عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر چرخش میدان تنش در اطراف گسل ها و ناپیوستگی های عمده به روش عددی
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن-مکانیک سنگ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2022;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50771
- تاریخ دفاع
- ۱۳ مهر ۱۳۹۰
- دانشجو
- مسعود جبارزاده
- استاد راهنما
- مهدی موسوی
- چکیده
- در این تحقیق توزیع تنش در اطراف یک گسلِ دو بعدیِ فرضی بررسی شد. مشابه بسیاری از تحقیقات دیگر، گسل به صورت یک ناپیوستگی محدود (ترک) مدل شد؛ از روش اجزای مجزا (نرم افزار UDEC و 3DEC) برای مدلسازی عددی استفاده شد؛ روش های ریاضی نیز برای ارزیابی صحت مدلهای عددی و برای تحلیل حساسیت مورد استفاده قرار گرفت. جهت ارزیابی توزیع تنش، چند گسل با خواص مکانیکی و شرایط مرزی متغیر در نظر گفته شد؛ تحلیل حساسیت صرفا در مورد گسل هایی صورت گرفت که بر اساس معیار شکست کولمب قادر به تحمل تنش برشی دور نبوده و در نتیجه رفتار غیر خطی از خود نشان می دهند. زاویه اصطکاک و نسبت تنش های اصلی دور اثر قابل ملاحظه ای بر توزیع تنش دارند؛ با افزایش زاویه اصطکاک و کاهش نسبت تنش های اصلی دور، فاصله اغتشاش، چرخش میدان تنش و درصد تغییرات تنش در نزدیکی صفحه گسل کاهش می یابد به گونه ای که در مواردی اثر گسل بر ناهمگنی تنش قابل صرف نظر کردن است. اساسا یک گسل یا ناپیوستگی عمده لزوما باعث ناهمگنی تنش نمی شود؛ این مطلب توسط داده های تنش سنجی نیز تایید شده است. زاویه ناپیوستگی با تنش های اصلی دور نیز می تواند تعیین کننده تاثیر یا عدم تاثیر گسل بر توزیع تنش باشد به گونه ای که هرچه این زاویه به زاویه اصطکاکِ گسل یا 90 درجه نزدیک تر باشد ناهمگنی حاصل از گسل کمتر خواهد بود. مولفه های تنش اصلی در یک نقطه دلخواه در اطراف گسل بسته به فاصله عمودی آن ها از گسل و فاصله ای که از انتهای آن دارند می توانند نسبت به تنش دور کاهش پیدا کرده و کششی شوند و یا این که افزایش پیدا کرده و فشاری تر شوند. مشاهده شد که ناحیه ای در اطراف یک گسل شیب لغز که ناهمگنی تنش در آن رخ می دهد نسبت به گسل امتداد لغز عموما وسیع تر است، به گونه ای که در زاویه اصطکاک 15 درجه حداکثر فاصله افقی از گسل شیب لغز که در آن آشفتگی ایجاد می شود به 5/2 برابر طول گسل هم می رسد. چرخش میدان تنش و تغییرات مولفه های تنش اصلی نیز در اطراف یک گسل شیب لغز از گسل امتدادلغز بیشتر است به گونه ای که در زاویه اصطکاک 15 درجه و در حالت فشاری تنش اصلی بیشینه و کمینه می تواند به ترتیب به 7/0 و 2 برابر مقدار خود نسبت به تنش دور برسد؛ در حالت کششی این اعداد تقریبا برابر 15/0 و 5/1- است. اگرچه هدف اصلی در این تحقیق تحلیل حساسیت در اطراف گسل های دو بعدی بود ولیکن در پایان، روند کلی توزیع تنش در اطراف یک گسل سه بعدی نیز بررسی شد.
- Abstract
- In this thesis stress distribution around a two dimensional fault was analysed. Like many other researches, faults were modelled as finite discontinuities (crack). Distinct Element method (UDEC and 3DEC Software) were used for numerical modelling. Analytical methods were also used for sensitivity analysis and for validating numerical models. To investigate stress distribution several faults with different mechanical properties and different boundary conditions were analysed. Sensitivity analysis was done only for faults that couldn’t sustain far field stresses due to coulomb failure criterion, and so had a nonlinear behaviour. At high friction angle and low far-field stress ratio, the disturbed distance, stress rotation and stress changes near fault could be too low that fault’s affect on stress distribution is negligible. Basically a fault or a discontinuity doesn’t influence the stress distribution necessarily; This is confirmed by stress determination data around faults and other numerical models. The angle between discontinuity and minor far field stress have an impact on stress distribution too; The closer this angle is to friction angle of fault or 90° the lower impact that fault has on stress disturbing. Stress in a point near fault can be less or more than far filed stress depends on its normal distance from fault and its tips. It was concluded that a region around dip slip fault in which stress is disturbed is more than a strike slip fault. For friction angle of 15°, the horizontal distance around a dip slip fault in which stress is disturbed is about 2.5 times fault’s length. Stress rotation and stress changes near a dip slip fault is more than a strike slip fault too. In friction angle of 15° and in compression region, major and minor stresses can reach 0.7 and 2 times the far field major and minor stresses respectively; In tensional region, these numbers are about 0.15 and -1.5. Although the major purpose of this study was sensitivity analysis around two-dimensional fault, but at the end the general pattern of stress distribution around a three dimensional fault was also analysed.
