد هیدروکربوری، فشار حفره ای داخل مخزن تغییر کرده و ضمن باز توزیع تنش ها، باعث ایجاد زون های آسیب دیده در پوش سنگ و نشت از آن می گردد. بنابراین، هدف اصلی در این مقاله، توسعه مدلی از پوش سنگ بوده تا از یک طرف بتواند المان های آسیب دیده به واسطه ایجاد ترک را شناسایی نموده و از طرف دیگر تاثیر فشار سیال داخل ترک بر توسعه ترک خوردگی را لحاظ نماید. بدین منظور از رویکرد ترک گسترده استفاده شده است. مطالعه تاثیر نفوذ سیال بر چگونگی رشد و توسعه ترک، همواره به عنوان چالشی جدی در مطالعه ترک مطرح بوده است؛ زیرا مدل سازی چنین فرایندی مستلزم انجام برنامه نویسی حرفه ای و پیچیده برای ترک گسترده و یا جایگزین کردن ترک منفصل در نرم افزارهای تجاری است. از این رو در این مقاله تاثیر فشار سیال در رشد ترک گسترده بر اساس تحلیل غیرخطی دینامیکی و کدنویسی در محیط برنامه نویسی فرترن مورد مطالعه قرار گرفته و بر اساس نرم افزار تجاری آباکوس اعتبارسنجی گردیده است. نتایج نشان داد که نه تنها جواب های حل مسئله از هر دو روش، تطابق خوبی داشته بلکه با ورود سیال به داخل ترک، بازشدگی ترک نیز به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. چنان که با افزایش میزان بار، ناحیه ترک خورده، گسترده تر شده به نحوی که برای بار 240 کیلونیوتن، ترک ها در فاصله 1 متری و برای بار 300 کیلو نیوتنی ترک ها در فاصله 5/2 متری از تکیه گاه، تیر یک سر گیردار ایجاد شد. همچنین با افزایش فشار سیال از صفر به 05/0 و 1/0 مگاپاسکال، میزان بازشدگی ترک (که همان افزایش کرنش سازه پس از ایجاد ترک می باشد)، از 15 تا 25 درصد، در مقایسه با حالت بدون اعمال فشار سیال در ترک افزایش می یابد؛ که این نتیجه با واقعیت موجود منطبق است. از طرفی براساس نتایج حاصله، در گام های محاسباتی یکسان، با افزایش فشار سیال، مقدار باربرداری در کرنش های بزرگ تری حادث شده، که این مهم نیز به دلیل افزایش بازشدگی دهانه ترک می باشد. نتایج مربوط به تاریخچه ی مقادیر تنش در نقطه گوسی از یک طرف نشان می دهند که در کدام گام محاسباتی، نقاط مورد نظر درگیر بارگذاری، باربرداری، کشش یا فشار می باشند و از طرفی دیگر گویای این واقعیت هستند که با افزایش فشار سیال داخل ترک، میزان تنش موثر کاهش می یابد.
کلید واژگان: مدل سازی عددی, یکپارچگی پوش سنگ, الگوی ترک گسترده, فشار سیال در ترکThe injection or extraction of gas can change the pore pressure within the reservoir, which in turn results in redistribution of the stress field. Consequently, the induced deformations within the reservoir and the sealing caprock can potentially prompt a damage zone in the caprock.The main objective of this paper is to develop a model to estimate the growth and extension of cracks in the caprock. In order to achieve this aim, the smeared crack approach is used to model the process of cracking in the caprock. To do this, we will employ smeared crack approach to study the initiation and propagation of cracks in caprock of subsurface reservoir. There are generally three approaches in solid mechanics when modelling cracks: discrete crack, interface elements and smeared crack. Although, discrete crack approach reflects the fracture development phenomenon most closely, it does not fit the nature of numerical methods and it can computationally expensive with development of cracks, each node is replaced by more nodes, which entails re-definition of finite element mesh and hence more computational resources are needed. On the other hand, smeared crack approach assumes that the cracked solid is a continuum and permits the description of the medium in terms of conventional stress-strain equations. Within the smeared crack framework, small cracks are formed in the band are gradually connected to each other and one or more cracks may be defined for each gauss point of each element. As one of the important innovations of this paper, the study of the effect of fluid pressure on the smeared crack propagation, has been done, which is based on coding in FORTRAN programming environment. Due to the results obtained by the flow of fluid into the crack, the crack opening increased significantly.
