نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

تحلیل پایداری شیب با استفاده از روش المان مجزا با در نظر گرفتن اثرات جریان سیال در معادن روباز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی انگلیسی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه آزاد اسلامی واحد سیرجان، سیرجان، ایران.
2 دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد، ایران
چکیده
جریان آب زیرزمینی و زیرسطحی ممکن است باعث ناپایداری در معادن روباز شود. آب موجود در منافذ منجر به اعمال فشار به سنگ ها، کاهش تنش موثر و کاهش مقاومت برشی شیب سنگ ها می شود. یعنی فشار آب باعث ناپایداری در نیمکت های روباز می شود. در پژوهش حاضر، ما از روش عناصر متمایز همه کاره و پیچیده برای بررسی تأثیر جریان آب بر پایداری دیواره گودال یکی از معادن گل گهر کرمان، ایران استفاده کردیم. نتایج عددی نشان داد که هر چه فاصله سطح آب از تاج نیمکت اول معدن یعنی سطح زمین کمتر باشد میزان جریان در ناپیوستگی ها بیشتر می شود. همچنین نتایج نشان داد که ضریب ایمنی کلی شیب با کاهش سطح آب یعنی زهکشی افزایش می یابد. برای سطح آب با ارتفاع 57 متر نسبت به سطح زمین (تاج نیمکت اول) ضریب ایمنی 0.78 برآورد می شود. همین موضوع برای سطح آب با ارتفاع 150 متر ضریب ایمنی 1.1 را نشان می دهد که ضریب ایمنی آن نسبت به مورد قبلی افزایش یافته است. ضریب ایمنی به‌دست‌آمده از روش عددی در مقایسه با نتایج به‌دست‌آمده از روش‌های تحلیلی Janbu و Bishop اعتبار مدل‌سازی را تأیید می‌کند. علاوه بر این، خرابی‌های نیمکت‌ها حاکی از وقوع لغزش و واژگونی مسطح در این شیب معدن است. برای این مورد پیشنهاد می شود سطح سطح ایستابی را کاهش داده تا به حالت پایدار در این معدن برسد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] Hoek ,E and Bray,J. Rock slope engineering, A.A. Balkema (1981).
 [2] Jiao, J.J., X.S. Wang, and S. Nandy, Confined groundwater zone and slope instability in weathered igneous rocks in Hong Kong. Engineering Geology,. 80(1): p. 71-92 (2005).
 [3] Predrag Miscevic*,. Goran Vlastelica,”‘Impact of weathering on slope stability in soft rock mass “Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 6 (2014) 240e250.
 [4] M. Rabie,. “Comparison study between traditional and finite element methods for slopes under heavy rainfall”. HBRC Journal (2014) 10, 160–168
 [5] Niu Zhiguo,.et al.” The stability analysis of the dike slope in Bdg reservoir under the seepage of flood”. Procedia Engineering 15 (2011) 5263 – 5267
 [6] W. Shao, Th. Bogaard, M. Bakker. “How to Use COMSOL Multiphysics for coupled dual-permeability hydrological and slope stability modeling” Procedia Earth and Planetary Science 9 ( 2014 ) 83 – 90.
 [7] GAO Yu-kun, Bao Na, ZHANG Ying-hua, JIANG Li-ming, HUANG Zhi-an,. “Research on index system of rock slope safety evaluation for open pit mine”,. Procedia Engineering 26 (2011) 1692 – 1697
 [8] Zhao Weifeng, Zhao Lianheng, Deng Dongping,. “Improved Sliding Surface Search Method for Stability Analysis of Complex Slopes”. 2012 International Conference on Structural Computation and Geotechnical Mechanics.
 [9] Mohammed Ahmadi-Adli, N. Kartal Toker, Nejan Huvaj,. “Prediction of seepage and slope stability in a flume test and an experimental field case “.Procedia Earth and Planetary Science 9 ( 2014 ) 189 – 194
 [10] Setyananda, A., Novi Hartami, P., Maulana, Y., Jamal Tuheteru, E., Korra Herdyanti, M., & Putra, D. (2024). Analysis of the Influence of Groundwater Level on Slope Stability at Highwall PT. X, South Kalimantan. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 1339, Issue 1, p. 012029). IOP Publishing. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1339/1/012029.
 [11] Sanei, M. (2023). Development of Mohr-Coulomb criterion elastoplastic integration algorithm scheme for rock. Journal of Petroleum Geomechanics. https://doi.org/10.22107/jpg.2023.413537.1209.
 [12] Sanei, M., Devloo, P. R. B., Forti, T. L. D., Durán, O., & Santos, E. S. R. (2021). An Innovative Scheme to Make an Initial Guess for Iterative Optimization Methods to Calibrate Material Parameters of Strain-Hardening Elastoplastic Models. In Rock Mechanics and Rock Engineering (Vol. 55, Issue 1, pp. 399–421). Springer Science and Business Media LLC. https://doi.org/10.1007/s00603-021-02665-y.
 [13] Fellenius, W. (1936) “Calculation of the stability of earth dams.” In proceeding of the 2nd congress on large dams, Washington, D.C., Vol. 4, U.S. Government Printing Office.
 [14] Bishop, A.W. (1955) “The use of the slip circle in the stability analysis of slope.” Geotechnique, 5(1), 7-17.
 [15] Janbu, N. (1954) Stability analysis of slopes with dimensionless parameters Harvard Soil Mech. Ser.
 [16] Janbu, N. (1973) Earth pressures and bearing capacity calculations by generalized procedure of slices.
 [17] Morgenstern, N. R., Price, V. E. (1965) The analysis of the stability of general slip surfaces. Geotechnique, 15, 79-93.
 [18] Spencer, A. (1967) “A method of analysis of the stability of embankments assuming parallel interslice forces.” Geotechnique, Vol.17(1), 11- 26.
 [19] Sarma, S. K. (1973). Stability analysis of embankments and slopes. In Géotechnique (Vol. 23, Issue 3, pp. 423–433). Thomas Telford Ltd. https://doi.org/10.1680/geot.1973.23.3.423
[20] Hudson, J., & Harrison, J. (2000). Engineering Rock Mechanics: An Introduction to the Principles (Vol. Second Impression 2000, p. 114). London: Elsevier Science Ltd.
 [21] Sanei, M., Faramarzi, L., Goli, S. et al. Development of a new equation for joint roughness coefficient (JRC) with fractal dimension: a case study of Bakhtiary Dam site in Iran. Arab J Geosci 8, 465–475 (2015). https://doi.org/10.1007/s12517-013-1147-3.
 [22] Sanei, M., Faramarzi, L., Fahimifar, A., Goli, S., Mehinrad, A., & Rahmati, A. (2015). Shear strength of discontinuities in sedimentary rock masses based on direct shear tests. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences (Oxford, England: 1997), 75, 119–131. doi:10.1016/j.ijrmms.2014.11.009.
 [23] Eldebro C (2003) Rock mass strength—a review. Technical Report, Lulea˚ University of Technology, Lulea.