Skip to main content
SUPERVISOR
Hamid Hashemalhosseini,Saeed Mahdavi,Alireza Baghbanan
حميد هاشم الحسيني (استاد راهنما) سعيد مهدوي (استاد مشاور) عليرضا باغبانان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Meysam Lak
ميثم 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.
طبيعت و توزيع عوارض ساختاري در داخل توده سنگ رفتار توده سنگ را در مقابل بارگذاري‌هاي استاتيکي و ديناميکي تحت تأثير قرار مي‌دهد. به علت تأثير مستقيم مسئله ي ديناميک در پايداري سازه هاي ساخته ي دست بشر، تحليل ديناميکي و بررسي تأثير انتشار امواج در پروژه هاي معدني و عمراني از اهميت ويژه اي برخوردار است. حرکت قطارهاي شهري و تأثير آن بر سازه هاي مجاور، مسئله ي انفجار در صنايع نظامي و بررسي شدت و ميرايي امواج انفجار، مطالعه ي تأثير زلزله بر روي توليد در مخازن نفتي و گازي، بررسي امواج زلزله در توده سنگ و اثرات آن روي خواص مختلف توده سنگ، همگي از کاربردهاي پديده ي انتشار امواج مي باشند. عبور امواج زلزله از يک ناحيه ي خاص تأثير بسزايي بر خواص هيدروليکي توده سنگ در آن منطقه مي گذارد. يکي از مهم ترين پارامترهاي هيدروليکي توده سنگ، نفوذپذيري مي باشد. اهميت اين پارامتر در مقوله ي آب هاي زيرزميني، مخازن نفتي و گازي، پايداري شيب هاي سنگي، پي سدها، فضاهاي زيرزميني، دفن زباله هاي هسته اي و در کل چگونگي و نحوه ي انتقال هر نوع سيال در داخل توده سنگ بيشتر نمود پيدا مي کند. مدل سازي ها در اين پژوهش به صورت ناپيوسته و با استفاده از نرم افزار UDEC انجام‌شده است. در ابتدا 8 مدل با ابعاد 20×20 متر و با 8 مدل شبکه ي درزه ي مختلف (DFN) ساخته شده است و تمامي تحليل ها بر روي اين مدل ها انجام‌گرفته است. کليه ي مدل سازي هاي جريان سيال در اين پايان نامه را مي توان در 3 گروه مختلف قرار داد. اين 3 گروه عبارت اند از: گروه1) در اين گروه پس از ساخت هندسه ي مدل، مدل ها بدون طي کردن سيکل مکانيکي وارد مرحله ي شبيه سازي جريان سيال مي شوند. لازم به ذکر است که ميزان بازشدگي درزه ها در اين گروه ثابت و برابر با 6- 10×65 متر در نظر گرفته شده است. گروه2) در اين گروه پس از ساخت هندسه ي مدل ها، آن ها را تحت شرايط مرزي هيدرواستاتيک به تعادل استاتيکي رسانده و در مرحله ي بعد مدل ها وارد شبيه سازي جريان سيال مي شوند. گروه3) در اين گروه مدل ها بعد از قرارگيري تحت بارگذاري ديناميکي و تجربه کردن زلزله ي مورد نظر، وارد مرحله ي شبيه سازي جريان سيال مي شوند. در مرحله ي مدل سازي ديناميکي، با در نظر گرفتن مدل رفتاري بارتن- بانديس براي درزه ها، مدل هاي مذکور تحت تنش ديناميکي زلزله ي پارک فيلد قرار گرفتند. در اين مرحله کليه ي ملاحظات مربوط به تحليل ديناميکي اعم از بار ورودي، شرايط اوليه و مرزي، ميرايي و عبور موج از ميان توده سنگ مورد نظر به دقت مورد بررسي قرار گرفته است. علاوه بر اين، در اين مرحله فرکانس طبيعي محيط مورد نظر نيز محاسبه شده است. در مرحله ي مدل سازي جريان سيال نيز مدل ها تحت شرايط مرزي هيدروليکي قرارگرفته و جريان سيال از آن ها عبور داده شد. لازم به ذکر است که در اين مرحله سيال به صورت نيوتني و تراکم ناپذير در نظر گرفته شده است. نتايج حاصله حاکي از آن است که عبور امواج زلزله از داخل محيط مورد نظر، باعث بروز دو مسئله مي شود. مسئله ي اول اين است که عبور امواج زلزله، بازشدگي را در ترک هاي منطقه افزايش مي دهد و مسئله ي دوم نيز به اين صورت نمود پيدا مي کند که عبور امواج زلزله باعث جابجايي پي درپي بلوک ها و تا حدود اندکي باعث تغيير در نحوه ي قرارگيري آن ها نسبت به حالت قبل از عبور موج شده است. هر دو مسئله در نهايت باعث افزايش نفوذپذيري در منطقه ي مورد مطالعه شده اند. البته لازم به ذکر است که امواج زلزله در ناهمسان گردي هيدروليکي منطقه نيز تأثير گذاشته و باعث افزايش ناهمسان گردي در خصوصيات هيدروليکي منطقه ي مورد مطالعه شده است. اين مسائل مشخص مي کنند که عليرغم انتظار، امواج زلزله در اعماق نيز مي توانند مؤثر باشند و طبق نتايج به دست آمده از اين تحقيق، نفوذپذيري توده سنگ را افزايش داده اند. افزايش نفوذپذيري تبعاتي را در پي دارد که مهم ترين آن افزايش ورود آب به داخل تونل ها و فضاهاي زيرزميني است که مستقيماً در پايداري آن فضا تأثير مي گذارد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی