مطالعه انتشار موج در توده سنگ درزه‌دار دارای تک درزه و چند درزه موازی با استفاده از مدلسازی عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی دانشگاه صنعتی شاهرود

2 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

انتشار موج در توده سنگ‌ها یکی از مهم‌ترین مباحث در دینامیک سنگ بوده که در صنایع مختلف نفتی، معدنی، عمرانی و نظامی کاربرد دارد. از آنجایی‌که توده سنگ شامل ماده سنگ و اشکال مختلفی از ناپیوستگی‌ها بوده، ماهیت ناپیوستگی‌های توده سنگ به‌طور قابل‌توجهی بر روی خصوصیات مکانیکی و رفتار مهندسی تاثیرگذار است. بنابراین آگاهی و شناخت کافی از چگونگی انتشار موج در توده‌سنگ‌ها به‌ویژه برای پروژه‌هایی که از اهمیت و حساسیت بالاتری برخوردارند، ضروری است. هدف این مقاله مدلسازی عددی انتشار موج در توده سنگ درزه‌دار تک درزه و درزه های موازی بوده که در این ارتباط رفتار تغییر شکل سنگ‌ها خطی فرض شده است. در تحقیق حاضر بررسی عددی ارزیابی انتشار موج و تأثیر پارامترهای سختی درزه نرمال شده و زاویه ورودی بر انتشار موج در توده سنگ تک درزه توسط نرم افزار دوبعدی UDEC انجام می‌گیرد. همچنین به انتشار موج از طریق توده سنگ دارای چند درزه موازی پرداخته شده و تأثیر فاصله‌داری نرمال شده درزه‌ها و تعداد درزه‌ها بر انتشار موج بررسی شده و درنهایت با نتایج روشهای تحلیلی پژوهشگران مقایسه شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Wave propagation study of across rock masses with single and parallel joints using numerical modelling

نویسندگان [English]

  • Majid Nikkhah 1
  • Amir Salehnezhad 2
1 هیات علمی دانشگاه صنعتی شاهرود
2 Faculty of Mining, Petroleum & Geophysics Engineering
چکیده [English]

Wave propagation across rock masses is one of the most important topics in rock dynamics, which is used in various petroleum, mining, civil and military industries. Since rock masses contain rock material and various forms of discontinuities, the nature of rock mass discontinuities significantly affects on the mechanical properties and engineering behavior of rock messes. Therefore, there is a need for adequate knowledge and understanding of how the wave propagates across into the rock masses, especially for projects of higher importance and sensitivity. The purpose of this paper is numerical modeling of wave propagation in single-joint and parallel joints of rock masses. In this regard, the behavior of rock deformation is assumed as linear. In the present study, the numerical study of wave propagation and the effect of normalized joint stiffness parameters and the angle of incidence in single-joint rock masses on wave propagation is done using UDEC software. Also, the propagation of the wave through the rock mass with several parallel joints has been studied and the effect of the normalized spacing between the joints and the number of joints on the wave propagation has been investigated and, finally, compared with the results of the analytical methods of the researchers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • wave propagation
  • joint stiffness
  • numerical method
  • rock mass
  • joint spacing

مراجع

Chen, S.G. and Zhao, J., 1998. A study of UDEC modelling for blast wave propagation in jointed rock masses. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 35(1), pp.93-99.
Deng, X.F., Zhu, J.B., Chen, S.G. and Zhao, J., 2012. Some fundamental issues and verification of 3DEC in modeling wave propagation in jointed rock masses. Rock mechanics and rock engineering, 45(5), pp.943-951.
Fan, S.C., Jiao, Y.Y. and Zhao, J., 2004. On modelling of incident boundary for wave propagation in jointed rock masses using discrete element method. Computers and Geotechnics, 31(1), pp.57-66.
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.
Itasca, U.D.E.C., 2004. Version 4.0 user’s manuals. Itasca Consulting Group. Minneapolis, NM.
Lemos, J.A., 1987, January. A hybrid distinct element-boundary element computational model for the halfplane. In The 26th US Symposium on Rock Mechanics (USRMS). American Rock Mechanics Association. 
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).
Parastatidis, E., Hildyard, M.W. and Stuart, G.W., 2017, August. Modelling P-wave propagation in a medium with multiple parallel fractures and direct comparison with experimental recordings. In 51st US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium. American Rock Mechanics Association.
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.
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.
Zhao, X.B., Zhao, J., Cai, J.G. and Hefny, A.M., 2008. UDEC modelling on wave propagation across fractured rock masses. Computers and Geotechnics, 35(1), pp.97-104.
Zhao, X.B., Zhu, J.B., Zhao, J. and Cai, J.G., 2011. Study of wave attenuation across parallel fractures using propagator matrix method. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 36(10), pp.1264-1279.
Zhan, Z. and Qi, S., 2017. Numerical Study on Dynamic Response of a Horizontal Layered -Structure Rock Slope under a Normally Incident Sv Wave. Applied Sciences, 7(7), p.716.
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.
Zhu, J.B., Deng, X.F., Zhao, X.B. and Zhao, J., 2013. A numerical study on wave transmission across multiple intersecting joint sets in rock masses with UDEC. Rock mechanics and rock engineering, 46(6), pp.1429-1442.
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار