مدلسازي عددي جريان سيال در درزه سنگ ها با مقياس بزرگ در شرايط تنش هاي نرمال مختلف

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي معدن

كارشناسي ارشد

تحقيقات انجام گرفته بر جريان سيال و فرآيندهاي انتقال در شكستگي در درزه سنگ¬ها شامل دو موضوع اساسي است: اعتبار معادله رينولدز براي جريان سيال (همانطور كه اغلب فرض مي شود) و اثرات جابه¬جايي برشي بر روي اندازه و ناهمسانگردي جريان سيال در موضوع مورد بحث، دليل وجود نگراني ها اين است كه تأثير زبري سطح شكستگي درزه سنگ ها با مقياس بزرگ هنوز يك مسئله چالش برانگيز است. نتايج مطالعات انجام شده نشان مي دهد كه ناهمسانگردي نقش مهمي در تحولات ميدان هاي سرعت سيال دارد. هدف اين مطالعه حل اين مشكل از طريق مدلسازي با استفاده از روش المان محدود، كه كد آن در محيط نرم¬افزار متلب توسعه داده شده است مي¬باشد. در اين مطالعه سنگ گرانيتي در مقياس بزرگ مورد بررسي واقع شده است. براي ساخت هندسه در اين مدلسازي از تكنيك فوتوگرامتري استفاده شده و ساخت آن به وسيله نرم افزار هاي مخصوص كه مدل را در مقياس 1 ميليمتر در 1 ميليمتر توليد كرده¬اند استفاده شده است. به منظور بررسي تاثير ناهمسانگردي در سنگ، مدلسازي عددي در دو جهت مختلف انجام گرفته است. مقايسه نتايج در دو حالت عددي و آزمايشگاهي نشان دهنده آن است كه مدل عددي به طور متوسط در دبي سيال نزديك به 75 درصد تطابق دارد كه اين ميزان در بازشدگي هيدروليكي برابر با 88 درصد است. نتايج نشان مي¬دهد كه ناهمسانگردي چه در حالت آزمايشگاهي و چه در حالت عددي نقش موثري در مطالعات داشته است، درصد تفاوت در ناهمسانگردي براي دبي عبوري سيال در بخش آزمايشگاهي برابر با 7 درصد و دربخش عددي برابر با 20 درصد است، اين مقدار براي پارامتر بازشدگي هيدروليكي در بخش عددي و آزمايشگاهي نزديك به 5 درصد است. همچنين به عنوان پارامتري موثر بر دبي سيال مدل در چهار تنش و در هر تنش 10 گراديان فشار متفاوت بارگذاري شده كه در نهايت نشان داده شده كه رابطه بين دبي سيال و گراديان فشار در اين مدل تطابق بهتري با معادله فورچمير دارد. همچنين اثر مقياس در مدلسازي عددي مورد بررسي واقع شده است، كه با توجه به ابعاد 25 سانتي متري در 25 سانتي متري مدل به نظر مي¬رسد براي صرفه نظر از مقياس نياز به ابعاد بزرگتري براي رسيدن به دبي عبوري پايدار هستيم.

211543

مكانيك سنگ

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان

امين ازهري

لهراسب فرامرزي، سعيد مهدوي

عليرضا باغبانان