توسعه شبکه شکستگی مجزا با اعمال زبری برای شبیه‌سازی ویژگی‌های ناپیوستگی توده‌سنگ

شبیه‌سازی دقیق ویژگی‌های هندسی ناپیوستگی‌ها، یکی از اهداف مهم در مهندسی سنگ است. یکی از توانمندترین روش‌های شبیه‌سازی ماهیت تصادفی ویژگی‌های هندسی ناپیوستگی‌ها، مدل‌سازی تصادفی سه بعدی شبکه ناپیوستگی‌های مجزا (dfn) است که طبیعت ناهمگن توده‌سنگ‌های درزه‌دار با ویژگی‌های هندسی که به طور آماری تعریف شده‌اند را ارایه می‌دهد. تاکنون ویژگی‌های ناپیوستگی‌ها از جمله موقعیت، شکل، جهت‌داری، اندازه (پایایی)، فاصله‌داری و بازشدگی درزه‌ها شبیه‌سازی و در مدل تصادفی سه بعدی شبکه ناپیوستگی‌های مجزا به کار گرفته شده است. در این پژوهش، برای شبیه‌سازی زبری از یک راهکار آماری بر پایه برآورد ناپارامتری توزیع به روش کرنل استفاده شده است. با این روش می‌توان حتی آن دسته از ویژگی‌های هندسی ناپیوستگی‌ها که توابع توزیع مشخصی برای آن‌ها ارایه شده است را نیز شبیه‌سازی کرد. پس از شبیه‌سازی مقدار زبری، هندسه زبری نیز باید به گونه‌ای شبیه‌سازی شود که مقدار زبری را تداعی کند. بر این اساس، در این پژوهش، شبیه‌سازی سطح ناپیوستگی با استفاده از روش دو بعدی شبیه‌سازی زبری ناپیوستگی (drs) انجام و سپس از دو بعد به سه بعد توسعه داده شده است. در نهایت شبیه‌سازی زبری ناپیوستگی به عنوان یک بسته مجزا به برنامه کامپیوتری dfn-frac3d اضافه شده است. برنامه کامپیوتری dfn-frac3d به عنوان یکی از توانمندترین ابزار در این حوزه قادر است با استفاده از داده‌های برداشت شده و سپس شبیه‌سازی ویژ‌گی‌های ناپیوستگی، مدل بلوکی سه بعدی شبکه ناپیوستگی‌ها را ارایه دهد، بنابراین با اعمال دستاورد‌های این پژوهش در برنامه کامپیوتری یاد شده، از این پس می‌توان با تمامی ویژگی‌های هندسی ناپیوستگی را شبیه‌سازی کرد. برای نشان دادن نتایج حاصل از این پژوهش، خروجی برنامه کامپیوتری dfn-frac3d برای شرایط بدون اعمال ویژگی زبری و با اعمال آن در شبکه ناپیوستگی‌های مجزا مقایسه شده است.

developing a discrete fracture network through applying roughness for simulating discontinuities properties of rock mass

accurate simulation of geometrical properties of fractures is an important goal in rock engineering. one of the most capable methods for simulating the random nature of geometrical properties of fractures is discrete fracture network (dfn) random modelling, which presents the heterogeneous nature of fractured rock mass with statistically defined geometrical properties. up to now, all properties of fractures such as location, shape, orientation, size (persistence), spacing, and opening of joints have been simulated and applied in 3d dfn modelling. in this research, a statistical solution based on kernel’s non-parametric distribution is used for simulating roughness. through this method, even those geometric properties of fractures which do not have their own specific distribution functions can be simulated. after simulating the roughness value, the roughness geometry should also be simulated in a way that evokes the roughness value. therefore, in order to simulate the surface of fractures in this research, the drs method is applied in 2d and then, developed into 3d. at the end, simulation of discontinuity’s roughness is added as a separate package to dfn-frac3d computer program. dfn-frac3d computer program, as one of the most capable tools in this field, is able to develop a 3d fracture network block model by using the surveyed data and then simulating geometrical properties of the fracture; thus, by applying the results of this research in this compute software, all geometrical properties of fractures can be simulated. finally, in order to explain the results of this research, outcomes of dfn-frac3d computer program for both with and without applying the roughness property on dfn are compared.