دانشگاه یزدروش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن2251-6565112820210923Detection of Hydrothermal Alteration Zones Using ASTER Remote Sensing Data in Turquoise mine of Neyshaburبارزسازی مناطق دگرسان شده با استفاده از روشهای مختلف پردازش تصاویر ASTER در منطقه معدن فیروزه نیشابور122203110.22034/anm.2021.2031FAزهرامختاریگروه زمینشناسی، دانشکده علوم، دانشگاه نیشابور، نیشابور، ایرانعالیهسیفیگروه اکولوژی، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایرانJournal Article20201028<strong>Summary</strong> <br />The world-class Neyshabur turquoise mine is hosted by a Tertiary volcano-sedimentary sequence that belongs to the Binaloud zone, in northeastern Iran. Binaloud Mountain has experienced a complicated geological history and several tectono-magmatic periods as a result of its especial tectonic setting. Continuing compression in Late Alpine orogeny deformed the magmatic rocks and brought extensive alteration in this belt. Based on field-experimental studies, the lithological units of the turquoise mine area of Neyshabur can be divided into three sections: volcanic rocks, subvolcanic rocks, and different types of breccia. Andesite, <em>trachyandesite, trachyte</em> lavas, and pyroclastic rock units of the Eocene are among the most important in the study area. These rocks have undergone intense alteration due to the intruded of subvolcanic intrusive bodies. The extent and intensity of the alteration are significant in volcanic and intrusive rocks of this region. The main objectives of this study are to detect and mapping of hydrothermal alteration zones using ASTER data and field studies for future explorations of turquoise mineralization. <br /><strong> </strong> <br /><strong>Introduction</strong> <br />Hydrothermal alteration zones have a significant role in the prospecting of mineral deposits. The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) contains appropriate spectral and spatial resolution to detect spectral absorption features of hydrothermal alteration minerals. The highly brecciated and altered part of andesite, trachyandesite, and trachyte units is the main host of high quantity and quality veins, veinlets, and concretion of turquoise in the study area. Therefore, mapping and identification of hydrothermal alteration mineral assemblages using ASTER satellite remote sensing data can be considered as a cost-effective and applicable tool for targeting and prospecting this mineralization. <br /> <br /><strong>Methodology and Approaches </strong> <br />Image processing techniques were applied on the digital subset ASTER data covered the turquoise mine area of Neyshabur. Recognition of hydrothermally altered rocks was carried out using color composite images (RGB), ratio images (BR), relative absorption band depth (RBD), matched filtering (MF), and spectral angle mapper (SAM). The results obtained in this section were controlled by field studies. <br /> <br /><strong>Results and Conclusions</strong> <br />The mentioned image processing techniques and field studies have been successfully used in the mapping of hydrothermal alteration zones in the study area. According to the outcome of ASTER image processing and field studies, hydrothermal alterations zones could be classified into five groups: <em>silicic-gossan</em>, serisitic, propylitic, advanced argillic, and argillic zones that silicic-gossan and advanced argillic zones forming the most and least extent in alterations zone respectively. The MF algorithm shows very clearly the gossan altered zones in the study area. Moreover, the results indicate that the SAM method is promising for identifying serisitic, propylitic, advanced argillic, and argillic zones and can assist exploration geologists to find new prospects of turquoise mineralization in the other regions before costly detailed ground investigations. The results obtained from image processing are also consistent with the results of field studies petrographic.معدن فیروزه نیشابور در یک توالی آتشفشانی - رسوبی ترشیری مربوط به زون بینالود در شمال شرق ایران واقع شده است. بر اساس مطالعات صحرائی – آزمایشگاهی، واحدهای سنگی آندزیت، تراکیآندزیت، تراکیت و پیروکلاستیک متعلق به ائوسن مهمترین واحدهای سنگی منطقه مورد مطالعه را تشکیل میدهند. دگرسانیهای سیلیسی، سریستی، آرژیلی و گوسان اغلب این سنگها را تحت تأثیر قرار داده است. توالیهای شدیداً خردشده و دگرسان شده از واحدهای آندزیتی، تراکیآندزیت و تراکیت میزبان اصلی رگهها، رگچهها و دانههای باکیفیت و کمیت بالا از فیروزه هستند؛ بنابراین، شناسایی و نقشهبرداری کانیهای شاخص دگرسانیهای گرمابی با استفاده از دورسنجی دادههای ماهوارهای استر میتواند بهعنوان ابزاری مقرونبهصرفه و قابلاستفاده برای شناسایی و پیجویی کانیزایی فیروزه در نظر گرفته شود. در این پژوهش بارزسازی زونهای دگرسانی گرمابی با استفاده از تکنیکهای تصاویر رنگی کاذب (RGB)، نسبت باندی (BR)، نسبت گیری باند جذب نسبی (RBD)، پالایش تطبیقی (MF) و نقشهبردار زاویه طیفی (SAM) روی تصاویر استر صورت گرفته است. بر اساس پردازشهای انجامشده و مطالعات صحرایی، زونهای دگرسانی گرمابی را میتوان به پنج گروه تقسیم کرد: زونهای سیلیسی – گوسان، سریستیک، پروپیلیتک، آرژیلیک و آرژیلیک پیشرفته. الگوریتم MF بهوضوح پهنههای دگرسانی گوسان در منطقه مورد مطالعه را بارز نمود. علاوه بر این روش SAM نیز برای شناسایی زونهای دگرسانی سریستیک، پروپیلیتک، آرژیلیک و آرژیلیک پیشرفته نتایج بهتری را نشان داد و ازاینرو میتواند زمینشناسان را برای یافتن اندیسهای جدید از کانیزایی فیروزه در مناطق دیگر پیش از بررسیهای میدانی دقیق و پرهزینه کمک کند.دانشگاه یزدروش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن2251-6565112820210923Numerical Simulation for Predicting The Anisotropy of Faryab Cromite Rock Using PFC Softwareشبیه سازی عددی برای پیشبینی ناهمسانگردی سنگ کرومیت فاریاب با استفاده از نرمافزار PFC2335222610.22034/anm.2021.2226FAبهزادجعفری محمدآبادیدانشکده مهندسی معدن، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات، تهران، ایرانکورششهریاردانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه امیرکبیر، تهران، ایرانحسینجلالی فربخش مهندسی نفت و گاز، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایرانکاوهآهنگریدانشکده مهندسی معدن، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات، تهران، ایرانJournal Article20210331<strong>Summary</strong> <br />In this research, a series of experimental tests and numerical models, including simulation of Uniaxial Compressive Strength test (UCS), Brazilian Tensile Strength test (BTS), and Triaxial Compressive Strength test (TCS), are performed to investigate the anisotropy of rocks from Faryab Chromite Mine. Based on the results of this study, it was found that the highest anisotropy occurred between the X-direction and other directions (Y and Z). The difference in the strength properties of the X-direction compared to other directions was not so great, and the rock samples of Faryab Chromite Mine have low anisotropy also the lateral pressure on chromite rocks has a great impact on their mechanical properties. <br /> <br />Introduction <br />Anisotropy can be considered as one of the main behavioral characteristics of different rock masses and this behavior is mainly due to the non-uniformity and irregular geometry of rock fracture systems. Due to the different mechanical behavior of anisotropic rocks under tension or pressure in different directions, it is necessary to study the anisotropy behavior of rock masses more carefully in the designs to prevent possible accidents. The novelty of the research is that so far not much information is available on the effect of microcracks and anisotropy on the tensile strength of chromite rock samples. <br /> <br />Methodology and Approaches <br />After dividing the main block into smaller parts, cores were taken from rock blocks for analysis, then in order to determine the mechanical properties of rock, several laboratory tests were performed on the cores. To evaluate the behavior of the samples in the uniaxial compressive strength test, samples with a diameter of 54 mm and a height of 115 mm are considered. the Brazilian test was also used to evaluate the tensile strength of rock samples which are cores with a diameter of 54 mm and height of 27 mm. Numerical simulation was performed by using PFC and particle size is controlled by