Evaluation of open pit slope stability using various slope angles and element types

Purpose. The objective of this study is to demonstrate a method to select the optimal slope angle related to three principal factors: safety, productivity and mining costs. Also, it aims to investigate the accuracy of numerical analysis using different element types and order. Methods. Series of two-dimensional elasto-plastic finite-element models has been constructed at various slope angles (e.g. 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, and 70°) and different element types (e.g. 3-noded triangle (T3), 6-noded triangle (T6), 4-noded quadrilateral (Q4) and 8-noded quadrilateral (Q8).The results are presented, discussed and compared at various slope angles and element types in terms of critical strength reduction factor (CSRF) or its equivalent factor of safety (FOS), total rock slope displacement, mine production and mining costs. Findings. The results reveal that, the mine productivity increases as slope angle increases, however, slope stability deteriorates. Alternatively, the factor of safety (FOS) decreases as slope angle becomes steeper (e.g. minimum factor of safety is obtained at highest steep angle of 70°). Despite of the increasing in computation time, the analysis shows that, the accuracy of the modelling increases when adopting high-order element types (e.g. 8-noded quadrilateral and 6-noded triangle elements). Originality. This study provides a methodology for the application of the numerical modelling methods on open pit mine. As a result, the mine planners will be able to know ahead of time the optimal slope angle with respect to safety, production and mining costs. Practical implications. This study sheds light on the usefulness of adopting numerical modelling analysis in the feasibility studies to determine and compare mining costs against safety and slope angle.Мета. Розробка методики для підбору оптимального кута нахилу борта кар’єру з видобутку мідно-нікелевих руд з урахуванням трьох головних чинників: безпека, продуктивність та витрати, а також перевірка точності чисельного аналізу при використанні елементів різного типу і порядку. Методика. Побудовано серії двовимірних пружно-пластичних кінцево-елементних моделей (КЕМ) для різних кутів нахилу борта кар’єру (наприклад, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65° і 70°) та з елементами різного типу (3-вузловий трикутник (T3), 6-вузловий трикутник (T6), 4-вузловий чотирикутник (Q4) і 8-вузловий чотирикутник (Q8)). Чисельне моделювання виконано у програмному продукті Rock and Soil 2-Dimensional Analysis Program. В якості критерію руйнування прийнято критерій міцності Кулона-Мора. Результати. Дослідження показали, що продуктивність шахти зростає зі збільшенням кута нахилу борта кар’єру; однак при цьому зменшується його стійкість, і навпаки, чим крутіше кут нахилу борта, тим менше коефіцієнт безпеки. Так, мінімальному значенню коефіцієнта безпеки відповідає найбільший кут нахилу 70°. Незважаючи на більш тривалі обчислення, аналіз показав, що точність моделювання зростає при використанні елементів високого порядку (8-вузлового чотирикутника і 6-вузлового трикутника). Наукова новизна. Розроблено новий методичний підхід для застосування чисельного моделювання для оцінки стійкості бортів кар’єрів з точки зору граничного коефіцієнта зниження міцності або його еквівалентного коефіцієнта безпеки, загального зсуву схилів, продуктивності та витрат на видобуток. Практична значимість. Дослідження доводять ефективність застосування чисельного моделювання для визначення доцільності витрат при різних кутах нахилу борта для забезпечення безпеки робіт. В результаті його застосування проектувальники кар’єрів зможуть заздалегідь спланувати оптимальний кут нахилу борта з урахуванням безпеки, продуктивності і витрат.Цель. Разработка методики для подбора оптимального угла наклона борта карьера по добыче медно-никелевых руд с учетом трех главных факторов: безопасность, производительность и затраты, а также проверка точности численного анализа при использовании элементов различного типа и порядка. Методика. Построены серии двумерных упругопластических конечно-элементных моделей (КЭМ) для разных углов наклона борта карьера (например, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65° и 70°) и с элементами разного типа (3-узловой треугольник (T3), 6-узловой треугольник (T6), 4-узловой четырехугольник (Q4) и 8-узловой четырехугольник (Q8)). Численное моделирование выполнено в программном продукте Rock and Soil 2-Dimensional Analysis Program. В качестве критерия разрушения принят критерий прочности Кулона-Мора. Результаты. Исследования показали, что производительность шахты растет с увеличением угла наклона борта карьера, однако при этом уменьшается его устойчивость, и наоборот, чем круче угол наклона борта, тем меньше коэффициент безопасности. Так, минимальному значению коэффициента безопасности соответствует самый большой угол наклона 70°. Несмотря на более длительные вычисления, анализ показал, что точность моделирования возрастает при использовании элементов высокого порядка (8-узлового четырехугольника и 6-узлового треугольника). Научная новизна. Разработан новый методический подход для применения численного моделирования для оценки устойчивости бортов карьеров с точки зрения предельного коэффициента снижения прочности или его эквивалентного коэффициента безопасности, общего смещения склонов, производительности и затрат на добычу. Практическая значимость. Исследования доказывают эффективность применения численного моделирования для определения целесообразности затрат при различных углах наклона борта для обеспечения безопасности работ. В результате его применения проектировщики шахт смогут заранее спланировать оптимальный угол наклона борта с учетом безопасности, производительности и затрат.The authors acknowledge the support of Rocscience Inc. for getting a free two-week full-version of RS2D (Rock-Soil two-dimensional finite-element analysis program). The authors are grateful for their support

Nonlinear Attitude and Pose Filters with Superior Convergence Properties

In this thesis, several deterministic and stochastic attitude filtering solutions on the special orthogonal group SO(3) are proposed. Firstly, the attitude estimation problem is approached on the basis of nonlinear deterministic filters on SO(3) with guaranteed transient and steady-state measures. The second solution to the attitude estimation problem considers nonlinear stochastic filters on SO(3) with superior convergence properties with two filters being developed in the sense of Ito, and one in the sense of Stratonovich. This thesis also presents several deterministic and stochastic pose filtering solutions developed on the special Euclidean group SE(3). The first solution includes two nonlinear deterministic pose filters on SE(3) with predefined transient as well as steady-state performance, while the second one involves a nonlinear stochastic filter on SE(3) in the sense of Stratonovich. The proposed nonlinear deterministic filters on SO(3) and SE(3) guarantee that attitude and pose error are trapped to initially start within a known large set and converge systematically and asymptotically to the equilibrium point from almost any initial condition, respectively. The proposed stochastic filters ensure that errors of the estimates and attitude or errors of the estimates and pose are semi-globally uniformly ultimately bounded in mean square, and they converge to a small neighborhood of the origin from almost any initial condition. The output performance of the proposed filters is examined and simulated considering high level of uncertainties in the measurements and large error in initialization. The above-mentioned consideration makes the proposed filters a good fit for measurements obtained from low-cost inertial measurement units or low-cost inertial vision systems

The Effect of Substitution and Polymerization of 2,7-Divinylcarbazole-benzo-bis-thiadiazole on Optoelectronic Properties: A DFT Study

In this work, we present the study of the conjugated copolymers 2,7-divinylcabazole and benzo-bis-thiadiazole, by the DFT method using the base B3LYP/6-31G (d, p). To evaluate the properties of these systems, we performed structural optimization without geometric restriction. The NBO analysis was obtained by an energy calculation of the DFT-B3LYP method under the atomic base 6-31G (d, p) from the optimized geometries. Calculations of vibratory frequencies of all the structures studied show that they have minima (all frequencies are positive) on the TPES. In order to study the electronic and optical properties, we calculated the HOMO and LUMO energy levels as well as the band gap (Gap energy). The absorption wavelengths of each system were calculated by the TD-DFT method at the functional level WB97XD under the atomic base 6-31G (d, p). DOI: http://dx.doi.org/10.17807/orbital.V13I4.158

Prevalence and Characteristics of Lung Involvement on High Resolution Computed Tomography in Patients with Ankylosing Spondylitis: A Systematic Review

To determine the prevalence of lung involvement and the spectrum of abnormalities revealed on HRCT in patients with AS, a systematic literature review was conducted in the Medline database up to May 2009 and in the abstracts of rheumatology scientific meetings (2006–2008). A hand search of references was also performed. Among the 264 selected articles, 10 articles (303 patients) allowed a calculation of the prevalence of lung abnormalities on thoracic HRCT in AS. A total of 185 patients (61%) had an abnormal thoracic HRCT: upper lobe fibrosis in 21 (6.9%), emphysema in 55 (18.1%), bronchiectasis in 33 (10.8%), and ground glass attenuation in 34 (11.2%). Non specific interstitial abnormalities were observed in 101 (33%) patients. The most common observed abnormalities were pleural thickening (52%), parenchymal bands (45%) and interlobular septal thickening (30%). Only the prevalence of upper lobe fibrosis increased significantly with disease duration (3 studies). Mild and non-specific interstitial abnormalities on thoracic HRCT are common in patients with AS, even in patients with early disease and without respiratory symptoms

Systematic Review of Port Choice Criteria for Evaluating Port Attractiveness Determinants (PART I): Bibliometric and Content Analyses

The aim of this systematic literature review is to identify the Port Attractiveness Determinants (PADs) and their attributes. These attributes have been extracted from 87 references published between 1970 and 2022. In addition to the conceptual contribution, this review has added value at the methodological and empirical levels. Split in two parts, Part I of this paper presents the findings about the nine PADs identified in the sample screened, which stem from both bibliometric and content analyses performed using software programs and an in-depth screening performed by four reviewers. Part II of this review details the 116 items measuring the PADs