بررسی روش های ویژگی سنجی زبری فراکتال و مطالعه تاثیر مقیاس بر عوامل برشی درزه

در یک دهه گذشته، تلاش های قابل توجهی به منظور درک صحیح تر رفتار مکانیکی درزه و شکستگی های توده سنگ انجام پذیرفته است. درزه های موجود در توده سنگ، توزیع مقیاسی متفاوت از ابعاد میکروسکوپی (میکرو کراک ها) تا ابعاد بزرگ (گسل ها) را به خود اختصاص داده اند. مطالعات گذشته نشان داده اند که به علت طبیعت ناهمگن و ناپیوسته توده های سنگی، عوامل مختلف مقاومت برشی درزه، وابسته به مقیاس اندازه گیری تغییر می کنند. در این مطالعات تاثیر پارامتر های مختلف مقاومت برشی در برابر تغییرات مقیاس بررسی شده اند و برخی روابط تجربی ارائه شده است. مسئله قابل توجه این است که این روابط واحد نبوده و هر یک روندی متفاوت را ارائه می نمایند و گاهاً بعضی عوامل را نادیده می گیرند. این موضوع به خصوص در رابطه با تغییرات مقاومت برشی نسبت به مقیاس به نحو بارزی دیده می شود. به بیانی دیگر، در رابطه با این عوامل، روند های صعودی و نزولی مختلفی نسبت به مقیاس گزارش شده است. تا به حال مطالعه کمتری در این رابطه با در نظر گرفتن توپوگرافی ثابت سطح درزه انجام شده است. در این تحقیق، تلاش شده است که با شناسایی دقیق زبری در پروفیل ها و سطوح درزه، راهکارهای صحیح اندازه گیری این پارامتر به خصوص در حالت صحرایی ارائه شود تا بتوان تغییر پذیری آنرا نسبت به مقیاس بررسی نمود. برای این منظور، الگوریتم های مختلف تخمین زبری فراکتال در حالت پروفیلی و سطحی تدوین و به کار گرفته شد. علاوه بر این از تکنیک شبکه عصبی مصنوعی به عنوان یک روش در کمی سازی روند تخمین زبری توسط کلاس های استاندارد بارتون بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که در روند افزایش زبری کلاس های استاندراد بارتون، بی نظمی هایی مشاهده می شود. این مسئله لزوم استفاده از روش های دقیق تر چون هندسه فراکتال را تایید کرد. علاوه بر این سایر تحلیل های انجام شده بر روی زبری، نشان داد که این پارامتر بایستی به صورت سطحی و در مقیاسی فراتر از دامنه موج های زبری درجه اول سطح اندازه گیری شود. همچنین در نتایج شبیه سازی عددی آزمایش برش مستقیم در مقیاس های مختلف، روند تغییرات مقاومت برشی پیک نسبت به مقیاس، در مقادیر مختلف تنش نرمال وارده بر سطوح درزه، متفاوت تشخیص داده شد. علاوه بر این در رابطه با تغییرات سایر عوامل برشی نظیر زاویه اصطکاک و چسبندگی نسبت به مقیاس روابطی ارائه شد.