using two parameters: minimum particle radius (Rmin=0.45) and maximum particle radius (Rmax=0.675) and has a normal size distribution. <br /> <br />Results and Conclusions <br />The highest ratio of anisotropic rate is related to the X and Y directions and therefore it can be inferred that the rocks have low anisotropy in the compressive state. Also, it was observed that chromite rock samples in the tensile state showed brittle behavior in all three directions and the tensile cracks were the most common cracks. In this analysis, a lateral pressure of 5 MPa was applied to the samples and it was observed that all three directions showed ductile behavior. In these tests, the expansion of shear cracks had the greatest effect on the failure of rock samples and it was observed that in the enclosed state (triaxial test) the highest anisotropy occurred in the rock samples between the X and Z directions, which is different from the unenclosed state (uniaxial test).امروزه آنیزوتروپی موجود در سنگها به دلیل تأثیر بسزایی که بر پایداری و طول عمر سازههای مهندسی دارد، اهمیت فراوانی در کلیه مراحل طراحی سازههای مهندسی پیدا کرده است. با توجه به پیچیدگی رفتار سنگها در محیطهای مختلف، بهمنظور ایجاد یک درک کاملتر از رفتار سنگها در مواجهه با سازههای مهندسی، انجام مطالعات جامعتری در مورد رفتار آنیزوتروپی سنگها مخصوصاً آنیزوتروپی موجود در خواص مکانیکی و مقاومتی بسیار ضروری است. با توجه به اینکه تاکنون از تأثیر میکروترکها و ناهمسانگردی در مقاومت کششی نمونه سنگ کرومیت اطلاعات زیادی در دسترس نبوده و همچنین در راستای مدلسازی عددی در نرمافزار PFC-2D و کالیبره کردن آن با نتایج عددی و اعمال شرایط مختلف و تحلیل حساسیت میکروپارامترها تحقیقات زیادی انجام نشده است، در این پژوهش با انجام سری گستردهای از آزمونهای آزمایشگاهی و مطالعات عددی شامل شبیهسازی آزمونهای مقاومت فشاری تکمحوره، مقاومت کششی برزیلی و مقاومت فشاری سه محوره، ناهمسانگردی خواص مکانیکی سنگ کرومیت معدن فاریاب با حداقل سختی 2 و چگالی 53<sub>/</sub>5-5<sub>/</sub>4 گرم بر سانتیمتر مکعب که دارای یک سری سطوح تورق بسیار ریز بوده، با نرخ بارگذاری 100 نیوتون بر ثانیه در آزمون مقاومت فشاری تکمحوره و 200 نیوتون بر ثانیه در آزمون مقاومت کششی برزیلی بررسی شده است تا در راستای طراحی بهینه سازههای سنگی در معادن کرومیت اطلاعات بیشتری در دسترس باشد. بعد از صحتسنجی، مدلسازیهای عددی با استفاده از نرمافزار PFC-2D انجام شده است که یکی از پرکاربردترین نرمافزارهای مبتنی بر روشهای المان مجزا محسوب میشود. بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش میتوان گفت در نمونه سنگهای کرومیت معدن فاریاب، بیشترین ناهمسانگردی بین راستای X و راستاهای دیگر (Y و Z) رخ داده است؛ بهطوریکه راستای X کمترین خواص مقاومتی را از خود نشان داده است. بااینحال اختلاف مقادیر خواص مقاومتی راستای X نسبت به سایر راستاها آنقدر زیاد نبوده و بنابراین نمونههای سنگی کرومیت معدن فاریاب از همسانگردی پایینی برخوردار هستند. همچنین با بررسیهای انجام شده مشخص شد که فشار جانبی وارده بر این سنگها تأثیر بسیار زیادی در خواص مکانیکی آنها شامل مقامت نهایی، گسترش ترکها و کرنشهای معادل آنها دارد.دانشگاه یزدروش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن2251-6565112820210923Investigation of generalized Markov chain performance in simulation of discrete variables in a case studyبررسی عملکرد زنجیره مارکوف تعمیمیافته در شبیهسازی متغیرهای گسسته در یک مطالعه موردی3750209510.22034/anm.2021.2095FAمیترامحمودیدانشکده معدن، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، آذربایجان شرقی، ایرانعنایت الهرنجینه خجستهدانشکده معدن، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، آذربایجان شرقی، ایران0000-0002-9538-040Xیوسفشرقیدانشکده معدن، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، آذربایجان شرقی، ایران0000-0003-3599-3180Journal Article20201222<strong>Summary</strong><br />Geological modeling of heterogeneous facies plays an important role in the detection of stratigraphic uncertainty. In this research, three methods, Indicator kriging (IK), Sequential Indicator Simulation (SIS), and Generalized Coupled Markov Chain (GCMC) were applied to predict geological categories at unknown locations. Then the results of all three methods were compared.