نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

تعیین جهت‌یافتگی ناپیوستگی‌ها با استفاده از تصاویر پهپادی (مطالعه موردی پله در تراز 2450 دیواره غربی معدن مس سرچشمه)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 امور معدن مجتمع مس سرچشمه . رفسنجان. ایران
2 امور معدن مجتمع مس سرچشمه رفسنجان. ایران
3 گروه مهندسی معدن، دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران
4 امور تحقیق و توسعه، مجتمع مس سرچشمه
چکیده
بررسی پایداری دیواره‌های معادن در محدوده نهایی، یکی از مهمترین مباحث در علم مکانیک سنگ است. در این راستا، تعیین جهت‌یافتگی ناپیوستگی‌های توده‌سنگ امری اجتناب‌ناپذیر است. یکی از روش‌های نوین برای برداشت ناپیوستگی‌ها، روش فتوگرامتری است. در این روش برای تصویربرداری از دوربین استفاده می‌شود. اما در معادن بزرگ مقیاس، با توجه به ارتفاع دیواره‌ها و وسعت معدن، تصویربرداری با دوربین بسیار زمان‌بر و بعضا امکان‌پذیر نیست. هدف از این تحقیق بهبود کارایی روش فوتوگرامتری با استفاده از تصاویر پهپادی در ارزیابی ناپیوستگی‌ها است. برای این منظور مطالعه‌ای در معدن مس سرچشمه، دیواره غربی، پله 2450 انجام شده است. ابتدا، منطقه مورد مطالعه با استفاده از پهپاد تصویربرداری شده است. در گام بعد به منظور پردازش تصاویر از نرم افزار Agisoft Metashape استفاده شده و تصویر سه‌بعدی از ناحیه مورد نظر جهت مطالعات بعدی ساخته شده است. در نهایت با استفاده از نرم‌افزار Sirovision، جهت‌یافتگی ناپیوستگی‌های موجود در تصاویر تعیین و با استفاده از نرم‌افزار Dips وضعیت ناپیوستگی‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور ارزیابی نتایج، برداشت ناپیوستگی به روش برداشت پنجره‌ای نیز انجام شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد دقت نتایج با استفاده از تصاویر پهپادی نسبت به روش برداشت پنجره‌ای افزایش قابل توجهی داشته است. همچنین روش مورد نظر علاوه بر کارایی بالاتر، زمان برداشت ناپیوستگی‌ها را کاهش داده و از سطح اطمینان بالاتری برخوردار است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]     Ren, Sh., Tao, Zh., He, M., Pang, Sh., Li, M., &   Xu, H. (2020). Stability analysis of open-pit gold mine slopes and optimization of mining scheme in Inner Mongolia China. Journal of Mountain Science (17) pp. 2997–3011.
[2]    Hudson, J.A., & Harrison, J. (1997). Engineering Rock Mechanics. Pergamon Press, London. ISBN 978-0-08-043864-1.
[3]    Grenon, M., Hadjigeorgiou, J., & Liu, Q. (1998). Quantifying in-situ rock block size and resulting fragment size distributions due to blasting. International Journal for Blasting and Fragmentation Fragblast pp. 205–218.
[4]    Wyllie, D.C., & Mah, C.W. (2005). Rock Slope Engineering, 4th ed. Taylor & Francis Group. ISBN 978-0415280013.
[5]    Slob, S., Turner, A. k., Bruining, J., & Hack, H. (2010). Automated rock mass characterization using 3-D terrestrial laser scanning.
[6]    Read, J., Stacey, P. (Eds.) (2011). Guidelines for Open Pit Slope Design. CSIRO Publishing. ISBN 978-0415874410.
[7]    Zhang, L., & Einstein, H.H. (1998). Estimating the Mean Trace Length of Rock Discontinuities. Rock Mechanics and Rock Engineering. (31) pp. 217–235.
[8]    Dershowitz, W.S., & Einstein, H.H. (1988). Characterizing rock joint geometry with joint system models. Rock Mechanics and Rock Engineering. (21) pp. 21–51.
[9]    Baffoe, P. E., Boah, F. N., & Afam, M. (2018). Mapping 3D Geological Structures and Predicting the Kinematics of the Pitwalls Using Photogrammetric Techniques: A Case Study. American Journal of Engineering Research (AJER). pp. 64-76.
[10] Tuckey, Z. (2012). An Integrated Field Mapping-Numerical Modelling Approach to Characterizing Discontinuity Persistence and Intact Rock Bridges in Large Open Pit Slopes. Simon Fraser University.
[11] Fillion, M., Hadjigeorgiou, J., Grenon, M., & Caumartin, R. (2019). Practical Considerations in Establishing the Statistical Reliability of Geomechanical Data. Geotechnical and Geological Engineering (38) pp. 169- 190.
[12] Medinac, F., & esmaeil., K. (2020). Integrating unmanned aerial vehicle phptogrammetry in design compliance audits ans structural modeling of pit walls. : Proceedings of the 2020 International Symposium on Slope Stability in Open Pit Mining and Civil Engineering, Australian Centre for Geomechanics, Perth, pp. 1439-1454.  
