Personne :
Esmaieli, Kamran

En cours de chargement...
Photo de profil
Adresse électronique
Date de naissance
Projets de recherche
Structures organisationnelles
Fonction
Nom de famille
Esmaieli
Prénom
Kamran
Affiliation
Département de génie des mines, de la métallurgie et des matériaux, Faculté des sciences et de génie, Université Laval
ISNI
ORCID
Identifiant Canadiana
ncf11859603
person.page.name

Résultats de recherche

Voici les éléments 1 - 5 sur 5
  • Publication
    Accès libre
    Stability analysis of vertical excavations in hard rock by integrating a fracture system into a PFC model
    (ScienceDirect, 2008-11-20) Esmaieli, Kamran; Hadjigeorgiou, John; Grenon, Martin
    This paper presents an implementation of a comprehensive engineering approach to the analysis of the stability of vertical excavations in rock. This approach relies in the generation of discrete fracture systems to better capture the structural complexity of the rock mass. The resulting fracture system is consequently linked into a distinct element stress analysis. The particle flow code was selected as it potentially allows greater flexibility in representing a fracture system. In the first example a 3D fracture system was linked into a 2D PFC model. Although this has allowed for an improved quantification of stress structure interaction it necessitated important simplifications which may not be necessarily appropriate. These have been overcome by providing a complete integration of a 3D fracture system to a 3D PFC model. This will potentially lead into a design tool that adequately account for the stress structure interaction on the stability of vertical or near vertical excavations in hard rock.
  • Publication
    Accès libre
    Capturing the complete stress–strain behaviour of jointed rock using a numerical approach
    (John Wiley & Sons, Ltd., 2015-01-10) Esmaieli, Kamran; Hadjigeorgiou, John; Grenon, Martin
    This paper presents the results of a series of numerical experiments using the synthetic rock mass (SRM) approach to quantify the behaviour of jointed rock masses. Field data from a massive sulphide rock mass, at the Brunswick mine, were used to develop a discrete fracture network (DFN). The constructed DFN model was subsequently subjected to random sampling whereby 40 cubic samples, of height to width ratio of two, and of varying widths (0.05 to 10 m) were isolated. The discrete fracture samples were linked to 3D bonded particle models to generate representative SRM models for each sample size. This approach simulated the jointed rock mass as an assembly of fractures embedded into the rock matrix. The SRM samples were submitted to uniaxial loading, and the complete stress–strain behaviour of each specimen was recorded. This approach provided a way to determine the complex constitutive behaviour of large-scale rock mass samples. This is often difficult or not possible to achieve in the laboratory. The numerical experiments suggested that higher post-peak modulus values were obtained for smaller samples and lower values for larger sample sizes. Furthermore, the observed deviation of the recorded post-peak modulus values decreased with sample size. The ratio of residual strength of rock mass samples per uniaxial compressive strength intact increases moderately with sample size. Consequently, for the investigated massive sulphide rock mass, the pre-peak and post-peak representative elemental volume size was found to be the same (7 × 7 × 14 m).
  • Publication
    Accès libre
    Estimating geometrical and mechanical REV based on synthetic rock mass models at Brunswick Mine
    (ScienceDirect, 2010-06-17) Esmaieli, Kamran; Hadjigeorgiou, John; Grenon, Martin
    This paper uses a case study from Brunswick Mine in Canada to determine a representative elementary volume (REV) of a jointed rock mass in the vicinity of important underground infrastructure. The equivalent geometrical and mechanical property REV sizes were determined based on fracture systems modeling and numerical experiments on a synthetic rock mass. Structural data collected in massive sulphides were used to generate a large fracture system model (FSM), 40 m×40 m×40 m. This FSM was validated and subsequently sampled to procure 40 cubic specimens with a height to width ratio of 2 based on sample width from 0.05 to 10 m. The specimens were introduced into a 3D particle flow code (PFC3D) model to create synthetic rock mass (SRM) samples. The geometrical REV of the rock mass was determined based on the number of fractures in each sampled volume (P30) and the volumetric fracture intensity (P32) of the samples. The mechanical REV was estimated based on the uniaxial compressive strength (UCS) and elastic modulus (E) of the synthetic rock mass samples. The REV size of the rock mass was determined based on a series of statistical tests. The T-test was used to assess whether the means of the samples were statistically different from each other and the F-test to compare the calculated variance. Finally, the coefficient of variation, for the synthetic rock mass geometrical and mechanical properties, was plotted against sample size. For this particular site the estimated geometrical REV size of the rock mass was 3.5 m×3.5 m×7 m, while the mechanical property REV size was 7 m×7 m×14 m. Consequently, for engineering purposes the largest volume (7 m×7 m×14 m) can be considered as the REV size for this rock mass.
  • Publication
    Accès libre
    Stability analysis of the 19A ore pass at Brunswick Mine using a two-stage numerical modeling approach
    (Springer, 2013-01-24) Esmaieli, Kamran; Hadjigeorgiou, John; Grenon, Martin
    The longevity of ore pass systems is an important consideration in underground mines. This is controlled to a degree by the structural stability of an ore pass which can be compromised by changes in the stress regime and the degree of fracturing of the rock mass. A failure mechanism specific to ore pass systems is damage on the ore pass wall by impact load or wear by material flow. Structural, stress and material flow-induced failure mechanisms interact with severe repercussions, although in most cases one mechanism is more dominant. This paper aims to provide a better understanding of the interaction of ore pass failure mechanisms in an operating mine. This can provide an aid in the design of ore pass systems. A two-stage numerical approach was used for the back analysis of an ore pass at Brunswick mine in Canada. The first stage in the analysis relied on a 3D boundary element analysis to define the stress regime in the vicinity of the ore pass. The second stage used a synthetic rock mass (SRM) model, constructed from a discrete fracture network, generated from quantitative rock mass field data. The fracture network geometry was introduced into a bonded particle model, in a particle flow code (PFC). Subsequently, the ore pass was excavated within the SRM model. A stability analysis quantified the extent of rock mass failure around the ore pass due to the interaction of pre-existing fractures and the failure of the intact rock bridges between these fractures. The resulting asymmetric failure patterns along the length of the ore pass were controlled to a large degree by the in situ fractures. The influence of particle flow impact was integrated into the model by projecting a discrete rock fragment against the ore pass walls represented by the SRM model. The numerical results illustrated that material impact on ore pass walls resulted in localized damage and accelerated the stress-induced failure.
  • Publication
    Accès libre
    Stability analysis of ore pass systems at Brunswick mine
    (2010) Esmaieli, Kamran; Hadjigeorgiou, John; Grenon, Martin
    Des cheminées à minerai sont utilisées dans des mines pour transférer par gravité le minerai des niveaux supérieurs de la mine aux niveaux inférieurs. L'intégrité des cheminées à minerai peut être compromise par des changements des contraintes et par les structures géologiques en place dans le massif rocheux. Par ailleurs, le passage du minerai participe à l'usure des murs des cheminées, causée par les charges d'impact et par l'abrasion aux parois. La revue de la littérature pertinente sur la dégradation des cheminées à minerai, suggère que tous ces mécanismes peuvent potentiellement agir simultanément bien qu'un d'entre eux soit habituellement le plus dominant. La majorité des études abordant ce sujet ont considéré l'influence d'un seul mécanisme de rupture sur l'intégrité des cheminées à minerai ou n'ont pas pris en considération, de manière réaliste, l'interaction des différents mécanismes de rupture. L'objectif de cette thèse était d'analyser la stabilité des cheminées à minerai à la Mine Brunswick. Une campagne de collecte de données a été réalisée à la mine. Une analyse qualitative et quantitative des données rassemblées a permis l'identification des pratiques actuelles et passées à la mine. Cette analyse s'est concentrée sur l'influence de la géométrie et de la configuration des cheminées à minerai, du massif rocheux, du régime des contraintes et des pratiques sur les problèmes opérationnels observés, reliés à l'utilisation des cheminées à minerai. Des cheminées à minerai avec des signes de dégradation majeure, ont fait l'objet d'une investigation plus détaillée. En particulier, l'évolution de la dégradation a été documentée et les mécanismes critiques de dégradation ont