انجمن مکانیک سنگ ایراننشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ2588-74326220220823Estimation of fluid flow behavior pattern in rock mass in Chamshir Damتخمین الگوی رفتار جریان سیال در توده سنگ در سد چم شیر19211159FAمحمد جوادنصری فخر داوددانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران.Journal Article20241211In this paper, with the aim of considering the fluid flow behavior pattern at the scale of the rock mass, the results of a number of experiments in the Chamshir Dam and Power Plant project have been studied and analyzed. The fluid flow pattern in the rock mass or the relationship between the fluid flow rate and its pressure is usually considered as a linear relationship, while in laboratory fluid flow experiments, this pattern has been divided into three groups: linear Darcy behavior, nonlinear behavior under the effect of high inertia, and nonlinear behavior under the effect of fracture expansion. In this research, by nonlinear fitting of the results of the water pressure experiment, the nonlinear behavior pattern of the fluid flow in the rock mass has been investigated in the form of the two Forchmeier and Izbash relations. This analysis shows that these two relations describe the nonlinear behavior of the fluid flow in the rock mass well. Also, the Forchmeier relation has a better efficiency for describing the fluid flow behavior. Using the existing relations regarding the critical Reynolds number in laboratory tests, a method has been presented to estimate the critical Reynolds number in field tests. This quantification helps to better understand fluid behavior in field experiments such as water pressure tests to estimate the critical Reynolds number and determine the deviation from linear to nonlinear flow.در این نوشتار با هدف ملاحظه الگوی رفتار جریان سیال در مقیاس توده سنگ به مطالعه و تحلیل نتایج تعدادی از آزمایش‌ها در طرح سد و نیروگاه چم‌شیر پرداخته شده است. الگوی جریان سیال در توده سنگ یا رابطه بین نرخ جریان سیال با فشار آن به طور معمول به صورت رابطه خطی درنظر گرفته می شود حال آنکه در آزمایشات آزمایشگاهی جریان سیال این الگو در سه گروه رفتار خطی دارسی، رفتار غیر خطی تحت اثر اینرسی زیاد، رفتار غیرخطی تحت تاثیر اتساع شکستگی تقسیم بندی شده است. در این پژوهش با برازش غیر خطی از نتایج آزمایش فشار آب به بررسی الگوی رفتار غیرخطی جریان سیال در توده سنگ در قالب دو رابطه فورچمهیر و ایزباش پرداخته شده است. این تحلیل نشان می‌دهد که این دو رابطه به خوبی رفتار غیرخطی جریان سیال در توده سنگ را توصیف می‌کند. همچنین رابطه فورچمهیر کارایی بهتری برای توصیف رفتار جریان سیال دارد. با استفاده از روابط موجود در خصوص عدد رینولدز بحرانی در آزمون های آزمایشگاهی، روشی جهت تخمین عدد رینولدز بحرانی در آزمون‌های صحرایی ارائه شده است. این کمی سازی برای تخمین عدد رینولدز بحرانی و تعیین انحراف از جریان خطی به غیرخطی به شناخت بهتر رفتار سیال در آزمایش صحرایی نظیر آزمایش فشار آب کمک می‌کند.https://www.irsrmjournal.ir/article_211159_797bc4b6005c9c54cf5d9bc7972f8006.pdfانجمن مکانیک سنگ ایراننشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ2588-74326220220823Investigating the effect of lithological properties of granite building stones on the wear of diamond segments of cutting discsبررسی تأثیر خواص سنگ شناسی سنگ‌های ساختمانی گرانیتی بر سایش سگمنت‌های الماسه ی دیسک‌های برش1018211174FAعلیرضاییدانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.سیناقوامیدانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.علیفرهادیاندانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.ابراهیمقاسمیدانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.Journal Article20220404In this study, the effect of some of the lithological properties of Iranian granite building stones on the wear of diamond segments of cutting discs was investigated. For this purpose, fourteen samples of widely used commercial Iranian granite stones with different mineralogy compositions were prepared. Mineralogical and petrological studies were carried out on the samples through the study of thin sections, and through this, three important petrological parameters affecting abrasion, including equivalent quartz content, Mohs' overall hardness, and average grain size, were determined for each sample. Then, the stone samples were cut in