نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسنده

عضو هیئت علمی بخش مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان، کرمان، ایران.

چکیده

یکی از مواردی که همواره مورد توجه مهندسین سنگ قرار دارد، عدم قطعیت موجود در پارامترهای مورد نیاز در تحلیل و طراحی سازه‏ های سنگی است که ناشی از روابط توسعه داده شده و ماهیت ذاتی سنگ می ‏باشد. مدول دگرشکلی یکی از پارامترهای ژئومکانیکی است که کاربرد فراوانی در تحلیل و طراحی‏ ها دارد. اما تخمین این پارامتر با روش ‏های تجربی همواره با عدم قطعیت همراه است و این موضوع باعث تردید مهندسان کاربردی در تصمیم گیری‏ ها می شود. هدف از این مقاله توسعه مفهوم جدیدی با عنوان ماتریس عدم قطعیت برای تخمین عملی مدول دگرشکلی با درجه قطعیت بالاتر است. در ابتدا روش تخمین مدول دگرشکلی با استفاده از ماتریس عدم قطعیت و روش‏ های آماری بیان شده و سپس با استفاده از ماتریس عدم قطعیت و توزیع t دامنه‏ ای که مدول دگرشکلی مورد نظر در آن می‏ تواند تغییر کند تعیین می ‏شود. به منظور مطالعه موردی و برای تشکیل درآیه‏ های ماتریس عدم قطعیت، از مدل‏ هایی که تنها تابع سیستم طبقه‏ بندی توده‏ سنگ RMR هستند و از داده ‏های شیروانی ‏های ماسه‏ سنگ سازند کهر استفاده شد. نتایج بیانگر این است که، پیش‏ بینی مدول دگرشکلی توده‏ سنگ با روش توسعه داده شده در مقایسه با روش ‏های متداول از قطعیت بیشتری برخوردار است. همچنین مدول دگرشکلی با حد اطمینان %95 برای شیروانی مذکور در دامنه 23.67-30.00(GPa) قرار دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Utilizing the uncertainty matrix in estimation of rock mass deformation modulus on the basis of empirical relations

نویسنده [English]

  • Mehdi Mohammadi

Faculty Member, Mining Engineering Department, Engineering Faculty, Vali-E-Asr University of Rafsanjan, Kerman, Iran.

چکیده [English]

Uncertainty in required parameters in analysis and design of structures is an important issue that is usually considered by rock engineers. This uncertainty is due to the developed relations and also rocks’ nature. Modulus of deformation is one of the geo-mechanical parameters that is widely utilized in design and analysis. But estimating this parameter according to the empirical relations is associated with uncertainty and this causes mistakes in decision making of engineers. Purpose of this paper is to develop a novel concept entitled uncertainty matrix for practical prediction of deformation modulus with high level of confidence. Therefore, modulus of deformation is obtained based on the uncertainty matrix and statistical methods. Later, using the uncertainty matrix and t distribution, a domain for variation of deformation modulus is determined. In order to do a case study and also defining the elements of uncertainly matrix, models that are function of rock mass rating and data sets of sand-stone slopes in Kahar formation are applied. Results indicate that, prediction of deformation modulus for rock mass according to the developed method in comparison with the general methods is more reliable. In addition, deformation modulus with the probability of 95% for the studied sand-slope is in the range 23.67 to 30.00(GPa).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Uncertainly matrix
  • Deformation modulus
  • Sandstone Kahar formation
  • Experimental models
  • t distribution

منابع و مراجع

[1] Dodagoudar, G.R., & Venkatachalam, G.; 2000; “Reliability analysis of slopes using fuzzy sets theory. Computers and Geotechnics, 27, pp. 101-115.

[2] Fattahi, H.; 2016; “Application of improved support vector regression model for prediction of deformation modulus of a rock mass. Engineering with Computers, DOI 10.1007/s00366-016-0433-6.

[3] Kavur, B., Štambuk Cvitanović, N., & Hrženjak, H.; 2015; “Comparison between plate jacking and large flat jack test results of rock mass deformation modulus. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 73, pp.102–114

[4] Kayabasi, A., Gokceoglu, C., & Ercanoglu, M.; 2003; “Estimating the deformation modulus of rock masses: a comparative study. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 40, pp. 55– 63.

[5] Hoek, E., & Diederichs, M.S.; 2006; “Empirical estimation of rock mass modulus”. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 43, pp. 203– 215.

[6] Shen, J., Karakus, M., & Xu, C.; 2012; “A comparative study for empirical equations in estimating deformation modulus of rock masses. Tunneling and Underground Space Technology, 32, pp. 245–250.

[7] Feng, X., & Jimenez, R.; 2015; “Estimation of deformation modulus of rock masses based on Bayesian model selection and Bayesian updating approach”. Engineering Geology, 199, pp. 19–27.

[8] Sari, M., Karpuz, C., & Ayday, C.; 2010; “Estimating rock mass properties using Monte Carlo simulation: Ankara andesites. Computers & Geosciences, 36, PP. 959–969.

[9] Weibull, W.; 1939; “A statistical theory of the strength of materials. Ingeniorsvetens- kap Akadmiens Handlingar151, pp. 5–44.

[10] Kim, K., & Gao, H.; 1995; “Probabilistic approaches to estimating variation in the mechanical properties of rock masses. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences Geomech Abstr, 34, pp. 111–120.

[11] Hoek, E., & Brown, E.T.; 1997; “Practical estimates of rock mass strength”. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 34(8), pp.1165–1186.

[12] Sari, M.; 2009; “The stochastic assessment of strength and deformability characteristics for a pyroclastic rock mass. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 46, pp. 613–626.

[13] Sari, M., Karpuz, C., & Ayday, C., 2010, “Estimating rock mass properties using Monte Carlo simulation: Ankara andesites” Computers & Geosciences, 36, pp. 959–969.

[14] Idris, M. A, Saiang, D; Nordlund, E; 2011; “Numerical Analyses of the Effects of Rock Mass Property Variability on Open Stope Stability”, American Rock Mechanics Association.

]15[ ربیعی‏وزیری، م.، کریمی‏نسب، س.، محمدی، ح. ر.، 1394، «تخمینپارامترهایمقاومتبرشیتوده‏سنگبااستفادهازروشمونت‏کارلو»، نشریه مهندسی معدن، دوره دهم، شماره27، صفحه 69- 80.

]16[.بهبودیان، ج.، 1390،«آمارواحتمالمقدماتی»، آستان قدس رضوی، دانشگاه امام رضا، چاپ سیزدهم، مشهد.

[17] Okay Aksoy, C., Geniş, M., Uyar Aldaş, G., Özacar, V., Özer, S., Yılmaz,O., 2012, “A comparative study of the determination of rock mass deformation modulus by using different empirical approaches”, Engineering Geology, 131, 19–28.

[18] Alemdag, S., Gurocak, Z., & Gokceoglu, C.; 2015; “A simple regression based approach to estimate deformation modulus of rock masses”. Journal of African Earth Sciences, 110, pp. 75–80.

[19] Galera, J.M., Alvarez, M., & Bieniawski, Z.T.; 2005; “Evaluation of the deformation modulus of rock masses: comparison of pressure meter and dilatometer tests with RMR prediction. The ISP5-PRESSIO 2005 International Symposium, Madrid, Spain, pp. 1–25.

]20[ علامی، م.، حسینی، م.، 1391، «توسعهروابطتجربیبرایتعیینمدولدگرشکلیتوده‏سنگ‏هایجنوب‏غربیایران»، نشریه مهندسی معدن، دوره هفتم، شماره شانزدهم، صفحه79- 87.

]21[ قاضی‏پور، ن.، ارومیه‏ای، ع.، انتظام، ا.، انصاری، ف.،  پیروز، م.،1386، «استفادهازنظریهمخروطافتدرارزیابیخطرسنگریزشدرمسیرجاده چالوس )پلزنگولهمرزن‏آباد(»، نشریه علوم زمین، سال هفدهم، شماره66، صفحات 160- 169.

[22] Bieniawski, Z.T.; 1989; “Engineering Rock Mass Classifications, Wiley, New York.