Mfumo jumuishi wa upigaji picha wa kidijitali wa uharibifu wa creep–uwanja wa kasi ya wimbi la P katika utafiti huu ni mfumo wa uchanganuzi unaotegemea COMSOL ambao huiga uharibifu wa kimitambo unaotegemea muda wa miamba inayozunguka njia ya chini ya ardhi ya mgodi wa kina na kuwezesha uharibifu huo kuonyeshwa kwa vipimo vitatu kupitia mabadiliko ya kasi ya wimbi la P la elastiki. Mfumo huo unaunganisha modeli ya creep ya Norton–Bailey, utofautitofauti wa kimitambo wenye usambazaji wa Weibull, modeli ya uharibifu wa elastiki, ueneaji wa wimbi la P kutoka chanzo hai, na uundaji upya wa uwanja wa kasi unaotegemea uhusiano wa anga wa kikanda. Katika mageuzi ya kidijitali ya siku 1–210, maeneo ya kasi ndogo yalionekana kwanza katika eneo la makutano ya hitilafu na dari ya njia ya chini ya ardhi, yakaenea kuelekea hitilafu na kuzunguka njia hiyo kati ya siku 30–90, na kati ya siku 90–210 yakabadilika kuwa mikanda ya kikanda ya kasi ndogo iliyoungana. Kizuizi muhimu zaidi cha tafsiri ni kwamba data za muda mrefu za wimbi la P si vipimo halisi vya uwanjani bali ni matokeo ya modeli ya kidijitali, na uthibitishaji wa uwanjani umefanywa kwa ubora tu kuhusu eneo na mofolojia ya uharibifu.

Mantiki ya kimwili ya utafiti inategemea uhusiano kati ya kupungua kwa ugumu wa kimitambo wa mwamba ulioharibika na kusafiri polepole zaidi kwa mawimbi ya elastiki. Chini ya mzigo endelevu, kutokea, kukua na kuungana kwa nyufa ndogo hupunguza moduli ya elastiki na uadilifu wa kimuundo. Mabadiliko haya husababisha muda wa kuwasili kwa kwanza wa wimbi la P kurefuka na kasi sawa ya wimbi iliyohesabiwa kwenye njia kupungua. Hivyo, uharibifu wa ndani usioonekana moja kwa moja kimitambo unaweza kufuatiliwa kupitia dosari za kasi ndogo katika uwanja wa kasi ya wimbi.

Modeli imejengwa katika muktadha wa njia ya chini ya ardhi ya mgodi inayokatiza hitilafu katika kina cha takribani 425 m. Kiasi cha uchanganuzi wa vipimo vitatu ni 50 m × 50 m × 25 m, urefu wa njia ni 50 m, sehemu ya msalaba ya njia ni 5 m × 2,5 m, na mwinamo wa hitilafu ni takribani 65°. Mzigo sawa wa kifuniko wa 12,5 MPa uliwekwa kwenye mpaka wa juu.

Katika sehemu ya Y25 inayokatiza hitilafu, kasi ya wimbi la P ilishuka kutoka thamani ya awali ya takribani 3500 m/s hadi 3000 m/s siku ya 90 na hadi takribani 2600 m/s siku ya 210. Katika sehemu za Y15 na Y35 zilizo mbali na hitilafu, kasi za siku ya 210 zilibaki takribani 3200 na 3300 m/s mtawalia. Tofauti hii inaonyesha kwamba tambarare ya udhaifu ya hitilafu ina jukumu la kuamua eneo la uharibifu, mwelekeo wa maendeleo na jiometri ya dosari za kasi ndogo.

Tatizo kuu la utafiti

Njia za chini ya ardhi za migodi ya kina na handaki hazibaki katika hali thabiti ya kimitambo mara tu zinapochimbuliwa. Mwamba unaozunguka unaweza kubadilika umbo polepole chini ya mkazo mkubwa wa muda mrefu; katika mchakato huu, nyufa ndogo zinaweza kukua, ugumu kupungua na uwezo wa kubeba mzigo kupungua kadiri muda unavyopita.

Tabia hii inayotegemea muda huitwa creep. Creep si tu deformesheni inayoongeza uhamisho wa jumla; kadiri muda unavyoongezeka, inaweza pia kubadilisha usambazaji wa uharibifu ndani ya mwamba. Kwa hiyo, kuonekana kwa njia hiyo kuwa salama katika siku fulani hakumaanishi kwamba itakuwa na muundo uleule wa ndani baada ya miezi kadhaa.