Keywords: Numerical Model, caprock integrity, underground gas storage, Smeared Crack, Fluid pressure -
امروزه در اکثر تونل های حفر شده با TBM، از پوشش بتنی پیش ساخته شده (سگمنتال) به عنوان سیستم نگهداری استفاده می شود. از طرفی، مکانیزم عملکرد درزه های بین دو سگمنت در برابر بارهای لرزه ای شناخته نشده است. در این مقاله به بررسی و مطالعه عددی تاثیر زلزله بر روی سیستم نگهداری سگمنتال و نیروهای حاصله عمودی و برشی در سطح تماس بین قطعات پرداخته شده است. بدین منظور از اطلاعات تونل انتقال آب کرج به تهران (امیرکبیر) و از نرم افزار دوبعدی UDEC استفاده شده است. در ابتدا پوشش سگمنتال تحت دو شرایط لغزش کامل و بدون لغزش بررسی شد و نیروهای حاصل برشی و نرمال درزه های بین دو سگمنت تحلیل شد. در نهایت تاثیر سختی درزه های بین دو سگمنت مطالعه شد. نتایج نشان دادند که با افزایش خواص بین پوشش سگمنتال و محیط نیروها بر روی درزه های بین دو سگمنت افزایش یافته و با افزایش سختی بین درزه ها، نیروهای نرمال و برشی بر روی درزه ها افزایش و جابجایی های نرمال و برشی کاهش می یابد. به عبارت دیگر با افزایش صلبیت سیستم نگهداری، انعطاف پذیری پوشش با محیط اطراف کاهش یافته و در نتیجه تنش ها افزایش و جابجایی ها کاهش خواهند یافت.کلید واژگان: سیستم نگهداری منفصل, پوشش سگمنتال, بار زلزله, تحلیل دینامیکی, شرایط لغزش کامل و بدون لغزشToday, precast concrete lining (segmental) are used as system maintenance in the majority of tunnels excavated by TBM. On the other hand, the mechanism of the joint between two segments is not known under seismic loads. In this paper a numerical study about the effect of the earthquake on the segmental supporting system and the resultant vertical and shear forces on the contact surface between two segments is investigated. The Tehran -Karaj water conveyance tunnel (Amirkabir) was used as a case study. In this study, the UDEC software was used. At the first step, the segmental lining were simulated under no slip and full slip conditions and the normal and shear forces were studied. Finally, the effect of joint stiffness between two segments were investigated. Results showed that with increasing the interface properties, the normal and shear forces in the segmental joints increased. Also with increasing the joints stiffness, the normal and shear forces on the joints increased and the normal and shear displacement decreased. In other words, the rigidity increament of supporting system is associated with flexibility decrement of lining with respect to rock medium. So, the stresses increased and displacement decreased.Keywords: Segmental Lining, Earthquake Loading, Dynamic Analysis, Full Slip, No Slip Condition
-
مواد سنگی تحت تنشهای بالا، رفتار مکانیکی غیرخطی، برگشت ناپذیر، همراه با زوال صلبیت و نرم شونده از خود نشان می دهند. دلیل غالب رفتارهای غیرخطی سنگ جریان پلاستیسیته و فرآیند خرابی به صورت توامان در سنگ می باشد. از منظر میکروسکوپی جریان پلاستیک با لغزش برشی موضعی در شبکه کریستالی ماده کنترل می شود که از منظر ماکروسکوپی موجب کرنش های برگشت ناپذیر می شود. فرآیند خرابی از منظر میکروسکوپی با رشد، انتشار و گسترش ریزترک ها همراه است. نتیجه پدیدار شناختی و ماکروسکوپی فرآیند خرابی، زوال صلبیت و رفتار نرم شوندگی سنگ می باشد.
