• صفحه اصلی
  • مرور
    • شماره جاری
    • بر اساس شماره‌های نشریه
    • بر اساس نویسندگان
    • بر اساس موضوعات
    • نمایه نویسندگان
    • نمایه کلیدواژه ها
  • اطلاعات نشریه
    • درباره نشریه
    • اهداف و چشم انداز
    • اعضای هیات تحریریه
    • همکاران دفتر نشریه
    • اصول اخلاقی انتشار مقاله
    • بانک ها و نمایه نامه ها
    • پیوندهای مفید
    • پرسش‌های متداول
    • فرایند پذیرش مقالات
    • اخبار و اعلانات
  • راهنمای نویسندگان
  • ارسال مقاله
  • داوران
  • تماس با ما
 
  • ورود به سامانه ▼
    • ورود به سامانه
    • ثبت نام در سامانه
  • English
صفحه اصلی فهرست مقالات مشخصات مقاله
  • ذخیره رکوردها
  • |
  • نسخه قابل چاپ
  • |
  • توصیه به دوستان
  • |
  • ارجاع به این مقاله ارجاع به مقاله
    RIS EndNote BibTeX APA MLA Harvard Vancouver
  • |
  • اشتراک گذاری اشتراک گذاری
    CiteULike Mendeley Facebook Google LinkedIn Twitter Telegram
روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن
مقالات آماده انتشار
شماره جاری
شماره‌های پیشین نشریه
دوره دوره 7 (1396)
شماره شماره 14
شماره شماره 13
دوره دوره 6 (1395)
دوره دوره 5 (1394)
دوره دوره 4 (1393)
دوره دوره 3 (1392)
دوره دوره 2 (1391)
دوره دوره 1 (1389-1390)
قبادی, بهنام, نجاتی, حمیدرضا, گشتاسبی, کامران. (1396). بررسی عددی رفتار هیدرومکانیکی درزه‎های سنگی منفرد تحت بارگذاری برش مستقیم. روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن, 7(13), 35-44.
بهنام قبادی; حمیدرضا نجاتی; کامران گشتاسبی. "بررسی عددی رفتار هیدرومکانیکی درزه‎های سنگی منفرد تحت بارگذاری برش مستقیم". روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن, 7, 13, 1396, 35-44.
قبادی, بهنام, نجاتی, حمیدرضا, گشتاسبی, کامران. (1396). 'بررسی عددی رفتار هیدرومکانیکی درزه‎های سنگی منفرد تحت بارگذاری برش مستقیم', روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن, 7(13), pp. 35-44.
قبادی, بهنام, نجاتی, حمیدرضا, گشتاسبی, کامران. بررسی عددی رفتار هیدرومکانیکی درزه‎های سنگی منفرد تحت بارگذاری برش مستقیم. روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن, 1396; 7(13): 35-44.

بررسی عددی رفتار هیدرومکانیکی درزه‎های سنگی منفرد تحت بارگذاری برش مستقیم

مقاله 4، دوره 7، شماره 13، بهار و تابستان 1396، صفحه 35-44  XML اصل مقاله (1298 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
نویسندگان
بهنام قبادی؛ حمیدرضا نجاتی ؛ کامران گشتاسبی
گروه مهندسی مکانیک سنگ، دانشگاه تربیت مدرس
تاریخ دریافت: 09 آذر 1394،  تاریخ بازنگری: 15 مرداد 1396،  تاریخ پذیرش: 26 تیر 1396 
چکیده
نفوذپذیری توده سنگ یکی از مهمترین پارامترهای کنترل کننده پروژه‎‎های مختلف مهندسی سنگ اعم از مخازن دفن زباله‎های اتمی، پی سدها، فضاهای زیرزمینی همانند تونل‍‌ها و مغارها، پروژه‎ های ژئوترمال و تولید نفت و گاز است. به طور کلی نفوذپذیری توده سنگ متشکل از نفوذپذیری سنگ بکر و ناپیوستگی‎ های موجود در آن است اما در حوضه‎های با سنگ میزبان سخت و کریستالی نفوذپذیری سنگ بکر تقریباً ناچیز و قابل اغماض است و کنترل کننده اصلی جریان عبوری از توده سنگ، درزه‎ها و ناپیوستگی ‎ها هستند. در چنین شرایطی، علاوه بر پارامترهای هندسی درزه لازم است تاثیر عواملی همانند جابجایی برشی و تنش نرمال نیز بررسی گردد. در این مقاله با روش عددی المان مجزاء یک کد عددی توسط نرم افزار UDEC برای بررسی کوپل هیدرومکانیکی درزه ‎های منفرد تحت برش با مدل درزه داری بارتن- باندیس توسعه داده شده است. در کد عددی توسعه داده شده تاثیر پارامترهایی همانند جابجایی برشی، تنش نرمال و سختی درزه بررسی شده است. برای راستی آزمایی مدل عددی نتایج آن با نتایج تجربی بدست آمده توسط السون- بارتن (2001) مقایسه شده است. بررسی‎ های انجام شده، نشان می‎دهد که نتایج مدلسازی عددی هماهنگی خوبی با نتایج آزمایشگاهی السون ـ بارتن (2001) دارد. همچنین تحلیل های عددی انجام شده حاکی از آنست که متناسب با افزایش جابجایی برشی، مقدار بازشدگی هیدرولیکی و نرخ جریان افزایش می‎یابد.
کلیدواژه ها
کوپل هیدرومکانیکی؛ جابجایی برشی؛ نفوذپذیری؛ بارتن ـ باندیس؛ روش المان مجزاء
موضوعات
مکانیک سنگ
عنوان مقاله [English]
Numerical Modeling of Hydro-Mechanical Behavior of Rock Joints under Direct Shear Loading
نویسندگان [English]
Behnam Ghobadi؛ Hamidreza Nejati؛ Kamran Goshtasbi
Dept. of Mining and Metallurgy, Tarbiat Modares University, Iran
چکیده [English]
Summary
This papers focuses on the permeability of rock joint under direct shear tests and a comprehensive study was made to numerically evaluate the hydro-mechanical behavior of rock joints.
 
Introduction
Rock mass permeability is a key parameter in rock engineering projects such as repositories for radioactive waste, dam foundations, excavation of tunnels and caverns, geothermal energy plants, oil and gas production, etc. Due to the stiffer rock matrix, most parts of rock mass permeability are related to the joints and discontinuities. Further, shear and normal stress, shear and normal deformation, joint roughness and etc. affect rock joint permeability. Therefore interaction between stress and permeability is a crucial factor during different stages of reservoir’s life such as: assessment, productivity and management.
 
Methodology and Approaches
In the present paper, it is intended to consider the permeability of rock discontinuity in direct shear test. For this purpose, a distinct element code is used to develop numerical modeling of the direct shear test. UDEC has the capability to perform the analysis of fluid flow through the fractures and voids of a system of impermeable blocks. Steady-state pore pressures can be assigned to zones within deformable blocks and boundary conditions may be applied in terms of fluid pressures or by defining an impervious boundary. The fluid-flow calculation can also be run either coupled or uncoupled with the mechanical stress calculation. A fully coupled mechanical-hydraulic analysis is performed in which fracture conductivity is dependent on deformation, and conversely, joint fluid pressures affect the mechanical computations. Two main experimental stress conditions under which the shear force of rock joints can be determined, are the Constant Normal Load condition, CNL, and the Constant Normal Stiffness condition, CNS. The numerical model was calibrated with experimental tests and it was tried to confirm the validity of the developed model. Finally, a sensitivity analysis was made to investigate the effect of mechanical rock joint parameters and properties of fluid on the flow rate of discontinuities.
 
Results and Conclusions
Variation of shear stress and rock joint transmissivity with shear displacement compared in the both numerical model and experimental test and it is shown that the results of numerical modeling have a good agreement with results of experimental models from literature. Numerical analyses revealed that with increasing the shear displacement, increases hydraulic aperture and flow rate of discontinuities. Also it is revealed that joint roughness coefficient has a direct relation with flow rate of discontinuity. 
کلیدواژه ها [English]
Hydro-mechanical couple, shear displacement, permeability, Barton-Bandis, distinct element method
مراجع
[1] Zhang, L. (2013). Aspects of rock permeability. Frontiers of structural and civil engineering, 7(2), 102-116.

[2] Nishiyama, S., Ohnishi, Y., Ito, H., & Yano, T. (2014). Mechanical and hydraulic behavior of a rock fracture under shear deformation. Earth, planets and space, 66(1), 1-17.

[3] Park, H., Osada, M., Matsushita, T., Takahashi, M., & Ito, K. (2013). Development of coupled shear-flow-visualization apparatus and data analysis. International journal of rock mechanics and mining sciences, 63, 72-81.

[4] Baghbanan, A., & Jing, L. (2008). Stress effects on permeability in a fractured rock mass with correlated fracture length and aperture. International journal of rock mechanics and mining sciences, 45(8), 1320-1334.

[5] Koyama, T. (2007). Stress, flow and particle transport in rock fractures. PhD thesis, KTH University.

[6] Gale, J., Mac Leod, R., & Le Messurier, P. (1990). Site characterization and validation-Measurement of flow rate, solute velocities and aperture variation in natural fractures as a function of normal and shear stress, stage III, Technical report of Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Co.

[7] Esaki, T., Du, S., Mitani, Y., Ikusada, K., & Jing, L. (1999). Development of a shear-flow test apparatus and determination of coupled properties for a single rock joint. International journal of rock mechanics and mining sciences, 36(5), 641-650.

[8] Yeo, I. D., De Freitas, M. H., & Zimmerman, R. W. (1998). Effect of shear displacement on the aperture and permeability of a rock fracture. International journal of rock mechanics and mining sciences, 35(8), 1051-1070.

[9] Lee, H. S., & Cho, T. F. (2002). Hydraulic characteristics of rough fractures in linear flow under normal and shear load. Rock mechanics and rock engineering, 35(4), 299-318.

[10] Mitani, Y., Esaki, T., Sharifzadeh, M., & Vallier, F. (2003). Shear-flow coupling properties of a Rock Joint and its modelling by geographic information system (GIS). 10th ISRM congress, sandton, South Africa.

[11] Olsson, R., & Barton, N. (2001). An improved model for hydromechanical coupling during shearing of rock joints. International journal of rock mechanics and mining sciences, 38(3), 317-329.

[12] Jiang, Y., Xiao, J., Tanabashi, Y., & Mizokami, T. (2004). Development of an automated servo-controlled direct shear apparatus applying a constant normal stiffness condition. International journal of rock mechanics and mining sciences, 41(2), 275-286.

[13] Barton, N., Bandis, S., & Bakhtar, K. (1985). Strength, deformation and conductivity coupling of rock joints. International journal of rock mechanics and mining sciences & geomechanics. Vol. 22, No. 3, pp. 121-140).

[14] Barton, N., Bandis, S., & Bakhtar, K. (1986). Strength, deformation and conductivity coupling of rock joints. Publikasjon-Norges geotekniske gnstitutt, (162), 1-20.

[15] Zimmerman, R. W., & Bodvarsson, G. S. (1996). Hydraulic conductivity of rock fractures. Transport in porous media, 23(1), 1-30.

[16] Smart, B. G. D., Somerville, J. M., Edlman, K., & Jones, C. (2001). Stress sensitivity of fractured reservoirs. Journal of petroleum science and engineering, 29(1), 29-37.

[17] Brady, B. H., & Brown, E. T. (2013). Rock mechanics for underground mining. Springer science & business media.

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 350
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 340
صفحه اصلی | واژه نامه اختصاصی | اخبار و اعلانات | اهداف و چشم انداز | نقشه سایت
ابتدای صفحه ابتدای صفحه

Journal Management System. Designed by sinaweb.