تحلیل پایداری دینامیکی دامنه‌های سنگی معدن سونگون به روشهای تعادل حدی و عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم زمین، دانشگاه تبریز

2 گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز

چکیده

معدن مس سونگون در استان آذربایجان‌شرقی و در فاصله 45 کیلومتری شمال شهرستان ورزقان واقع شده است. در این مطالعه به منظور بررسی ضریب پایداری و میزان جابجایی دامنه‌ها، سه مقطع در محدوده معدن انتخاب شده و مورد تحلیل تعادل‌ حدی و عددی قرار گرفتند. برای تحلیل تعادل حدی (به روش بیشاپ و جانبو) و عددی و تعیین ضریب پایداری و میزان جابجایی با اعمال اثر زلزله، از نرم‌افزارهای SLIDE و UDEC، استفاده شده است. نتایج نشان داد که ضریب پایداری در برابر گسیختگی در شرایط استاتیکی بیشتر از 4/1 و در شرایط دینامیکی برای شتاب مبنای طرح برابر g 35/0 در محدوده بین 92/0 تا 2/1 قرار می‌گیرد. در شرایطی که شتاب مبنای طرح برابر g42/0 باشد مقدار ضریب ایمنی به 8/0 تا 05/1 کاهش یافته و در بیشتر محدوده معدن بویژه با استفاده از روش جانبو کمتر از یک خواهد بود و سطح وسیعی از دامنه‌های سنگی معدن ناپایدار خواهند شد. البته در پله‌های استخراج حتی با اعمال شتاب g35/0 نیز احتمال گسیختگی بصورت محدود وجود دارد. بر اساس نتایج بدست آمده از تحلیل عددی، بطور کلی جابجایی‌ها در قسمت غربی معدن (پایین‌دست دامنه‌ها) بیشتر از محدوده‌های شرقی معدن می‌باشد. بیشترین مقدار جابجایی در حالت دینامیکی با شتاب g 42/0 در مقطع 2 (قسمت میانی معدن) با بیش از 40 سانتی‌متر خواهد بود مقدار جابجایی‌های در پله‌های استخراج بیشتر از دامنه‌های سنگی می‌باشد و پتانسیل وقوع گسیختگی نوع واژگونی نسبت به سایر انواع دیگر بیشتر است

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Dynamic stability analysis of rock-slopes of the Sungun mine using equilibrium and numerical methods

نویسندگان [English]

  • Ghodrat Barzegari 1
  • Mousa Fathi 2
1 Department of Earth Sciences,, University of Tabriz
2 Department of Earth Sciences, University of Tabriz, Iran
چکیده [English]