<br />Introduction<br />There are various methods for estimating and determining the spatial variation of categorical variables using geological data and exploratory wells. One of the best of these methods is geostatistical methods. As new Geostatistical methods, the GCMC algorithm, one of the Markov chain models, has been used in the earth sciences to simulate categorical variables of sedimentary deposits. This method is based on the calculation of transition probability matrixes with respect to the direction and spatial variations between classes. Due to the realistic results and easy implementation, the GCMC method is a suitable tool for the initial predicting and modeling of categorical variables in sedimentary environments.<br />Methodology and Approaches<br />In this study, one of the drilling profiles in block C of the Bostanabad Areshtenab limestone deposit was selected for modeling. At this point, three carbonate units can be distinguished from the 5 exploratory boreholes dataset. To build the prediction models, after transforming the coordinates into a stratigraphic coordinates system (unfolding the strata by vertical transformation), the vertical and horizontal variability and continuity structure of the three existing classes were modeled with indicator variograms and transition probabilities. Then the mentioned geostatistical prediction techniques were applied to generate the spatial variability models.<br />Results and Conclusions<br />In general, this study suggested the application of three geostatistical prediction methods for constructing realistic subsurface models of the categorical variables. According to the results, the IK result represented the general occurrence trend better. However, the spatial variability structure could not be reflected sufficiently and clearly. Although, in the SIS results fine and subtle variations were reflected, the produced patterns were more scattered. As the result of this study, the GCMC method can reproduce the global statistics, spatial structural functions (transiograms), and more realistic subsurface models, especially with sparse data in sedimentary systems. مدلسازی ناهمگونی رخسارههای زمینشناسی نقشی مهم در شناسایی موقعیت قرارگیری رخسارهها ایفا میکند. استفاده از روشهای تخمین و شبیهسازی زمینآماری مبتنی بر واریوگرام به دلیل دقت بالا و لحاظ کردن عدم قطعیت مدلها، امروزه کاربردهای مؤثر و چشمگیری در مدلسازی نهشتههای معدنی داشتهاند. با توجه به خطی بودن تخمینگرهای مرسوم زمینآماری، مدلسازی فضایی ویژگیهای رخسارهها با کاستیهایی همراه است. الگوریتم شبیهسازی شاخص پیدرپی (SIS) روشی محبوب و پرکاربرد در حیطه مدلسازی رخسارهها است که بر پایهی آنالیز ساختاری متغیر شاخص و مبتنی بر برآورد تابع توزیع احتمال محلی با کمک کریجینگ شاخص اجرا میشود. این روش نیز زمانی که حجم دادههای اولیه پایین است عملکرد مناسبی از خود نشان نمیدهد. روش زنجیره مارکوف تعمیمیافته (GCMC) یکی از مناسبترین روشهای زنجیره مارکوف در شبیهسازی متغیرهای گسسته در نهشتههای رسوبی است. این روش برای شبیهسازی از روابط بین کلاسی و احتمالات گذار استفاده میکند. در این تحقیق از سه روش تخمین کریجینگ شاخص، روشهای شبیهسازی SIS و GCMC در مدلسازی واحدهای کربناته یک مقطع انتخابی از نهشته آهک ارشتناب بستانآباد استفاده شده است. در ادامه نتایج حاصل از هر سه روش باهم مقایسه شده و میزان بازتولید مقادیر نسبت حجمی و واریوگرامها مورد بحث قرار گرفت. درروش کریجینگ شاخص روند عمومی قرارگیری کلاسها بهخوبی تولید شده، اما هموارشدگی بهصورت واضح در مقطع دیده میشود. در نتایج GCMC نحوه تولید الگوها نسبت به دو روش دیگر انطباق بهتری با واقعیت زمینشناسی منطقه دارد. این تحقیق نشان میدهد که روش SIS در تولید الگوها عملکرد ضعیفتری نسبت به GCMC داشته و الگوهای تولیدی متفاوت از وضعیت واقعی لایهبندی بوده و پراکندگی بیشتری از خود نشان میدهند. با توجه به نتایج منطقی و پیادهسازی آسان، روش GCMC ابزاری مناسب جهت پیشبینی اولیه و مدلسازی کلاسها در محیطهای رسوبی است.دانشگاه یزدروش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن2251-6565112820210923Reservoir Zonation Based on Petrographic and Petrophysical Data
