نشریه زمین شناسی مهندسی

---

تعیین مقاومت فشاری تک­محوری (UCS) سنگ در بیش‌تر پروژه­های مهندسی ضروری است. در حفاری‌های عمیق برای دست‌یابی به منابع هیدروکربوری و یا حفاری­های اکتشافی برای تونل­های عمیق تهیۀ نمونۀ مناسب برای اندازه­گیری مستقیم UCS مشکل، هزینه­بر و گاهی غیرممکن است. بنا بر این استفاده از روش­های غیرمستقیم (نظیر استفاده از خرده­های حفاری) برای تخمین UCS متداول شده است. استفاده از نفوذ کننده‌ای سخت که به داخل خرده سنگ تثبیت شده در یک چسب نگه‌دارنده نفوذ می‌کند و به‌عنوان آزمایش نفوذ¹ شناخته می­شود، یکی از این روش­ها است. در این مقاله تعداد 8 نمونه سنگ آهک میکرایتی تهیه و پس از تعیین UCS آن‌ها در آزمایشگاه، نمونه­ها خرد و آزمایش نفوذ با نفوذ کننده­هایی به قطرهای 6/0، 8/0 و 1 میلی‌متر روی 720 خرده ذره با اندازه­های 2، 3 و 4 میلی‌متر انجام شده و نیروی انتقال بحرانی (CTF) که معرف مقاومت نهایی خرده ذره در مقابل ورود نفوذکننده به داخل آن است، تعیین شده است. روابط تجربی بین UCS و CTF برای نمونه­ها و نفوذکننده‌های با قطرهای مختلف با R² &ge 0.78 پیشنهاد شده است. با استفاده از رگرسیون چند متغیره، رابطه­ای کلی بین UCS، CTF، اندازۀ ذرات (D) و قطر نفوذکننده (I) با R = 0.85 ارائه شده است. صحت روابط تجربی پیشنهادی با انجام 135 آزمایش نفوذ روی 3 نمونه سنگ آهک میکرایتی و مقایسه UCS اندازه­گیری شده در آزمایشگاه با UCS تخمین زده شده ارزیابی شده که شباهت 88% آن‌ها نشان دهندۀ رواداری روابط تجربی پیشنهادی در تحقیق حاضر است.

---

در این مطالعه نسبت به شناسایی عوامل مهم در ریزش دیواره معادن طلای موته از جمله دیواره شرقی معدن چاه خاتون پرداخته است. بنابراین با توجه به تنوع شیست­ها در معادن طلای چاه­خاتون و سنجده (دو معدن فعال در این مجتمع معدنی) با مطالعه کانی شناسی سنگ­های شیستی در معدن طلای موته، در راستای تشخیص عوامل مختلف در تغییرات مقاومت سنگ انجام گردیده است. لذا تعداد ده نمونه از شیستهای دیواره معادن در حال استخراج طلای موته در دیواره­هایی از معدن که ایجاد مشکل یا دارای اهمیت بیشتری در طرح استخراجی این معادن داشت، جهت انجام مطالعات کانی شناسی آزمایشات XRD و XRF انجام شده است. همچنین روی این شیستها آزمایش­های مقاومت فشاری تک محوری^[1] و برزیلین^[2] به منظور برآورد خواص مکانیکی و تعیین کیفیت توده سنگ در دیواره های معدنی اقدام گردیده است. نتایج حاکی از این است که مقاومت فشاری تک­محوری و برزیلین در شیستها نسبت مستقیم با درصد Sio₂ داشته و با میزان Al₂o₃ نسبت عکس دارد و همچنین با ساختارهای ثانویه نسبت عکس دارد. عواملی نظیر وجود ساختارهای ثانویه، سطح تورق ممتد، اندازه ذرات و ترکیب کانی­شناسی نقش مهمی در نحوه شکست این سنگها بازی می­کند. مقاومت فشاری تک محوری شیستها از 10 مگاپاسکال تا 72 مگاپاسکال و مقاومت برزیلین از 1.9 تا 10.2 مگاپاسکال متغیر می باشد. کمترین مقاومت فشاری تک محوری در سنگهای شدیداً هوازده با درصد سیلیس متوسط می­باشد. نوع کانی­های رسی در پایداری دیواره معدنی مؤثر می باشد، با این حال وجود کانی رسی مونتموریلونیت در دیواره شرقی معدن چاه خاتون مشاهده گردیده و با وجود درصد سیلیس بالا مقاومت سنگ در حد متوسط می­باشد. مقاومت فشاری تک محوری نمونه­های تر و خشک در سنگهایی که کانی موسکویت و کانی رسی مونتموریلونیت در آن وجود داشته، تفاوت بیشتری با سایر سنگها داشته است. به طوریکه سنگهای دارای کانی رسی ایلیت مقاوم تر از کانیهای اسمکتیت و مونتیموریلونیت دار می­باشند. به طور کلی مقاومت شیستها به عوامل مختلفی وابسته می­باشد و اهمیت کانی شناسی شیست با توجه به دخالت در تشکیل ساختار های ثانویه در آن از اهمیت بالایی برخوردار است.

---

مقاومت تک محوری و مدول الاستیسیته سنگ ها در مهندسی ژئوتکنیک، مکانیک سنگ و مهندسی زمین شناسی، جزو پارامترهای حیاتی در طراحی می باشد. بدین منظور از دو روش رگرسیون اجزا اصلی و روش هیبریدی الگوریتم بهینه سازی ذرات بر مبنای ماشین های برداری رگرسیون استفاده شده است. پارامترهای استفاده شده در این مدلسازی شامل سرعت موج فشاری، نسبت پواسون و تخلخل دینامیکی می باشد. مدل سازی بر مبنای نتایج حاصل از آزمایش مقاومت تک محوری فشاری و التراسونیک بر روی 115 نمونه سنگ آهک انجام شده است. دقت مدل های توسعه یافته با استفاده از شاخص های آماری شامل ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای مطلق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که دقت هر دو روش در تخمین پارامترهای هدف بالا می باشد. مقدار الگوریتم بهینه سازی ذرات به منظور تعیین بهینه حالت محدودیت جعبه و حالت اپسیلون مورد استفاده قرار گرفت. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت تک محوری با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.78، 22.45 و 0.363 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.76، 22.51 و 0.357 بدست آمده است. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت مدول الاستیسیته با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.71، 34.23 و 0.421 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.7، 34.23 و 0.43 بدست آمده است.مدل سازی در روش رگرسیون ماشین برداری به استفاده از چهار تابع کرنل خطی، درجه دوم، مکعبی و گوسین انجام شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد تابع کرنل درجه دوم نتایج بهتری در تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته ارائه می کند. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت تک محوری با استفاده از تابع کرنل در ماشین های بردار پشتیبان به ترتیب 0.83، 16.98 و 0.329 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.76، 22.15 و 0.296 بدست آمده است. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت مدول الاستیسیته با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.73، 29.11و 0.45 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.7 ، 25.67 و 0272 بدست آمده است.مدل سازی در روش رگرسیون ماشین برداری به استفاده از چهار تابع کرنل خطی، درجه دوم، مکعبی و گوسین انجام شد. به علاوه، مقایسه نتایج حاصل از رگرسیون اجزا اصلی و ماشین برداری رگرسیون نشان می دهد که ماشین برداری رگرسیون نتایج بهتری را ارائه می نماید.