Modeli za kawaida za kidijitali zinaweza kutoa uwanja wa mkazo, uhamisho au uharibifu. Hata hivyo, katika mazingira halisi ya uhandisi, mwamba una utofautitofauti na maeneo sahihi ya kasoro za awali hayajulikani. Kwa hiyo, ni vigumu kubaini kwa namna ya mienendo mahali ambapo uharibifu unajikusanya uwanjani kwa kutegemea tu simuleringi ya kimitambo.

Wazo kuu la utafiti ni kuunganisha uharibifu wa kimitambo na mwitikio wa kimwili unaoweza kupimwa. Mwitikio huu ni kasi ya wimbi la P. Kadiri ugumu na uadilifu wa kimuundo wa mwamba unavyopungua, ueneaji wa wimbi unaweza kupungua; hivyo, thamani ndogo katika uwanja wa kasi zinaweza kutumiwa kama kiashiria kisicho cha moja kwa moja cha uharibifu unaoendelea.

Modeli ya creep ya Norton–Bailey

Chanzo kinaeleza deformesheni mahususi ya jumla kama jumla ya deformesheni ya elastiki ya papo hapo na deformesheni ya creep inayotegemea muda:

\[ \varepsilon=\varepsilon_e+\varepsilon_c \tag{1} \]

Hapa \(\varepsilon\) ni deformesheni mahususi ya jumla, \(\varepsilon_e\) ni sehemu ya elastiki ya papo hapo na \(\varepsilon_c\) ni sehemu ya creep. Utafiti hautumii neno huru la deformesheni mahususi ya plastiki ya papo hapo; tabia isiyoweza kurejea inayotegemea muda inawakilishwa ndani ya creep na upotevu wa ugumu unaosababishwa na uharibifu.

Uhusiano wa Norton–Bailey katika hali ya mhimili mmoja ni:

\[ \varepsilon_c=A t^m \sigma^n \tag{3} \]

na kasi ya creep ni:

\[ \dot{\varepsilon}_c=A m t^{m-1}\sigma^n \tag{4} \]

kama ilivyoonyeshwa.

Hapa \(A\) ni mgawo wa kasi ya creep, \(m\) ni kipeo cha muda/creep, \(n\) ni kipeo cha mkazo, \(t\) ni muda na \(\sigma\) ni mkazo. \(n\) hudhibiti athari isiyo ya mstari ya mabadiliko ya mkazo kwa kasi ya creep, huku \(m\) ikidhibiti umbo la utegemezi wa muda.

Chanzo kinapanua modeli kwenda katika hali changamano ya mkazo wa vipimo vitatu kwa kutumia mawazo makuu matatu: deformesheni ya creep iwe huru kutokana na shinikizo la haidrostati, ujazo uhifadhiwe wakati wa creep, na mielekeo ya mkazo mkuu na kasi kuu ya creep iwe kwenye mhimili mmoja.

Usemi wa mwisho wa vipimo vitatu kupitia tenza ya mkazo deviatoriki ni:

\[ \dot{\varepsilon}_{cij} = \frac{3}{2}S_{ij} A m t^{m-1}\sigma_e^{\,n-1} \tag{7} \]

ambapo \(S_{ij}\) ni tenza ya mkazo deviatoriki, \(\sigma_e\) ni mkazo sawa na \(\dot{\varepsilon}_{cij}\) ni tenza ya kasi ya deformesheni mahususi ya creep.

Utofautitofauti wa asili wa mwamba uliwakilishwaje?

Vipengele vyote vidogo vya ujazo vya umati halisi wa mwamba havina moduli sawa ya elastiki wala kikomo sawa cha nguvu. Usambazaji wa madini, matundu, nyufa ndogo za zamani na tofauti za ucementishaji hubadilisha vigezo vya kimitambo vya mahali.

Utafiti unawakilisha utofautitofauti huu kwa usambazaji wa uwezekano wa Weibull:

\[ f(u)= \frac{m}{U_0} \left(\frac{U}{U_0}\right)^{m-1} \exp\left[ -\left(\frac{U}{U_0}\right)^m \right] \tag{8} \]

\(U\) huwakilisha kigezo cha kimitambo cha kipengele; \(U_0\) kiwango cha wastani cha kigezo hicho; na \(m\) kigezo cha umbo kinachoamua kiwango cha utofautitofauti. Kwa mujibu wa chanzo, thamani kubwa zaidi ya Weibull \(m\) humaanisha kwamba tabia ya mwamba inakaribia kuwa yenye usawa zaidi.

Kumbuka: Chanzo pia kinatumia alama \(m\) katika mlinganyo wa creep wa Norton–Bailey kwa kipeo cha muda/creep. Kwa hiyo, \(m\) katika sehemu hizi mbili haiwakilishi kiasi kilekile cha kimwili; maana yake lazima itenganishwe kwa muktadha.

Uharibifu huanza chini ya hali gani?

Katika vipengele vya mikromekaniki, mkazo wa juu zaidi wa mvutano hutumiwa kwa uharibifu wa mvutano, ilhali kigezo cha Mohr–Coulomb hutumiwa kwa uharibifu unaodhibitiwa na shear/compression:

\[ F_1\equiv \sigma_1-\sigma_{t0}=0 \tag{9} \]

\[ F_2\equiv -\sigma_3+ \sigma_1 \frac{1+\sin\phi}{1-\sin\phi} -\sigma_{c0} =0 \tag{10} \]

Hapa \(\sigma_1\) na \(\sigma_3\) ni mikazo mikuu ya juu zaidi na ya chini zaidi; \(\sigma_{t0}\) ni nguvu ya mvutano; \(\sigma_{c0}\) ni nguvu ya mgandamizo; na \(\phi\) ni pembe ya msuguano wa ndani.

Kipengele kinapofikia mojawapo ya vigezo vya uharibifu, ugumu wake wa elastiki hupunguzwa kwa kigezo cha uharibifu \(D\):

\[ E=(1-D)E_0 \tag{12} \]

\(D=0\) huwakilisha hali isiyo na uharibifu, na kadiri \(D\) inavyoongezeka huwakilisha hali ya nyenzo inayozidi kuharibika. Usawa huu ni muhimu kwa mantiki ya taswira ya kasi katika utafiti; kwa sababu moduli ya elastiki inapopungua, sifa za ueneaji wa wimbi la elastiki pia hubadilika.

Upigaji picha wa uwanja wa kasi ya wimbi la P wa vipimo vitatu hufanyaje kazi katika utafiti huu?

Katika utafiti, modeli ya creep–uharibifu kwanza huzalisha uwanja wa uharibifu wa vipimo vitatu katika nyakati maalumu; vigezo vya kimitambo vilivyopungua kutokana na uharibifu kisha huhamishwa kwenda kwenye modeli ya wimbi la elastiki lenye chanzo hai, nyakati za kuwasili kwa kwanza za wimbi la P kati ya jozi za chanzo–kipokezi huhesabiwa, na taarifa hii ya njia-kasi husambazwa kwenye gridi ya seli za vipimo vitatu huku seli zilizokosekana zikikamilishwa kwa uhusiano wa anga wa kikanda.

Ueneaji wa wimbi la elastiki

Kwa wimbi la elastiki linaloundwa na chanzo hai, mlinganyo wa momentum ni:

\[ \rho \frac{\partial^2 \mathbf{u}}{\partial t^2} -\nabla\cdot\boldsymbol{\sigma} = \mathbf{F}_v \tag{13} \]

ambapo \(\rho\) ni msongamano, \(\mathbf{u}\) ni vekta ya uhamisho, \(\boldsymbol{\sigma}\) ni tenza ya mkazo, na \(\mathbf{F}_v\) ni vekta ya mzigo wa kimitambo wa ujazo.

Matriki ya elastiki baada ya uharibifu:

\[ \mathbf{C}(D)=(1-D)\mathbf{C}_0 \tag{14} \]

hupunguzwa. Chanzo pia hufanya viambajengo vya Lamé:

\[ \lambda(D)=(1-D)\lambda_0 \]

\[ \mu(D)=(1-D)\mu_0 \tag{15} \]

vitegemee uharibifu.

Kutoka muda wa kuwasili kwa kwanza hadi kasi ya njia

Kasi sawa ya wastani kati ya chanzo hai \(S_i\) na kipokezi \(R_i\) ni:

\[ V_{SR} = \frac{|R_i-S_i|}{\Delta t} \tag{17} \]

na huhesabiwa hivyo.

Hapa \(|R_i-S_i|\) ni umbali wa chanzo–kipokezi, na \(\Delta t\) ni muda wa kuwasili kwa kwanza wa wimbi la P. Kwa umbali uleule, muda mrefu zaidi wa kuwasili unalingana na kasi sawa ya wimbi iliyo chini zaidi.

Kujaza seli za vipimo vitatu

Eneo la uchanganuzi hugawanywa katika seli za kawaida za vipimo vitatu. Utafiti una hali tatu:

1. Seli inayopitiwa na miale mmoja tu hupewa moja kwa moja kasi ya wastani ya miale huo.
2. Katika seli inayopitiwa na miale zaidi ya mmoja, kasi huunganishwa kwa uzani unaotegemea urefu wa njia au uwiano wa kupita.
3. Kasi ya seli “vipofu” ambazo hazipitwi na miale yoyote hukadiriwa kutoka kwenye uhusiano wa anga wa seli jirani.

Usemi wa msingi kwa seli kipofu ni:

\[ V(c_0) = \sum_{k=1}^{n}\lambda_kV(c_k) \tag{18} \]

na uzani lazima utimize:

\[ \sum_{k=1}^{n}\lambda_k=1 \]

sharti hili. Muundo huu unalenga kuunda uwanja wa kasi wa vipimo vitatu unaofunika ujazo wote wa modeli licha ya idadi ndogo ya sensa.

Kikomo cha mkabala wa miale iliyonyooka

Chanzo kinasema kwamba kwa kuwa utofautitofauti katika matriki ya mwamba unawakilishwa kama mabadiliko laini ya kimwili ndani ya mazingira endelevu, hakuna mipaka mikali ya impedance na athari za refraction/diffraction zinachukuliwa kuwa ndogo. Kwa hiyo, njia za miale kati ya chanzo na kipokezi huchakatwa kama takribani mistari iliyonyooka.

Mitandao halisi ya nyufa uwanjani inaweza kuzalisha tabia changamano zaidi za refraction, reflection na scattering. Hii ni sehemu ya sababu kwa nini uthibitishaji wa baadaye wa modeli kwa data halisi za uwanjani za chanzo hai ni muhimu.

Kwa nini maeneo ya kasi ndogo ya wimbi la P yanahusishwa na uharibifu wa creep?

Uharibifu wa creep hudhoofisha uadilifu wa kimuundo wa mwamba kupitia ukuaji na kuungana kwa nyufa ndogo na kupungua kwa ugumu wa elastiki; hali hii hupunguza kasi ya ueneaji wa mawimbi ya elastiki na kurefusha muda wa kuwasili kwa kwanza, hivyo maeneo yenye uharibifu mkubwa kwa kawaida huonekana kama dosari za kasi ndogo ya wimbi la P katika picha ya kasi ya vipimo vitatu.

Mnyororo unaounganisha uharibifu na kasi

Mnyororo mkuu wa kimwili wa utafiti unaweza kufupishwa hivi:

mkazo wa muda mrefu → deformesheni ya creep → mkusanyiko wa uharibifu mdogo → kupungua kwa moduli ya elastiki → kupungua kwa kasi ya ueneaji wa wimbi → kurefuka kwa muda wa kuwasili kwa kwanza → dosari ya kasi ndogo ya vipimo vitatu.

Kwa hiyo, taswira ya kasi haioni uharibifu wenyewe moja kwa moja; inaonyesha mwitikio wa kimwili unaosababishwa na uharibifu katika mazingira ya elastiki.

Muda wa kuwasili hauongezeki kwa namna moja kila mahali

Chanzo kinasisitiza kwamba nyakati za kuwasili kwa kwanza za wimbi la P si lazima ziongezeke kwa mwelekeo mmoja katika kipindi chote cha muda. Kuachia kwa mkazo wa mahali au kujipanga upya kwa muundo wa mwamba kunaweza kusababisha baadhi ya nyufa kufungwa kwa muda au kubadilisha nafasi.

Mgandamizo huo wa mahali unaweza kuharakisha njia ya wimbi kwa muda. Kwa hiyo, si sahihi kutafsiri moja kwa moja ongezeko la ghafla la kasi katika sensa moja kuwa “uharibifu umepona”; muundo wa vipimo vitatu na wa muda lazima utathminiwe pamoja.

Hatua tatu za uharibifu

Tambarare ya hitilafu ilidhibiti vipi mageuzi ya uharibifu?

Kwa kuwa tambarare ya udhaifu ya hitilafu yenye mwinamo wa takribani 65° iliunda udhaifu wa kimitambo wenye uadilifu wa kimuundo wa chini zaidi mwanzoni, uharibifu ulijikusanya katika makutano ya hitilafu–dari ya njia, kisha ukasonga kando ya jiometri ya hitilafu, na upotevu wa kasi ya wimbi la P katika sehemu ya Y25 inayokatiza hitilafu ulikuwa mkubwa kuliko katika sehemu za Y15 na Y35 zilizo mbali na hitilafu.

Sehemu za Y15, Y25 na Y35

Katika sehemu tatu maalumu, mistari ya ufuatiliaji ilifafanuliwa katika X = 4–20 m, 1,5 m juu ya dari ya njia ya chini ya ardhi.

Kasi ya awali iliyo chini zaidi ya Y25 pia inaendana na uadilifu wa kimuundo wa awali ulio dhaifu zaidi katika eneo la hitilafu. Kadiri muda ulivyopita, dosari ya kasi ndogo haikuongezeka tu, bali pia ilizidi kuunganishwa.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Modeli ya COMSOL

Vigezo vya mwamba

Maelezo ya jedwali la chanzo: Katika Jedwali 1 hilo hilo, mara moja pembeni mwa safu ya pembe ya msuguano wa ndani kuna safu nyingine yenye kichwa “Internal Friction Angle” kwa mara ya pili, na thamani 3 imetolewa katika safu zote mbili. Kwa kuwa kitengo au ufafanuzi wa kimwili wa kichwa cha pili hauko wazi katika chanzo, Verianla haitafsiri thamani hii kama kigezo kingine.

Hesabu ya hatua mbili

Utafiti wa kidijitali ulifanywa katika hatua kuu mbili.

Hatua ya 1 — Uharibifu wa creep: Maendeleo ya creep na uharibifu wa mwamba unaozunguka yanatatuliwa chini ya mkazo wa muda mrefu uliopo.

Chanzo kinatumia nyakati nane maalumu:

1, 30, 60, 90, 120, 150, 180 na 210 siku.

Hatua ya 2 — Taswira ya wimbi kutoka chanzo hai: Sifa za kimitambo baada ya uharibifu katika nyakati hizi huhamishwa kwenda kwenye modeli ya wimbi la elastiki. Vyanzo huchochewa, nyakati za kuwasili kwa kwanza za wimbi la P katika vipokezi hupatikana na uwanja wa kasi wa vipimo vitatu huundwa upya.

Mpangilio wa chanzo–sensa

Umbo la wimbi la chanzo

Uchochezi wa chanzo ulifafanuliwa kama:

\[ P= P_0 \exp\left(-\gamma\frac{t}{t_0}\right) \sin\left( \frac{4\pi}{1+t_0/t} \right) \tag{19} \]

hivyo.

Vigezo vya chanzo:

• \(P_0=1{,}4\times10^6\) N,
• \(\gamma=1{,}86\),
• \(t_0=8{,}1\times10^{-5}\) s.

Vyanzo S1, S2, S3, S4, S5, S6 na S7 viliwashwa kwa mfuatano.

Nyakati za kuwasili kwa kwanza za wimbi la P

Katika maeneo mengi ya vipokezi yaliyochunguzwa kupitia chanzo S3, muda wa kuwasili kwa kwanza kwa ujumla ulionekana kuongezeka kadiri muda ulivyopita. Eneo la ufuatiliaji namba 7 hasa lilionyesha ongezeko lililo dhahiri zaidi.

Kulingana na tafsiri ya chanzo, eneo hili linalingana na mahali ambapo uharibifu umejikita, mipasuko imeendelea zaidi na ugawaji upya wa mkazo ni mkubwa.

Hata hivyo, kutokana na kufungwa kwa nyufa za mahali na kuachia kwa mkazo, muda wa kuwasili kwa kwanza unaweza kupungua kwa muda katika baadhi ya vipindi. Kwa hiyo, maendeleo si ya mwelekeo mmoja kabisa.

Uwanja wa kasi wa siku ya 1

Katika hatua ya kwanza mwamba unaozunguka uko katika hali nzuri kiasi. Chanzo kinaripoti takribani 4000–4500 m/s katika sehemu kubwa ya uwanja wa kasi wa vipimo vitatu.

Licha ya hayo, kutokana na athari ya pamoja ya kuachia kwa mkazo kunakosababishwa na uchimbaji na tambarare ya hitilafu, dosari za kasi za mahali hujitokeza tangu siku ya kwanza katika eneo la hitilafu na makutano ya hitilafu–dari.

Maendeleo ya siku 30–90

Kwa kujipanga upya kwa uwanja wa mkazo, maeneo ya kasi ndogo katika eneo la hitilafu na kuzunguka njia ya chini ya ardhi husonga kuelekea mwamba wa ndani zaidi unaozunguka.

Hasa, dosari iliyo karibu na hitilafu hubadilika kutoka maeneo ya mahali yaliyogawanyika kuwa umbo la ukanda endelevu zaidi. Katika kipindi hicho, uwanja wa uharibifu pia husonga kutoka maeneo ya juu juu kuelekea mwamba wa ndani zaidi unaozunguka, na maeneo makubwa ya uharibifu yanayotegemea muda hutokea.

Maendeleo ya siku 90–210

Katika hatua hii ya baadaye, ingawa kiwango cha kupungua kwa kasi hupungua ikilinganishwa na kipindi cha kwanza, ujazo unaokaliwa na maeneo ya kasi ndogo na muunganisho wao unaendelea kuongezeka.

Katika uwanja wa uharibifu, mtandao wa nyufa hubadilika kutoka mkusanyiko wa mahali kwenda kwenye muunganisho wa kikanda, na chanzo kinaeleza ukuaji wa uharibifu kama mageuzi yanayoongezeka kasi.

Kutokea kwa kupungua dhahiri kwa kasi kusiko kwa mstari katika kiini cha hitilafu ni mojawapo ya ishara kuu za kidijitali zinazoonyesha kwamba kuzorota kwa mwamba unaozunguka kunaelekea katika hatua muhimu.

Ulinganisho wa uwanja wa uharibifu na uwanja wa kasi

Chanzo kinalinganisha uwanja wa kasi katika Kielelezo 9 na uwanja wa uharibifu katika Kielelezo 11 kwenye sehemu zilezile za orthogonal. Maeneo yenye uharibifu mkubwa kwa ujumla yanaingiliana na maeneo ya kasi ndogo.

Ulinganifu unaonekana si kwa eneo tu bali pia kwa mwelekeo wa ueneaji na hatua ya maendeleo. Hasa, tambarare ya hitilafu inadhibiti jiometri ya uwanja wa uharibifu na pia uwanja wa kasi ndogo.

Je, utafiti huu unathibitisha mfumo halisi wa ufuatiliaji wa uwanjani?

Hapana. Ingawa utafiti unatumia jiometri halisi ya njia ya kina na uchunguzi wa uharibifu wa uwanjani, uwanja wa kasi ya wimbi la P na mageuzi ya uharibifu ya siku 1–210 yalipatikana kutoka modeli ya kidijitali inayotegemea COMSOL; uthibitishaji uliopo wa uwanjani unategemea tu ulinganifu wa anga kati ya maeneo nyeti yaliyotabiriwa na kukaribiana kwa kuta za pembeni pamoja na kuanguka kwa dari kulikoonekana, na data za uwanjani za chanzo hai za muda mrefu na za kiasi bado hazipo.

Uchunguzi wa uwanjani ulithibitisha nini?

Picha za uwanjani za chanzo na uundaji upya wa jiolojia wa vipimo vitatu unaonyesha aina mbili kuu za uharibifu:

• kukaribiana kwa kuta za pembeni,
• kuanguka kwa dari.

Maeneo ya uharibifu mkubwa na dosari za kasi ndogo katika modeli ya kidijitali pia hujikita hasa katika dari ya njia, kuta za pembeni na makutano ya hitilafu–njia.

Ulinganifu huu wa anga unaunga mkono kuwa modeli ina mantiki ya kihandisi; lakini kwa kuwa hakufanywa uchanganuzi wa moja kwa moja wa hitilafu ya kiasi kwa kutumia thamani za kasi zilizopimwa na sensa za uwanjani, huu si uthibitishaji kamili wa kiasi.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• Uwanja wa kasi ya wimbi la P wa vipimo vitatu unaonyesha ulinganifu mkubwa wa anga na mageuzi ya eneo na muda ya uharibifu wa creep katika modeli.
• Maeneo ya kasi ndogo hupanuka pamoja na mkusanyiko wa uharibifu na huungana kadiri muda unavyopita.
• Tambarare ya udhaifu ya hitilafu inadhibiti kwa kiasi kikubwa eneo na mwelekeo wa maendeleo ya uharibifu.
• Katika sehemu ya Y25 inayokatiza hitilafu, upotevu wa kasi ni mkubwa kuliko katika sehemu zilizo mbali na hitilafu.
• Modeli inaweza kuonyesha mpito kutoka uharibifu wa mahali kwenda kwenye muunganisho wa uharibifu wa kikanda katika kipindi cha siku 210.
• Maeneo nyeti ya kidijitali yanaendana kwa ubora na maeneo ya kuanguka kwa dari na kukaribiana kwa kuta za pembeni katika uchunguzi wa uwanjani.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono

• Hauonyeshi kwamba thamani zilezile za kasi zilipimwa katika njia halisi kwa siku 210.
• Haithibitishi kwa kiasi usahihi wa onyo la mapema uwanjani, kiwango cha kengele za uongo au uwezekano wa ugunduzi wa mfumo uliopendekezwa.
• Hauonyeshi kwamba matokeo yale yale yanatumika kwa kila aina ya mwamba, kila jiometri ya hitilafu au kila kina cha mgodi.
• Hauonyeshi kwamba mtandao halisi wa nyufa wa kiwango cha mesoskopiki hutatua athari zote za refraction, scattering na diffraction ya mawimbi.
• Haithibitishi kwamba mpangilio mdogo wa chanzo–kipokezi unatosha kwa tomografia ya uwanjani yenye azimio la juu.
• Hauonyeshi kwamba vigezo vya Norton–Bailey na Weibull vinaweza kuhamishwa kwa umati mwingine wa mwamba bila kalibrasha.

Vikwazo vikuu

1. Utofautitofauti sawa wa kiwango kikubwa: Modeli ya mazingira endelevu inawakilisha utofautitofauti wa mwamba kupitia mabadiliko ya kitakwimu ya vigezo; haitatui moja kwa moja jiometri za nyufa binafsi za kiwango cha mesoskopiki.
2. Upana mdogo wa uchunguzi: Mpangilio wa chanzo–kipokezi unapunguza azimio la anga la suluhisho kinyume la vipimo vitatu.
3. Hakuna uthibitishaji wa kiasi wa uwanjani: Rekodi za muda mrefu za uwanjani za chanzo hai bado hazipatikani.
4. Mkabala wa miale iliyonyooka: Athari changamano za refraction na diffraction za uwanjani haziwakilishwi kikamilifu.
5. Uzalishaji upya wa vigezo: Chanzo hakitoi kwa uwazi katika maandishi makuu na katika jedwali moja viwango vyote vya kalibrasha vya kidijitali vya modeli za Norton–Bailey na Weibull.
6. Utata wa kichwa cha Jedwali 1: Maana ya kichwa cha pili “Internal Friction Angle” haijaelezwa.

Mwelekeo wa utafiti wa baadaye

Waandishi wanapendekeza matumizi ya nadharia isiyo ya mstari ya mazingira sawa ili kuanzisha kwa kiasi zaidi uhusiano wa uharibifu–kasi katika umati wa mwamba wenye utofautitofauti.

Pia inapangwa kuboresha mpangilio wa chanzo–kipokezi na kuthibitisha modeli kwa data halisi za ufuatiliaji wa uwanjani wa chanzo hai. Maboresho haya mawili ni hatua kuu inayofuata katika kuongeza azimio la suluhisho kinyume na utekelezekaji wa kihandisi.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Kichwa asili: Numerical Imaging Characterization of Three-Dimensional Velocity Fields for Creep Damage Evolution in Surrounding Rock of Deep Roadways

Waandishi: Shichao Yang; Yongsheng Cao; Xulong Yao; Daixing Hu; Guangliang Yan; Yuwei Wang; Hao Zhou

Mwandishi wa mawasiliano: Yongsheng Cao

Taasisi 1: Mine Green Intelligent Mining Technology Innovation Center of Hebei Province, College of Mining Engineering, North China University of Science and Technology, Tangshan 063210, China

Taasisi 2: College of Artificial Intelligence, North China University of Science and Technology, Tangshan 063210, China

Jarida: Applied Sciences

Mchapishaji: MDPI

Aina ya uchapishaji: Makala ya utafiti iliyopitiwa na wataalamu na yenye ufikiaji wazi

Rekodi ya bibliografia: Applied Sciences, 2026, 16(17), 8842

DOI: 10.3390/app16178842

Uwasilishaji: 13 Julai 2026

Marekebisho: 24 Agosti 2026

Kukubaliwa: 3 Septemba 2026

Uchapishaji: 5 Septemba 2026

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Aina ya utafiti: Uundaji wa modeli ya geomekaniki ya kidijitali ya vipimo vitatu + uundaji wa mbele wa wimbi la elastiki + uundaji upya wa uwanja wa kasi ya wimbi la P + ulinganisho wa ubora wa uharibifu wa uwanjani.

Programu kuu: COMSOL Multiphysics 6.3.

Modeli kuu ya kimitambo: Modeli ya creep ya Norton–Bailey + uwakilishi wa utofautitofauti wa Weibull + modeli ya uharibifu wa elastiki.

Vigezo vya uharibifu: Mkazo wa juu zaidi wa mvutano na kigezo cha Mohr–Coulomb.

Mbinu ya taswira ya kasi: Muda wa kuwasili kwa kwanza wa wimbi la P kutoka chanzo hai + kasi ya njia inayotegemea seli + uhusiano wa anga wa kikanda.

Nyakati: 1, 30, 60, 90, 120, 150, 180 na 210 siku.

Mfumo wa chanzo–kipokezi: Vyanzo hai 7, maeneo ya ufuatiliaji 24 na vituo vinne vya kipimo.

Ufadhili: National Natural Science Foundation of China (52604121); Science and Technology Research Project of the Department of Education of Hebei Province (QN2025427); Natural Science Foundation of Hebei Province of China (E2025209181); Central Government Guided Local Science and Technology Development Fund (264Z4201G).

Kamati ya Maadili ya Taasisi: Haitumiki.

Ridhaa yenye taarifa: Haitumiki.

Upatikanaji wa data: Imeelezwa kwamba data zinaweza kupatikana kutoka kwa waandishi kwa ombi.

Mgongano wa maslahi: Waandishi hawakuripoti mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: Shichao Yang; uundaji wa dhana, metodolojia, uthibitishaji, utafiti, usimamizi wa data, rasimu ya kwanza, taswira na usimamizi wa mradi. Yongsheng Cao; uundaji wa dhana, metodolojia, uchanganuzi rasmi, utafiti, rasilimali, usimamizi wa data, upatikanaji wa ufadhili, mapitio/uhariri na usimamizi. Xulong Yao; uundaji wa dhana, metodolojia, uchanganuzi rasmi, utafiti, rasilimali, usimamizi wa data, mapitio/uhariri na usimamizi. Daixing Hu; metodolojia, utafiti na mapitio/uhariri. Guangliang Yan; metodolojia, programu na uthibitishaji. Yuwei Wang; metodolojia na mapitio/uhariri. Hao Zhou; metodolojia na mapitio/uhariri.

Kikomo kikuu cha tafsiri: Mageuzi ya uharibifu na kasi ya vipimo vitatu ni simuleringi. Data za uwanjani hutoa tu ulinganisho wa ubora wa maumbo ya uharibifu na maeneo nyeti; hakuna uthibitishaji wa muda mrefu wa kiasi wa uwanjani kwa chanzo hai.

Kikomo cha uripoti wa vigezo: Chanzo hakitoi thamani za kidijitali za vigezo vyote vya kalibrasha katika milinganyo ya Norton–Bailey na Weibull kama seti kamili na iliyo wazi ya vigezo.

Maelezo ya uripoti ya Jedwali 1: Kichwa “Internal Friction Angle” kimerudiwa katika safu mbili; jina la kimwili la thamani 3 katika safu ya pili haliko wazi katika chanzo.

Uchoraji upya wa taswira: Mtiririko jumuishi wa kazi wa taswira ya creep–uharibifu–kasi, jiometri ya njia yenye hitilafu, mpangilio wa chanzo–sensa, maendeleo ya eneo la kasi ndogo kwa siku 1–210 na ulinganisho wa kasi wa Y15/Y25/Y35 vinaweza kujengwa upya kwa Verianla kama michoro ya kiufundi ya asili.

Ufaafu wa Verianla Live: Inafaa sana kwa Live Process, Live Figure, Live Line, Live Compare na Live Equation. Haifai kumruhusu mtumiaji abadilishe kigezo cha nyenzo, muda au chanzo ili kuhesabu matokeo mapya yasiyopatikana katika chanzo.