Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Efficient and reliable prediction of dump slope stability in mines using machine learning: an in-depth feature importance analysis

Singh Sudhir Kumar, Chakravarty Debashish

Archives of Mining Sciences

|

2023

|

Vol. 68, no. 4

685--706

EN

This study rigorously examines the pressing issue of dump slope stability in Indian opencast coal mines, a problem that has led to significant safety incidents and operational hindrances. Employing machine learning algorithms such as Random Forest (RF), k-Nearest Neighbors (KNN), Support Vector Machine (SVM), Logistic Regression (LR), Decision Tree (DT), and Gaussian Naive Bayes (GNB), the study aims to achieve a scientific goal of predictive accuracy for slope stability under various environmental and operational conditions. Promising accuracies were attained, notably with RF (0.98), SVM (0.98), and DT (0.97). To address the class imbalance issue, the Synthetic Minority Oversampling Technique (SMOTE) was implemented, resulting in improved model performance. Furthermore, this study introduced a novel feature importance technique to identify critical factors affecting dump slope stability, offering new insights into the mechanisms leading to slope failures. These findings have significant implications for enhancing safety measures and operational efficiency in opencast mines, not only in India but potentially globally.

2

Theoretical and numerical analysis on the ultimate bearing capacity of CFRP-confined CFSST stub columns

Tang Hongyuan, Chen Junlong, Yue Zhaoyang, Jia Yigang, Yuan Zhijun

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 1

art. no. e26, 2022

EN

To analyze the ultimate bearing capacity of concrete-filled stainless steel tube (CFSST) stub columns confined by carbon fiber reinforced polymer (CFRP) under axial compression, this study conducted theoretical analysis, experimental research, and finite element simulation on CFRP-confined CFSST stub columns under axial compression. Through the theoretical analysis, using the continuous strength method and limit equilibrium method, a theoretical calculation model of the ultimate bearing capacity of the columns was established considering the evident strain hardening effect of stainless steel. In addition, through experimental research, it was found that the failure mode of CFRP-confined CFSST specimens is the typical CFRP fracture and that CFRP can effectively improve the axial compression performance of specimens and restrain the local buckling deformation of the stainless steel tube. Based on experimental research, a finite element model of the CFRP-confined CFSST stub column was established, and a parameter database for the finite element numerical analysis was established. By comparing the experimental results with the aforementioned parameter database, the theoretical model was verified to have a high accuracy in predicting the ultimate bearing capacity of CFRP-confined CFSST stub columns.

3

Metody badań i oceny stateczności – wyzwania i trendy: Katedra Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki na 100-lecie AGH

Cała Marek, Tajduś Antoni, Stopkowicz Agnieszka, Kolano Malwina, Kowalski Michał, Jakóbczyk Joanna, Cyran Katarzyna, Adamczyk Justyna, Blajer Mateusz

Przegląd Górniczy

|

2019

|

T. 75, nr 11

1--14

PL

W artykule przedstawiono problematykę oceny stateczności skarp i zboczy. Przybliżono rozwój prac badawczych realizowanych w Katedrze Geomechaniki, Budownictwa i Geotechniki w tym zakresie. Zaprezentowano wybrane przykłady prac badawczych koncentrujących się na ocenie stateczności zboczy wyrobisk odkrywkowych. Wskazano wyzwania i trendy w metodach oceny stateczności.

EN

This article presents problematic aspects of the assessment of slope and slope/flank stability. It describes development of research work carried it out on this topic in the Department of Geomechanics, Civil Engineering and Geotechnics. Selected examples of research works focused on the assessment of the slope stability of opencast excavations are presented. Article also stipulates challenges and trends in stability assessment methods.

4

What were the reasons for the rapid landslide occurrence in “Piaseczno” open pit? – analysis of the landslide process

Jakóbczyk J., Cała M., Stopkowicz A.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2015

|

Vol. 37, nr 1

25--35

EN

Landslides are major natural hazards occurring in opencast mining. The problem of slope stability failure in the existing open pit mines as well as in those which are at a stage of technical closure is current issue in Poland and all over the world. This problem requires conducting in-depth and meaningful analysis which will identify the causes of processes characterized by a very rapid course and large extent. The paper presents the analysis of the landslide causes, which took place on May 11, 2011 on the western slope of the internal dump in “Piaseczno” sulphur mine (at a stage of technical closure). It was the first native sulphur open pit mine in Poland in which the exploitation was carried out from 1958 untill 1971. Reclamation works have been ongoing since 2005. The aim of these works is to create water body which will be used for recreational purposes. During the reclamation works on the western slope of “Piaseczno” reservoir the landslide processes were activated. A detailed description of geology and preliminary analyses of landslide processes are given in [1]. The development of landslide took place in a very violent manner. Moreover, the occurrence of the landslide caused the movement of the reservoir shoreline by about 350 meters and created a bay with the area of approximately 6 hectares. Displacement of 600 000 m3 of soil masses under the water resulted in its level rising by 56 cm. The total volume of ground masses was over 1 million m3. The analysis of the landslide process activation was carried out for two representative cross-sections of the internal dump. Numerical calculations were performed using the Limit Equilibrium Method (SLOPE/W GeoStudio) and the Finite Difference Method using the Shear Strength Reduction Method (FLAC Slope). They were aimed at determining the shape and extent of potential slip surface, which would correspond to the observed landslide. The purpose of the analysis, the results of which are presented in the article, was to define how the process proceeded and what factors contributed to its activation.

5

Comparison of slope stability predictions by gravity increase and shear strength reduction methods

Sternik K.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2013

|

R. 110, z. 1-Ś

121--130

EN

The finite element method has become the most widespread method of analyzing slope stability. Its advantage over the limit equilibrium method (the method of slices) has been proven in many publications. The most commonly applied FEM computational scheme in slope stability calculations is the shear strength reduction (SSR) method. Another way of analysing slope stability by FEM is the gravity increase (GI) method. The latter method may not be applied unconditionally. The paper contains a comparison of results obtained by the SSR, GI and modified Bishop’s methods. A good agreement of the results produced by the SSR and the modified Bishop’s methods has been confirmed. Overestimation of the safety factor by the GI method in the case of using the linear Mohr-Coulomb criterion has been shown.

PL

Metoda elementów skończonych stała się powszechnie stosowanym narzędziem do analizy stateczności skarpy. Jej przewagę nad metodami równowagi granicznej (metodami paskowymi) wykazano w licznych publikacjach. W ramach analiz stateczności MES najczęściej stosowana jest strategia redukcji wytrzymałości na ścinanie. Innym podejściem jest strategia rosnącej grawitacji, jednak nie może ona być stosowana bezkrytycznie. W artykule zaprezentowano porównanie wyników obliczeń wartości współczynnika bezpieczeństwa metodą redukcji na ścinanie, rosnącej grawitacji i uproszczoną metodą Bishopa. Pokazana została zbieżność wyników uzyskiwanych metodą redukcji wytrzymałości na ścinanie oraz metodą paskową Bishopa oraz przeszacowanie stateczności skarpy w metodzie rosnącej grawitacji w przypadku zastosowania tradycyjnego liniowego warunku Coulomba-Mohra.

6

Metody obliczeniowe w analizie stateczności skarp z osuwiskami strukturalnymi

Kania M. M., Florkiewicz A., Duda A.

Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne

|

2009

|

Nr 88, z. 144

133-152

PL

W artykule rozważano specjalny przypadek budowy skarpy i typu osuwiska, z obecnością strukturalnych powierzchni osłabień i translacyjnym mechanizmem niestabilności. Analizie poddano przypadek rzeczywistej skarpy, w której powstało osuwisko podczas robót ziemnych w przekopie drogowym. Przekop przebiegał w terenie zaburzeń glacitektonicznych (np. fałdów). Wykorzystano różne techniki analizy stateczności skarp. Rezultaty obliczeń z zastosowaniem klasycznych metod równowagi granicznej, opartych na założeniu cylindrycznej powierzchni poślizgu (metody: Felleniusa, Bishopa i Spencera), porównano ze współczynnikami stateczności obliczonymi według metod Sarmy oraz Spencera dla dowolnych powierzchni poślizgu. Ponadto określono współczynnik bezpieczeństwa i mechanizm zniszczenia w obliczeniach numerycznych metodą elementów skończonych dla ośrodków sprężysto-plastycznych.

EN

In the paper the special case of slope structure and landslide type, with some structural weakness surface and translational instability mechanism, has been considered. The real example of the slope, which has failed during earthworks in road cuts in the area of glacitectonic disturbances (e.g. folds), has been analyzed. Several techniques of slope stability analysis have been applied. The results of application of conventional limit equilibrium methods, based on the assumption of rotational failure mode (Fellenius - Swedish method, Bishop's and Spencer's methods) have been compared to the values of factors of safety calculated by Sarma's and Spencer's methods for arbitrary sliding surfaces. Additionally, factor of safety and failure mechanism received from numerical computations based on elasto-plastic models of Finite Element Method has been examined.

7

Zastosowanie kotew gruntowych do zabezpieczenia wykopu w rejonie osuwiska

Derlacz M., Sternik K.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2008

|

R. 32, z. 2

89-98

PL

Kotwy gruntowe mają zastosowanie w konstrukcjach zapewniających stateczność skarp nasypów, wykopów i zboczy. Opisano proces projektowania i wykonawstwa kotew gruntowych do zabezpieczenia głębokiego wykopu w rejonie istniejącego osuwiska na przykładzie zrealizowanej inwestycji. Analiza przyczyn osuwiska oraz wielowariantowe obliczenia pozwoliły na odpowiedni dobór parametrów i zasięgu kotew. Zastosowano wstępne sprężenie kotew. Konstrukcja kotew z wydzieloną częścią wolną i buławą zapewniła docisk istniejącej bryły odłamu do stabilnego masywu. Skuteczność zastosowanych rozwiązań została potwierdzona pomiarami geodezyjnymi.

EN

The ground anchors are generally applied as an element of the stabilization structures for embankments and slopes. Following description (based on an executed project) covers the design process and carry out of anchors which have been used to protect an excavation of an existing collapse area. The analyze of the collapse reasons (supported by parallel, various calculation set) gives a proper selection of required anchors (in case of their mechanical properties, lengths etc.). The prestressing of anchors has been provided there. The scheme of anchors have been designed as typical - the separated free length section and the fixed length of grouted section - which gives (in our case) a suitable solution to keep the collapsed block against any of further removes. Efficiency of provided solutions has been confirmed by relevant surveying measures.

8

Uproszczona analiza stateczności pionowej szczeliny w gruncie

Brząkała W., Gorska K.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2008

|

R. 32, z. 2

59-66

PL

Przedstawiono inżynierską metodę oceny stateczności szczeliny bazującą na przestrzennej równowadze granicznej, porównując jej wyniki z analizą sprężysto-plastyczną. Dokonano krótkiego przeglądu uproszczonych metod obliczeniowych stateczności szczeliny, wykazując, że wpływ trzeciego wymiaru (długości sekcji) nie może być pominięty. Do obliczeń przyjęto kształt klina odłamu złożony z ostrosłupów i graniastosłupów tak, aby uzyskać możliwie najniekorzystniejszy schemat zniszczenia. Rozpatrzono 5 przypadków w zależności od zasięgu strefy ścięcia oraz wysokości zwierciadła wody gruntowej. Przyjęto wskaźnik stateczności FS dla szczeliny o głębokości H jako stosunek pomiędzy utrzymującym hydrostatycznym parciem zawiesiny Ps, a efektywnym poziomym parciem szkieletu gruntowego Ph, powiększonym o parcie wody gruntowej Pw. Parcie efektywne gruntu (Ph) wyznaczone zostało z bilansu działających sił na klin odłamu. W przykładzie obliczeniowym ustalono ekstremalną wartość kąta 0 nachylenia płaszczyzny poślizgu sztywnej bryły gruntu dla zmieniającej się głębokości szczeliny, która minimalizuje wskaźnik FS. Wartość ta jest nieco większa od pi/4 + phi/2. W pracy porównano wskaźniki bezpieczeństwa dla uproszczonej metody obliczeniowej oraz obliczeń numerycznych w modelu sprężysto-plastycznym.

EN

The paper presents an engineering method of the trench stability analysis basing on the three-dimensional limit equilibrium and comparing results with an elasto-plastic model. A short review of stability analyses is presented focusing on a conclusion that the third dimension (the length of the trench section) can not be neglected. The shape of the wedge for the stability calculations is composed of pyramids and prisms such that minimize the value of a factor of safety. Five cases are investigated depending on positions of the sliding zone and ground water level. The factor of safety FS for the trench of the depth H, is the ratio between sustaining hydrostatic slurry pressure Ps and effective horizontal ground pressure Ph acting with a hydrostatic water pressure Pw. Effective lateral ground pressure (Ph) is found making use of the limit force equilibrium for the sliding wedge. One example deals with a searching of the extreme value of angle 0 (versus depth H) which is the inclination of slip surface that minimizes the value of FS. Such critical values of 0 are found to be slightly greater than pi/4 + phi/2. Furthermore, the values of factors of safety FS for the simplified calculations and the ones yielding from the numerical analysis (elasto-plastic) are compared.