بررسي عددي پديده هاي توأمان هيدرومكانيكال در توده‌سنگ هاي بزرگ‌ مقياس داراي شكستگي با استفاده از روش خط جريان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي معدن

دكتري

شناسايي الگوي حركت جريان سيال درون محيط‌هاي سنگي ناپيوسته از ديرباز موردتوجه بشر بوده است. در ساليان اخير و با پيشرفت تكنولوژي در اين عصر، استفاده از روش‌هاي عددي و كامپيوترها در مطالعات مربوط به اين زمينه رشد فزاينده‌اي داشته است. روش‌هاي عددي پيوسته مانند المان محدود (FEM) و حجم محدود (FVM) و روش‌هاي ناپيوسته مانند المان مجزا (DEM) و شبكه شكستگي‌هاي مجزا (DFN) به شكل گسترده‌اي در اين زمينه مورداستفاده قرارگرفته‌اند. يكي از مزاياي روش‌هاي پيوسته، سرعت عمل آن‌هاست كه البته با افت دقت همراه مي‌باشد. بالعكس روش‌هاي ناپيوسته داراي دقت بالاتر و سرعت پايين‌تر مي‌باشند كه همين امر باعث گرديده است كه بسياري از محققين به سمت روش‌هاي تلفيقي و نوين حركت نمايند. دراين‌بين، روش خط جريان نيز روشي است كه با توجه به افزايش ظرفيت‌هاي محاسباتي در صنعت نفت و استخراج منابع نفتي به‌شدت مورداستفاده قرارگرفته است، حال آن‌كه در زمينه‌هاي غيرنفتي مانند مكانيك‌سنگ و معدنكاري، مخازن ژئوترمال و بررسي‌هاي عددي در حوزه نفوذپذيري و الگوي جريان، استفاده از اين روش مغفول مانده است. در اين مطالعه با استفاده از تركيب روش‌هاي حجم محدود، شبكه شكستگي‌هاي مجزا و روش خط جريان، روش تلفيقي FVM-DFN-SL پيشنهاد گرديده است كه بر پايه اين روش، كد عددي IUT-SL توسعه داده‌شده است. اين كد به‌صورت تخصصي جهت استفاده در محيط‌هاي داراي ناپيوستگي بزرگ‌مقياس توسعه داده‌شده است كه در ابتدا، نتايج حال از اين كد با خروجي‌هاي نرم‌افزار المان مجزاي UDEC براي مدل‌هاي داراي نفوذپذيري دوگانه مورد واسنجي قرارگرفته است. سپس اثرات نفوذپذيري، زاويه و طول ناپيوستگي بر الگوي جريان و توزيع فشار و زمان‌پرواز مورد آناليز حساسيت قرارگرفته و نتايج گزارش‌شده است. پس‌ازآن خروجي‌هاي كد IUT-SL براي دو نوع شبكه ناپيوستگي منظم غير مرتبط و نامنظم مرتبط موردبررسي قرارگرفته و اثرات پارامترهايي مانند اتصال شبكه شكستگي و اثرات ناهمسانگردي در تنسور نفوذپذيري ديده‌شده است. نتايج نشان مي‌دهد كد توسعه‌يافته IUT-SL بر مبناي روش پيشنهادي، قابليت مدل‌سازي محيط داراي ناپيوستگي در زمان كمتر نسبت به روش‌هاي ديگر را داشته و داراي خروجي‌هاي مناسب جهت استفاده در مقياس‌هاي بزرگ مي‌باشد. از مزاياي اين كد مي‌توان به‌سرعت بسيار بالاتر در مقايسه با روش‌هاي ناپيوسته، امكان مدل‌سازي شكستگي‌هاي تنهاي غير متصل، امكان ايجاد اثرات ناهمسانگردي در ماتريكس سنگِ زمينه، افزايش قابليت تفكيك بدون كاهش شديد زمان اجراي برنامه، قابليت‌هاي نمايشي بسيار بالاتر نسبت به روش‌هاي ديگر و امكان مدل‌سازي در مقياس‌هاي بسياربالا را نام برد.

212265

مكانيك سنگ

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان

سعيد مهدوي، پرويز معارف وند، احمد رمضان زاده

عليرضا باغبانان، حميد هاشم الحسيني