بررسی تأثیر امواج لرزه ای بر روی خواص هیدرومکانیکی توده سنگ درزه دار

طبیعت و توزیع عوارض ساختاری در داخل توده سنگ رفتار توده سنگ را در مقابل بارگذاری های استاتیکی و دینامیکی تحت تأثیر قرار می دهد. 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 انجام شده 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 انجام گرفته 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 موثر 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.