Mohammad Rezaei

This thesis addresses the estimation of iron ore reserves in the Shahrak mine (Anomaly Kourkoureh 1) using geostatistical and artificial intelligence methods. The primary objective of the research is to evaluate and compare various reserve estimation methods, including Ordinary Kriging, Indicator Kriging, Gene Expression Programming (GEP), and Support Vector Machine (SVM). Geostatistical methods were implemented in Datamine software, while artificial intelligence methods were coded in Python.In this study, data related to boreholes, element grades, and the topography of the region were first collected and processed. Subsequently, reserve modeling was performed using Ordinary Kriging and Indicator Kriging methods. Following this, Gene Expression Programming and Support Vector Machine algorithms were employed for reserve estimation, and the results from these methods were compared. The results indicated that Ordinary Kriging and Indicator Kriging methods provided higher accuracy in reserve estimation and were closer to reality. Ordinary Kriging yielded approximately 44.75 million tons with an average grade of 31.9%, while Indicator Kriging resulted in approximately 42.69 million tons with an average grade of 31.62%, delivering the best outcomes. In contrast, artificial intelligence methods (Gene Expression Programming and Support Vector Machine), despite showing acceptable correlation, demonstrated lower accuracy in reserve estimation and predicted lower average grades and tonnages. Finally, using Indicator Kriging and Ordinary Kriging, the mine reserves were classified into three categories: proven, probable, and possible. The proven category was estimated at approximately 25.63 million tons with an average grade of 32.04%, the probable category at approximately 10.20 million tons with an average grade of 30.41%, and the possible category at approximately 6.86 million tons with an average grade of 31.80%. It is recommended to use more advanced software such as Leapfrog for modeling to enhance estimation accuracy. Additionally, further drilling should be conducted in areas where the ore body abruptly terminates. These measures can improve reserve estimation and contribute to better mine planning and extraction strategies.

Exploration of mineral resources is one of the key stages in mine development, where the design of the exploratory drilling network plays a crucial role in the success of exploration operations. The objective of this research is to optimize the design of the complementary exploratory drilling network in the Qolqoleh gold mine in Saqqez using geostatistical methods and metaheuristic algorithms. A total of 120 boreholes, each 100 meters deep, were proposed by the client for the complementary exploration of the mine. In this study, data from boreholes drilled during the preliminary exploration phase were first analyzed. Then, kriging and the particle swarm optimization (PSO) algorithm were used to optimize the number and locations of boreholes within the exploration area. The kriging method was implemented using Datamine software, while the PSO algorithm was executed in a programming environment. The results indicated that the kriging method suggested 110 boreholes for complete coverage of the area, whereas the PSO algorithm reduced this number to 95 boreholes. Comparing these results with the 120 boreholes proposed by the client, it can be concluded that the kriging and PSO methods led to a reduction of 10 and 25 boreholes, respectively. Consequently, the application of kriging and PSO methods in this study resulted in a reduction of 8.33% and 20.83% in the number of boreholes, respectively, ultimately leading to savings in time and drilling costs for complementary exploration. Moreover, as observed, the PSO algorithm reduced the number of boreholes by 12.5% more than the kriging method. Additionally, validation analyses confirmed that the PSO algorithm can enhance the accuracy of mineral resource estimation and identify optimal drilling locations with greater precision, leading to improved accuracy in data and increased efficiency in the exploration process. Finally, an analysis of the results showed that, given the heterogeneous distribution of gold grade in the Qolqoleh deposit, traditional methods such as inverse distance weighting cannot provide satisfactory accuracy in designing the exploratory drilling network. In contrast, combining geostatistical methods with intelligent optimization models, such as the PSO algorithm, can yield better performance in this regard.

Prediction of the ground vibration due to the blasting in the underground spaces of the Siah Bisheh dam is investigated using the empirical models, artificial neural network (ANN), gene expression programming (GEP) and multivariate linear regression (MLR). First, the collected data were processed using SPSS 26 software and the frequency distribution and scatter plot of the datasets were presented. Accordingly, it was found that the data distribution is normal and there is no outlier or noise data. Then, correlation between the input variables is investigated using the principle component analysis (PCA) in the Origin 2023 software. Based on this analysis, the correlated inputs are removed and five parameters including distance of Blast Mate from the blasting site (R), maximum charge (Q), hole diameter (D), hole length (L) and stemming (T) are considered as input variables to predict the peak particle velocity (PPV). In the next step, PPV modeling is conducted using empirical relations, ANN, GEP and MLR models in the Excel, MATLAB R2020b, GeneXpoToos 4.0 and SPSS 26 softwars environments, respectively. In the empirical modeling, the constant coefficients of the empirical relations are determined and the final form of relations are presented to estimate the PPV in the blasting operation of Siah Bisheh dam. Also, in the ANN modeling, a multi-layer network with two hidden layers, back propagation algorithm, 5-10-8-1 structure, Levenberg–Marquardt training function, LOGSIG transfer function, 200 Epoch learning cycle and 0.2 learning rate is determined as an optimum ANN for PPV predicting. Moreover, in the GEP modeling, a model with addition linking function (+), 30 chromosomes and 3 genes in each chromosome, root relative squared error (RRSE) fitness function, gene mutation rete of 0.044 and, gene inversion, transposition and, combination rates of 0.1 is found as the best GEP algorithm to predict PPV. Models performance evaluation showed that GEP and ANN models have the better performance compared to the other models and have good conformity with the measured data. Furthermore, comparison of the obtained results with the previous similar methods confirmed that the proposed ANN and GEP models have a good match with the previous similar intelligent models and have relatively higher accuracy than most of the previous similar models. Finally, the sensitivity analysis of the results of optimum GEP model using the cosine amplitude method (CAM) proved that R and L variables have the most and least influence on PPV, respectively.

Estimating physical and mechanical properties of rocks is considered to be the most important components in different engineering projects such as geology structures, exploratory drilling, tunnels, dam construction and seismic risk assessment. Considering the importance of geomechanical properties of rock, measurement seismic waves velocities is considered to be necessary. Different parameters such as rock mineralogical composition, lithostatic pressure, clay content, degree of discontinuities and other structural and textural properties have an important effect on the seismic waves velocities. The purpose of this paper is to investigate the relationships between the rock mineralogical composition and compressional wave velocity in the Zeh Abad Lead and Zink mine of Ghazvin by using gene expression programming (GEP) and statistical analysis methods. For this purpose, representative samples were first prepared from the Zeh Abad mine and suitable database was prepared. After samples preparation, the measurement of compressive wave velocity and samples length were performed. Then, the samples were crushed and their mineralogical composition was determined using the atomic absorption method. Accordingly, 46 datasets were prepared including the amounts of lead, zinc, gold, copper, silver, sample length and compression wave velocity. In order to process the data and evaluate the correlation between the input parameters and possible reduction of the modeling variables, principal component analysis method was used. Based on this approach, it was determined that there is a high correlation between the two elements lead and silver, and therefore silver element was removed from the analysis and lead was kept as its representative variable. Based on the statistical analysis of the database, various experimental relationships including linear, logarithmic, polynomial, exponential and power relations between the input variables and compression wave velocities were developed separately. According to this analysis, it was found that there is only a significant relationship between the compression wave velocity and the two elements lead and copper, and the rest of the parameters do not have a significant relationship with the compressional wave velocity. In the following, 5 variables including lead, zinc, gold, copper and sample length were considered as input parameters in compressional wave velocity modeling GEP and multivariate linear regression (MLR). The results of the models evaluation showed that the GEP method and the MLR do not have an acceptable ability to estimate the compression wave velocity based on the aforementioned mineralogical composition. Finally, the result of the sensitivity analysis of the proposed GEP model showed that the sample length and the copper element have the greatest and least influence on the compression wave velocity, respectively.

سنگ ها در مواردی از قبیل انفجار و آتش سوزی تحت حرارت قابلی توجهی قرار می گیرند و با خاموش کردن آتش، سرد می شوند و فرآیندگرمایش-سرمایش در آنها اتفاق می افتد. بنابراین، شناخت و بررسی تأثیر فرآیند فوق بر خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ ها در پروژه های مهندسی سنگ بسیار مهم است. از این رو، در این تحقیق به بررسی اثر فرآیند گرمایش-سرمایش بر خواص فیزیکی سنگ آندزیت شامل چگالی، سرعت موج طولی، تخلخل و درصد جذب آب و خواص مکانیکی آن شامل سختی بازگشت اشمیت، مقاومت فشار تک محوره، اندیس بارنقطه ای و مقاومت کششی پرداخته شده است. از آنجاییکه سنگ آندزیت بستر اصلی معادن شن و ماسه کوهی بوده و کاربرد زیادی در صنعت ساختمان سازی و بستر آسفالت دارد، به عنوان سنگ مورد مطالعه انتخاب و تحقیق بر روی آن انجام گرفته است. بدین منظور، ابتدا نمونه های بلوکی مورد نیاز از معدن سنگ لاشه باباریز سنندج تهیه و به تعداد کافی مغزه های استوانه ای شکل در آزمایشگاه آماده سازی گردید. سپس، آزمایش های فیزیکی، مکانیکی و مطالعات میکروسکوپی بر روی نمونه ها در دماهای مختلف انجام گرفت. نتایج حاصله نشان داد که نمونه های سنگ آندزیت در دماهای بالاتر از 300 درجه سانتی گراد کاملاً دگرگون شده و ساختار اصلی خود را از دست می دهند. بنابراین، بازه در نظر گرفته شده برای اعمال دما بر نمونه ها از 25 تا 300 درجه سانتی گراد در نظر گرفته شد. نتایج به دست آمده در این تحقیق نشان داد که با افزایش دمای نمونه ها، پارامترهای چگالی، سرعت موج طولی، سختی بازگشت اشمیت، مقاومت فشار تک محوره، اندیس بارنقطه ای و مقاومت کششی کاهش و پارامتر تخلخل افزایش می یابد. همچنین با افزایش دما، پارامتر درصد جذب آب ابتدا کاهش و در دمای 300 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. لازم به ذکر است که بیشترین کاهش در پارامتر های فوق الذکر در بازه گرمایش 200 تا 300 درجه سانتی گراد اتفاق می-افتد. در نهایت، نتایج مطالعات میکروسکوپی نشان داد که پلاژیوکلاز و پیروکسن فراوان ترین کانی های مشاهده شده در بافت نمونه های آندزیت بوده و دگرسانی های غالب آن شامل دگرسانی فیلیکی، آرژیلیکی و پروپیلیتیک کربناتی است. بنابراین، وجود دگرسانی های مختلف در بافت نمونه ها و تغییرات کانی های اولیه در اثر حرارت (حاصل از مطالعات میکرسکوپی) باعث نوسان در برخی از نتایج مطالعات آزمایشگاهی شده است.

مقاومت فشاری تک محوری از جمله مهم ترین خواص سنگ ها می باشد که تعیین آن برای مطالعات مهندسی سنگ در بسیاری از پروژه های معدنی و مهندسی عمران ضروری می باشد. تعیین دقیق این پارامتر به زمان و هزینه قابل توجهی برای جمع آوری و آماده سازی نمونه های مناسب و آزمون های آزمایشگاهی نیاز دارد. به علاوه، آماده سازی و تهیه نمونه های سالم در آزمایشگاه مخصوصا برای سنگ های درزه دار و ضعیف، مشکل بوده و نیازمند دقت بسیار زیادی است. برای برطرف کردن این مشکل، می توان از روش های غیرمستقیم به عنوان جایگزینی خوب و قابل اعتماد استفاده کرد. هدف از این تحقیق، ارزیابی ارتباط بین خواص فیزیکی سنگ ها و مقاومت فشاری تک محوری و تعیین رابطه بهینه برای تخمین غیر مستقیم مقاومت فشاری تک محوری می باشد. بدین منظور، ابتدا نمونه های سنگی ماسه سنگ، شیست و فیلیت از نقاط مختلف سد آزاد مریوان تهیه گردید. پس از آماده سازی نمونه ها، آزمایش های تعیین چگالی، درصد جذب آب، تخلخل، شاخص دوام سیکل دوم و تعیین مقاومت فشاری تک محوری خشک و اشباع بر روی مغزه ها در آزمایشگاه انجام و پایگاه داده مناسب تهیه گردید. سپس، تاثیر پارامترهای مختلف ذکر شده بر روی مقاومت فشاری تک محوری خشک و اشباع مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بر اساس تحلیل های آماری صورت گرفته، روابط تجربی مختلف شامل خطی، لگاریتمی، چند جمله ای درجه دو، توانی و نمایی بین خواص فیزیکی فوق الذکر و مقاومت فشاری تک محوری خشک و اشباع توسعه داده شد. پس از آن، تحلیل واریانس روابط فوق انجام شده و رابطه با بیشترین ضریب همبستگی به عنوان رابطه بهینه برای تخمین مقاومت فشاری تک محوری پیشنهاد گردید. در نهایت برای ارزیابی و اعتبارسنجی روابط پیشنهادی، نتایج حاصله با مقادیر واقعی و نتایج روابط قبلی مشابه مقایسه گردید. سپس، دقت مقاومت فشاری تک محوری پیش بینی شده بر اساس معیارهای ضریب همبستگی، RMSE و MAE اعتبارسنجی شد. بر این اساس، مشخص گردید که روابط پیشنهادی در تحقیق حاضر تطابق خوبی با داده های واقعی داشته و نتایج بهتری نسبت به روابط مشابه قبلی دارند. با توجه به موارد ذکر شده، می توان نتیجه گرفت که روابط پیشنهادی در تحقیق حاضر دارای دقت بالایی بوده و قابلیت استفاده در پروژه های عملی با شرایط زمین شناسی مشابه را به منظور صرفه جویی در زمان و هزینه دارند.

سرعت امواج عبوری از توده سنگ یکی از پارامترهای موثر بر رفتار آن است که نقش مهمی در شناخت توده سنگ ایفا می کند. با ارزیابی این پارامتر و شناخت کامل خصوصیات ناپیوستگی موجود در توده سنگ، می توان برآورد دقیق تری از وضعیت توده سنگ و کیفیت آن داشت. در این تحقیق، از مدل های آزمایشگاهی، آماری و عددی برای بررسی و تأثیر پنج خاصیت مهم ناپیوستگی شامل زبری، تراکم، دهانه، زاویه و نوع ماده پر کننده بر سرعت موج طولی استفاده شده است. بدین منظور، ابتدا هر کدام از خواص فوق در گروه های مختلف طبقه بندی گردیده است. سپس، نمونه های مصنوعی با ابعاد 15×15×15 سانتیمتر متناسب با هر گروه بر اساس ترکیب بهینه 75% ماسه، 15% سیمان و 10% آب در آزمایشگاه ساخته و سرعت موج طولی عبوری از آنها اندازه گیری شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که رابطه دو پارامتر تراکم درزه، زبری و دهانه درزه با سرعت موج طولی به صورت معکوس می باشد. همچنین، رابطه سرعت موج طولی با زاویه درزه به صورت سینوسی است. به منظور بررسی تأثیر ماده پر کننده درزه بر سرعت موج طولی، از اکسید آهن، کلسیت، سیلیس، رس و گچ به عنوان ماده پر کننده استفاده شده است که در آن، بیشترین و کمترین سرعت موج طولی به ترتیب مربوط به پر کننده های گچ و اکسید آهن می باشد. همچنین، سرعت موج طولی مربوط به نمونه های کلسیت و رس به هم نزدیک بوده و هر دو مقداری کمتر از سیلیس است. مدل سازی آماری داده ها بر اساس آنالیز واریانس (جدول آنوا) نشان داد که در بین روابط مورد ارزیابی (خطی، چند جمله ای درجه دو، لگاریتمی، نمایی و توانی)، رابطه چند جمله ای درجه دو بهینه ترین رابطه بین سرعت موج طولی با هر کدام از پارامترهای تراکم، دهانه، زاویه و زبری درزه است. در نهایت، مطالعات اعتبارسنجی با استفاده از نمونه های مصنوعی جدید، صحت قابل قبول روابط پیشنهادی را تأیید کرد. در ادامه، نمونه ها ی مصنوعی با خواص ناپیوستگی ذکر شده با استفاده از روش عددی و نرم افزار PFC2D مدل سازی شده است. پس از مدل سازی نمونه ها، سرعت موج طولی عبوری آنها با استفاده از نرم افزار فوق محاسبه و تأثیر خصوصیات ناپیوستگی بر سرعت موج طولی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدل سازی عددی نشان داد که رابطه سه پارامتر تراکم، دهانه و زبری درزه با سرعت موچ طولی به صورت معکوس و رابطه زاویه درزه با سرعت موج طولی به صورت سینوسی است که همگی منطبق بر روند نتایج آزمایشگاهی و مدل سازی آماری است. با این حاصل، تفاوتی نسبی در مقادیر پارمترهای حاصل از مدل سازی عددی با مقادیر آزمایشگاهی وجود دارد که ناشی از خصوصیات متفاوت نمونه های کالیبراسیون در مدل های عددی با نمونه های واقعی است.

تخمین ذخیره یکی از مهم ترین مراحل در فرآیند معدنکاری است که انجام موفقیت آمیز آن تأثیر بسزایی در بهینه سازی مراحل بعدی مانند طراحی معدن و برنامه ریزی تولید دارد. در این پژوهش، ابتدا بر اساس داده های اکتشافی، تحلیل های آماری لازم انجام شده و تخمین ذخیره معدن سرب و روی انگوران در سیستم مختصات UTM با استفاده از سه روش عکس مجذورفاصله، کریجینگ ساده و کریجینگ شاخص انجام شده است. در فرآیند تخمین ذخیره، شعاع جستجو و بیضوی جستجو با استفاده از واریوگرام برای هر سه روش انتخاب شده است. ابتدا با استفاده از داده های اکتشافی یک مدل بلوک ساخته شده است. سپس با استفاده از اطلاعات گسل ها، مدل بلوکی به دو بخش تقسیم و در هر بخش به روش عکس مجذور فاصله تخمین ذخیره انجام شده است. در مرحله بعد، بلوک های عیاردار و باطله در مدل بلوکی هر دو بخش با استفاده از روش کریجینگ شاخص تخمین زده شده است. سپس با حذف بلوک های باطله و ایجاده مدل بلوکی جدید، تخمین ذخیره با استفاده از دو روش عکس مجذور فاصله و کریجینگ ساده انجام گردیده است. نتایج حاصله نشان داد که حذف بلوک های باطله باعث کاهش تناژ ماده معدنی، کاهش تاثیر عیارهای پایین بر عیارمیانگین و در نتیجه افزایش دقت تخمین می شود. در نهایت، مقایسه نتایج تخمین با بخش های استخراجی پیت نشان داد که، روش های تخمین در سیستم UTM قابل قبول بوده و انتقال داده ها به این محیط باعث افزایش دقت مدل سازی و تخمین دقیق تر ذخیره معدنی در معدن انگوران شده است.

مدل سازی عیاری و تخمین منابع و ذخایر کانسارها به ویژه در معادن در حال بهره برداری، یکی از مهمترین پارامترهای لازم برای طراحی و برنامه ریزی تولید معدن است. در این تحقیق، تخمین ذخیره بخش زیرزمینی معدن انگوران با استفاده از روش های عکس مجذور فاصله و زمین آماری بر اساس داده های اولیه و داده های بروزرسانی شده انجام گرفته است. ابتدا بر اساس اطلاعات داده های اکتشافی موجود، تحلیل های آماری کلاسیک انجام و وجود یا عدم وجود روند در داده ها بررسی و مدل هندسی کانسار تهیه گردید. سپس، مدل بلوکی ماده معدنی تهیه و با استفاده از روش کریجینگ شاخص، بلوک های باطله حذف شده است. در ادامه، تخمین ذخیره معدن با استفاده از روش های عکس مجذور فاصله و کریجینگ ساده صورت گرفته است. بر اساس داده های اولیه، تخمین ذخیره به روش عکس مجذور فاصله در بلوک های باقی مانده صورت گرفته و مقدار 986251/16 تن روی با عیار میانگین 33/95 برآورد گردیده است. همچنین، تخمین ذخیره به روش کریجینگ ساده انجام و مقدار 943832/82 تن روی با عیار میانگین 27/15 حاصل شده است. بر اساس داده های بروزرسانی شده، تخمین ذخیره به روش عکس مجذور فاصله در کل بلوک ها و بلوک هایی که توسط کریجینگ شاخص بلوک باطله آن ها حذف شده صورت گرفته است. مقدار فلز روی تخمین زده شده به روش عکس مجذور فاصله در کل بلوک های ماده معدنی مقدار 2175356/25 تن با عیار میانگین 22/09 و مقدار فلز روی در بلوک هایی که به روش کریجینگ شاخص بلوک باطله آن ها حذف شده است برابر با 1374975 تن با عیار میانگین 26/54 تخمین زده شده است. مقدار ماده معدنی تخمینی به روش کریجینگ ساده هم برابر با 1373962/5 تن روی با عیار میانگین 30/11 به دست آمده است. در نهایت، نتایج حاصل از اعتبارسنجی های بصری و آماری انجام گرفته نشان داد که صحت و دقت تخمین های مربوط به داده های اولیه معدن سرب و روی انگوران قابل قبول نیست اما نتایج حاصل از اعتبارسنجی های فوق برای تخمین حاصل از داده های بروز شده معدن سرب و روی انگوران قابل قبول بوده و می توان از نتایج آن ها در برنامه ریزی های آتی بخش زیرزمین استفاده نمود.

مد ل سازی کانسار و تخمین ذخیره مهمترین بخش اکتشاف معدن است که تأثیر بسیار مهمی بر روی مراحل بعدی معدنکاری از جمله طراحی معدن و برنامه ریزی تولید دارد. بنابراین، انجام دقیق این مرحله با حداقل خطای ممکن می تواند باعث بهینه سازی عملیات معدنکاری و جلوگیری از صرف هزینه های اضافی شود. در این تحقیق، مدل سازی تک متغیره و چند متغیره زمین آماری بر روی متغیرهای عیاری اصلی و لیتولوژیکی کانسار طلای ساری گونی قروه بر اساس داده های حاصل از 40000 متر حفاری اکتشافی انجام گرفته است. هدف اصلی از این پژوهش، بررسی اعتبار و دقت روش های چند متغیره در مقایسه با روش های تک متغیره می باشد. روش کار بدین صورت بوده است که ابتدا مقادیر خارج از ردیف و مقادیر سنسورد متغییرها جایگزین شده و عناصر طلا، آرسنیک، جیوه و آنتیمون به صورت تک متغیره شبیه سازی گردیده است. در این راستا، مهم ترین و فراوان ترین واحدهای سنگی و آلتراسیون های موجود در منطقه با استفاده از روش شبیه سازی متوالی شاخص مدل سازی شده و مدل سنگ شناسی کانسار و مدل احتمالی آلتراسیونی کانسار ارائه گردیده است. با توجه به مدل سنگ شناسی ارائه شده، فراوان ترین واحد سنگی کانسار، داسیت است که بیشتر در قسمت شمالی کانسار وجود دارد. همچنین، واحد کوارتز داسیت اغلب در قسمت های جنوبی کانسار وجود دارد و واحد برِش که کم ترین فراوانی را در بین سایر واحدهای سنگی دارد به صورت محدود در قسمت های جنوبی کانسار یافت می شود. در مورد آلتراسیون ها، سرسیتی آلتراسیون غالب منطقه است که اکثر نواحی کانسار را در بر می گیرد و بعد از آن آلتراسیون های سیلیسی، تورمالینی و ایلیتی هستند که اغلب در قسمت های جنوبی کانسار رخ داده اند. با مشخص شدن آلتراسیون ها و واحدهای اصلی زمین-شناسی، جهت مدل سازی همزمان متغیرهای مرتبط با کانی سازی از روش چندمتغیره آنالیز مؤلفه های اصلی استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی فاکتور کانی سازی حاصل از روش چندمتغیره و شبیه سازی تک متغیره عناصر در عمق نشان داده است که ارتباط خوبی بین میانگین مقادیر مؤلفه کانی سازی و عناصر در هر کدام از سنگ ها و آلتراسیون های منطقه وجود دارد. همچنین، بالاترین مقدار مولفه کانی سازی در بین آلتراسیون ها مربوط به آلتراسیون سیلیسی و کم ترین مقدار مربوط به آلتراسیون ایلیتی است. با در نظر گرفتن اطلاعات گمانه ای و همچنین اطلاعات زمین شناسی قبلی، می توان نتیجه گرفت که نتایج حاصل روش آنالیز مولفه های اصلی به واقعیت زمین شناسی کانسار نزدیک است.

چرخه های انجماد-ذوب یک هوازدگی طبیعی جدی برای مهندسی سنگ و سازه های احداث شده بر رروی توده سنگ در مناطق کوهستانی می باشد. بنابراین، ارزیابی کاهش پارامترهای ژئومکانیکی سنگ در اثر سیکل های انجماد-ذوب ضروری می باشد. در این تحقیق تاثیر هوازدگی مکانیکی (انجماد-ذوب) حاصل از عوامل جوی مناطق کوهستانی بر خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ شیست بررسی شده است. بدین منظور، ابتدا 30 عدد گمانه در معدن انگوران حفاری شده و 40 متر مغزه سالم سنگ شیست تهیه گردید. سپس، در آزمایشگاه نمونه های مورد نیاز برای آزمایش های چگالی، دوام، آزمایش مقاومت فشاری تک محوری و ... مطابق روش استاندارد پیشنهادی ISRM تهیه گردید. آزمایش های مذکور ابتدا بر روی نموننه های بکر انجام شد. سپس، نمونه ها هوازده شده و آزمایش های مذکور در چرخه های انجماد-ذوب 0، 7، 15، 40 و 75 نیز انجام شد. نتایج حاصله نشان دهنده کاهش خطی و نمایی چگالی خشک، دوام، سرعت امواج برشی، سرعت امواج فشاری، مقاومت فشاری تک محوری سنگ و ... می باشد. همچنین، درصد جذب آب نمونه ها با افزایش تعداد سیکل های انجماد-ذوب، افزایش یافته است. بر اساس نمودارهای بدست آمده، روابط تجربی جهت محاسبه خواص ژئومکانیکی سنگ شیست به ازای چرخه های مختلف انجماد-ذوب ارائه شده است. بعلاوه، مشخصات کانی شناسی سنگ شیست هم با استفاده از میکروسکوپ پلاریزان و آنالیز XRD مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این مطالعه نشان داد که کانی های اصلی تشکیل دهنده سنگ شیست شامل کوارتز، کلسیت، بیوتیت و کلریت می باشد. پس از تعیین مقدار پارامترهای ژئومکانیکی در درجات هوازدگی بکر، متوسط و کاملاً هوازده، دیواره غربی معدن که از 15 متر شیست کاملاً هوازده، 25 متر شیست متوسط هوازده و شیست بکر تشکیل شده است در نرم افزار FLAC3D مدلسازی گردید. خواص بدست آمده در آزمایشگاه به لایه های مذکور اختصاص داده شده و مدل ران شده و جابحایی های ایجاد شده در دیواره غربی محاسبه گردید. جهت اعتبارسنجی نتایج بدست آمده، 30 عدد منشور در دیواره غربی معدن نصب و به مدت یک سال قرائت گردید. با مقایسه جابحایی های بدست آمده از مدلسازی عددی با نتایج ابزار دقیق (منشور)، همخوانی قابل قبولی بین آنها بدست آمده است.

مدل سازی عیاری و تخمین ذخیره، آخرین مرحله ی اکتشاف و شروع مرحله استخراج معدن می باشد. روش های مختلفی برای مدل سازی عیاری و تخمین ذخیره وجود دارد که به دو دسته روش های ایستا (همچون آمار کلاسیک) و پویا (مانند زمین آمار، شبکه عصبی و غیره) تقسیم بندی می شوند. علیرغم دقت بالای زمین آمار در مدل سازی عیاری، اما به دلیل زمان بر بودن و نیاز به دانش پیشرفته، امروزه از روش های هوشمند از جمله شبکه عصبی، منطق فازی و الگوریتم های فرا ابتکاری به عنوان جایگزین این روش استفاده می شود. در این تحقیق، از روش زمین آماری کریجینگ معمولی و دو روش هوش مصنوعی شبکه عصبی و برنامه ریزی بیان ژن برای مدل سازی عیار کانه روی و تخمین ذخیره معدن انگوران مورد استفاده قرار گرفته است. مدل سازی عیاری و تخمین ذخیره بر روی 930 سری داده حاصل از 92 حلقه گمانه اکتشافی انجام گرفته و عیار کانه روی به عنوان متغییر ناحیه ای انتخاب گردید. بررسی های صورت گرفته بر روی داده های عیار نشان داد ناهمگونی بسیار شدیدی در آنها وجود دارد که می تواند ناشی از پیچیدگی زمین شناسی کانسار و خطای بالا در مراحل حفاری مغزه ی و نمونه برداری باشد. ذخیره متمرکز کانه روی در این کانسار در هفت واحد سنگی طبقه بندی شده است که زون سولفوره از عیار بیشتری برخوردار است. به منظور مدل سازی عیار روی، داده ها به کامپوزیت های با طول 10 متر تبدیل گردید. در نتیجه، تعداد 1024 داده حاصل و پس از مطالعات عیاری، فضای تخمین تعیین گردید. به دلیل هندسه نامناسب و تعداد کم نمونه ها، برازش مدل به ورایوگرام های جهتی ممکن نبود و از پارامتر واریوگرام همه جهته به منظور تخمین کریجینگ در نرم افزار میکروماین استفاده گردید. سپس بر اساس آموزش شبکه های عصبی مختلف، شبکه ای بهینه برای تخمین عیار پیشنهاد شد. در نهایت، تخمین عیاری با استفاده از برنامه ریزی بیان ژن و با در نظر گرفتن تابع برازش بهینه و سایر پارامترهای تعیین شده، صورت گرفت. مقایسه نتایج حاصل از سه روش فوق الذکر با استفاده از 50 سری داده آزمون انجام و اثبات گردید که روش شبکه عصبی با ضریب همبستگی 71% و میانگین مربعات خطا برابر با 06/0 دارای عملکرد بهتری نسبت به سایر روش ها می باشد. همچنین، روش کریجینگ در تخمین بخش های عیار پایین عملکرد بهتری نسبت به سایر روش ها داشته و روش برنامه ریزی بیان ژن به دلیل نبود همگنی در داده ها، نمی تواند عملکرد خوبی را از خود نشان دهد.

پارامتر های الاستیکی سنگ ها نقش حیاتی و مهمی در طراحی پروژه های معدنی و عمرانی ایفا می کنند. تعیین این پارامترها با استفاده از روش های مستقیم آزمایشگاهی علیرغم دقت زیاد، در بسیاری از موارد پرهزینه و زمان بر است. بعلاوه، تهیه و آماده سازی نمونه های مغزه ای سالم برای انجام تست های آزمایشگاهی به ویژه در سنگ های ضعیف و درزه دار، مشکل بوده و نیازمند دقت بسیار زیادی است. برای رفع مشکلات فوق، می توان از روش های غیرمستقیم به عنوان جایگزینی مناسب و قابل اعتماد استفاده کرد. هدف از تحقیق حاضر، ارزیابی ارتباط بین پارامتر های الاستک استاتیکی و دینامیکی سنگ ها با استفاده از سرعت امواج فراصوتی و تعیین رابطه بهینه برای تخمین غیرمستقیم پارامترهای الاستیک استاتیکی می باشد. بدین منظور، ابتدا نمونه های سنگی از نوع شیست، فیلیت و ماسه سنگ حاصل از عملیات مغزه گیری در نقاط مختلف ساختگاه سد آزاد مریوان تهیه گردید. پس از آماده-سازی نمونه ها، آزمایش های سرعت امواج فراصوتی (فشاری و برشی)، مقاومت فشاری تک محوره و تعیین چگالی در حالت های خشک و اشباع بر روی مغزه ها در آزمایشگاه انجام و پایگاه داده مناسب تهیه شد. سپس، تأثیر پارامترهای مختلف از جمله چگالی، عمق و سرعت امواج فراصوتی در حالت های خشک و اشباع بر پارامتر های الاستیک (مدول الاستیک و ضریب پواسون) استاتیکی و دینامیکی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بر اساس تحلیل های آماری صورت گرفته، روابط تجربی مختلف شامل خطی، لگاریتمی، چند جمله ای درجه دو، نمایی و توانی بین پارامترهای الاستیک استاتیکی و دینامیکی سنگ در حالت های خشک و اشباع توسعه داده شد. سپس، رابطه با بیشترین ضریب تصمیم گیری به-عنوان بهترین رابطه برای تعیین پارامترهای الاستیک استاتیکی بر اساس پارامترهای الاستیک دینامیکی پیشنهاد گردید. در نهایت برای ارزیابی و اعتبارسنجی روابط پیشنهادی، نتایج حاصله با داده های واقعی و نتایج روابط مشابه قبلی مقایسه گردید. بر این اساس، مشخص شد که روابط پیشنهادی تطابق خوبی با داده های واقعی داشته و نتایج بهتری نسبت به روابط مشابه قبلی دارند. با توجه به نتایج فوق الذکر، می-توان نتیجه گرفت که روابط پیشنهادی در این تحقیق دارای دقت تخمین بالایی بوده و قابلیت استفاده مؤثر در پروژه های عملی را دارند.

چال زنی و حفاری از جمله اساسی ترین و مهم ترین مراحل معدنکاری به ویژه در حفاری اکتشافی و چال زنی برای استخراج معادن و بلوک های سنگ تزئینی به شمار می آید. با توجه به هزینه ی زیاد عملیات حفاری و نیاز به دستگاه های گران قیمت، شناخت تمامی پارامترهای دخیل در حفاری و بهینه سازی آن، شرایط را برای اکتشاف و استخراج بهینه فراهم می کند. شناخت محیط حفاری و خصوصیات توده سنگ برجا کمک بسیار زیادی به پیش بینی سرعت و نرخ نفوذ حفاری، انتخاب نوع سیستم حفاری و تعیین نوع و تعداد ماشین آلات لازم، ارزیابی راندمان حفاری اکتشافی و توان تولید معدن خواهد کرد. به علاوه، پیش بینی عملکرد حفاری در معادن سنگ، برای برآورد هزینه و برنامه ریزی مهم است. در تحقیق حاضر، ابتدا نرخ نفوذ حفاری در معدن سنگ تزئینی سه راهی ملاوی اسلام آباد غرب بر اساس زمان دقیق و متراژ حفاری برای بلوک های مجزا محاسبه گردید. سپس، نمونه های جمع آوری شده جهت مطالعه و انجام آزمایش های فیزیکی و مکانیک سنگی و تشکیل پایگاه داده های کافی به آزمایشگاه منتقل گردید. در ادامه، عملیات مغزه گیری بر روی نمونه های بلوکی انجام و سپس خواص مختلف فیزیکی و مکانیکی مغزه ها اندازه گیری و پایگاه داده مناسب برای انجام تحلیل های آماری تهیه گردید. نتایج حاصل از تحلیل های آماری نشان داد که رابطه نرخ نفوذ با پارامتر های درصد آب محتوی، نسبت پواسون و تخلخل مستقیم بوده و با پارامتر های چگالی (خشک و طبیعی)، چکش اشمیت، مقاومت فشاری تک محوره، شاخص دوام سیکل های اول و دوم، اندیس بار نقطه ای، سرعت موج فشاری، مدول الاستیسیته و درصد سایش دارای رابطه عکس می باشد. همچنین، مقایسه و تجزیه و تحلیل روش های رگرسیون چندگانه آماری (همزمان، گام به گام، حذف، پسرونده و پیشرو) نشان داد که روش رگرسیون چندگانه ی پیشرو دارای عملکرد بهتری نسبت به بقیه بوده و لذا به عنوان بهترین روش رگرسیونی در نظر گرفته شد. در مدل فوق، متغیرهای مستقل با درصد مشارکت بالا (معنا داری) مورد بررسی قرار گرفته و اثبات گردید که پارامتر های چکش اشمیت، مقاومت فشاری تک محوره، چگالی و نسبت پواسون دارای بیشترین تأثیر بر روی نرخ نفوذ حفاری در تحقیق حاضر می باشند.

مدل سازی و تخمین ذخیره کانسار جزو مهم ترین فعالیت های معدنکاری می باشند که پیشنیاز طراحی معدن و برنامه ریزی تولید در طول بهره برداری از آن هستند. در کانسارهای طلا که اختلاف عیاری زیادی در بین نواحی کم عیار و پر عیار وجود دارد ارزیابی ذخیره از حساسیت بیشتری برخوردار می-باشد. در این تحقیق، از سه روش عکس مجذور فاصله، کریجینگ معمولی و شبکه عصبی مصنوعی برای تخمین عیار و ارزیابی ذخیره در معدن طلای قلقله سقز استفاده شده است که از نوع طلای پهنه برشی بوده و کانی سازی در سه زون سولفیدی، اکسیدی و ترانزیشن انجام گرفته است. در روش کریجینگ معمولی، تخمین عیار در زون سولفیدی به صورت جداگانه برای کل محدوده انجام گرفته است. همچنین به دلیل کمبود داده های زون ترانزیشن در این بخش، داده های زون اکسیدی-ترانزیشن با داده های زون اکسیدی تجمیع، واریوگرافی آن انجام و تخمین عیار برای هر کدام از زون های سولفیدی و اکسیدی-ترانزیشن صورت گرفته است. سپس، ذخیره هر یک از زون های فوق به صورت جداگانه محاسبه، منحنی تناژ-عیار رسم و نتایج حاصله اعتبار سنجی شده است. در روش شبکه عصبی مصنوعی با توجه به بازه زیاد تغییرات عیار طلا و فاصله زیاد گمانه ها از همدیگر، زون بندی صورت نگرفته و تخمین در کل محدوده کانسار انجام گرفته است. با توجه به عیارهای پیش بینی شده ناشی از سه روش فوق الذکر و بر اساس عیار حد 0/5 (گرم بر تن) و وزن مخصوص 2/75 (تن بر مترمکعب)، تخمین ذخیره معدن انجام شده است. بر این اساس، ذخیره کانسنگ معدنی در محدوده قلقله با استفاده از روش های کریجینگ معمولی، عکس مجذور فاصله و شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب حدود 24/31، 25/42 و 34 میلیون تن تخمین زده شده است. در نهایت، ذخیره تخمین زده شده در هر یک از روش های فوق برای عیارهای حد مختلف رده بندی شده است. یافته های تحقیق حاضر نشان می دهد که نتایج روش شبکه عصبی تفاوت قابل توجهی با نتایج روش های عکس مجذور فاصله و کریجینگ معمولی دارد. این امر ناشی از پیچیدگی ساختار های زمین شناسی در منطقه مورد مطالعه و فاصله زیاد گمانه ها در زون های مختلف کانسار از همدیگر است که باعث می شود شبکه قادر به تخمین دقیق ذخیره بین نقاط مجهول گمانه ها نبوده و در نهایت باعث ایجاد خطا در شبکه عصبی می شود. بنابراین، استفاده از روش های هوشمند برای تخمین ذخیره در شرایط زمین شناسی پیچیده و فاصله زیاد گمانه های اکتشافی پیشنهاد نمی گردد.