the laboratory using a cutting machine equipped with a circular disc, and in this way, the amount of segment wear (Ws) was determined for each sample according to the change in its weight before and after cutting. In the next step, with the help of SPSS statistical software, the relationship between petrological parameters and segment wear was investigated through statistical studies of regression analysis. The results showed that the equivalent quartz content has the greatest effect on the amount of segment wear and the linear relationship between this parameter and segment wear is a suitable and logical relationship for estimating the wear of cutting tools during cutting granite construction stones. The coefficient of determination (R2) for this relationship was obtained to be 0.728, which indicates that the proposed relationship is able to predict segment wear with acceptable accuracy.در این تحقیق تأثیر برخی از خواص سنگ شناسی سنگ‌های ساختمانی گرانیتی ایران بر سایش سگمنت‌های الماسه‌ی دیسک‌های برش بررسی شده است. بدین منظور چهارده نمونه سنگ گرانیت تجاری پرکاربرد ایران با ترکیب کانی شناسی متفاوت، تهیه شد. مطالعات کانی شناسی و سنگشناسی روی نمونه‌ها از طریق مطالعه مقاطع نازک انجام شد و از این طریق سه پارامتر مهم سنگشناسی تأثیرگذار بر سایندگی، شامل محتوای کوارتز معادل، سختی کلی موهس و متوسط اندازه دانه‌ها برای هر نمونه تعیین گردید. سپس در آزمایشگاه نمونه‌های سنگ، به وسیله دستگاه برش مجهز به دیسک دایرهای، برش داده شدند و از این طریق مقدار سایش سگمنت (Ws) با توجه به تغییر وزن آن قبل و بعد از برش برای هر نمونه تعیین گردید. در مرحله بعد به کمک نرم‌افزار آماری SPSS، ارتباط بین پارامترهای سنگشناسی با سایش سگمنت از طریق مطالعات آماری تحلیل رگرسیون، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که محتوای کوارتز معادل بیشترین تأثیر را بر مقدار سایش سگمنت دارد و رابطه خطی بین این پارامتر با سایش سگمنت، رابطهای مناسب و منطقی به منظور تخمین سایش ابزار برش حین برش سنگ‌های ساختمانی گرانیتی می‌باشد. مقدار ضریب تعیین ( R<sup>2</sup> )، برای این رابطه برابر با 0.728 بدست آمد که بیانگر آن است که رابطه پیشنهادی قادر است با دقت قابل قبول سایش سگمنت را پیش‌بینی کند.https://www.irsrmjournal.ir/article_211174_9cfa344a4b2f176f77543f2d30531f64.pdfانجمن مکانیک سنگ ایراننشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ2588-74326220220921The role of operational factors in estimating rock strength parameters using micro drilling methodنقش عوامل عملیاتی در برآورد پارامترهای مقاومتی سنگ به روش میکروحفاری1930211182FAسجادکلانتریگروه مهندسی معدن، واحد مراغه، دانشگاه آزاد اسلامی، مراغه، ایران.Journal Article20220421Determining rock strength parameters such as uniaxial compressive strength, cohesion, and angle of internal friction by drilling is of interest due to its ease and speed, and small-scale drilling can be considered as a non-destructive method. In order to develop and complete the recently presented analytical model, as well as the experimental work carried out on the subject of determining rock strength parameters from drilling data, it was necessary to pay attention to the role and effect of various operational factors on the estimated results of this technique and to provide an appropriate application range for each of these influential factors. These factors include drill parameters such as drill geometry, drill material and its wear rate, and drilling parameters such as penetration rate, rotation speed, and specific drilling energy. Determining an appropriate range for these parameters can be a step towards standardizing this method while ensuring the results obtained for rock strength parameters. Therefore, in this study, a marble with a relatively homogeneous and isotropic structure was selected to experimentally investigate the role of these factors, and standard laboratory tests and small-scale drilling tests were performed on samples of this stone, and the role of each of the aforementioned parameters was examined. The results of the drilling tests show that if the various drill and drilling parameters are correctly selected, the strength parameters estimated for the stone from the drilling data are in good agreement with the results of conventional standard tests. In this method, the angle of inclination of the drill and its abrasion play an important role. So that in order to estimate the strength parameters of the stone, it is necessary to use a slow drill with an appropriate inclination angle. However, the estimated results are not affected by the amount of changes in drill abrasion. The penetration depth in drilling is affected by the rotation speed and the load behind the drill, which in addition to the fracture mechanism in the rock, affects the drilling efficiency.