سامانه مدیریت نشریات علمی دانشگاه یزد

طهماسبی, صادق, ازهری, امین, مهدوی, سعید, شرع اصفهانی, هاجر. (1400). بررسی اثر انحنای دیواره بر پاسخ لرزه‌ای شیروانی‌های سنگی. کاوش‌نامه زبان و ادبیات فارسی, 11(28), 71-84. doi: 10.22034/anm.2021.2222
صادق طهماسبی; امین ازهری; سعید مهدوی; هاجر شرع اصفهانی. "بررسی اثر انحنای دیواره بر پاسخ لرزه‌ای شیروانی‌های سنگی". کاوش‌نامه زبان و ادبیات فارسی, 11, 28, 1400, 71-84. doi: 10.22034/anm.2021.2222
طهماسبی, صادق, ازهری, امین, مهدوی, سعید, شرع اصفهانی, هاجر. (1400). 'بررسی اثر انحنای دیواره بر پاسخ لرزه‌ای شیروانی‌های سنگی', کاوش‌نامه زبان و ادبیات فارسی, 11(28), pp. 71-84. doi: 10.22034/anm.2021.2222
طهماسبی, صادق, ازهری, امین, مهدوی, سعید, شرع اصفهانی, هاجر. بررسی اثر انحنای دیواره بر پاسخ لرزه‌ای شیروانی‌های سنگی. کاوش‌نامه زبان و ادبیات فارسی, 1400; 11(28): 71-84. doi: 10.22034/anm.2021.2222

بررسی اثر انحنای دیواره بر پاسخ لرزه‌ای شیروانی‌های سنگی

روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن
مقاله 5، دوره 11، شماره 28، مهر 1400، صفحه 71-84    اصل مقاله (1.21 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/anm.2021.2222
نویسندگان
صادق طهماسبی1؛ امین ازهری* 2؛ سعید مهدوی3؛ هاجر شرع اصفهانی4
1دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان،اصفهان، ایران
2دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
3دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان،اصفهان، ایران
4داشنکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
چکیده
بررسی پایداری استاتیکی و لرزه‌ای شیروانی‌های سنگی و خاکی در پروژه‌های عمرانی و معدنی ازنقطه‌نظر فنی و اقتصادی و بر اساس ملاحظات ایمنی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. تاکنون مطالعات زیادی در این بخش صورت گرفته که اغلب آن به‌صورت استاتیکی بوده و مطالعات لرزه­ای محدود نیز تنها بر روی پارامترهای منبع زلزله متمرکزشده‌اند و تأثیرات محلی شامل توپوگرافی و اختلاف سختی مواد کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی انحنای شیروانی‌های سنگی ازجمله مواردی است که بسیار محدود و تنها برای تاج شیروانی در دو بعد بررسی شده است. هدف این پژوهش بررسی اثر انحنای دیواره شیروانی در شرایط بارگذاری دینامیکی است. به این منظور تأثیر انحنای دیواره شیروانی در سه بعد با نرم­افزار عددی FLAC3D مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه دو مدل پیت و پیت معکوس بیضی‌شکل با انحناهای بین 25 تا 250 متر به‌وسیله پارامترهای ژئومکانیکی معدن چغارت مدل‌سازی شده و تحت بار استاتیکی و بار لرزه‌ای متداول منطقه مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصل تطابق خوبی با مطالعات استاتیکی و دینامیکی دیگر محققان دارد. نتایج به‌دست‌آمده نشان می­دهد جابه­جایی دینامیکی مدل­های مربوط به پیت معدنی مانند مدل استاتیکی آن­ها کم است، درحالی‌که در مدل­های مربوط به پیت معکوس جابه­جایی برخلاف مدل استاتیکی قابل‌ملاحظه می­باشد. همچنین تحلیل­ها نشان می­دهد که در هر دو مدل با افزایش شعاع انحنا در ترازهای یکسان، میزان جابه­جایی و شتاب سطحی نیز افزایش می­یابد. درنهایت فاکتور تقویت شتاب (AF)، در مدل­های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است که مقدار آن بسته به شعاع انحنا در مدل­های پیت معکوس بیضوی بین 5/4 و 6 و پیت بیضوی بین 3/0 و 2/1 است.
کلیدواژه‌ها
شیروانی؛ شعاع انحنا؛ فاکتور تقویت شتاب؛ تحلیل دینامیکی؛ روش عددی
عنوان مقاله [English]
Investigating the Effect of Wall Curvature on Seismic Response of Slopes
نویسندگان [English]
Sadegh Tahmasbi1؛ Amin Azhari2؛ Saeed Mahdavi3؛ Hajar Share Isfahani4
1Department of Mining Engineering , Isfahan University of Technology, , Isfahan ,Iran
2Department of Mining Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
3Department of Mining Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
4Department of Civil Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]
Summary
The effect of slope wall curvature in three dimensions has been investigated using the finite difference approach (FLAC3D). An elliptical pit model with curvatures between 8 and 320 meters is modeled by geomechanical parameters of Choghart mine and has been analyzed under static load and a harmonic seismic load. The results obtained from the observation of co-elevation points on a single bench and elevation points show that static and dynamic displacement increases up to 2 times by increasing the radius of curvature and the dynamic acceleration increases up to 35 percent in larger curvature radiuses. The acceleration amplification factor (AF) has also been studied at different points and altitudes, the value of which varies between 0.3 and 1.2 depending on the radius of curvature.
 
