یکی از پدیده های مهمی که ممکن است باعث بروز مشکلات در عملیات تونلسازی، نگهداری و بهره برداری از تونل به خصوص در سنگ های ضعیف شود، مچاله شوندگی سنگ های مسیر آن است. مچاله شوندگی به همگرایی وابسته به زمان تونل ها در خلال حفاری گفته می شود. این پدیده هنگامی روی می دهد که تنش های القائی بوجود آمده در اثر حفاری زیرزمینی بیشتر از مقاومت برشی توده سنگ های دربرگیرنده حفره باشد. پدیده مچاله شوندگی ماهیتی وابسته به زمان دارد و شامل دو مرحله می باشد بطوریکه پس از پیشروی جبهه کار تونل، چنانچه تنش پیرامون دهانه از مقاومت توده سنگ تجاوز کند، توده سنگ بلافاصله شروع به مچاله شوندگی می نماید و به این پدیده مچاله شوندگی آنی گفته می شود. چنانچه تنش انباشته شده از مقاومت توده سنگ تجاوز نکند ولی برای ایجاد خزش کافی باشد، آن گاه موجب همگرایی به سمت داخل تونل می شود و به آن مچاله شوندگی ثانویه (خزشی) گفته می شود. این تغییرشکل ها ممکن است در خلال احداث تونل خاتمه یافته و یا برای مدت زمان طولانی ادامه یابد. مقدار همگرائی تونل، سرعت تغییرشکل و گسترش ناحیه تسلیم شده در اطراف تونل بستگی به عوامل متفاوتی دارد که هر یک به تنهایی تاثیرات بسیار زیادی بر روی نتایج می گذارد. تونل انتقال آب دشت ذهاب با طولی بالغ بر 25684 متر و قطر 6.73 متر در غرب ایران و در استان کرمانشاه واقع است. بخش اعظمی از مسیر این تونل از سنگ های آهکی به همراه شیل و مارن تشکیل شده و در آن چندین زون گسله همراه با ساختارهای تاقدیسی و ناودیسی به چشم می خورد و روباره در مسیر تونل به 998 متر می رسد. این موضوع شرایط را برای وقوع پدیده مچاله شوندگی در قسمت هایی از مسیر تونل مهیا نموده است. به همین منظور به ارزیابی و مدلسازی و تحلیل این پدیده در این تونل پرداخته شد. در این پروژه به ارزیابی پدیده مچاله شوندگی توسط روش های تجربی، نیمه تجربی، تحلیلی – تئوریک پرداخته شد و توده سنگ های واقع در سازند های 94 و 95 در مقطع های 23080 و 23340 دارای بیشترین پتانسیل وقوع پدیده مچاله شوندگی شناخته شد. سپس توسط نرم افزار های عددی تفاضل محدود پیوسته flac2d5.00 و flac3d3.00 به مدلسازی این پدیده با مدل برگر خزشی (cvisc) برای مدت یک ماه پرداخته شد. با توجه به تحلیل های انجام شده، مقطع 23080 به علت کیفیت پایین توده سنگ بحرانی تشخیص داده شد و نیازمند تجدید نظر در طراحی سیستم نگهداری برای جلوگیری از پدیده مچاله شوندگی می باشد ولی تاثیر این پدیده در مقطع 23340 مشکلی ایجاد نخواهد کرد.

شکستگی هیدرولیکی یکی از تکنیک های تحریک مخازن است که برای افزایش بازدهی مخازن نفتی مورد استفاده قرار می گیرد. مهمترین مسئله در روش شکستگی هیدرولیکی، پیش بینی صحیح هندسه شکستگی به منظور طراحی ایمن و بهینه این فرآیند می باشد. نحوه گسترش شکستگی هیدرولیکی در محیط های دارای لایه بندی، به شدت از وجود ناپیوستگی ها (لایه بندی، درزه ، گسل و ...) و خصوصیات آنها، پارامترهای مکانیکی توده سنگ و تنش های برجا تأثیر می پذیرد. بنابراین برای دستیابی به یک طراحی بهینه و همچنین ارزیابی صحیح از هندسه شکستگی هیدرولیکی، لحاظ کردن اثرات لایه بندی در مدلسازی های موجود ضروری است. در این پژوهش با بررسی فرآیند اندرکنش شکستگی هیدرولیکی با ناپیوستگی ها و فصل مشترک لایه ها، نحوه گسترش، انحراف و توقف آن به صورت تجربی و عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، با انجام یک سری آزمایش بر روی نمونه های مکعبی که خود شامل ترکیبی از بلوک-های کوچک تر و یا به صورت چند لایه بودند، نحوه گسترش شکست هیدرولیکی در سلول سه محوره واقعی، با لحاظ کردن هر سه تنش اصلی مورد ارزیابی قرار گرفت. با توجه به امکان تغییر چیدمان بلوک های کوچکتر نسبت به هم، شرایط آزمایش برای هر نمونه قابل کنترل بود؛ لازم به ذکر است که این نحوه طراحی برای اولین بار در مجموعه آزمایش های حوزه شکستگی هیدرولیکی مورد استفاده قرار گرفته است. در این آزمایش ها، با تغییر پارامترهای مقاومتی فصل مشترک بین بلوک ها، خصوصیات مکانیکی لایه ها، تنش های اصلی، گران روی سیال و نرخ تزریق، فرآیند گسترش شکستگی هیدرولیکی تحت تأثیر این پارامترها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که با افزایش پارامترهای مکانیکی ناپیوستگی و در نتیجه عدم لغزش و بازشدگی آن، شکستگی می تواند از آن عبور کند، در حالی که کاهش پارامترهای مکانیکی منجر به لغزش و باز شدگی ناپیوستگی شده و در نتیجه انحراف شکستگی هیدرولیکی و یا توقف آن پدیده غالب می باشد. نتایج نشان می دهد که وجود میان لایه نفوذ پذیر یا پرشدگی تأثیرگذار، باعث کند شدن نوک ترک و افزایش تراوش و توقف شکستگی می شود، همچنین تغییر خصوصیات مکانیکی لایه های مجاور بر میزان نفوذ شکستگی هیدورلیکی در این لایه ها اثر گذاشته و می تواند رشد آن را به طور کامل متوقف نماید. در نمونه های بلوکی چند لایهنتایج نشان داد که با تغییر مکان لایه های سخت و نرم نسبت به یکدیگر، شکستگی هیدرولیکی از لایه سخت به لایه نرم نفوذ می کند در صورتی که در حالت معکوس رشد شکستگی متوقف شده و یا به صورت موضعی صورت می پذیرد. براساس هدف دوم پژوهش، به منظور بررسی بیشتر گسترش شکستگی هیدرولیکی و اندرکنش آن با ناپیوستگی های موجود، برنامه عددی (2dfpm) با مبنای المان مرزی (روش ناپیوستگی- جابجایی (ddm)) توسعه داده شد. مهمترین دلایل انتخاب ddm، عدم نیاز این روش به مش-بندی مجدد محیط در حین گسترش شکستگی هیدرولیکی و توانایی آن در مدلسازی ناپیوستگی ها و فرآیند لغزش و بازشدگی آنها تحت تأثیر تنش های محیطی بود. در راستای ارتقای این برنامه عددی و افزایش دقت محاسبات، از المان نوک ترک برای اندازه گیری فاکتور شدت تنش و المان-های سه گرهی کوادراتیک استفاده گردید. با استفاده از معیارهای مختلف گسترش شکستگی و الگوریتم توسعه ترک، مسیر گسترش شکستگی هیدرولیکی پیش بینی گردید و با استفاده از المان درزه و معیار موهر-کلمب، حالات مختلف بازشدگی، لغزش و چسبندگی کامل سطوح ناپیوستگی ها مدلسازی شد. با لحاظ کردن فرمولاسیون محیط های نیم صفحه و تمام صفحه قابلیت مدلسازی در محیط های ناهمگن نیز به این برنامه عددی افزوده شد. در ادامه با مدلسازی همزمان جریان سیال نیوتنی و تغییر شکل الاستیک محیط، امکان بررسی بهتر فرآیند گسترش شکستگی هیدرولیکی در مجاورت ناپیوستگی ها فراهم گردید. با مقایسه نتایج حاصل از برنامه عددی با مقادیر ناشی از حل تحلیلی و همچنین نتایج آزمایشگاهی، دقت و قابلیت این برنامه عددی مورد تأیید قرار گرفت. در ادامه با مدل سازی حالات مختلف وضعیت شکستگی هیدرولیکی نسبت به ناپیوستگی، عوامل موثر بر انحراف، توقف و عبور شکستگی هیدرولیکی با توجه به تنش های ایجاد شده بررسی شد و نقاط تنش اصلی حداکثر که به عنوان پتانسیل های شروع مجدد شکستگی هیدولیکی در آن سوی ناپیوستگی مطرح می باشند، مشخص گردیدند. در مجموع نتایج حاصل از روش عددی علت تفاوت موجود در گسترش شکست هیدرولیکی در محیط های لایه ای و در مجاورت ناپیوستگی ها را نسبت به گسترش آن در محیط های همگن تشریح می کند و قابلیت این برنامه عددی در مدلسازی فرآیند گسترش شکستگی هیدورلیکی را در چنین محیط هایی نشان می دهد.

در این پایان نامه سعی شده است جدیدترین و بهترین مدلهای محاسباتی خزش ارائه شود. سپس مدل خزش خاک نرم که مدل محاسباتی نرم افزار laxis می باشد به طور کامل تشریح شده و در پایان نامه برای بررسی خزش از این مدل که یکی از بهترین و دقیق ترین مدلهای محاسباتی خزش می باشد استفاده شده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

روش های میدان پتانسیل شامل مغناطیس سنجی و گرانی سنجی کاربرد گسترده ای در اکتشاف کانسارها دارند. پیشرفت سریع تکنولوژی از یکسو و حجم وسیع داده های برداشت شده در مقیاس های وسیع (چهارگوش های زمین شناسی) باعث پیدایش و کاربرد روش های تفسیر اتوماتیک و نیمه اتوماتیک در کمی سازی توده های سبب شونده آنومالی میدان پتانسیل شده است. این روش ها عمدتاً در حوزه فرکانس صورت می گیرد و شامل تخمین عمق، تخمین مرز، تخمین پارامترهای مغناطیس شدگی و تبدیلات است. هدف از انجام این پژوهش بررسی و تجزیه و تحلیل هر یک از این روش ها و معرفی قابلیت های آنها می باشد. در این پژوهش ضمن بررسی هر یک از این روش ها سعی شده است شرایط، قابلیت ها و محدودیت های هر روش بررسی شود. برای این منظور روش های مذکور بر روی داده های مصنوعی مدل های مختلف و نیز بر روی داده های پتانسیل واقعی در مقیاس محلی و ناحیه ای اعمال شده است. داده های مورد استفاده مربوط به داخل کشور (مناطق گل گهر، سیریز کرمان، شاهرود، ندوشن، چهارگوش آباده) و خارج از ایران بوده اند. از روش های تخمین عمق می توان به روش های سیگنال تحلیلی، مشتق قائم سیگنال تحلیلی، اویلر دیکانولوشن، تصویر سازی پارامتری توده ((spi، عدد موج برجسته (elw) و تحلیل طیف انرژی (psa) اشاره کرد. چون اکثر روش های تخمین عمق در نقاط مرزی توده کار می کنند در نتیجه قبل از تخمین عمق توده می بایست توسط فیلترهای مختلف مرز توده تعیین شود. استفاده از فیلتر های مختلفی چون فیلترهای مشتق، فیلترهای فاز محلی، فیلتر سیگنال تحلیلی و فیلتر جدید معرفی شده در این نوشته به نام سیگنال تحلیلی زاویه تیلت (asta) سبب تخمین مرز توده ها خواهد شد. تخمین پارامترهای مغناطیسی توده شامل زاویه میل و انحراف بردار مغناطیس شدگی توده از اهمیت ویژه ای برخوردار است و در تبدیلات مغناطیسی کاربرد گسترده ای دارد. نتایج تحلیل داده های میدان پتانسیل در مقیاس محلی و ناحیه ای بهترین روش تخمین مرز را فیلترهای فاز محلی، سیگنال تحلیلی و فیلتر جدید سیگنال تحلیلی زاویه تیلت معرفی می کند. از بین روش های تخمین عمق معرفی شده، روش های elw، psa و spi نتایج دقیقتری را ارائه می کند.