été identifiés. Une approche de modélisation numérique étapiste a été utilisée pour étudier la stabilité des cheminées à minerai. L'approche utilisée considère l'interaction de l'influence des contraintes, de la fracturation inhérente au massif rocheux et de l'usure due au passage du matériel comme étant des mécanismes de dégradation des cheminées à minerai. La première étape de cette approche était l'utilisation des modèles d'analyse des contraintes 3D utilisant le logiciel Map3D pour calculer les contraintes globales. La seconde étape était la construction d'un modèle synthétique du massif rocheux qui simule plus adéquatement le comportement d'un massif rocheux fracturé. Le logiciel Fracture-SG a été utilisé pour représenter la géométrie du réseau de discontinuités existant, tel qu'observé sur des sites choisis à la Mine Brunswick. Le système de fracturation modélisé est ensuite couplé avec un modèle tridimensionnel d'éléments distincts, le Particle Flow Code (PFC). PFC simule la roche intacte comme un ensemble de plusieurs particules sphériques, aux dimensions uniformément distribuées, liées entre elles aux points de contact. Un modèle synthétique du massif rocheux peut être soumis à différents niveaux de contraintes tridimensionnelles. Selon le niveau des contraintes imposé, le massif rocheux synthétique peut céder par la rupture des portions intactes de roche ou par le glissement des discontinuités. Ceci est une innovation importante dans la simulation d'un massif rocheux fracturé. Cette façon de modélisée un massif rocheux synthétique a été utilisée pour faire la rétro-analyse d'une cheminée déjà dégradée à la Mine Brunswick. Un modèle de fracturation du massif rocheux a été généré en utilisant des données quantitatives obtenues pour un sulfure massif à la mine. Un modèle synthétique du sulfure massif a été construit en intégrant la géométrie du réseau de discontinuités modélisé dans un modèle PFC. Le modèle PFC a été ensuite calibré suivant les propriétés mécaniques des échantillons de roche intacte de sulfure massif testés en laboratoire. Ensuite, les contraintes aux frontières du modèle synthétique ont été appliquées et les volumes des cheminées à minerai ont été extraits du modèle. Ceci a permis la quantification de la grandeur des zones d'effondrement crées par l'interaction des contraintes et des structures en place autour de la cheminée à minerai. On a observé différents mécanismes d'effondrement tels que la rupture de portions de roche intacte entre les discontinuités préexistantes suivi par la chute de blocs rocheux générés par la propagation et l'intersection des discontinuités. L'influence de l'impact associé à l'écoulement des particules a alors été intégrée en projetant un fragment de roche (simulé par une particule sphérique rigide) sur les murs de la cheminée à minerai modélisés. Cette thèse présente un cadre d'analyse portant sur l'étude de l'interaction et de l'influence des différents mécanismes de rupture sur la dégradation des cheminées à minerai. Utilisant des données de terrain amassées à la Mine Brunswick, il a été démontré que cette approche a des ramifications importantes sur la conception des cheminées à minerai. Elle peut potentiellement être employée pour la conception des cheminées à minerai dans une gamme de régimes structuraux et de contraintes. Cette approche peut faciliter le choix des configurations des cheminées qui peuvent atténuer la dimension des zones d'effondrement autour d'elles. Une contribution importante de cette thèse est l'intégration de l'influence de l'impact de matériel. Ceci peut aussi faciliter le choix d'une configuration de cheminées à minerai qui atténuerait l'apparition de dommages aux parois en raison de l'écoulement du matériel dans la cheminée. Ces techniques de conception améliorées peuvent potentiellement augmenter la longévité du système de cheminées à minerai et réduire les besoins en réhabilitation. Ceci aura des ramifications importantes sur l'investissement et les coûts opératoires.