تعیین پارامترهای مقاومتی سنگ همچون مقاومت فشاری تک محوره، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی بروش حفاری بدلیل سهولت و سریعتر بودن آن مورد توجه می‌باشد و حفاری در مقیاس کوچک می‌تواند بعنوان یک روش غیر مخرب محسوب شود. در راستا توسعه و تکمیل مدل تحلیلی ارائه شده اخیر خود و همچنین کارهای تجربی انجام گرفت ه د ر موضو ع تعیین پارامترهای مقاومتی سنگ از داده‌های حفاری، ضرورت داشت ب ه نقش و تأثیر عوامل عملیاتی مختلف بر نتایج برآورد شده از این تکنیک توجه شود و برای هر کدام از این عوامل تأثیر گذار محدوده کاربردی مناسبی ارائه شود. این عوامل شامل پارامترهای مته از جمله هندسه مته، جنس مته و میزان ساییدگی آن و پارامترهای حفاری همچون نرخ نفوذ، سرعت چرخش و انرژی ویژه حفاری می باشد. تعیین محدوده مناسب برای این پارامترها می‌تواند ضمن اطمینان از نتایج بدست آمده برای پارامترهای مقاومتی سنگ، قدمی در جهت استاندارد سازی این روش باشد. از این رو در این تحقیق یک سنگ مرمر با ساختار نسبتا همگن و همسانگردی جهت بررسی تجربی نقش این عوامل انتخاب شد و آزمون‌های استاندارد آزمایشگاهی و آزمون‌های حفاری در مقیاس کوچک بر روی نمونه های این سنگ انجام گرفت و نقش هر کدام از پارامترهای مذکور مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون‌های حفاری نشان می‌دهد که در صورت انتخاب درست پارامترهای مختلف مته و حفاری، پارامترهای مقاومتی برآورد شده برای سنگ از داده های حفاری، با نتایج آزمون‌های استاندارد مرسوم مطابقت خوبی دارد. در این روش زاویه شیب مته و ساییدگی آن نقش مهمی دارد. بطوریکه جهت برآورد پارامترهای مقاومتی سنگ استفاده از یک مته کند با زاویه شیب مناسب ضرورت دارد. اما نتایج برآورد شده متأثر از میزان تغییرات سایش مته نمی‌باشد. عمق نفوذ در حفاری متأثر از سرعت چرخش و بار پشت مته بوده که علاوه بر مکانیزم شکست در سنگ، راندمان حفاری را تحت تأثیر قرار می‌دهد.https://www.irsrmjournal.ir/article_211182_61332aa1920aae9ea949310e8f14bfef.pdfانجمن مکانیک سنگ ایراننشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ2588-74326220220823Comparing the capabilities and efficiency of different methods in predicting tunnel boring machine performance and proposing the best method for presenting the modelمقایسه قابلیت ها و کارآیی روش های مختلف در پیش بینی عملکرد ماشین حفر تونل و پیشنهاد بهترین روش برای ارائه مدل3142211187FAسید امیراسعدفاطمیگروه مهندسی معدن، عضو هسته پژوهشی مکانیک سنگ، دانشکده مهندسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، سیستان و بلوچستان، ایران.مرتضیاحمدیدانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.محمد جوادآذین فرگروه مهندسی معدن، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران.امینچمنیگروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.Journal Article20220220Estimating the penetration rate of the machine into the rock is the first and most important step in predicting the time of mechanized tunnel excavation. In the last few decades, many studies have been conducted to predict TBM penetration, in which different methods have been used. In this study, the different methods used to propose a relationship for predicting the penetration rate were implemented to compare their strengths and weaknesses. For this purpose, a database of information during the excavation of the Golab tunnel was created, including machine operating parameters and geomechanical rock parameters. Using the information in the created database, the effect of different geomechanical parameters on machine performance was investigated, and the effect of joint spacing and RQD was greater than other parameters, and uniaxial compressive strength had a small effect on the amount of penetration. Using different regression analysis methods, relationships were presented to predict the penetration rate, and the SMo regression method showed higher accuracy. The PSO algorithm was also used to determine the coefficients of parameters affecting machine performance. In addition, the artificial neural network method was also used, which although had higher accuracy than other methods, was less efficient than other methods due to the lack of a specific relationship. With the help of machine learning methods and decision tree construction, and by prioritizing more effective geomechanical parameters, a classification system for predicting the infiltration rate was proposed. According to the results obtained and the comparison of the methods used, the decision tree method showed the best efficiency, and the result was proposed as a classification system for predicting the infiltration rate.