Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Cheraghi,Alireza Baghbanan
مسعود چراغی سیف آباد (استاد راهنما) علیرضا باغبانان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mostafa Hosseini
مصطفی حسینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Calculating permeability of three-dimensional fracture network using effective medium theory and comparison with DEM
Permeability is a physical property of rock masses and it is very important in difference field of engineering works, particularly in the Earth science. It is usually calculated with analytical and numerical methods. Analytical methods apply for simple and regular joint set systems and for complicated Discrete Fracture Network (DFN) models only numerical methods are applicable. Numerical simulations demand a large computation resources and great space for data storage and in general it is very time consuming particularly when we have a large model size with densely populated of fractures. Using Effective Medium Theory (EMT) approach for calculation the conductivity and permeability of a lattice network is also reported in the literature as alternative method for numerical solution. However the fluid flow analysis for three-dimensional fracture network using EMT method has not yet been calculated and reported and is the main objective of this research work. Firstly, we developed a code based on the modified EMT methodology for calculating the overall permeability of fracture networks using Matlab program and Representative Elementary Volume (REV) sizes are also approximated. three different aperture patterns are considered; constant aperture, distributed fracture apertures are correlated/uncorrelated with trace length, were set for quantifying the degree of uncertainties between calculated permeability by numerical and EMT methods. Using Monte Carlo simulation techniques, stochastic DFN models were generated with a large number of realizations. The 3Dimensional Distinct Element Code (3DEC) is also facilitated for numerical simulation analysis. The results show that the calculated mean values of permeability between DFN realization models by EMT and numerical methods are same value and only when aperture is constant, result the mean value permeability from EMT method is larger than the mean value permeability from numeric method. The REV size for DFN models with constant fracture aperture is approximated in the same value, however, for uncorrelated aperture- trace length and correlated aperture- trace length models the REV size in EMT method is approximated smaller than numerical methods.
نفوذپذیری یک خصوصیت فیزیکی سنگ و یکی از پارامترهای مهم سنگ در فعالیت‌های مهندسی است. تاکنون روش‌های متعددی به منظور برآورد نفوذپذیری ارائه شده است. از جمله‌‌ی این روش‌ها می‌توان به آزمون‌های آزمایشگاهی، آزمون‌های صحرایی، روش تحلیلی، اتومات سلولی نامنظم، شبکه عصبی مصنوعی، روش عددی و روش محیط موثر اشاره کرد. محدودیت ابعاد نمونه در آزمون‌های آزمایشگاهی و عدم قطعیت در نتایج آزمون‌های صحرایی، عدم دقت مناسب روش‌های اتومات سلولی نامنظم و شبکه عصبی مصنوعی، درنظرگیری فرض‌های ساده در روش تحلیلی، موجب کاربرد فراوان روش‌های عددی به منظور برآورد نفوذپذیری شده است. از طرفی دیگر روش‌های عددی پرهزینه و وقتگیر بوده و نیاز به کامپیوترهایی با حافظه و سرعت پردازش بالا دارند. بنابراین به منظور تسهیل برآورد نفوذپذیری، استفاده از روش محیط موثر در تعدادی از مطالعات پیشین گزارش شده است. با این وجود تاکنون از روش مذکور تنها برای مدل‌های دوبعدی استفاده شده است. بنابراین هدف اصلی این تحقیق، گسترش روش محیط موثر برای برآورد نفوذپذیری شبکه شکستگی سه بعدی است. بدین منظور، ابتدا با استفاده از زبان برنامه نویسی سی شارپ، شبکه شکستگی تولید شده است. سپس با استفاده از اصول روش محیط موثر برای مدل‌های سه‌بعدی و ناهمسانگرد، یک کد محاسباتی به منظور حل جریان سیال در محیط متلب تدوین شده است. برای حل معادلات جریان در فضای سه‌بعدی هر صفحه شکستگی با مجموعه‌ایی از لوله‌ها جایگزین و نفوذپذیری برای سه حالت بازشدگی ثابت، بازشدگی وابسته به طول شکستگی و بازشدگی مستقل از طول شکستگی برآورد شد و نتایج با نرم افزار 3DEC مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج مطالعات صورت گرفته نشان داد که روش محیط موثر برای دو حالت بازشدگی وابسته به طول و مستقل از طول شکستگی مقدار نفوذپذیری را نزدیک به روش عددی و از مرتبه یکسانی برآورد می‌کند و تنها برای حالتی که بازشدگی ثابت است روش محیط موثر مقدار نفوذپذیری را بزرگتر از روش عددی محاسبه می‌کند. همچنین نتایج محاسبه اندازه نمونه معرف نشان داد، هنگامیکه بازشدگی ثابت در نظر گرفته شده است، نتایج روش عددی و محیط موثر یکسان می‌باشد در حالیکه برای سایر حالات نتایج روش محیط موثر کوچکتر از روش عددی است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی