نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

بررسی پایداری دیواره‌شمالی معدن طلای زرشوران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه آموزشی مکانیک سنگ، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
2 گروه آموزشی مکانیک سنگ، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
10.22034/irsrm.2026.579093.1076
چکیده
پایداری شیب در معادن روباز از چالش‌های اساسی مهندسی معدن و مکانیک سنگ است که تحت تأثیر همزمان عوامل زمین‌شناسی، هندسی و هیدروژئولوژی قرار دارد، بنابراین در این پژوهش، پایداری دیواره‌ شمالی معدن طلای زرشوران با استفاده از مدل‌سازی عددی سه‌بعدی در نرم‌افزار 3DEC مورد ارزیابی قرار گرفت. به‌منظور افزایش اعتبار مدل عددی، پارامترهای ژئومکانیکی توده‌سنگ با استفاده از رویکرد تلفیقی شاخص مقاومت زمین‌شناسی (GSI) و آنالیز برگشتی کالیبره و تصحیح شدند تا پارامترهای مدل بیشترین انطباق را با شرایط واقعی توده‌سنگ داشته باشند. نتایج مدل‌سازی در شرایط طبیعی پیش از معدنکاری نشان داد که ضریب ایمنی کلی توده‌سنگ برابر با 8 بوده و بیانگر پایداری بسیار بالای دیواره است، درحالی‌که اثر آب‌های زیرزمینی در ترازهای پایین تنها موجب جابجایی‌های بسیار جزئی با بیشینه‌ا‌ی حدود 1x10-7 متر و با ماهیت خزشی در مرز تماس واحدهای سنگی شده است. با شبیه‌سازی هندسه‌ی کاواک نهایی و حذف بخشی از توده‌ی آهکی، نتایج نشان داد که با پیشرفت معدنکاری و کاهش اثر وزنی پایدارکننده، ضریب ایمنی دیواره‌ها به مقدار 1.5 کاهش می‌یابد. خروجی‌های 3DEC حاکی از تمرکز بیشینه‌ی نرخ کرنش برشی در حدود 2x10-1s-1∼ و بیشینه‌ای سرعت جابجایی بلوک‌ها در حدود 1.7x10-5m⁄s در بخش مرکزی دیواره است، به‌گونه‌ای که جهت جابجایی‌ها هم‌راستا با شیب و سطوح ضعف بوده و بیانگر آغاز لغزش تدریجی واحد آهکی بر روی واحد شیستی و کاهش مقاومت برشی در سطح تماس می‌باشد، نتایج این مطالعه اهمیت کالیبراسیون تلفیقی پارامترها و به‌کارگیری مدل‌سازی سه‌بعدی DEM را برای ارزیابی قابل اعتماد پایداری شیب‌ها و مدیریت بلندمدت و ریسک‌های ژئوتکنیکی در معادن روباز نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

 [1]    Alejano, L. R., González-Cao, J., & Alonso, E. (2022). Geological Strength Index (GSI): Applications, improvements and limitations in rock engineering practice. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 14(5), 1365–1381. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2022.02.005
[2]    Armaghani, D. J., Asteris, P. G., Hasanipanah, M., & Tarinejad, R. (2023). Evaluation of rock mass geomechanical parameters using geological and discontinuity characteristics. Engineering Geology, 322, 107152. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2023.107152
[3]    Brady, B. H. G., & Brown, E. T. (2006). Rock mechanics for underground mining (3rd ed.). Springer.
[4]    Chen, X., Zhang, Q., & Zhao, J. (2023). Three-dimensional numerical analysis of rock slope stability considering complex geological structures. Engineering Geology, 318, 107081.
[5]    Cundall, P. A., & Strack, O. D. L. (1979). A discrete numerical model for granular assemblies. Géotechnique, 29(1), 47–65. https://doi.org/10.1680/geot.1979.29.1.47
[6]    Deng, H., Zhao, X., & Li, P. (2023). Three-dimensional discontinuity interaction analysis in jointed rock slopes using distinct element modelling. Computers and Geotechnics, 160, 105561. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2023.105561
[7]    Duncan, J. M., & Wright, S. G. (2005). Soil strength and slope stability (2nd ed.). John Wiley & Sons.
[8]    Eberhardt, E., Stead, D., & Coggan, J. S. (2004). Numerical analysis of initiation and progressive failure in natural rock slopes: The 1991 Randa rockslide. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 41(1), 69–87. https://doi.org/10.1016/S1365-1609(03)00074-5
[9]    Ferreira, F., Sousa, R. L., & Miranda, T. (2023). Three-dimensional DEM analysis of structurally controlled rock slope failures in open-pit mines. Rock Mechanics and Rock Engineering, 56(11), 9125–9143. https://doi.org/10.1007/s00603-023-03514-8
[10] Gao, F., Stead, D., & Coggan, J. (2023). Influence of geomechanical parameter uncertainty on rock slope stability assessment. Rock Mechanics and Rock Engineering, 56, 2151–2167.
[11] Goodman, R. E. (1989). Introduction to rock mechanics (2nd ed.). John Wiley & Sons.
[12] Hart, R. D., Cundall, P. A., & Lemos, J. V. (1988). Formulation of a three-dimensional distinct element model—Part I: A scheme to detect and represent contacts in a system composed of many polyhedral blocks. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 25(3), 117–125. https://doi.org/10.1016/0148-9062(88)92264-1
[13] Hoek, E., & Bray, J. W. (1981). Rock slope engineering (3rd ed.). Institution of Mining and Metallurgy.
[14] Hoek, E., & Brown, E. T. (2019). The Hoek–Brown failure criterion and GSI – 2018 edition. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 11(3), 445–463. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2018.08.001
[15] Itasca Consulting Group. (2023). 3DEC – Three-dimensional distinct element code: User’s manual. Itasca Consulting Group.
[16] Jing, L. (2003). A review of techniques, advances and outstanding issues in numerical modelling for rock mechanics and rock engineering. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 40(3), 283–353. https://doi.org/10.1016/S1365-1609(03)00013-3
[17] Jing, L., & Hudson, J. A. (2002). Numerical methods in rock mechanics. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 39(4), 409–427. https://doi.org/10.1016/S1365-1609(02)00065-5
[18] Kumar, R., Verma, A. K., & Singh, T. N. (2024). Numerical assessment of deep open-pit slope instability using three-dimensional distinct element modelling. International Journal of Mining Science and Technology, 34(1), 87–101. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2023.11.006
[19] Liu, P., Chen, Y., & Stead, D. (2024). Integrated hydro-mechanical analysis of open-pit rock slopes using 3D distinct element modelling. Engineering Geology, 334, 107512. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2024.107512
[20] Mendes, R., Silva, F., & Rocha, M. (2023). Integrated GSI and back-analysis approach for geomechanical characterization of open-pit mine slopes. Engineering Failure Analysis, 151, 107425. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107425
[21] Rahimi, M., & Hasanpour, R. (2022). Geomechanical characterization and slope stability assessment in fractured rock masses using GSI-based approaches. International Journal of Mining Science and Technology, 32(6), 1241–1254. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2022.08.005
[22] Sari, M., Koca, M. Y., & Ozcan, N. T. (2024). Back-analysis-based calibration of rock mass parameters for slope stability evaluation in fractured rock masses. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 83, 214. https://doi.org/10.1007/s10064-024-03612-4
[23] Singh, R., Rao, K. S., & Ayothiraman, R. (2022). Uncertainty in rock mass parameters and its influence on numerical slope stability analysis. Geotechnical and Geological Engineering, 40, 2955–2970. https://doi.org/10.1007/s10706-021-01945-3
[24] Stead, D., Donati, D., Wolter, A., & Sturzenegger, M. (2022). Advances in rock slope stability analysis and modelling techniques. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 14(1), 1–23. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2021.11.007
[25] Stead, D., & Wolter, A. (2015). A critical review of rock slope failure mechanisms: The importance of structural geology. Journal of Structural Geology, 74, 1–23. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2015.02.002
[26] Sun, W., Zhao, T., & Li, H. (2023). Numerical investigation of rock slope deformation considering geological uncertainty. Computers and Geotechnics, 158, 105428. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2023.105428
[27] Wang, S., Chen, Z., & Liu, H. (2024). Integrated 3D numerical modelling for stability assessment of open pit mine slopes. International Journal of Mining Science and Technology, 34(2), 345–356. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2024.01.004
[28] Wyllie, D. C., & Mah, C. W. (2004). Rock slope engineering: Civil and mining (4th ed.). Spon Press.
[29] Xu, Q., Wang, F., & Li, S. (2023). Influence of discontinuity persistence on failure mechanisms of rock slopes based on DEM simulations. Rock Mechanics and Rock Engineering, 56, 7821–7839. https://doi.org/10.1007/s00603-023-03465-0
[30] Zhao, J., Li, X., & Liu, Q. (2021). Three-dimensional discrete element modelling of rock slope failure mechanisms. Rock Mechanics and Rock Engineering, 54, 5237–5253. https://doi.org/10.1007/s00603-021-02567-9
[31] Zhou, Y., Chen, G., & Sun, X. (2022). Three-dimensional numerical investigation of excavation-induced deformation in open-pit mine slopes. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 159, 105210. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2022.105210

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 21 خرداد 1405