In this paper, stability analysis of the slopes on Sungun mine was investigated. Sungun mine located in East Azerbaijan province, 45 km north of Varzaghan city. In order to investigate the stability coefficient and the rate of displacement on the slopes, three sections were selected and analyzed by numerical and equilibrium methods using SLIDE and UDEC models. The results showed that the coefficient of slope stability against failure in static conditions is more than 1.4 and in dynamic conditions with cosidering of the design based acceleration (DBA) of 0.35 g, it will be in the range of 0.92 to 1.2. In the case of applying acceleration of 0.42 g, the safety coefficient decreased to 0.8 and 1.05 and in most of the mine area, especially by Janbu method, it will be less than 1 and occurance of instability in wide range of the studied mine area is possible. However, in the extraction benches even with the application acceleration of 0.35 g, a limited chance of failure is possible. Based on the numerical analysis results, the displacements in the western part of the mine (downstream of the mine slopes) are generally higher than the eastern part of the mine. The maximum dynamic displacement in DBA of 0.42 g will be happen at section 2 (middle part of the mine) with the amount of more than 40 cm. In the entire of the mine area, the occurrence of toppling failure is dominant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Slope stability
  • Rock slopes
  • Limit equilibrium
  • Numerical analysis
  • Sungun mine
آذرافزا، م.، اصغری کلجاهی، ا.، مشرفی­ فر، م.، 1394. تحلیل پایداری دینامیکی دامنه‌های سنگی درزه‌دار تحت شرایط زمین‌لرزه مطالعه موردی: محدوده فلر گاز فاز 7 مجتمع گاز پارس جنوبی- عسلویه.  نشریه انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، دوره 8، شماره 1و2، صفحه 67 تا 78.
آذرافزا، م.،قاضی فرد، ا.، اصغری کلجاهی، ا.، 1397. مدل‌سازی گسیختگی واژگونی بلوکی-خمشی پیشرونده با استفاده از روش عددی المان مجزا، مطالعه موردی: منطقه ویژه پارس جنوبی. نشریه انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، دوره 10، شماره 1 و2، صفحه 61 تا 73.
برزگری، ق.، فتحی، م.، 1397. پهنه‌بندی پتانسیل گسیختگی شیب‌های سنگی معدن مس سونگون بر اساس امتیاز توده‌ی سنگ (SMR) و تحلیل سلسله مراتبی(AHP) . نشریه انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، دوره 11، شماره 2، صفحه 99 تا 113.
بالاگر، و.، 1391. تحلیل پایداری شیروانی مشرف به ساختگاه کارخانه کانه آرائی معدن مس سونگون تحت بارگذاری زلزله به کمک نرم افزار UDEC2D، پایان­ نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره).
پارسایی، م.، 1389. تحلیل شرایط ژئومکانیکی و پایداری توده سنگ معدن مس سونگون با مدلسازی عددی، فصلنامه علمی پژوهشی زمین و منابع واحد لاهیجان، صفحه 31 تا 42.
جوکار، ا.، 1394. تحلیل و مدل­سازی عددی تأثیر بارهای دینامیکی بر پایداری معدن سرب و روی انگوران،، پایان­ نامه کارشناسی ارشد،  دانشگاه زنجان، دانشکده مهندسی معدن.
شرکت مهندسین مشاور زمین ژرفاب، 1388. مطالعه میزان ریسک پایداری و سیستم رفتار نگاری دیواره مشرف به نوار نقاله و سنگ شکن، گزارش تحلیل پایداری، ارائه سیستم پایدارسازی و طراحی سیستم پایش، شرکت ملی صنایع مس ایران مجتمع مس سونگون.
موسوی، م.، یاراحمدی بافقی، ع.، بخشی، ح.، 1388. تحلیل پایداری دیواره غربی معدن مس سرچشمه با استفاده از روش المان مجزای سه بعدی، نشریه دانشکده فنی، صفحه 311 تا 323.
نظری، ا.، 1397. تحلیل پایداری شیب معدن سنگ‌آهن شمس‌آباد، پایان­ نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود.
یعقوبی، ا.، شمس­الدین­سعید، م.، معارف­وند، پ، 1395. تحلیل پایداری و ارزیابی ریزش سنگین مجدد در دیواره معدن روباز انگوران، نشریه علمی- پژوهشی روش­های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن، صفحه 33 تا 45.
Azarafza, M., Akgün, H., Feizi-Derakhshi, M.R., Azarafza, M., Rahnamarad, J. and Derakhshani, R., 2020a. Discontinuous rock slope stability analysis under blocky structural sliding by fuzzy key-block analysis method. Heliyon, 6(5): 03907.
Azarafza, M., Akgün, H., Ghazifard, A. and Asghari-Kaljahi, E., 2020b. Key-block based analytical stability method for discontinuous rock slope subjected to toppling failure. Computers and Geotechnics, 124: p.103620.
Azhari, A., Yarahmadi, A., and Faramarzi, L., 2012. Dynamic analysis of tectonic blocks 1 and 2 of Choghart Open-Pit mines under earthquake. in 9th International Congress on Civil Engineering, Isfahan, Iran.
Bakhtiyari, E., Almasi, A., Cheshomi, A., & Hassanpour, J., 2017. Determination of shear strength parameters of rock mass using back analysis methods and comparison of results with empirical methods. European Journal of Engineering Research and Science, 2(11): 35-42.
Bednarczyk, Z., 2017. Slope stability analysis for the design of a new lignite open-pit mine. Procedia engineering, 191: 51-58.
Huang, Y. H., 2014. Slope stability analysis by the limit equilibrium method: Fundamentals and methods. American Society of Civil Engineers.
Lana, M.S., 2014. Numerical modeling of failure mechanisms in phyllite mine slopes in Brazil. International Journal of Mining Science and Technology, 24(6): 777-782.
Meng, Z., Hou, Y., Guo, L., Wang, F., Liu, K., Qi, G. and Ma, J., 2021. Discrete element simulation analysis of the bending and toppling failure mechanisms of high rock slopes. Geofluids, 2012 (84):1-12.
Pankow, K. L., Moore, J. R., Hale, J. M., Koper, K. D., Kubacki, T., Whidden, K. M., & McCarter, M. K. 2014. Massive landslide at Utah copper mine generates wealth of geophysical data. GSA Today, 24(1): 4-9.
Qi, K., Tan, Z. and Li, W., 2017. Stability analysis and optimum reinforcement design for an intense weathered rock slope. Earth and Environmental Science, 64(1): p. 012014
Qian, Z. G., Li, A. J., Lyamin, A. V., & Wang, C. C., 2017. Parametric studies of disturbed rock slope stability based on finite element limit analysis methods. Computers and Geotechnics, 81: 155-166.
Raghuvanshi, T. K., 2017. Plane failure in rock slopes–A review on stability analysis techniques. Journal of King Saud University-Science, 31(1): 101-109.
Sarfaraz, H. and Amini, M., 2020. Numerical simulation of slide-toe-toppling failure using distinct element method and finite element method. Geotechnical and Geological Engineering, 38(2): 2199-2212.
Shamsoddin, S. M., Maarefvand, P., & Yaaghubi, E., 2016. Optimizing and slope determination of final wall for Maiduk Mine with consideration of destabilizer factors, International Journal of Mining Science and Technology. 26(3): 501-509.
Soren, K., Budi, G., & Sen, P., 2014. Stability analysis of open pit slope by finite difference method. International Journal of Research in Engineering and Technology, 3(5): 326-334.
Zheng, Y., Wang, R., Chen, C., Sun, C., Ren, Z. and Zhang, W., 2021. Dynamic analysis of anti-dip bedding rock slopes reinforced by pre-stressed cables using discrete element method. Engineering Analysis with Boundary Elements, 130: 79-93.