برآورد نرخ نفوذ ماشین در سنگ اولین و مهمترین گام در پیش‌بینی زمان اجرای حفر مکانیزه تونل است. در چند دهه اخیر مطالعات زیادی برای پیش‌بینی نفوذ TBM انجام شده است که در آنها از روش‌های مختلفی استفاده شده است. در این تحقیق روش‌های مختلف استفاده شده برای پیشنهاد یک رابطه برای پیش‌بینی نرخ نفوذ پیاده‌سازی شد تا نقاط ضعف و قوت آن ها با هم مقایسه شوند. به همین منظور پایگاه داده ای از اطلاعات حین حفر تونل گلاب شامل پارامترهای عملیاتی ماشین و ژئومکانیکی سنگ ایجاد شد. با استفاده از اطلاعات پایگاه داده ایجاد شده، میزان تاثیر پارامترهای مختلف ژئومکانیکی بر عملکرد ماشین بررسی شد که تاثیر فاصله‌داری درزه‌ها و RQD بیشتر از سایر پارامترها بود و مقاومت فشاری تک محوری تاثیر کمی بر مقدار نفوذ داشت. با استفاده از روش‌های مختلف تحلیل رگرسیون روابطی برای پیش‌بینی نرخ نفوذ ارائه شد که روش SMo رگرسیون دقت بالاتری نشان داد، برای تعیین ضرایب پارامترهای موثر بر عملکرد ماشین از الگوریتم PSO نیز بهره گرفته شد. بعلاوه از روش شبکه عصبی مصنوعی نیز استفاده شد که اگرچه دقت بالاتری از سایر روش‌ها داشت اما به علت عدم ارائه یک رابطه مشخص کارآیی کمتری نسبت به سایر روش‌ها دارد. با کمک روش‌های یادگیری ماشین و ساخت درخت تصمیم و با اولویت‌دهی به پارامترهای ژئومکانیکی موثرتر، یک سیستم طبقه‌بندی برای پیش بینی نرخ نفوذ پیشنهاد شده است. با توجه به نتایج بدست آمده و مقایسه روش های استفاده شده، بهترین کارآیی را روش استفاده از درخت تصمیم نشان داد و نتیجه حاصله به عنوان یک سیستم رده‌بندی پیش‌بینی نرخ نفوذ پیشنهاد شد.https://www.irsrmjournal.ir/article_211187_e46c072eb204af1206af7008a55f0713.pdfانجمن مکانیک سنگ ایراننشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ2588-74326220220823Optimization of the diverted well path based on the particle swarm optimization methodبهینه‌سازی مسیر چاه انحرافی بر اساس روش بهینه‌سازی ازدحام ذرات4351211190FAامیرحسینجنابیگروه مهندسی نفت، دانشکده نفت و مهندسی شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.کاوهآهنگریگروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.سید جمالشیخ ذکریاییگروه زمین شناسی، دانشکده علوم پایه، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.Journal Article20211222Designing and optimizing the path of diverted wells using the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm with the aim of achieving the optimal path length and the lowest cost is the topic addressed in this article. PSO is a computational algorithm inspired by the collective movement of some animals such as flocks of birds and fish. In designing the well path, the true measured depth (TMD) is given priority, and then other important geometric parameters such as depth to the point of deviation (DKOP), slope, azimuth, and horizontal section (HD) were considered later. The path design calculations, which were performed in the MATLAB environment, were based on a real well drilled in Egypt, which was previously designed by Shuker with a genetic algorithm and Atashnejad with classical PSO (different from the work of this article). What determines the different classical versions is the change in inertial weight. The important achievement of this research is the proposal to design the optimal path of a diverted well using the PSO method, which is itself a type of artificial intelligence method. The result can be formulated as follows: The TMD value of the Eberhart-Shee method suggests a value of 14838.08 feet, which is less predictable than the Atashnejad and Shuker methods, and is an attempt to improve the optimal path and is effective in reducing the cost of drilling a well.