https://www.irsrmjournal.ir/ نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ fa daily 1 Fri, 22 May 2026 00:00:00 +0330 Fri, 22 May 2026 00:00:00 +0330 https://www.irsrmjournal.ir/article_244932.html کامپوزیت‌های پایه‌سیمانی، اغلب در معرض تغییرات دمایی گسترده‌ای قرار می‌گیرند که می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر رفتار شکست این مصالح داشته باشد. از آنجا که چقرمگی شکست حالت کششی پارامتری کلیدی در ارزیابی پایداری چنین سازه‌هایی محسوب می‌شود، این پژوهش به بررسی تجربی تأثیر متقابل دما بر چقرمگی شکست حالت کششی در نمونه‌های ملات سیمانی با هندسه‌های مختلف پرداخته است. از این‌روی، چهار هندسه نمونه مختلف (CSTBD، SCB، SECRBB و ENDB) تحت چهار سطح دمایی پس از یک چرخه تکرار مورد آزمایش قرار گرفتند. یافته‌ها الگوی رفتاری دوگانه‌ای را نشان داد. بدین صورت که، در دمای 10- درجه سانتی‌گراد، چقرمگی شکست در تمامی هندسه‌ها به‌طور میانگین 10.9 درصد افزایش یافت که بیش‌ترین آن مربوط به نمونه CSTBD با 14.44 درصد افزایش بود. این امر ناشی از افزایش سختی ماتریس سیمان و محدودیت در گسترش ریزترک‌ها در دمای پایین شناسایی شد. در مقابل، با افزایش دما تا 100درجه سانتی‌گراد، کاهش پیوسته چقرمگی شکست مشاهده شد که به ایجاد ریزترک‌های حرارتی خمیر سیمان نسبت داده شد. در این شرایط، نمونه‌هایی با هندسه ENDB با 33درصد کاهش، بیش‌ترین آسیب‌پذیری را نشان دادند. نتایج به وضوح نشان داد که میزان حساسیت به دما به‌طور معناداری در هندسه‌های مختلف، متفاوت است، به‌طوری‌که هندسه‌های CSTBD و SCB بیش‌ترین واکنش را در دمای منفی و هندسه‌های ENDB و SECRBB بیش‌ترین حساسیت را در برابر دماهای بالا نشان دادند. این مطالعه دید ارزشمندی برای طراحی بهینه سازه‌های پایه‌سیمانی در معرض تغییرت دمایی ارائه می‌دهد. https://www.irsrmjournal.ir/article_245850.html سایش دیسک‌های برشی یکی از مهم‌ترین عوامل محدودکننده بهره‌وری و افزایش هزینه‌های بهره‌برداری در ماشین‌های حفار تمام‌مقطع سنگ سخت (TBM) محسوب می‌شود. اگرچه مدل‌های متداول پیش‌بینی سایش عمدتاً بر شاخص‌های سایندگی سنگ و ویژگی‌های ذاتی توده‌سنگ استوار هستند، سهم پارامترهای عملیاتی ماشین در بسیاری از این مدل‌ها به‌صورت محدود یا غیرمستقیم لحاظ شده است. در پژوهش حاضر، با استفاده از داده‌های واقعی حاصل از حدود 18 کیلومتر حفاری تونل انتقال آب قمرود، چارچوبی تجربی برای پیش‌بینی نرخ سایش دیسک‌های برشی توسعه داده شد که در آن اثر هم‌زمان پارامترهای ژئومکانیکی و پارامترهای عملیاتی TBM مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، داده‌های عملکردی شامل نیروی عمودی وارد بر دیسک (Fn)، سرعت دوران کله‌حفار (RPM)، موقعیت شعاعی و مشخصات هندسی دیسک‌ها به همراه پارامترهای ژئومکانیکی نظیر مقاومت فشاری تک‌محوره سنگ (UCS) استخراج و تحلیل شدند. به منظور انعکاس تفاوت‌های مکانیزم بارگذاری و شرایط تنش در نواحی مختلف کله‌حفار، مدل‌های مستقل برای دیسک‌های مرکزی–میانی و محیطی توسعه یافت. نتایج تحلیل رگرسیون چندمتغیره نشان داد که مدل‌های پیشنهادی با ضرایب تعیین حدود 0.88 قادر به بازتولید مناسب رفتار سایش دیسک‌ها هستند و نقش غالب پارامترهای Fn، UCS و RPM را در کنترل نرخ سایش تأیید می‌کنند. اعتبارسنجی مستقل مدل‌ها با استفاده از آزمون‌های سایش دیسک در مقیاس کامل (FDAT) و تحت سطوح مختلف بارگذاری و سرعت دوران انجام شد که انحراف میان مقادیر پیش‌بینی‌شده و اندازه‌گیری‌شده را به کمتر از 20 درصد محدود نمود. همچنین مقایسه با مدل کلاسیک Gehring نشان داد که مدل توسعه‌یافته، انطباق بهتری با داده‌های واقعی پروژه داشته و قابلیت بالاتری در بازنمایی رفتار سایش تحت شرایط عملیاتی متغیر ارائه می‌کند. نتایج این پژوهش می‌تواند مبنایی برای بهینه‌سازی پارامترهای بهره‌برداری، برنامه‌ریزی مداخلات کله‌حفار و توسعه راهبردهای نگهداری پیشگیرانه در پروژه‌های حفاری مکانیزه سنگ سخت فراهم آورد. https://www.irsrmjournal.ir/article_245313.html 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. https://www.irsrmjournal.ir/article_246425.html مدل‌سازی فرآیندهای حرارتی، هیدرولیکی، مکانیکی و شیمیایی (THMC) در محیط‌های متخلخل و دارای شکستگی، یکی از چالش‌های اصلی در بسیاری از مسائل مهندسی زیرسطحی از جمله ذخیره‌سازی زمین‌شناسی CO₂، دفع پسماندهای هسته‌ای، سامانه‌های زمین‌گرمایی، مخازن نامتعارف و بهره‌برداری از هیدرات‌های گازی محسوب می‌شود. در این مقاله، مبانی نظری کوپلینگ THMC، معادلات حاکم، روش‌های عددی متداول و راهبردهای مختلف کوپلینگ مورد مرور و ارزیابی قرار گرفته‌اند. همچنین مزایا و محدودیت‌های روش‌های گسسته‌سازی دامنه و روش‌های مرزی در تحلیل مسائل چندفیزیکی مورد بحث قرار گرفته است. در ادامه، یک چارچوب ترمو-هیدرو-مکانیکی مبتنی بر روش ناپیوستگی جابجایی (DDM) برای محیط‌های متخلخل دارای شکستگی معرفی می‌شود. در این چارچوب، علاوه بر ناپیوستگی‌های مکانیکی، اثرات جریان سیال و انتقال حرارت نیز در قالب یک فرمول‌بندی کوپل‌شده لحاظ شده‌اند و میدان‌های تنش، فشار منفذی و دما با استفاده از توابع گرین و معادلات انتگرالی محاسبه می‌شوند. نتایج اعتبارسنجی با استفاده از داده‌های میدانی، حل‌های تحلیلی و مسائل معیار نشان می‌دهد که مدل قادر است رفتار وابسته به زمان محیط‌های پوروالاستیک، تکامل فشار منفذی و پاسخ‌های ترموالاستیک را با دقت مناسبی بازتولید کند. نتایج این مطالعه بیانگر ظرفیت بالای روش DDM در مدل‌سازی کارآمد مسائل THM در محیط‌های شکستگی‌دار و کاربرد آن در مسائل پیچیده ژئومکانیکی است. https://www.irsrmjournal.ir/article_246699.html تعیین دقیق پنجره ایمن وزن گل حفاری یکی از مسائل کلیدی در مهندسی حفاری است که نقش مهمی در جلوگیری از ناپایداری چاه، هرزروی گل و افزایش هزینه‌های عملیاتی دارد. در این پژوهش، جهت پیش‌بینی حداقل وزن گل زیر فشار شکست و حداکثر وزن گل بالاتر از فشار شکست، از مدل‌های ترکیبی یادگیری ماشین استفاده شده است. در این راستا، شبکه عصبی پرسپترون چندلایه با چهار الگوریتم بهینه‌سازی شامل الگوریتم کرم شب‌تاب، جستجوی گرانشی، کلونی زنبورعسل و الگوریتم رقابت استعماری ترکیب شد. داده‌های مورد استفاده شامل اطلاعات سه چاه از یک میدان گازی در جنوب ایران بوده که به سه بخش آموزش (70٪)، اعتبارسنجی (15٪) و آزمون (15٪) تقسیم شدند. نتایج آماری نشان داد که، «الگوریتم پرسپترون چندلایه- الگوریتم جستجوی گرانشی» از دیگر مدل‌ها، دقیق‌تر است. چنان-که زیرمجموعه آزمایشی الگوریتم مذکور، برای حداقل وزن گل زیر فشار شکست با مقدار ریشه میانگین مربعات خطای 12.283پوند بر اینچ مربع و ضریب تعیین0.90و حداکثر وزن گل بالای فشار شکست با ریشه میانگین مربعات خطا 12.536 پوند بر اینچ مربع و ضریب تعیین 0.9417 کمترین خطا را نشان داده‌اند. بر این اساس، استفاده از مدل‌های ترکیبی یادگیری ماشین می‌تواند دقت پیش‌بینی پنجره ایمن وزن گل را به‌طور قابل توجهی افزایش دهد و به‌عنوان ابزاری کارآمد در تصمیم‌گیری‌های عملیاتی حفاری مورد استفاده قرار گیرد.