(Case Study: Upper Part of Sarvak Formation in an Oilfield in Abadan Plain, SW Iran)زونبندی مخزنی بر اساس دادههای پتروگرافی و پتروفیزیکی (مطالعه موردی: بخش بالایی سازند سروک در یکی از میدانهای نفتی ناحیه دشت آبادان، جنوب غربی ایران)5169213010.22034/anm.2021.2130FAآرادکیانیگروه اکتشاف نفت، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه سمنان، سمنان، ایرانمحمد حسینصابریگروه اکتشاف نفت، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه سمنان، سمنان، ایرانبهمنزارع نژادگروه صنایع گاز، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان، سمنان، ایرانالهاماسدی مهماندوستیگروه زمینشناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایراننسیمرحمانیشرکت مهندسی و توسعه نفت، تهران، ایرانJournal Article20210328<strong>Summary</strong><br />In this study, results of microscopic studies on thin sections, core porosity data, and petrophysical charts along a well were used to evaluate the reservoir quality of the upper part of the Sarvak Formation in one of the oil fields in Abadan Plain. This research showed that SMLP-based zonation can be applied on a field scale as it could appropriately represent the heterogeneity of the Sarvak reservoir at a large scale.<br /> <br />Introduction<br />The main purpose of the study is to investigate the reservoir quality of the upper part of Sarvak Formation in an oilfield within Abadan Plain by analyzing the facies and sedimentary environment, pore system, diagenetic processes, electrofacies, and flow units. To this end, a set of microscopic thin section data, core porosity data, and well logs were employed as input data. The main advantages of the proposed methodology include its ability to predict and justify changes in reservoir quality, its contribution to reservoir modeling and reservoir zonation, and the resultant reduction of the drilling cost in the studied oilfield.<br /> <br />Methodology and Approaches<br /> The set of input data used in this study included 269 m of drilling cores, 694 thin sections prepared from the cores, porosity-permeability data from 548 core plug samples, and petrophysical logs including gamma, neutron, sonic, density, and resistivity reading at a key well in an oilfield within Abadan Plain, southwestern Iran. Results of petrographic studies (i.e., sedimentary texture, facies belts, diagenetic processes, and pore systems) and electrofacies were incorporated into a framework for identifying the zones introduced by SMLP, and the relationship between them was examined and interpreted.<br /> <br />Results and Conclusions<br />Based on the microscopic studies, it was found that the formation was composed of 5 facies belts, namely tidal flat zone, lagoon, shoal, middle ramp, and outer ramp facies were deposited. Dissolution, fracturing, cementation, compaction, and dolomitization were identified as the most important diagenetic processes affecting the reservoir quality in Sarvak Formation. Electrofacies (EF) were determined based on well charts and hierarchical clustering analysis. Using two petrophysical methods, namely, flow zone index (FZI) and stratigraphic modified Lorenz plot (SMLP), we ended up detecting 5 and 7 flow units, respectively. Finally, microscopic analysis of thin sections and investigation of electrofacies and hydraulic flow units in the framework of reservoir zonation by using the SMLP were devised to review the zonations and interpret them appropriately. As a result, the grain-supported facies related to the shoal and the middle ramp environments and the diagenetic processes enhancing the reservoir quality (e.g., dissolution and fracturing) were found to lead to the best-reservoir quality zones. On the other hand, the poor reservoir quality zones were found to be a result of the mud-supported facies of the middle and outer ramp, tidal flat, and lagoon environments, and adverse diagenetic processes such as cementation, compaction, and dolomitization. Results of this study showed that reservoir zonation using the SMLP can be of help in the interpretation of reservoir heterogeneities in the upper part of the Sarvak Formation at the field scale.سازند سروک در کرتاسه میانی به سن آلبین – تورونین با ترکیب سنگشناسی غالب سنگآهک و آهک دولومیتی یکی از مهمترین مخازن نفتی در جنوب غربی ایران به شمار میرود. در این مطالعه بهمنظور ارزیابی کیفیت مخزنی بخش بالایی سازند سروک در یکی از میدانهای نفتی ناحیه دشت آبادان از نتایج مطالعات مقاطع نازک میکروسکوپی، دادههای تخلخل-تراوایی مغزه و نمودارهای پتروفیزیکی یک چاه استفاده شده است. بر اساس مطالعات مقاطع میکروسکوپی، سازند سروک در 5 کمربند رخسارهای پهنه جزر و مدی، لاگون، پشته سدی، رمپ میانی و رمپ خارجی نهشته شده است. انحلال، شکستگی، سیمانی شدن، تراکم و دولومیتیشدن از مهمترین فرآیندهای دیاژنزی مؤثر بر تغییرات کیفیت مخزنی این سازند بهحساب میروند. رخسارههای الکتریکی (EF) بر مبنای نمودارهای چاهپیمایی و آنالیز خوشهبندی سلسلهمراتبی تعیین شده است. با استفاده از روشهای پتروفیزیکی شاخص زون جریانی (FZI) و لورنز اصلاحشده بر مبنای چینهشناسی (SMLP) به ترتیب 5 و 7 واحد جریانی تعیین شد. درنهایت، مطالعات مقاطع میکروسکوپی، رخسارههای الکتریکی و واحدهای جریانی هیدرولیکی در چارچوب زونبندی مخزنی به روش لورنز بررسیشده و ارتباطات آنها مورد بررسی و تفسیر قرار گرفته است. درنتیجه، رخسارههای دانه پشتیبان مربوط به کمربندهای رخسارهای پشته سدی و رمپ میانی (به سمت خشکی) و فرآیندهای دیاژنزی افزاینده کیفیت مخزنی مانند انحلال و شکستگی بهترین زونهای مخزنی را تشکیل دادهاند. در طرف مقابل، رخسارههای گل پشتیبان کمربندهای رخسارهای رمپ میانی (به سمت دریای باز) و رمپ خارجی، پهنه جزر و مدی و لاگون و فرآیندهای دیاژنزی کاهنده مانند سیمانیشدن، تراکم و دولومیتیشدن بهعنوان زونهای ضعیف یا غیر مخزنی معرفی شدهاند. بهطورکلی رخسارههای رسوبی و بعدازآن دیاژنز، مهمترین عامل کنترلکننده گسترش زونهای مخزنی در بخش بالایی سازند سروک محسوب میشوند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که زونبندی مخزنی بر اساس روش لورنز اصلاحشده بر مبنای چینهشناسی (SMLP) میتواند در تفسیر ناهمگنیهای مخزنی بخش بالایی سازند سروک در مقیاس میدانی مفید باشد.دانشگاه یزدروش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن2251-6565112820210923Investigating the Effect of Wall Curvature on Seismic Response of Slopesبررسی اثر انحنای دیواره بر پاسخ لرزهای شیروانیهای سنگی7184222210.22034/anm.2021.2222FAصادقطهماسبیدانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان،اصفهان، ایرانامینازهریدانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران0000-0001-6352-9030سعیدمهدویدانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان،اصفهان، ایرانهاجرشرع اصفهانیداشنکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایرانJournal Article20201229<strong>Summary</strong><br />The effect of slope wall curvature in three dimensions has been investigated using the finite difference approach (FLAC3D). An elliptical pit model with curvatures between 8 and 320 meters is modeled by geomechanical parameters of Choghart mine and has been analyzed under static load and a harmonic seismic load. The results obtained from the observation of co-elevation points on a single bench and elevation points show that static and dynamic displacement increases up to 2 times by increasing the radius of curvature and the dynamic acceleration increases up to 35 percent in larger curvature radiuses. The acceleration amplification factor (AF) has also been studied at different points and altitudes, the value of which varies between 0.3 and 1.2 depending on the radius of curvature.<br /> <br />Introduction<br />Evaluating the static and seismic stability of rock and soil slopes in civil and mining applications has been a significant concern for geotechnicians. The limited seismic studies have focused only on the parameters of the earthquake source, while, the site effects including topography and material stiffness contrast, have received less attention. Among topographical effects, a few studies were donated to the slope curvature and were mainly on the slope crest curvature in two dimensions. This study mainly focused on the topographical effect of the slope curvature in three-dimension.<br /> <br />Methodology and Approaches<br />In this research, an elliptical pit is simulated, using a 3D finite-difference code (Flac3D). The wall curvature radius (R) varies from 8 to 320 meters. The dynamic analyses were performed after verifying dynamic consideration under a harmonic seismic load representing the typical seismicity of the region, with a PGA of 0.5g and frequency of 5Hz. The displacement and acceleration of the models on one elevation and vertical direction were then monitored and plotted to observe the trend of displacement and acceleration versus curvature horizontally and vertically. Ultimately, the acceleration amplification factor variation was examined against curvature for both horizontal and vertical directions.