[13] Voyat, I., Roncella, R., Forlani, G., & Ferrero, A. M. (2006). Advanced techniques for geo structural surveys in modelling fractured rock masses: application to two Alpine sites. American Rock Mechanics Association, The 41st U.S. Symposium on Rock Mechanics, Golden, Colorado, pp.97-108.
[14] Tonon, F., Kottenstette, J. T. (2006). Summary Paper on the Morrison Field Exercise. American Rock Mechanics Association, The 41st U.S. Symposium on Rock Mechanics, Golden, Colorado, pp.77-96.
[15] Haneberg, W. C. (2008). Using close range terrestrial digital photogrammetry for 3-D rock slope modeling and discontinuity mapping in the United States. Bulletin of Engineering Geology and the Environment (67) pp. 457-469.
[16] Sturzenegger, M., & Stead, D. (2009). Close-range terrestrial digital photogrammetry and terrestrial laser scanning for discontinuity characterization on rock cuts. Engineering Geology. (106) pp. 163-182.
[17] Firpo, G., Salvini, R., Francioni, M., & Ranjith, P. G. (2011). Use of digital terrestrial photogrammetry in rocky slope stability analysis by Distinct Elements Numerical Methods. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. (48) pp. 1045-1054.
[18] Bonilla Sierra, V., Donzé, F. V., Scholtès, L., & Elmouttie, M. K. (2015). The use of photogrammetry and 3D Discrete Element Models to better assess Rock Slope Stability. Acta Geotechnica. 10(4) pp. 497-511.
[19] ملایی امام زاده, امین، بهاالدینی, مجتبی، سعیدی, غلامرضا، محمدی, حمیدرضا. (1398). تعیین حجم بلوک و شاخص مقاومت زمین شناسی GSI با استفاده از روش فتوگرامتری در معدن گل گهر سیرجان. نشریه مهندسی معدن 14(42): 47-58
[20] Wolf, P. R. & Dewitt, B. A. (2000). Elements of photogrammetry, with applications in GIS. Third Edition.McGraw-Hill, Boston. ISBN 9780071761123.
[21]  شکری, امیرحسین، صادقیان, سعید. (1400).  پیاده سازی کاداستر سه بعدی بر مبنای روش فتوگرامتری مبتنی بر پهپاد بدون استفاده از نقاط کنترل زمینی. فصلنامه علمی - پژوهشی اطالعات جغرافیایی. 65- 78.
[22] محمدی, حمیدرضا، منصوری, حمید، جلالی فر, حسین، (1394). تعیین جهت‌داری ناپیوستگی ها با استفاده از روش فتوگرامتری مطالعه موردی: معدن شماره 1 گل‌گهر. علوم زمین.203- 210.
[23] Wang, S., Zhang, W., Zhao, X.,  Sun, Q., & Dong, X. (2024). Automatic identification and interpretation of discontinuities of rock slope from a 3D point cloud based on UAV nap-of-the-object photogrammetry. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. (178) 105774.
[24] Kong, D.,  Saroglou, C.,  Wu,  F., Sha, P.,&  Li,  Bo. (2021). Development and application of UAV-SfM photogrammetry for quantitative characterization of rock mass discontinuities.  International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. (141) 104729.   
[25] Hartwig, M.E., & Santos, G.G.  (2024). Enhanced discontinuity mapping of rock slopes exhibiting distinct structural frameworks using digital photogrammetry and UAV imagery. Environmental Earth Sciences. (83) 624.
[26] Shahriari, H., Honarmand, M., Mirzaei, S., & Saffari, A. (2022). Application of Drone-Based Data for Directing Exploration Activities and Estimating Resources in Emperador Marble Quarry, Kerman Province, Iran. Journal of Mining and Environment. (13) PP. 253-267.
[27] محمدی, مهدی، محمدرضایی, حسن، علمی, محسن، اسفندیارپور, اکبر، بنی اسدی شهربابکی, عباس، امین زاده, مجید، شاهی مریدی, مسلم. (1402). بررسی پارامترهای ژئومکانیکی توده‏سنگ کوارتزمونزونیت پرفیری (لیت فاین)، معدن مس سرچشمه. پنجمین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک ایران.
[28] ADAM Technology, (2010). 3DM Analyst Mine Mapping Suite 2.3.4 User’s Manual.
[29]  فخری, سید آریا، ذاکری, حمزه، ورشوساز, مسعود، سرشت, محمدسعادت. (1401). ارزیابی توانایی روش فتوگرامتری پهپاد در آشکارسازی ترک روسازی جاده‌ها. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر. دوره ،54 شماره ،5 صفحات 1705 تا 1730.
[30] Coel, M., (2006). THE BENEFIT TO OPEN PIT ROCK SLOPE DESIGN OF GEOTECHNICAL DATABASES. International Symposium on Stability of Rock Slopes in Open Pit Mining and Civil EngineeringAt: Cape Town, South Africa. PP.97-116.
[31] Priest, S. D., (1993). Discontinuity analysis for rock engineering. Chapman and Hall, London. 473.