تحليل شيميايي - هيدرو - مکانيکي توده سنگ درزه دار- مطالعه موردي معدن دره زار واقع در کرمان، ايران.

STUDENT

DEGREE

YEAR

Understanding of the effect of chemical solutions on hydro-mechanical properties of rocks is important in many fields of rock engineering. The bearing capacity and settlement values of rock foundation nearby the heap-leaching mineral processing sites are controlled by deformability parameters and strength of rocks during the chemical dissolution of minerals. The purpose of this thesis is evaluating the effects of sulfuric acid solution used in leaching of copper metal on hydro- mechanical behavior of rock mass, under heap leaching installations and better realization of chemo- hydro- mechanical coupling processes related to this phenomen. A set of laboratory experiments are conducted for evaluating the influence of sulfuric acid with different pH values of 1, 3 and 5; on properties of andesite rocks and rock joints in Darezar copper mine. The values of dry and saturated density, percentage of porosity, percentage of water absorption, uniaxial and triaxial compressive strength of saturated intact rocks and also shear strength and joint roughness of rock joints, in different sulfuric acid concentration are measured. Also using Discrete fracture network - Distinct element method approach, the effect of leaching chemical solution on permeability of fractured rock mass is also evaluated. The results show that with decreasing pH value of sulfuric acid solution, dry and saturated density and whole mechanical properties of intact rock is decreased, while percentage of porosity and water absorption are increased. On the other hand, as a result of chemical reaction, shear strenght of rock joints decreased and ductile behavior of rocks become significant. Furthermore, roughness of joint surfaces does not follow a unique trend. The reason of this phenomenon is the effects of several other parameters on the roughness of rock joints, as thickness and strength of joints filling materials. The numerical Discrete fracture network - Distinct element modeling results show that with decreasing pH value of copper metal leaching solution, the coefficient permeability tensor are increased.

چکيده هدف اصلي اين پايان نامه درک تغيير رفتار مکانيکي و هيدروليکي توده سنگ آندزيتي واقع در زير سطح انباشته اسيدشويي، به دليل نفوذ محلول اسيد سولفوريک مورد استفاده در استحصال فلز مس به روش اسيدشويي است. به عبارت ديگر، مقصود؛ تحليل بهتر فرآيند توأمان شيميايي- هيدرو- مکانيکي حاصل از تزريق يک سيال واکنشگر به توده سنگ مي باشد. فن آوري اسيدشويي فلز به عنوان يک راه حل اميدبخش و انقلابي به جهان صنعت معرفي شده است. اهداف اوليه اين روش کاهش چشمگير هزينه هاي سرمايه گذاري و آلودگي محيط زيست است. يک راه حل کارآمد در تخمين رفتار توده سنگ، مدلسازي عددي با نگرش المان محدود- شبکه درزه مجزا است. پيش از آغاز مدلسازي، بايد تعدادي داده ورودي به نرم افزار کامپيوتري معرفي گردد. اين اطلاعات عمدتاً از آزمون هاي آزمايشگاهي اجرا شده بر نمونه هاي کوچک با ابعاد استاندارد حاصل مي شوند. در مطالعات آزمايشگاهي اجراشده در اين کار تحقيقاتي، پس از اينکه محلول اسيدي با مقادير pH برابر 1، 3 و 5 تهيه شد؛ نمونه هاي درزه سنگ وسنگ بکر به مدت 14 روز درون محلول قرار داده شد. سپس خصوصيات فيزيکي سنگ بکر مانند چگالي، تخلخل، درصد جذب محلول و پارامترهاي مکانيکي مقاومت فشاري تک محوره و سه محوره و همچنين ويژگي هاي فيزيکي (زبري سطح ) و مکانيکي (مقاومت برشي) درزه سنگ در نمونه هاي مشابه عادي با نمونه هاي فرسايش hy;يافته توسط محلول اسيدي مقايسه شد. همچنين، توسط مدلسازي المان محدود؛ اثر محلول هاي شيميايي بر نفوذپذيري توده سنگ درزه دار ارزيابي شده است. نتايج آزمايشات مؤيد اين نکته است، که با کاهش pH محلول، چگالي خشک و اشباع، مقاومت محصور و نامحصور، مدول الاستيک، سرعت امواج فشاري در نمونه سنگ بکر و مقاومت برشي درزه سنگ کاهش و درصد تخلخل و جذب محلول نمونه بکر افزايش يافت. لازم به ذکر است، تغييرات زبري سطح درزه آندزيتي از روند يکنواختي پيروي نمي کند. همچنين نتايج حاصل از مدلسازي مؤيد اين واقعيت است، که با کاهش pH محلول اسيدي؛ نفوذپذيري توده سنگ افزايش مي يابد.