طراحی و بهینه‌سازی مسیر چاه‌های انحرافی با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) با هدف رسیدن به طول مسیر بهینه و کمترین هزینه، موضوعی است که در این مقاله به آن پرداخته شد. PSO یک الگوریتم محاسباتی است که از حرکت جمعی برخی از حیوانات مانند دسته پرندگان و ماهی ها الهام می‌گیرد. در طراحی مسیر چاه، مقدار عمق اندازه‌گیری شده‌ی واقعی (TMD) در اولویت است و سپس سایر پارامترهای مهم هندسی نظیر عمق تا نقطه ی شروع انحراف (DKOP)، شیب، آزیموت و قسمت افقی (HD) مورد توجهات بعدی قرار گرفتند. محاسبات طراحی مسیر که در محیط MATLAB انجام گرفت، بر اساس یک چاه واقعی حفر شده در مصر انجام شد که قبلاً توسط شوکر با الگوریتم ژنتیک و آتش نژاد با PSO کلاسیک (متفاوت با کار این مقاله) طراحی شد. آنچه که نسخه‌های مختلف کلاسیک را رقم می‌زند تغییر در وزن اینرسی است. دستاورد مهم این تحقیق، پیشنهاد طراحی مسیر بهینه‌ی یک چاه انحرافی با استفاده از روش PSO است که خود یکی از انواع روش‌های هوش مصنوعی است. نتیجه به این صورت قابل تدوین است که مقدار TMD روش ابرهارت-شی مقدار14838.08 فوت پیشنهاد می‌دهد که از روش آتش نژاد و روش شوکر کمتر پیش بینی می‌کند و تلاشی جهت بهبود مسیر بهینه می‌باشد و در کاهش هزینه حفر چاه مؤثر است.https://www.irsrmjournal.ir/article_211190_7de5a4b9513b674b5ec1e589157c1ee4.pdfانجمن مکانیک سنگ ایراننشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ2588-74326220220922Evaluation of ground settlement caused by tunneling using the staged excavation method in soft soilsارزیابی نشست سطح زمین ناشی از تونلسازی به روش حفاری مرحله‌ای در زمین‌های نرم5267211191FAمیثمآقاجریگروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران.علی نقیدهقانگروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.0000-0003-4402-0890سید حمیدلاجوردیگروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران.Journal Article20220406Today, ground subsidence in urban environments is considered one of the most important issues in the field of tunneling in soft soils. Insufficient attention to the design of an appropriate excavation method can lead to instability of the underground space and, as a result, to the creation of subsidence in the ground and, as a result, serious damage to adjacent structures. The present study, focusing on the physical and mechanical parameters of the ground and the geometric conditions of the Tehran Metro Line 4 tunnel in the northern part, attempts to design and present an appropriate excavation method for controlling ground subsidence. Therefore, with the help of the finite element software Plaxis 3D Tunnel, the ground subsidence was evaluated by simulating the excavation process of the Tehran Metro Line 4 tunnel and comparing the results with the precision instrument data. Among the excavation methods studied (RC ring cut, CD intermediate diaphragm, and T&B arch and footing), the ring cut method has a better performance in controlling ground subsidence. Also, by examining the drilling sequence and the distances between the excavation faces in the ring cutting method, it was found that by reducing the excavation volume and increasing the distance between the different faces, the size of the stress distribution zones and their interference with each other around the tunnel are reduced, resulting in less settlement at the ground surface.امروزه نشست سطح زمین در محیط‌های شهری یکی از مسائل مهم در حوزه تونلسازی در زمین‌های نرم محسوب میشود. عدم توجه کافی به طراحی یک روش حفاری مناسب می‌تواند منجر به ناپایداری فضای زیرزمینی و در نتیجه ایجاد نشست در سطح زمین و بدنبال آن آسیب جدی به سازه های مجاور گردد. مطالعه حاضر با تمرکز بر روی پارامترهای فیزیکی و مکانیکی زمین و نیز شرایط هندسی تونل خط 4 متروی تهران در بخش شمالی، سعی در طراحی و ارائه یک روش حفاری مناسب در کنترل نشست سطح زمین دارد. از این‌رو به کمک نرم‌افزار المان محدود Plaxis 3D Tunnel ، با شبیه‌سازی فرآیند حفاری تونل خط 4 متروی تهران و مقایسه نتایج با داده‌های ابزاردقیق، نشست سطح زمین مورد ارزیابی قرار گرفت. از میان روش‌های حفاری مورد بررسی (برش حلقهای RC ، دیافراگم میانی CD و طاق و پاطاق T&B )، روش برش حلقهای از عملکرد بهتری در کنترل نشست سطح زمین برخوردار می‌باشد. همچنین با بررسی توالی حفاری و فواصل سینه‌کار حفاری در روش برش حلقهای، مشخص شد با کاهش حجم حفاری و افزایش فاصله میان سینه‌کارهای مختلف، اندازه زون‌های توزیع تنش و تداخل آنها بر یکدیگر در اطراف تونل کاهش یافته و در نتیجه نشست کمتری در سطح زمین ایجاد می‌گردد.https://www.irsrmjournal.ir/article_211191_59ca23f283e3d7ef7ff89c445cde9af2.pdf