بررسی تحلیلی انتشار موج در توده سنگ درزه‌دار دارای تک درزه و چند درزه موازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی دانشگاه صنعتی شاهرود

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد

چکیده

از آنجاییکه توده سنگ شامل ماده سنگ و اشکال مختلفی از ناپیوستگی‌ها بوده، ماهیت ناپیوستگی های توده سنگ به‌طور قابل‌توجهی بر روی خصوصیات مکانیکی و رفتار مهندسی و انتشار موج در آنها تاثیرگذار است. هدف این مقاله، بررسی تحلیلی انتشار موج در توده سنگ درزه دار تک درزه بوده و در این مطالعه رفتار تغییر شکل سنگ‌ها خطی فرض شده است. در مقاله حاضر، روش تحلیلی انتشار موج در توده سنگ بر اساس راه حل مبتنی بر روش توسعه یافته توسط هوانگ و همکاران، برای حالت الاستیک ارائه شده و انتشار موج در تک درزه و چند درزه موازی مورد مطالعه قرارگرفته است. سپس مطالعه پارامتری بر روی پارامترهای سختی درزه نرمال شده، زاویه‌داری درزه‌ها، فاصله‌داری درزه نرمال شده و تعداد درزه‌ها بر انتشار موج در تک درزه و چند درزه موازی انجام گرفته و نتایج بدست آمده با نتایج سایر روشهای ارائه شده مقایسه شده است. نتایج نشان میدهند که با افزایش سختی درزه، موج عبوری افزایش پیدا کرده درحالیکه موج بازگشتی کاسته میشود. همچنین زاویه موج ورودی و تاثیر فاصله داری درزه های موازی در توده سنگ نیز در ضرایب عبوری و بازگشتی تاثیرگذار بوده و درصورتیکه نسبت فاصله داری درزه ها از مقدار مشخصی (حد آستانه) بیشتر باشد، تاثیری در ضریب عبوری نداشته و مقدار ضریب عبوری نیز با افزایش تعداد درزه های موازی کاهش می یابد

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Analytical investigation of wave propagation across jointed rock mass with single-joint and multiple parallel joints

نویسندگان [English]

  • majid nikkhah 1
  • amir salehnejad 2
1 faculty
2
چکیده [English]

Wave propagation across the rock masses is one of the most topics in rock dynamics, which is used in various petroleum, mining, civil military industries. Since rock mass includes rock material and various forms of discontinuities, the nature of rock mass discontinuities significantly affects mechanical properties and engineering behavior. Therefore, adequate knowledge and understanding of how the wave propagates in rock mass, especially for projects that are more important and more sensitive, is necessary. In the present paper, the analytical method for wave propagation across rock mass based on the method developed by Huang et al. (2014) is presented for elastic state and wave propagation in single-joint and multiple parallel joints is studied. Then, a parametric study was performed on parameters including normalized joint stiffness, joint dip, normalized spacing and number of joints on wave propagation in single joint and multiple parallel joints and the obtained results have been compared with the results of other proposed methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wave propagation
  • analytical method
  • Joint stiffness
  • Spacing
  • Rock mass

مراجع

Cai, J.G and Zhao, J., 2000. Effects of multiple parallel fractures on apparent attenuation of stress waves in rock masses. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 37(4), pp.661-682.
Carcione, J.M. and Picotti, S., 2012. Reflection and transmission coefficients of a fracture in transversely isotropic media. Studia Geophysica et Geodaetica, 56(2), pp.307-322.
Gu, B., Suárez‐Rivera, R., Nihei, K.T. and Myer, L.R., 1996. Incidence of plane waves upon a fracture. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 101(B11), pp.25337-25346.
Huang, X., Qi, S., Liu, Y. and Zhan, Z., 2014. Stress wave propagation through viscous-elastic jointed rock masses using propagator matrix method (PMM). Geophysical Journal International, 200(1), pp.452-470.
Li, J. and Ma, G., 2010. Analysis of blast wave interaction with a rock joint. Rock Mechanics and Rock Engineering, 43(6), pp.777-787.
Li, J., Ma, G. and Zhao, J., 2010. An equivalent viscoelastic model for rock mass with parallel joints. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 115(B3).
Ma, G.W., Fan, L.F. and Li, J.C., 2013. Evaluation of equivalent medium methods for stress wave propagation in jointed rock mass. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 37(7), pp.701-715.                                                                                                                                                                                                                                                                                                            Perino, A., Barla, G. and Orta, R., 2010, June. Wave propagation in discontinuous media. In ISRM International Symposium-EUROCK 2010. International Society for Rock Mechanics
Perino, A., Orta, R. and Barla, G., 2012. Wave propagation in discontinuous media by the scattering matrix method. Rock mechanics and rock engineering, 45(5), pp.901-918.
Pyrak‐Nolte, L.J., Myer, L.R. and Cook, N.G., 1990. Transmission of seismic waves across single natural fractures. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 95(B6), pp.8617-8638.
Pyrak‐ Nolte, L.J., Myer, L.R. and Cook, N.G., 1990. Anisotropy in seismic velocities and amplitudes from multiple parallel fractures. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 95(B7), pp.11345-11358.
Schoenberg, M. and Douma, J., 1988. Elastic wave propagation in media with parallel fractures and aligned cracks. Geophysical Prospecting, 36(6), pp.571-590.
Zhao, J. and Cai, J.G., 2001. Transmission of elastic P-waves across single fractures with a nonlinear normal deformational behavior. Rock Mechanics and Rock Engineering, 34(1), pp.3-22.
Zhao, J., Zhao, X.B. and Cai, J.G., 2006. A further study of P-wave attenuation across parallel fractures with linear deformational behaviour. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 43(5), pp.776-788.
Zhao, X. B, Zhao, J and Cai, J. G, 2006. P‐wave transmission across fractures with nonlinear deformational behaviour. International journal for numerical and analytical methods in geomechanics, 30(11), pp.1097-1112.
Zhao, X.B., Zhao, J., Hefny, A.M. and Cai, J.G., 2006. Normal transmission of S-wave across parallel fractures with Coulomb slip behavior. Journal of engineering mechanics, 132(6), pp.641-650.
Zhu, J., 2011. Theoretical and numerical analyses of wave propagation in jointed rock masses.
Zhu, J.B. and Zhao, J., 2013. Obliquely incident wave propagation across rock joints with virtual wave source method. Journal of Applied Geophysics, 88, pp.23-30.
نشریه علمی ژئومکانیک نفت
دوره 2، شماره 1
خرداد 1397
صفحه 100-112

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار