Skip to main content
SUPERVISOR
Hamid Hashemalhosseini,Saeed Mahdavi,Alireza Baghbanan
حمید هاشم الحسینی (استاد راهنما) سعید مهدوی (استاد مشاور) علیرضا باغبانان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Meysam Lak
میثم لک

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Effect of Seismic Waves on Hydro-Mechanical Properties of Fractured Rock Masses
Nature and distribution of structural components of rock mass affects rock mass behavior against the static and dynamic loadings. Due to a direct effect of dynamics on stability of man-made ??structures, dynamic analysis and evaluation of propagation effects on mining and civil projects is important specially. Some applications of wave propagation are: movement of urban trains and their effect on adjacent structures, the explosion in military industry and evaluate the intensity and attenuation of blast waves, effect of earthquake on production of oil and gas reservoirs, evaluation of seismic waves in rock masses and its effects on various properties of the rock mass. Transmission of seismic waves from a particular region may influence the hydraulic properties of the rock mass in that region. Permeability is one of the most important hydraulic properties of rock mass. The importance of this parameter can be found in these categories: oil and gas reservoirs, stability of rock slopes, dam foundation, underground spaces, nuclear waste and in general, how each type of transmission fluid within the rock mass. Modeled in this study is performed discontinuously using UDEC. At first, the 8 models with dimensions of 20 × 20 meters and with 8 different types of discrete fracture network (DFN) are made and all analyzes were performed on these models. All modeling of fluid flow in this thesis can be placed in three different groups. These three groups are: Group 1) In this group, after the construction of the model geometry, models without the mechanical cycle is entered to fluid flow simulation step. It should be noted that the joints aperture is considered equal to 65×10 -6 m in this group. Group 2) In this group, after the construction of the models geometry, put them under hydrostatic boundary conditions and in the next step models are entered to fluid flow simulation. Group 3) In this group, after exposure models under dynamic loading and experiencing the earthquake, models are entered to fluid flow simulation. In dynamic modeling step, models were subjected to dynamic stress of Parkfield earthquake with assuming Barton-Bandis constitutive model for joints. At this step, all considerations of dynamic analysis such as input loading, boundary and initial conditions, attenuation and wave transmission through the rock mass has been carefully examined. Moreover, at this step, the natural frequency was also calculated. In fluid flow modeling step models were subjected to hydraulic boundary conditions and fluid flow is passed through them. It should be noted that at this step the fluid is assumed Newtonian and incompressible. The results indicate that the transmission of seismic waves can cause two problems. The first problem is that the transmission of seismic waves increases the joint aperture and the second problem can be seen that earthquake waves cause successive displacement of blocks and a slight change in its position relative to the previous mode. Both problems increase permeability in the region that has been studied. It should be noted that seismic waves have affected the hydraulic anisotropy and have increased the anisotropy of the hydraulic properties of the studied area. These problems indicate that seismic waves in the deep Earth can also be effective in spite of the expected, and according to the results of this study seismic waves have increased the permeability of the rock mass. Increased permeability entails certain consequences that the most important is the increased inflow of water into tunnels and underground spaces. This problem directly affects the stability of underground spaces.