Introduction
Evaluating the static and seismic stability of rock and soil slopes in civil and mining applications has been a significant concern for geotechnicians. The limited seismic studies have focused only on the parameters of the earthquake source, while, the site effects including topography and material stiffness contrast, have received less attention. Among topographical effects, a few studies were donated to the slope curvature and were mainly on the slope crest curvature in two dimensions. This study mainly focused on the topographical effect of the slope curvature in three-dimension.
 
Methodology and Approaches
In this research, an elliptical pit is simulated, using a 3D finite-difference code (Flac3D). The wall curvature radius (R) varies from 8 to 320 meters. The dynamic analyses were performed after verifying dynamic consideration under a harmonic seismic load representing the typical seismicity of the region, with a PGA of 0.5g and frequency of 5Hz. The displacement and acceleration of the models on one elevation and vertical direction were then monitored and plotted to observe the trend of displacement and acceleration versus curvature horizontally and vertically. Ultimately, the acceleration amplification factor variation was examined against curvature for both horizontal and vertical directions.
 
Results and Conclusions
 The static simulations showed that the displacement on a constant elevation for the pit would decrease 40 percent, from the curvature radius of 8 to 320 meters. This declination is due to the confinement stress in a smaller curvature radius. According to the dynamic analysis results, by increasing curvature radius on equal elevations, the displacement and acceleration would increase due to the steeper slopes at the points with a larger curvature radius. Where the acceleration would vary in the range of 0.4g to 0.55g.
The dynamic results show that the confining pressure has a greater effect on displacement than acceleration. Despite the lower acceleration at points with a smaller radius of curvature, a greater amount of displacement is recorded at these points. The main reason is the lower confinement pressure in these locations. Results depicted that the acceleration amplification factor (AF) would be a function of curvature radius, varying between 0.3 and 1.2, due to its concave geometry. 
کلیدواژه‌ها [English]
Slope Curvature, Amplification Factor (AF), Seismic Analysis, Numerical Analysis
اصل مقاله

ایمنی و پایداری شیروانی­های معدنی و شیروانی­های جاده­ای به دلیل مخاطرات مالی و جانی از اهمیت ویژه­ای برای مهندسین ژئوتکنیک برخوردار است. با توجه به تنوع زیاد عوامل تأثیرگذار؛ مانند ویژگی­های مقاومتی سنگ یا خاک تشکیل‌دهنده، توپوگرافی، پارامترهای ژئومکانیکی ناپیوستگی­ها، شرایط آب­های زیرزمینی و لرزه­خیزی منطقه، انواع مختلف ریزش و شکست در شیروانی­ها محتمل است؛ بنابراین باید در محل­های مورد نظر عوامل فوق و تأثیراتی که به‌صورت مکمل عمل می­کنند بررسی شود. از طرفی به دلیل اهمیت بحث لرزه‌خیزی منطقه و زلزله در بحث پایداری شیروانی­ها لازم است طراحی لرزه­ای این سازه­ها از طریق "تحلیل خطر لرزه­ای" انجام گیرد. به‌طورکلی می­توان گفت دودسته عوامل پارامترهای منبع و عوامل محلی بر پایداری لرزه­ای شیروانی­ها تأثیرگذارند. پارامترهای منبع شامل بزرگی زمین‌لرزه، فرکانس لرزه، مدت‌زمان، فاصله افقی و عمودی شیروانی از منبع و ویژگی‌­های توپوگرافی منطقه هست. عوامل محلی نیز شامل توپوگرافی و تنوع ویژگی‌های ژئومکانیکی شیروانی است [1-4]. 

مراجع

 

[1]                 Azhari, A., and U. Ozbay. "Investigating the effect of earthquakes on open pit mine slopes." International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 100 (2017): 218-228.

[2]                 Kastens, Kim A. "Earthquakes as a triggering mechanism for debris flows and turbidites on the Calabrian Ridge." Marine Geology 55, no. 1-2 (1984): 13-33.

[3]                 Dai, F. C., C. Xu, Xin Yao, L. Xu, X. B. Tu, and Q. M. Gong. "Spatial distribution of landslides triggered by the 2008 Ms 8.0 Wenchuan earthquake, China." Journal of Asian Earth Sciences 40, no. 4 (2011): 883-895.

[4]                 Zebarjadi Dana, H., R. Khaloo Kakaie, R. Rafiee, and A. R. Yarahmadi Bafghi. "Effects of geometrical and geomechanical properties on slope stability of open-pit mines using 2D and 3D finite difference methods." Journal of mining and Environment 9, no. 4 (2018): 941-957.

[5]                 Moore, Jeffrey R., Valentin Gischig, Jan Burjanek, Simon Loew, and Donat Fäh. "Site effects in unstable rock slopes: dynamic behavior of the Randa instability (Switzerland)." Bulletin of the Seismological Society of America 101, no. 6 (2011): 3110-3116.

[6]                 Bourdeau, Céline, and H-B. Havenith. "Site effects modelling applied to the slope affected by the Suusamyr earthquake (Kyrgyzstan, 1992)." Engineering Geology 97, no. 3-4 (2008): 126-145.

[7]                 Moore, Jeffrey R., Valentin Gischig, F. Amann, M. Hunziker, and J. Burjanek. "Earthquake-triggered rock slope failures: Damage and site effects." In Proceedings 11th International & 2nd North American Symposium on Landslides, vol. 1, pp. 869-875. Banff, Canada: CRC Press, 2012.

[8]                 Havenith, Hans-Balder, Denis Jongmans, Ezio Faccioli, Kanatbeck Abdrakhmatov, and Pierre-Yves Bard. "Site effect analysis around the seismically induced Ananevo rockslide, Kyrgyzstan." Bulletin of the Seismological Society of America92, no. 8 (2002): 3190-3209.

[9]                 Pelekis, Panagiotis, Anastasios Batilas, Eleni Pefani, Vasileios Vlachakis, and George Athanasopoulos. "Surface topography and site stratigraphy effects on the seismic response of a slope in the Achaia-Ilia (Greece) 2008 Mw6. 4 earthquake." Soil Dynamics and Earthquake Engineering 100 (2017): 538-554.

[10]              Azhari, A., and U. Ozbay. "Role of geometry and stiffness contrast on stability of open pit mines struck by earthquakes." Geotechnical and Geological Engineering 36, no. 2 (2018): 1249-1266.

[11]              Sepúlveda, Sergio A., William Murphy, Randall W. Jibson, and David N. Petley. "Seismically induced rock slope failures resulting from topographic amplification of strong ground motions: The case of Pacoima Canyon, California." Engineering geology 80, no. 3-4 (2005): 336-348.

[12]              Gorum, Tolga, Cees J. van Westen, Oliver Korup, Mark van der Meijde, Xuanmei Fan, and Freek D. van der Meer. "Complex rupture mechanism and topography control symmetry of mass-wasting pattern, 2010 Haiti earthquake." Geomorphology 184 (2013): 127-138.

[13]              Tsai, Chi-Chin, and Chung-Han Lin. "Prediction of earthquake-induced slope displacements considering 2D topographic amplification and flexible sliding mass." Soil Dynamics and Earthquake Engineering 113 (2018): 25-34.

[14]              Luo, Yonghong, and Yunsheng Wang. "Mountain slope ground motion topography amplification effect induced by Wenchuan earthquake." Journal of mountain science 31, no. 2 (2013): 200-210.

[15]              Havenith, H-B., M. Vanini, D. Jongmans, and E. Faccioli. "Initiation of earthquake-induced slope failure: influence of topographical and other site specific amplification effects." Journal of seismology 7, no. 3 (2003): 397-412.

[16]              Meunier, Patrick, Niels Hovius, and John Allan Haines. "Topographic site effects and the location of earthquake induced landslides." Earth and Planetary Science Letters 275, no. 3-4 (2008): 221-232.

[17]              Harp, Edwin L., and Randall W. Jibson. "Anomalous concentrations of seismically triggered rock falls in Pacoima Canyon: Are they caused by highly susceptible slopes or local amplification of seismic shaking?." Bulletin of the Seismological Society of America 92, no. 8 (2002): 3180-3189.

[18]              Anggraeni, Dita. Modelling the impact of topography on seismic amplification at regional scale. University of Twente Faculty of Geo-Information and Earth Observation (ITC), 2010.

[19]              Ashford, Scott A., and Nicholas Sitar. "Analysis of topographic amplification of inclined shear waves in a steep coastal bluff." Bulletin of the seismological society of America 87, no. 3 (1997): 692-700.

[20]              Chen, Hongjun, Wenhuan Zhan, Liqing Li, and Ming-ming Wen. "Occurrence of submarine canyons, sediment waves and mass movements along the northern continental slope of the South China Sea." Journal of Earth System Science 126, no. 5 (2017): 73.

[21]              Lorig, L. "Designing for extreme events in open pit slope stabilty." Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy 116, no. 5 (2016): 387-398.

[22]              Allen, Trevor I., and David J. Wald. "On the use of high-resolution topographic data as a proxy for seismic site conditions (VS 30)." Bulletin of the Seismological Society of America 99, no. 2A (2009): 935-943.

[23]              Tripe, R., S. Kontoe, and T. K. C. Wong. "Slope topography effects on ground motion in the presence of deep soil layers." Soil Dynamics and Earthquake Engineering 50 (2013): 72-84.

[24]              Bouckovalas, George D., and Achilleas G. Papadimitriou. "Numerical evaluation of slope topography effects on seismic ground motion." Soil Dynamics and Earthquake Engineering25, no. 7-10 (2005): 547-558.

[25]              Torgoev, Almaz, and Hans-Balder Havenith. "2D dynamic studies combined with the surface curvature analysis to predict Arias Intensity amplification." Journal of Seismology20, no. 3 (2016): 711-731.

[26]              Zhang, Zezhong, Jean-Alain Fleurisson, and Frederic Pellet. "The effects of slope topography on acceleration amplification and interaction between slope topography and seismic input motion." Soil Dynamics and Earthquake Engineering 113 (2018): 420-431.

[27]              Azhari, A., Yarahmadi B., A. و Faramarzi, L., Dynamic Analysis of Tectonic Blocks 1 and 2 of Choghart Open-Pit Mines under earthquake: A Case Study, 9th International Congress on Civil Engineering, May 8-10, (2012), Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. 

[28]              Itasca Consulting Group Inc. FLAC3D Fast LAGRANGIAN Analysis of Continua in 3 Dimensions”, (2012); Version 5, User’s Manual.

 

 

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 644
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 425