<br /> <br />Results and Conclusions<br /> The static simulations showed that the displacement on a constant elevation for the pit would decrease 40 percent, from the curvature radius of 8 to 320 meters. This declination is due to the confinement stress in a smaller curvature radius. According to the dynamic analysis results, by increasing curvature radius on equal elevations, the displacement and acceleration would increase due to the steeper slopes at the points with a larger curvature radius. Where the acceleration would vary in the range of 0.4g to 0.55g.<br />The dynamic results show that the confining pressure has a greater effect on displacement than acceleration. Despite the lower acceleration at points with a smaller radius of curvature, a greater amount of displacement is recorded at these points. The main reason is the lower confinement pressure in these locations. Results depicted that the acceleration amplification factor (AF) would be a function of curvature radius, varying between 0.3 and 1.2, due to its concave geometry. بررسی پایداری استاتیکی و لرزهای شیروانیهای سنگی و خاکی در پروژههای عمرانی و معدنی ازنقطهنظر فنی و اقتصادی و بر اساس ملاحظات ایمنی از اهمیت ویژهای برخوردار است. تاکنون مطالعات زیادی در این بخش صورت گرفته که اغلب آن بهصورت استاتیکی بوده و مطالعات لرزهای محدود نیز تنها بر روی پارامترهای منبع زلزله متمرکزشدهاند و تأثیرات محلی شامل توپوگرافی و اختلاف سختی مواد کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی انحنای شیروانیهای سنگی ازجمله مواردی است که بسیار محدود و تنها برای تاج شیروانی در دو بعد بررسی شده است. هدف این پژوهش بررسی اثر انحنای دیواره شیروانی در شرایط بارگذاری دینامیکی است. به این منظور تأثیر انحنای دیواره شیروانی در سه بعد با نرمافزار عددی FLAC3D مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه دو مدل پیت و پیت معکوس بیضیشکل با انحناهای بین 25 تا 250 متر بهوسیله پارامترهای ژئومکانیکی معدن چغارت مدلسازی شده و تحت بار استاتیکی و بار لرزهای متداول منطقه مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصل تطابق خوبی با مطالعات استاتیکی و دینامیکی دیگر محققان دارد. نتایج بهدستآمده نشان میدهد جابهجایی دینامیکی مدلهای مربوط به پیت معدنی مانند مدل استاتیکی آنها کم است، درحالیکه در مدلهای مربوط به پیت معکوس جابهجایی برخلاف مدل استاتیکی قابلملاحظه میباشد. همچنین تحلیلها نشان میدهد که در هر دو مدل با افزایش شعاع انحنا در ترازهای یکسان، میزان جابهجایی و شتاب سطحی نیز افزایش مییابد. درنهایت فاکتور تقویت شتاب (AF)، در مدلهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است که مقدار آن بسته به شعاع انحنا در مدلهای پیت معکوس بیضوی بین 5<sub>/</sub>4 و 6 و پیت بیضوی بین 3<sub>/</sub>0 و 2<sub>/</sub>1 است.دانشگاه یزدروش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن2251-6565112820210923Hydromechanical modeling of tunnel settlement in urban area-A case study, Tehran subway tunnel-line7مدلسازی هیدرومکانیک نشست تونل در محیطهای شهری مطالعه موردی تونل مترو خط7 تهران85100202710.22034/anm.2021.2027FAاحمدرمضان زادهدانشکده معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایرانعابدینحجتی تواندشتیدانشکده معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایرانJournal Article20180705<strong>Summary</strong><br />Increasing population and urban development highlight the role of tunnels as a suitable solution to meet various needs, especially transportation and reducing traffic in cities. The control and estimation of settlement of ground in tunneling is one of the most important challenges. In this study, tunnel is modeled in the FLAC3D software and Deformation due to drilling operations in both coupled and uncoupled modes is investigated. Results shows that the coupled method is in more agreement with the instrumentation data than the uncoupled method.<br />Introduction<br />Direct hydromechanical interactions in the Earth's crust have been known since the late 1800s. an example of studies conducted in this field is given below:<br />Yoo et al. (2012) and (2008) using ABAQUS software examined the effect of groundwater drawdown on subsidence and displacements around the excavation. Zhou et al. (2018) and Lee et al. (2008) using FLAC3D software, the amplitude of excavation effect on deformation and pore pressure change was investigated. A review of studies shows that in most modeling have been carried out with simplifications such as not considering the drilling sequence, ignoring groundwater level and Pore pressure changes. These simplifications lead to far-fetched results.<br />Therefore, after selecting numerical software in accordance with the problem conditions, the three-dimensional model of the case study tunnel is modeled in the FLAC3D software. Based on the results, the coupled method is in more agreement with the instrumentation data than the uncoupled method. Also, the deformation around the excavation space is heavily dependent on the drainage and the groundwater level condition, so that the displacement and expansion of the plastic zone around the excavation space, in drained mode, is more than undrained. The long-term behavior of the tunnel in both drained and undrained mode shows that the deformation caused by drained does not change over time. Furthermore, in the drained condition, the displacement increases around the excavation space with over time.<br /> <br />Methodology and Approaches<br />Using FLAC3D software, the complete association between a porous deformable solid and a viscous fluid flowing through its pores can be modeled. The modeling of the study area has been done in two phases, mechanical and hydraulic. For modeling the mechanical phase, the soil is considered homogeneous and isotropic with full elastoplastic behavior and horizontal layering. The Mohr-Coulomb behavior model is used for the tunnel media, and the elastic behavioral model is used for the boring machine and lining.<br /> <br />Results and Conclusions<br />The most important results obtained from this study are as follows:<br />- The parameters of in situ stress conditions, groundwater level and environmental drainage conditions have a great impact on the results of numerical modeling.<br />- Comparison of the results with the instrument data shows that the amount of settlement created in the couple mode is more consistent with the instrument data.<br />- Water outflow from excavation operations reduces the pore pressure and increases the effective stress around the excavation space.<br />Pore pressure changes indicate the importance of studying long-term behavior.افزایش جمعیت و توسعه شهرها، نقش تونل بهعنوان راهحلی مناسب جهت رفع نیازهای مختلف، بخصوص حملونقل و کاهش ترافیک سطح شهرها را برجستهتر میکند. کنترل و تخمین نشست یکی از مهمترین چالشهای حفر تونل در این مناطق است. به دلیل پیچیدگیهای موجود در بررسی همهجانبه کنترل و تخمین نشست، اغلب این بررسیها با سادهسازیهای بسیاری همچون چشمپوشی از تغییرات سطح آب زیرزمینی، عدم در نظر گرفتن پدیدههای توأمان و ... همراه بوده است که تأثیر بسیار محسوسی بر نتایج حاصل از این بررسیها داشته است. در زمان حفر تونل، فضای ایجادشده بهعنوان یک کانال زهکشی عمل میکند. آب موجود در محیط به درون فضای حفرشده وارد میشود که این امر خود موجب تغییر در شرایط هیدرولیکی منطقه میشود. این تغییر در شرایط هیدرولیکی، بر ویژگیهای مکانیکی محیط نیز اثر گذاشته و درنتیجه آن، امکان بروز جابجاییهای جداره تونل بیشتر میشود. در این پژوهش، با توجه به اینکه 60 درصد از مسیر خط هفت متروی تهران زیر سطح ایستابی و مسیر حفاری تونل غالباً از مناطقی با بافت فرسوده عبور میکند کنترل نشست از اهمیت ویژهای برخوردار است. ازاینرو، با استفاده از نرمافزار FLAC3D تغییر شکلهای بهدستآمده در دو حالت توأمان (معادلات مکانیکی و هیدرولیکی بهصورت همزمان حل میشوند) و غیر توأمان (معادلات مکانیکی و هیدرولیکی بهصورت ترتیبی و جداگانه حل میشوند) مدلسازی و با دادههای ابزار دقیق مقایسه میشود. با توجه به نتایج، مدلسازی در حالت توأمان مطابقت بالاتری را از خود نشان میدهد. همچنین تغییر شکلهای اطراف فضای حفاری بهشدت، به شرایط زهکشی، سطح آب زیرزمینی، وضعیت تنشهای برجا منطقه و زمان وابسته است.