در این مقاله، به منظورشبیه سازی رفتار برگشت ناپذیر و زوال خواص الاستیک مواد سنگی تحت بارگذاری، از مدل توامان خرابی و پلاستیسیته استفاده شده است. برای توصیف زوال صلبیت و رفتار نرم شوندگی پس از مقاومت حداکثر از مدل خرابی لگاریتمی، وبرای لحاظ کرنش های برگشت ناپذیر از مدل پلاستیک با تابع تسلیم دراکر-پراگر استفاده شده است. پس از توسعه مدل رفتاری جدید و ارائه الگوریتم آن، این مدل توسعه داده شده در محیط نرم افزارVC++ کدنویسی و سپس به عنوان یک مدل رفتاری جدید و مستقل، در محیط نرم افزار المان مجزایUDEC، استفاده شد. در نهایت، رفتار نمونه سنگ آهک اوولیتی تحت بارگذاری فشاری و کششی با استفاده از مدل رفتاری توسعه یافته، شبیه سازی، و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. براساس نتایج شبیه سازی عددی، رفتار نرم شوندگی، زوال صلبیت و تغییر شکل های برگشت ناپذیر به خوبی مطابق مشاهدات آزمایشگاهی بازتولید و شبیه سازی شده است. افزایش مقاومت و شکل پذیری سنگ با افزایش فشار همه جانبه نیز در نتایج مدل سازی عددی مشهود می باشد.کلید واژگان: مکانیک خرابی, پلاستیسیته, زوال صلبیت, متغیر خرابی لگاریتمی, پارامتر تردیThe rock materials surrounding the underground excavations typically demonstrate nonlinear mechanical response under high stress states. The dominant causes of irreversible behavior are plastic flow and damage process. The plastic flow is controlled by the presence of local shear stresses which cause dislocation to some preferential elements due to existing defects. During this process, the net number of bonds remains practically unchanged. The main cause of irreversible changes in quasi-brittle materials such as rock is the damage process occurring within the material.
In this paper, a coupled logarithmic damage and plastic model was used to simulate irreversible deformations and stiffness degradation of rock materials under loading. In this model, damage evolution and plastic flow rules were formulated in the framework of irreversible thermodynamics principles. To take into account the stiffness degradation and softening in post-peak region, logarithmic damage variable was implemented. Also, a plastic model with Drucker-Pruger yield function was used to model plastic strains. Then, an algorithm was proposed to calculate the numerical steps based on the proposed coupled plastic and damage constitutive model. The developed model was programmed in VC environment. Then, it was used as a separate and new constitutive model in DEM environment code (UDEC). Finally, the experimental oolitic limestone rock behavior was simulated based on the developed model. The irreversible strains, softening and stiffness degradation were reproduced in the numerical results. Furthermore, the confinement pressure dependency of rock behavior was simulated in according to experimental observations.Keywords: Damage Mechanics, Plasticity, Stiffness Degradation, Logarithmic Damage Variable, Brittleness Paramete -
امروزه با پیشرفت فن آوری، امکان طراحی و ساخت دقیق تر سازه های زیرزمینی فراهم شده است. با این وجود، آنالیز سازه های زیرزمینی به دلیل اندرکنش با محیط نامحدود خاکی یا سنگی اطراف، بسیار پیچیده بوده و نسبت به دیگر سازه ها تحقیقات کمتری بر روی آن ها صورت گرفته است. در کشور لرزه خیزی همچون ایران برای پیشگیری از پیامدهای ناگوار در اثر زلزله بایستی بررسی و مطالعات جدی تری بر روی رفتار دینامیکی این قبیل سازه ها انجام داد. در این مقاله ابتدا دو روش تحلیلی برای بررسی رفتار فضای زیرزمینی تحت بار لرزه ای ارائه شده است. سپس پاسخ پوشش یکپارچه تحت شرایط لغزش کامل و بدون لغزش با استفاده از روش های تحلیلی و عددی با در نظر گرفتن اندرکنش پوشش و محیط اطراف بررسی شده است. نتایج نشان دادند که تنش ها در پوشش یکپارچه در شرایط بدون لغزش تا 2/7 برابر بیشتر از شرایط لغزش کامل است. همچنین مقدار کرنش های پوشش یکپارچه در حالت لغزش کامل بیشتر است. نتایج روش عددی نیز مطابقت خوبی با روش های تحلیلی داشتند.کلید واژگان: اندرکنش سیستم نگهداری, بارگذاری لرزه ای, لغزش کامل و بدون لغزش, تونل, بارگذاری زلزلهToday, with advances in technology, enable the design and construction of accurate underground structures are provided. Nevertheless, the analysis of underground structures due to interaction between the soil or rock surrounding infinite medium and tunnel supporting system, is very complex and then lower research is done.IntroductionThe response of tunnel supporting system under seismic loads is a function of the ratio flexibility of the lining and rock or soil medium. This ratio represents the stiffness difference between the ground and tunnel lining. And in fact, the interaction of the tunnel lining and medium is indicated.
Methodology and Approaches :In this paper, two analytical methods for investigating the underground spaces behavior under seismic loading is presented. Then, the response of tunnel monolithic lining in no-slip and full-slip conditions with using analytical and numerical methods with considering of interaction between tunnel lining and medium is investigated.
Results andConclusionsThe results showed that the stress induced by seismic loads in tunnel lining in no slip condition is 2.7 times higher than in full slip condition. Also, monolithic lining strain value in full slip condition is further than no slip condition. Results of numerical method shows good agreement with analytical methods.Keywords: Tunnel Supporting System, Seismic Loading, Monolithic Lining, Tunnel, Dynamic Analysis, Full, Slip Condition, No, Slip Condition -
در حالت کلی، جبهه کار های پیشروی معادن در اعماق زیاد و جدا از شبکه تهویه قرار گرفته اند.کارگرانی که در جبهه کار مشغول اند معمولا در معرض آلودگی هایی نظیر گردوغبار و گاز قرار دارند.برای تهویه جبهه کار های معدنی معمولا از روش تهویه دهشی استفاده می شود اما طراحی بهینه سیستم تهویه کار دشواری است. معمولا تجمع گاز متان در جبهه کار های معدنی خطرناک است و تجمع این گاز همواره پتانسیل انفجار را با خود دارد. برای حل این مشکل، باید درک دقیقی از چگونگی توزیع و رفتار گاز متان در جبهه کار های معدنی دردست داشت. در این مقاله مدل سه بعدی از سیستم تهویه فرعی معدن مایکی به منظور بررسی رفتار گاز متان با استفاده از نرم افزار ساخته شد. برای دستیابی، به جواب مطلوب،هندسه مدل با استفاده از سلول های مربعی با اندازه 5 سانتی متر در محل جبهه کار، بادبزن و خروجی مدل و سلول های شش وجهی با اندازه 20 سانتیمتر در محل دیواره، کف و سقف مدل شبکه بندی شد. برای مدلسازی جریان مغشوش از معادلات استاندارد و برای توزیع گاز متان از ترکیب متان_هوا استفاده شد. نتایج حاصل از مدل سازی نشان می دهد که رابطه مستقیمی بین جریان بازگشتی و درصد تجمع گاز متان وجود دارد به طوری که در محل تقاطع دیواره با کف و سقف جبهه کار و در زیر لوله تهویه،گاز متان با تجمع بالا است. نتایج حاصل از مدل سازی با استفاده از اندازه گیری برجای انجام شده در معدن مایکی اعتبار سنجی شد و همگرایی مطلوبی بین نتایج مدل سازی و داده های برجا بدست آمد.
کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی, رفتار گاز متان, معدن مایکیIn general، mine faces are separated from the mine ventilation network. In mine face workers are exposed to contaminants such as dust and gas. Mine faces are ventilated by auxiliary ventilation optimal design of this system is very complicated. Accumulation of methane gas in mine faces have high potential of disaster. In order to solve this problem، we must have Comprehensive view of methane behavior and distribution in mine faces. In this paper، in order to reach this goal، three-dimensional model of auxiliary ventilation system of Mike mine was constructed by CFD code fluent. model geometry was meshed by hybrid cell: Quadrilateral cell with 5 cm in model face، fan and out let and Hexagonal cell with 20 cm in model ceiling، floor. Fluid turbulence flow and methane concentration are modeled with and methane air mixture. According to simulation result there is direct relation between high concentration of methane and return flow so high concentration of gases occurs under ventilation ducts and face corners. Finally، there is a good agreement between numerical result and mike mine Measurements.Keywords: Min Face, Face Ventilation, Auxiliary Ventilation, Methane, Gas Behavior, Numerical Simulation, Hybrid Mesh, CFD, Mike Mine -
دود و گازهای سمی خارج شده از آتش سوزی درون تونل، برای سلامتی کاربران تونل بسیار مضر است. بنابراین برای خروج افراد و وسائط نقلیه و جلوگیری از گسترش این مواد در بالادست محل آتش سوزی، تامین هوای تازه اهمیت زیادی دارد. سرعت بحرانی جریان هوا، مهمترین فاکتور موثر برای طراحی سامانه ایمنی درون تونل و جلوگیری از گسترش دود در جلوی محل آتش سوزی در امتداد جهت جریان می باشد. برای برآورد این سرعت، تونل البرز واقع در آزادراه تهران- شمال، حین آتش سوزی با انرژی حرارتی آزادشده برابر100 مگاوات به مدت960 ثانیه به کمک یک مدل عددی سه بعدی با نرم افزارFDS شبیه سازی شده است. مدل سه بعدی تونل به طول 500 متر، و روند آتش سوزی بر اساس آهنگ گرمای آزاد شده متناسب با زمان احتراق هپتان شبیه سازی شده است . شبیه سازی جریان مغشوش واحتراق به ترتیب براساس معادلات لس (LES)و معادلات شکست ادی (EDDY). مدل سه بعدی با شبکه بندی متشکل از سلول های مربعی با اندازه 50 سانتی متر انجام شد .در این تحقیق نتایج شبیه سازی، باروابط تجربی مقایسه شدند . بر اساس نتایج مدل عددی برای آتش سوزی با اندازه 100مگاوات، سرعت بحرانی5/3متر در ثانیه پیش بینی شده که همخوانی مناسبی با رابطه ارائه شده توسط اوکا و اتکینسون دارد و به عنوان سرعت بحرانی برای کنترل دود در بالادست آتش سوزی با اندازه 100 مگاوات پیشنهاد می شود.کلید واژگان: سرعت بحرانی, آتش سوزی, شبیه سازی عددی, نرم افزارFDS, تونل البرزSmoke and toxic gases created by fire accidents in tunnel are very harmful for tunnel users health and safety .So fresh air supply for fire smoke control in the fire upstream, is important .Thus, the critical velocity is a most important factor for this .In order to determine the critical velocity during fire in the Alborz tunnel 3dimensional model of the tunnel and fire was created by FDS software .Fire with 100 mw size for 960second in model with 500m length was simulated. Fire and Smoke was modeled by HRR and heptanes combustions. Unsteady flow and combustions was simulated by LES and Eddy break up model. Model was meshed by 50 cm cell. Finally, simulation result was validated by experimental equation .simulation predicted value for critical velocity is 3.5 m/s which have good agreement with Oka and Atkinson experimental equation so we propose 3.5 m/s as critical velocity for fire with 100 mw in Alborz Tunnel .Keywords: Critical Velocity, Fire, Numerical Simulation, FDS Software, Alborz Tunnel
-
پرده های هوایی تجهیزاتی هستند که برای کنترل جریان هوا در سیستم های تهویه موضعی و دایمی به کار می روند. طراحی و نصب مناسب این پرده ها نقش بسیار مهمی در تامین هوای تازه و برطرف کردن آلودگی ها از بن بست های معدنی به عهده دارد. نصب این تجهیزات باید به گونه ای باشد که کمترین تاثیر را بر روی سیستم تهویه اصلی معدن بگذارد. در این مقاله با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی به مدل سازی و بررسی تاثیر ابعاد پرده هوابند بر رفتار جریان هوای درون بن بست معدنی، خواهیم پرداخت. به همین منظور مدل 2 بعدی ازبن بست معدنی به همراه پرده هوابا استفاده از نرم افزار Fluent V6.3.1 ساخته شد. برای مدل سازی جریان مغشوش از مدل استاندارد استفاده شد. فضای محاسباتی با استفاده از نرم افزار Gambit ساخته و با سلول های مربعی شبکه بندی شد. با توجه به نتایج حاصل، خطوط جریان در حالت بدون پرده کمتر از حالت با پرده است لذا استفاده از پرده هوا باعث افزایش جریان ورودی به بن بست معدنی می شود با افزایش طول و پهنای پرده سرعت جریان در راستای محور بن بست بویژه نزدیکی دیواره سمت راست بن بست افزایش، باز چرخش هوا کاهش و در نتیجه، راندمان تهویه برای پرده با طول و پهنای زیاد افزایش می یابد.
کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی, بن بست, پردهAir curtains are ventilation control devices for temporary or permanent use in underground mining. They can be used to deflect air into the unventilated areas such as dead end regions. Their design and installation are fundamental issues for maintaining a sufficient supply of fresh air and achieving effective air circulation and contaminant removal. At the same time, they should have little impact on the mine ventilation system. This paper presents the results of a two-dimensional CFD model, which examines the effects of air curtain dimension on fluid flow behavior in the mine dead end regions. By using CFD code Fluent, which uses model for fluid flow turbulence modeling, a 2D model of dead end was constructed. The result showed that with no brattice that streamlines proved weak compared to when a brattice was used. Depending on air curtain dimension, the use of an air curtain increases the airflow into the dead end region. Higher air curtain length and width showed a higher velocity near the right wall of the dead end, a minimum air re-circulation and, therefore, a better ventilation mechanism
Keywords: CFD, Mine dead end, Air curtain -
امروزه هنوز روش های استاتیکی یا تعادل حدی به علت سادگی و سرعت بالای آنها در تحلیل پایداری شیب های سنگی مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از شناخته شده ترین آنها جهت تحلیل توده سنگ های درزه دار روش بلوک های کلیدی گودمن-شی است. در سال های اخیر روش گروه های کلیدی که توسعه یافته روش بلوک های کلیدی است، ارائه شده است. در این روش علاوه بر توجه به بلوک های کلیدی، گروه هایی از بلوک ها که قابلیت لغزش دارند مورد تحلیل قرار می گیرند.
از جمله مشکلات این روش چگونگی گروه بندی و تعیین گروه کلیدی بحرانی (دارای سطح بحرانی ریزش) است. روشی که در اینجا برای یافتن گروه های کلیدی بحرانی پیشنهاد شده است، روش گروه کلیدی جهت دار نامیده می شود، در این روش گروه بندی در راستای سطوح قابل لغزش گروه ها پیش می رود.
در این مقاله مدل هندسی و مکانیکی الگوریتم پیشنهادی، در محیط نرم افزاری Mathematica تهیه و اجرا شده است. در نهایت جهت کنترل مدل تهیه شده، نتایج حاصل از این روش پیشنهادی با نتایج روش گروه های کلیدی پایه و روش عددی اجزای مجزا به وسیله نرم افزارUDEC مقایسه شده است. نتایج به دست آمده از روش پیشنهادی تطابق خوبی با نتایج حاصل از روش اجزای مجزا را نشان می دهد.
کلید واژگان: تحلیل پایداری, شیب سنگ, روش بلوک های کلیدی, روش گروه های کلیدی, روش گروه کلیدی جهت دارNowadays statistic approaches are widely used for rock slope stability, because they are simple and quick. The most famous of these methods for stability analysis of fractured rock masses is the key-block method (KBM). An extension to KBM, called key-group method (KGM) considers not only individual key-blocks but also groups of collapsible blocks into an iterative and progressive analysis. In iterations some of the groups can be extended and included a great part on the rock slope. One of the most important problems in this approach is to define the critical surface (critical key-group). In this paper we present an approach for finding the critical group which can be called directional key-group method, Because grouping of blocks progresses in the direction of slide surfaces of groups. This was carried out using the Mathematica high-level programming language. Finally it was shown that the proposed method yields more realistic results than the basic key-block method and a comparison with results obtained using a distinct element method (UDEC), demonstrated the ability of this method.Keywords: Stability analysis, Rock Slope, Key, Blocks Method, Key, Groups Method, Directional Key, Groups Method
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.