طبیعت و توزیع عوارض ساختاری در داخل توده سنگ رفتار توده سنگ را در مقابل بارگذاری‌های استاتیکی و دینامیکی تحت تأثیر قرار می‌دهد. به علت تأثیر مستقیم مسئله ی دینامیک در پایداری سازه های ساخته ی دست بشر، تحلیل دینامیکی و بررسی تأثیر انتشار امواج در پروژه های معدنی و عمرانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. حرکت قطارهای شهری و تأثیر آن بر سازه های مجاور، مسئله ی انفجار در صنایع نظامی و بررسی شدت و میرایی امواج انفجار، مطالعه ی تأثیر زلزله بر روی تولید در مخازن نفتی و گازی، بررسی امواج زلزله در توده سنگ و اثرات آن روی خواص مختلف توده سنگ، همگی از کاربردهای پدیده ی انتشار امواج می باشند. عبور امواج زلزله از یک ناحیه ی خاص تأثیر بسزایی بر خواص هیدرولیکی توده سنگ در آن منطقه می گذارد. یکی از مهم ترین پارامترهای هیدرولیکی توده سنگ، نفوذپذیری می باشد. اهمیت این پارامتر در مقوله ی آب های زیرزمینی، مخازن نفتی و گازی، پایداری شیب های سنگی، پی سدها، فضاهای زیرزمینی، دفن زباله های هسته ای و در کل چگونگی و نحوه ی انتقال هر نوع سیال در داخل توده سنگ بیشتر نمود پیدا می کند. مدل سازی ها در این پژوهش به صورت ناپیوسته و با استفاده از نرم افزار UDEC انجام‌شده است. در ابتدا 8 مدل با ابعاد 20×20 متر و با 8 مدل شبکه ی درزه ی مختلف (DFN) ساخته شده است و تمامی تحلیل ها بر روی این مدل ها انجام‌گرفته است. کلیه ی مدل سازی های جریان سیال در این پایان نامه را می توان در 3 گروه مختلف قرار داد. این 3 گروه عبارت اند از: گروه1) در این گروه پس از ساخت هندسه ی مدل، مدل ها بدون طی کردن سیکل مکانیکی وارد مرحله ی شبیه سازی جریان سیال می شوند. لازم به ذکر است که میزان بازشدگی درزه ها در این گروه ثابت و برابر با 6- 10×65 متر در نظر گرفته شده است. گروه2) در این گروه پس از ساخت هندسه ی مدل ها، آن ها را تحت شرایط مرزی هیدرواستاتیک به تعادل استاتیکی رسانده و در مرحله ی بعد مدل ها وارد شبیه سازی جریان سیال می شوند. گروه3) در این گروه مدل ها بعد از قرارگیری تحت بارگذاری دینامیکی و تجربه کردن زلزله ی مورد نظر، وارد مرحله ی شبیه سازی جریان سیال می شوند. در مرحله ی مدل سازی دینامیکی، با در نظر گرفتن مدل رفتاری بارتن- باندیس برای درزه ها، مدل های مذکور تحت تنش دینامیکی زلزله ی پارک فیلد قرار گرفتند. در این مرحله کلیه ی ملاحظات مربوط به تحلیل دینامیکی اعم از بار ورودی، شرایط اولیه و مرزی، میرایی و عبور موج از میان توده سنگ مورد نظر به دقت مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این، در این مرحله فرکانس طبیعی محیط مورد نظر نیز محاسبه شده است. در مرحله ی مدل سازی جریان سیال نیز مدل ها تحت شرایط مرزی هیدرولیکی قرارگرفته و جریان سیال از آن ها عبور داده شد. لازم به ذکر است که در این مرحله سیال به صورت نیوتنی و تراکم ناپذیر در نظر گرفته شده است. نتایج حاصله حاکی از آن است که عبور امواج زلزله از داخل محیط مورد نظر، باعث بروز دو مسئله می شود. مسئله ی اول این است که عبور امواج زلزله، بازشدگی را در ترک های منطقه افزایش می دهد و مسئله ی دوم نیز به این صورت نمود پیدا می کند که عبور امواج زلزله باعث جابجایی پی درپی بلوک ها و تا حدود اندکی باعث تغییر در نحوه ی قرارگیری آن ها نسبت به حالت قبل از عبور موج شده است. هر دو مسئله در نهایت باعث افزایش نفوذپذیری در منطقه ی مورد مطالعه شده اند. البته لازم به ذکر است که امواج زلزله در ناهمسان گردی هیدرولیکی منطقه نیز تأثیر گذاشته و باعث افزایش ناهمسان گردی در خصوصیات هیدرولیکی منطقه ی مورد مطالعه شده است. این مسائل مشخص می کنند که علیرغم انتظار، امواج زلزله در اعماق نیز می توانند مؤثر باشند و طبق نتایج به دست آمده از این تحقیق، نفوذپذیری توده سنگ را افزایش داده اند. افزایش نفوذپذیری تبعاتی را در پی دارد که مهم ترین آن افزایش ورود آب به داخل تونل ها و فضاهای زیرزمینی است که مستقیماً در پایداری آن فضا تأثیر می گذارد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی