ارایه روشی جدید برای شبیه‌سازی هندسی آماری زبری ناپیوستگی‌ها

شبیه‌سازی ویژگی‌های هندسی و مکانیکی توده‌سنگ، همواره یکی از مهم‌ترین اهداف در مهندسی سنگ بوده است. زبری یکی از ویژگی‌های مهم هندسی ناپیوستگی به شمار می آید. پستی‌وبلندی‌های ناپیوستگی عامل تمایز زبری ناپیوستگی ها از یکدیگر است. اختصاص دادن مقدار عددی به هر زبری در عمل ناممکن است؛ بنابراین به ناپیوستگی هایی که پستی بلندی آن‌ها شبیه به هم باشند، مقدار زبری یکسانی اختصاص داده می‌شود. در تحلیل این‌گونه مسائل، از میان تعداد زیاد ناپیوستگی ها با زبری های مشابه یک زبری (ناپیوستگی) با یک نیم‌رخ هندسی مشخص انتخاب می شود. در روش شبیه‌سازی زبری ناپیوستگی (drs) برای مقدار مشخصی از زبری، حالت‌های مختلف ناهمواری ناپیوستگی شبیه‌سازی می شود. در این روش، زبری به‌صورت چند زوج پاره‌خط متصل‌به‌هم مدل‌سازی می‌شود به‌گونه‌ای که هر زوج دارای یک ناهمواری کوژ یا کاو باشد. به‌این‌ترتیب یک سطح ناپیوستگی با زبری مثلثی ایجاد می‌شود. روش drs با استفاده از چیدمان‌های متفاوت از زوج پاره‌خط‌ها، می‌تواند ناپیوستگی های متفاوتی تولید کند که مقدار زبری آن‌ها تقریباً یکسان باشد. نتایج بررسی اعتبار سنجی روش drs برای jrc های مختلف نشان می دهد مقدار شاخص میانگین درصد خطای مطلق (mape) برای قسمت‌های مختلف یک سطح ناپیوستگی شبیه‌سازی‌شده، همواره کمتر از ده درصد است. همچنین مقدار mape به ازای صدبار تکرار روش drs، برای قسمتی از سطح شبیه‌سازی‌شده که به‌صورت تصادفی تعیین می‌شود کمتر از شش درصد است. این روش اساس اضافه شدن ویژگی زبری در شبکه شکستگی مجزا (dfn) را فراهم می‌کند و کمک شایانی در راستای دقیق‌تر شدن شبیه سازی ها و تحلیل‌های مکانیک سنگی خواهد بود.

Simulation of the roughness of rock mass discontinuity using the DRS method

Summary One of the important geometric features of rock mass discontinuities is its surface roughness. The discontinuity level has different heights that differentiate each level from the other. In practice, it is not possible to assign a roughness value to each of these levels, so to levels that are similar in height; The same amount of roughness is assigned. In analyzing the problems of stone mechanics related to coercion, it is necessary to choose one of the many levels of discontinuities that have the same amount of roughness. Discontinuity Roughness Simulation (DRS) is a random selection of different levels of surface roughness for a certain amount of surface roughness. In this method, the level of discontinuity is simplified by connecting several pieces together; So that each piece has an unevenness. By simplifying and using different layouts of components that make up the discontinuity surface, the DRS method can produce different levels, the JRC value of which is almost the same.   Introduction Several methods have been proposed to measure the roughness feature of rock mass, all of them work based on the elevation of its fracture’s measurement. Precise measurements and illustration of roughness values were the subjects of the previous studies.   Methodology and Approaches Barton’s field method and determination of the maximum distance, a, between fracture and the field survey profile, L, is the foundation of the proposed method here. So fracture’s length would be divided into n pieces in which its length is less than L and there exist an asperity with the height of a. By considering a number between 0 and an as the flange’s height and a random number in the [0,l] interval as the distance between two adjacent flanges, locus of the fracture’s flange points would be determined. The locus of the fracture’s atrio points would be determined by measuring the distance between two adjacent flange and atrio points of a fracture which is a number between 0 and two adjacent flanges.   Results and Conclusions In order to validate and ensure the accuracy of the results obtained from the application of the DRS method, the validity, and reliability of the method have been checked for all possible JRCs. The results of the validity test for different JRCs indicated that the value of the mean percentage of absolute error (MAPE) for different parts of a simulated fracture is always less than 10 percent and this means that if a fracture needs to be simulated using the DRS method in order to produce a roughness value of JRC = 10, the JRC value for all parts of the simulated fractures would a number be between 9 and 11. The reliability of the DRS method for different JRCs has also been investigated. Outcomes showed that the value of MAPE in 100 of repetition of DRS method implementation for a part of the simulated fracture that is randomly determined is less than 6 percent, which is an acceptable value and a confirmation of the accuracy of the DRS method to simulate and produce fracture’s roughness.