تعیین سرعت امواج اولتراسونیک در سنگ نقش مهمی در طراحی اولیه و نهایی اکثر پروژه های مهندسی معدن، عمران و زمین شناسی مهندسی بازی می کند. این پارامتر عموماً به صورت مستقیم در آزمایشگاه اندازه گیری می شود. با وجود دقت بالا، این روش نیازمند دستگاه های آزمایش گران قیمت، نمونه های با کیفیت بالا و دارای ابعاد دقیق می باشد که در نهایت باعث زمان بر و پر هزینه بودن آن شده است. به عنوان جایگزینی برای روش مستقیم، اخیراً از روش های غیر مستقیم برای تعیین سرعت امواج فشاری و برشی در سنگ استفاده می شود. در این راستا، در تحقیق حاضر از سه روش هوشمند شبکه عصبی، سیستم فازی و برنامه ریزی بیان ژن به همراه روش آماری رگرسیون خطی چند متغیره برای تعیین سرعت امواج اولتراسونیک در سنگ استفاده شده است. بدین منظور، از داده های اندازه گیری شده بر روی نمونه های برداشتی از ساختگاه سدهای آزاد و سد بختیاری برای طراحی و اعتبارسنجی مدل های پیشنهادی بهره گرفته شده است. برای تعیین سرعت امواج اولتراسونیک، 5 متغیر تأثیر گذار شامل عمق مغزه گیری، چگالی خشک و اشباع، تخلخل، شاخص دوام و درصد جذب آب در سنگ به عنوان پارامترهای ورودی در نظر گرفته شده است. برای طراحی و اعتبارسنجی مدل های فوق، اندازه گیری های آزمایشگاهی لازم انجام و پایگاه داده مناسب تهیه گردید. مقایسه عملکرد مدل های پیشنهادی با استفاده از شاخص های آماری ارزیابی عملکرد شامل ضریب تصمیم گیری، ضریب بازدهی، واریانس حساب شده، میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق انجام شده است. نتایج این ارزیابی نشان داد که به ترتیب شبکه عصبی و سیستم فازی قابلیت بسیار بالایی در تخمین سرعت امواج برشی و فشاری در حالت خشک دارند. همچنین، روش برنامه ریزی بیان ژن روشی کارا در تخمین سرعت امواج برشی و فشاری در حالت اشباع می باشد. در نهایت مطابق نتیجه آنالیز حساسیت انجام شده، در اکثر مدل های پیشنهادی، چگالی بیشترین تاثیر و عمق مغزه گیری در حالت اشباع و تخلخل در حالت خشک کمترین تاثیر را بر سرعت امواج فشاری و برشی دارند.

سرعت امواج فراصوت در سنگ یکی از مهم ترین پارامترهای مورد استفاده در زمینه های مختلف علوم زمین مانند مهندسی معدن، عمران، ژئوتکنیک، مکانیک سنگ و اکتشاف ذخایر نفت و گاز است. اندازه این پارامتر هم در آزمایشگاه و هم به صورت برجا در محل اندازه گیری می شود که در بسیاری از موارد زمان بر و پر هزینه خواهد بود. بنابراین، توسعه روشی غیرمستقیم و قابل اطمینان برای تعیین سرعت امواج می تواند به رفع مشکلات فوق کمک نماید. در تحقیق حاضر ابتدا تأثیر اشباع شدگی بر سرعت امواج فشاری و برشی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، روابط مناسبی بین سرعت امواج برشی و فشاری در حالت های خشک و اشباع ارائه شده است. برای انجام این کار، ابتدا نمونه های استوانه ای حاصل از عملیات مغزه گیری در ساختگاه سد آزاد مریوان جمع آوری گردید. سپس، پارامترهای تخلخل، درصد اشباع شدگی و سرعت امواج فشاری و برشی در آزمایشگاه اندازه گیری شد. بعد از تشکیل پایگاه داده مناسب، پنج رابطه مختلف شامل خطی، چند جمله ای درجه دو، لگاریتمی، نمایی و توانی بین سرعت امواج فشاری و برشی در حالت های خشک و اشباع با استفاده از تحلیل های آماری توسعه داده شد. در ادامه، رابطه با بیشترین مقدار شاخص ضریب تصمیم گیری (R2) به عنوان رابطه بهینه برای هر حالت بین امواج برشی و فشاری پیشنهاد گردید. اعتبارسنجی روابط پیشنهادی با استفاده از داده های واقعی و همچنین مقایسه با روابط قبلی انجام گرفت. نتایج اعتبارسنجی نشان داد که این روابط دقت بالاتری نسبت به روابط قبلی داشته و همبستگی و تطابق خوبی با داده های واقعی دارند. در نهایت، تاثیر درجه اشباع بر سرعت امواج فشاری و برشی در حالت های خشک و اشباع و در تخلخل های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی نشان داد که تأثیر درجه اشباع بر سرعت موج فشاری در هر تخلخلی برای هر سه سنگ ماسه سنگ، شیست و فیلیت مورد بررسی به صورت مستقیم است. بعلاوه، تأثیر درجه اشباع بر سرعت موج برشی در هر تخلخلی برای ماسه سنگ به صورت معکوس است اما برای سنگ های شیست و فیلیت رابطه سرعت موج برشی با درجه اشباع ابتدا معکوس بوده که با افزایش تخلخل، این تاثیر کم شده و در تخلخل های بالاتر به صورت مستقیم می باشد .با توجه به نتایج حاصل از این تحقیق، می توان نتیجه گرفت که از روابط پیشنهادی در این تحقیق می توان برای پیش بینی سرعت امواج در شرایط مختلف اس

سرعت امواج فشاری و برشی در سنگ جزو مهم ترین پارامترهای مورد نیاز در تحلیل های مربوط به مهندسی معدن، عمران، مکانیک سنگ و زلزله می باشد. یکی از پارامترهای تاثیرگذار بر سرعت موج در عملیات صحرایی، فشار (عمق) روباره است که خود متأثر از خصوصیات لیتولوژیکی مانند اندازه ذرات، چگالی، تخلخل، فشار محصورکننده، جهت گیری ذرات و غیره است. بنابراین، با ارزیابی تأثیر فشار روباره که ناشی از عمق روباره و فضاهای خالی موجود در سنگ است به نوعی تأثیر غیرمستقیم پارامترهای فوق در میزان سرعت امواج را می توان در نظر گرفت. بر این اساس در تحقیق حاضر، رابطه میان عمق روباره و سرعت امواج فشاری و برشی در حالت های خشک و اشباع مورد ارزیابی قرارگرفته است. بدین منظور، ابتدا نمونه های مربوط به سنگ های شیست، فیلیت و ماسه سنگ حاصل از عملیات مغزه گیری در عمق های مختلف از سد آزاد مریوان تهیه گردید. سپس، پارامترهای تخلخل و سرعت امواج اولتراسونیک (امواج برشی و فشاری) این نمونه ها در حالت های خشک و اشباع در آزمایشگاه اندازه گیری گردید. با استفاده از تحلیل های آماری انجام گرفته بر روی داده حاصله، روابط بین سرعت امواج و عمق روباره در حالت های خطی، چند جمله ای درجه دو، لگاریتمی، نمایی و توانی توسعه داده شد. سپس، رابطه ای با بیشترین مقدار شاخص ضریب تصمیم گیری (R2) به عنوان رابطه بهینه برای تعیین سرعت امواج فشاری و برشی در حالت های خشک و اشباع با استفاده از پارامتر عمق روباره پیشنهاد گردید. در ادامه با بررسی رابطه عمق-سرعت موج در تخلخل های مختلف مشخص گردید که با افزایش تخلخل، تاثیر عمق روباره بر سرعت امواج بیشتر خواهد شد، هرچند که این تاثیر برای موج فشاری بیشتر از موج برشی است. در نهایت به منظور اعتبارسنجی روابط پیشنهادی، نتایج حاصله با نتایج روابط قبلی و همچنین با داده های واقعی مقایسه گردید. بر این اساس، مشخص گردید که دقت روابط پیشنهادی بالاتر از روابط قبلی بوده و همچنین نتایج این روابط تطابق بسیار خوبی با داده های واقعی دارد. با در نظر گرفتن نتایج فوق، می توان نتیجه گرفت که روابط پیشنهادی در این تحقیق قابلیت خوبی در تعیین سرعت امواج اولتراسونیک در هر دو حالت خشک و اشباع دارند و می توان از آنها به عنوان روشی غیر مستقیم برای تعیین سرعت امواج در اعماق مختلف زمین استفاده کرد که باعث صرفه جویی در هزینه و زمان می شود.

تخمین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ نقش حیاتی و مهمی در طراحی پروژه های معدنی و عمرانی دارد. به طور کلی، تعیین این خصوصیات به دو روش مستقیم و غیر مستقیم انجام می شود. روشهای مستقیم شامل تستهای برجا و آزمایشگاهی می باشد که علیرغم دقت زیاد، در بسیاری از موارد پر هزینه و زمان بر هستند. بعلاوه، تهیه و آماده سازی نمونه های مغزه ای برای انجام تستهای آزمایشگاهی به ویژه در سنگهای شکسته مشکل بوده و نیازمند دقت بسیار زیادی است. برای رفع مشکلات فوق، میتوان از روشهای غیر مستقیم به عنوان جایگزینی مناسب و قابل اعتماد استفاده کرد. هدف از تحقیق حاضر، تعیین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ بکر با استفاده سرعت امواج P و S می باشد. بدین منظور، ابتدا نمونه های سنگی از نوع شیست، فیلیت و ماسه سنگ حاصل از عملیات مغزه گیری در نقاط مختلف ساختگاه سد آزاد مریوان تهیه گردید. سپس، خصوصیات مختلف نمونه های سنگی شامل مقاومت فشاری تک محوره، مدول الاستیسیته، تخلخل، ضریب پواسون، شاخص دوام، چگالی، میزان جذب آب و سرعت امواج P و S در حالتهای خشک و اشباع در آزمایشگاه اندازه گیری گردید. بر اساس تحلیلهای آماری صورت گرفته، روابط خطی، لگاریتمی، چند جمله ای، نمایی و توانی بین پارامترهای فوق و سرعت امواج P و S در حالتهای خشک و اشباع تعیین گردید. در هر کدام از حالتهای مذکور، رابطه با بیشترین ضریب تصمیم گیری به عنوان بهترین رابطه برای تعیین خصوصیات فوق با استفاده از سرعت امواج P و S پیشنهاد شد. برای ارزیابی و اعتبارسنجی روابط پیشنهادی، نتایج حاصله با داده های واقعی و نتایج روشهای قبلی مقایسه گردید. بر این اساس، مشخص شد که روابط پیشنهادی تطابق خوبی با داده های واقعی داشته و نتایج بهتری نسبت به روشهای قبلی دارند. بعلاوه، مقایسه میزان همبستگی بین پارامترهای فیزیکی و مکانیکی با سرعت امواج در حالت خشک و اشباع نشان داد که همبستگی بین سرعت امواج و پارامترهای فیزیکی در حالت اشباع بیشتر از خشک است در حالی که برای پارامترهای مکانیکی به صورت عکس می باشد. با توجه به نتایج بدست آمده از تحقیق، می توان نتیجه گرفت که روابط پیشنهادی دارای دقت تخمین بالایی بوده و قابلیت استفاده در پروژه های عملی را دارند.