Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Cheraghi,Alireza Baghbanan
مسعود چراغي سيف آباد (استاد راهنما) عليرضا باغبانان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mostafa Hosseini
مصطفي حسيني

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.
نفوذپذيري يک خصوصيت فيزيکي سنگ و يکي از پارامترهاي مهم سنگ در فعاليت‌هاي مهندسي است. تاکنون روش‌هاي متعددي به منظور برآورد نفوذپذيري ارائه شده است. از جمله‌‌ي اين روش‌ها مي‌توان به آزمون‌هاي آزمايشگاهي، آزمون‌هاي صحرايي، روش تحليلي، اتومات سلولي نامنظم، شبکه عصبي مصنوعي، روش عددي و روش محيط موثر اشاره کرد. محدوديت ابعاد نمونه در آزمون‌هاي آزمايشگاهي و عدم قطعيت در نتايج آزمون‌هاي صحرايي، عدم دقت مناسب روش‌هاي اتومات سلولي نامنظم و شبکه عصبي مصنوعي، درنظرگيري فرض‌هاي ساده در روش تحليلي، موجب کاربرد فراوان روش‌هاي عددي به منظور برآورد نفوذپذيري شده است. از طرفي ديگر روش‌هاي عددي پرهزينه و وقتگير بوده و نياز به کامپيوترهايي با حافظه و سرعت پردازش بالا دارند. بنابراين به منظور تسهيل برآورد نفوذپذيري، استفاده از روش محيط موثر در تعدادي از مطالعات پيشين گزارش شده است. با اين وجود تاکنون از روش مذکور تنها براي مدل‌هاي دوبعدي استفاده شده است. بنابراين هدف اصلي اين تحقيق، گسترش روش محيط موثر براي برآورد نفوذپذيري شبکه شکستگي سه بعدي است. بدين منظور، ابتدا با استفاده از زبان برنامه نويسي سي شارپ، شبکه شکستگي توليد شده است. سپس با استفاده از اصول روش محيط موثر براي مدل‌هاي سه‌بعدي و ناهمسانگرد، يک کد محاسباتي به منظور حل جريان سيال در محيط متلب تدوين شده است. براي حل معادلات جريان در فضاي سه‌بعدي هر صفحه شکستگي با مجموعه‌ايي از لوله‌ها جايگزين و نفوذپذيري براي سه حالت بازشدگي ثابت، بازشدگي وابسته به طول شکستگي و بازشدگي مستقل از طول شکستگي برآورد شد و نتايج با نرم افزار 3DEC مورد مقايسه قرار گرفت. نتايج مطالعات صورت گرفته نشان داد که روش محيط موثر براي دو حالت بازشدگي وابسته به طول و مستقل از طول شکستگي مقدار نفوذپذيري را نزديک به روش عددي و از مرتبه يکساني برآورد مي‌کند و تنها براي حالتي که بازشدگي ثابت است روش محيط موثر مقدار نفوذپذيري را بزرگتر از روش عددي محاسبه مي‌کند. همچنين نتايج محاسبه اندازه نمونه معرف نشان داد، هنگاميکه بازشدگي ثابت در نظر گرفته شده است، نتايج روش عددي و محيط موثر يکسان مي‌باشد در حاليکه براي ساير حالات نتايج روش محيط موثر کوچکتر از روش عددي است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی