به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « اجزای محدود » در نشریات گروه « زمین شناسی »

تکرار جستجوی کلیدواژه «اجزای محدود» در نشریات گروه «علوم پایه»
  • احمد جعفرزاده، عباس خاشعی سیوکی*، محسن پوررضا بیلندی

    داشتن دانش و اطلاع دقیق از وضعیت منابع آب زیرزمینی جهت برنامه ریزی و توسعه پایدار در مناطق خشک و نیمه خشک اهمیت دوچندانی دارد. از طرفی به دلیل این که مدل سازی آب زیرزمینی در مطالعات میدانی دارای مشخصاتی نظیر مرزهای نامنظم، ناهمگنی و ناهمسانگردی و همچنین شرایط مرزی و مدل مفهومی پیچیده است، دشواری های زیادی در فرایند شبیه سازی وجود دارد. به دلیل قابلیت های مناسب و عملکرد قابل قبول روش های عددی، این پژوهش در نظر دارد تا یک چارچوب مناسب جهت شبیه سازی آب زیرزمینی در مناطق خشک را که مبتنی بر روش های تفاضل محدود (FD)، اجزای محدود (FE) و بدون شبکه (Mfree) است، ارایه کند. معادله جریان آب زیرزمینی براساس روش های FD، FE و Mfree گسسته شد و عملکرد آن ها در یک آبخوان فرضی و یک مطالعه میدانی مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزیابی نتایج عددی به دست آمده در آبخوان فرضی و مقایسه با جواب تحلیلی، حاکی از آن است که عملکرد هر سه مدل عددی قابل قبول است. به طوری که مقدار شاخص RMSE برای روش های Mfree، FE و FD به ترتیب 005/0، 016/0 و 018/0 متر به دست آمد. لکن با افزایش پیچیدگی های شبیه سازی در مطالعه میدانی، از دقت روش های عددی مبتنی بر مش (شبکه بندی) نظیر FD و FE کاسته شد. ارزیابی عملکرد روش FD نشان داد که این روش در مسایل با هندسه های منظم و شرایط مرزی ساده از عملکرد خوبی برخوردار است، لکن در مسایل واقعی و شرایط واقعی با هندسه های نامنظم که با ناهمسانگردی و ناهمگنی مواجه هستند از دقت آن به شدت کاسته می شود. به طوری که مقدار شاخص RMSE برای روش FD در آبخوان واقعی، حدود 77/1 متر به دست آمد. نتیجه فوق البته با شدت کمتر برای روش FE نیز صادق است (مقدار RMSE برای FE و در آبخوان واقعی حدود 36/0 به دست آمد). همچنین نتایج این مطالعه در خصوص روش Mfree ثابت کرد که این روش ضمن داشتن دقت بالاتر نسبت به روش های FD و FE از انعطاف پذیری بسیار بالایی در مواجه با هندسه های نامنظم و موضوعات ناهمسانگردی و ناهمگنی برخوردار است. مقدار شاخص RMSE برای روش Mfree در مطالعه میدانی، 26/0 متر به دست آمد.

    کلید واژگان: اجزای محدود, باقیمانده وزنی, بدون شبکه, عدم قطعیت ساختاری, مناطق خشک}
    Ahmad Jafarzadeh, Abbas Khashei *, Mohsen Purrezabilondi

    The extensive knowledge of groundwater resources' status has double importance for the planning of the sustainable future in the arid regions. Strictly, without an efficient model with accurate simulation, it is impossible to have a good understanding of groundwater behavior. Since groundwater modeling in real problems comprises irregular boundaries, heterogeneity, anisotropy, and conceptualization, there exist many challenges in the simulation process. Due to proper acceptable performance, this study aims to present a proper framework to simulate groundwater flow based on Finite Difference (FD), Finite Element (FE), and Meshfree (Mfree) methods. The governing equation of groundwater flow was discretized through FD, FE, and Mfree approximations, and their performance was examined in two case studies: hypothetical case and field study. The findings of this study revealed that the Mfree has more applicability than others because some noticeable challenges were found in the simulation process of the FD and FE. Comparison of analytical solutions and simulated values in the hypothetical aquifer indicated that all methods are compliant. In terms of the RMSE criterion, the Mfree, FE, and FD were evaluated respectively, 0.005, 0.016, and 0.018 m. However, the numerical methods' act, especially the mesh-based methods (FD and FE) in the field study, becomes less accurate. Performance assessment of the FD indicated that this method has good ability in a simple test case with regular geometry, while in an aquifer with irregular geometry associated with isotropy and heterogeneity, its accuracy is greatly diminished. So that, the RMSE for FD methods in field study was evaluated 1.77 m. The same results may be obtained from the FE method, such that its RMSE was obtained 0.36 m. Investigations of this study showed that the FE needs time-consuming preprocessing practices to implement in the different aquifer. The results of the Mfree application indicated that this method is more efficient than others due to its very high flexibility in irregular geometry with isotropy and heterogeneity issues. The RMSE for the Mfree in the field study obtained 0.26 m.

    Keywords: Arid Region, Finite element, Mesh Less, Structure Uncertainty Weighted Residuals}
  • کامبیز مهدی زاده فرساد*، داوود جهانی، علیرضا حاجیان، فریدون رضایی
    شکست هیدرولیک به عنوان یکی از روش های موثر و کاربردی است که باعث افزایش تولید می گردد در مخازن نفتی و گازی که این روش به کارگیری می شود میزان تولید به صورت مستقیم به میزان و نحوه گسترش شکستگی بستگی دارد. در این پژوهش، تحلیل رفتار شکستگی ها و بررسی میزان شکستگی با خروجی مدل های قبلی مقایسه شده و نتایج آن نشان می دهد که پس از تزریق و پمپاژ گسترش و بازشدگی شکستگی ها در حال تغییر است. در مرحله بعدی نکته مهم میزان فشار تخلخلی در طول شکستگی است که باید مورد بررسی و تحلیل قرار گیرد. در این روش با در نظر گرفتن دو پارامتر تغییر فشار منفذی در طول شکستگی ها و میزان شکست از طریق عملیات مدلسازی تحت شرایط واقعی سازند بهره ده به روش اجزای محدود انجام گردید. در این روش از ابتدا نحوه تزریق و پمپاژ پروپانت را در نظر گرفته شد و در نهایت مقایسه نتایج با روش ها و مطالعات قبلی بیانگر کاربردی بودن این روش خواهد بود.
    کلید واژگان: شکست هیدرولیک, اجزای محدود, مدلسازی}
    Kambiz Mehdizadeh Farsad *, Davood Jahani, Alireza Hajian, Fereidoun Rezaei
    Hydraulic fracture is known as one of the effective methods for producing or being caused a change in the physical structure of a reservoir rock. In oil and gas reservoirs which have been fractured by a hydraulic approach, this method causes that a production well and the time of reservoir production increase. In this research, fracture analysis have been comprised with the outputs produced by previous models. Its results show that the opening intersection produced by hydraulic fracture has been being changed in various time during pumpage, therefore, the fracture should be kept open by propanent substances. In the next stage, the amount of porosity pressure in the trend of the fracture is considered. In this survey, two parameters, i.e. the fracture measure and the change of pore pressure have been obtained using the hydraulic fracture modeled process under the actual condition of pay zone and its confining layers, and by the finite element approach. In this method, pumping processing has been assigned for fluid and propanent. At the end, by making a comparison between these result and the results obtained from previous studies, it can be found out that this approach is applicable and efficient.
    Keywords: Hydraulic Fracture, Finite element, Modeling}
  • علی محمد رجبی*، علیرضا سجده

    سدهای سنگ ریز با روکش بتنی به دلیل نداشتن وابستگی زیاد به بستر و شکل دره و نیز تکنولوژی ساده ترساخت، در سال های اخیر بیش از انواع دیگر سدها مورد توجه قرارگرفته است. رفتار این نوع سازه ها تحت بارگذاری زلزله به عوامل زیادی مانند روکش بتنی و اصطکاک آن با سنگ دانه ها و شرایط تکیه گاهی آن بستگی دارد و برای تعیین دقیق این رفتار نیاز به تحقیقات عددی با انجام تحلیل های دینامیکی تاریخچه زمانی است. در این پژوهش با مدل سازی در محیط نرم افزار آباکوس، رفتار لرزه ای سدهای سنگ ریز با روکش بتنی با در نظر گرفتن پارامترهای ذکر شده بررسی شده است. به این منظور دو رکورد از زلزله های نزدیک گسل انتخاب شده و تحلیل دینامیکی غیرخطی انجام شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش ضریب اصطکاک روکش بتنی، جذب انرژی به میزان اندکی افزایش می یابد. هم چنین با مقیدکردن روکش بتنی به بخش سنگ ریز تفاوت چشم گیری در تاریخچه تغییرمکان نسبی تاج سد مشاهده می شود و در این شرایط تغییر مکان تاج سد در هر دو رکورد کاهش می یابد. در شرایط مقیدکردن روکش بتنی به بخش سنگ ریز، جذب انرژی به طور چشم گیری افزایش یافته و روکش بتنی در انتهای رکورد دچار خرابی کامل شده است. به علاوه با افزایش تراز آب، تغییرشکل تاج سد در جهت اعمال رکورد زلزله افزایش چشم گیری نشان می دهد، به گونه ای که در حالت پر، بیشینه تغییرمکان نسبت به حالت خالی به طور میانگین30% افزایش یافته است.

    کلید واژگان: سد سنگ ریز با روکش بتنی, تحلیل دینامیکی, اجزای محدود, اندرکنش, تراز آب}
    Ali M Rajabi*_Alireza Sajdeh
    Introduction

    Concrete faced rockfill dams have been considered in recent years more than other types of dams due to their low dependency on the bed and the shape of the valley, as well as the simpler construction technology. In this regard, rockfill dams are a suitable substitute for embankment dams because of higher stability of the body and the availability of rock aggregates. On the other hand, because the permeability of rock aggregates is much higher than other materials, different methods are used to seal these types of dams. One of these methods is the use of non-impermeable concrete facing in the upstream of these dams. This particular type of gravel dams is called Concrete-Faced Rockfill Dams (CRFD). In this study, a contact element with a definition of elastic-plastic failure in the modeling process is proposed to simulate the surface separation and re-contact of the concrete face with the rockfill surface of the dam.

    Method

    In this paper, behavior of a concrete faced rockfill dam under earthquake loads is investigated. For this purpose, near-field earthquake records with focal depth lower than 15 km (for example Tabas earthquake 1978, M=7.4, and San Fernando earthquake 1970, M=6.6) are used. Moreover, to study the dam behavior under dynamic loads, interaction between concrete face and rockfill part of the dam is investigated and finally, some parameters including displacement, absorbed energy and base shear are evaluated. So, finite element method and Abaqus software is used for the study. Verification of the models is carried out using the results of previous researches by conducting modal analysis and determining natural vibration period. Then, the interaction between the concrete face and rockfill part as well as the effect of water level changes in stability of dam under dynamic load is investigated. Concrete behavior is simulated using concrete damaged plasticity. Therefore, concrete density, compressive strength and tensile strength and elasticity modulus are 2350 kg/m3, 25 MPa, 3 MPa and 29 GPa, respectively. Poisson’s ratio is assumed to be 0.2. Furthermore, 4-node shell elements are used to simulate concrete face and Drucker-Prager constitutive model is used to define rockfill material behavior. The density and Poisson’s ratio for 2B, 3C and 3B layers are 2150 kg/m3 and 0.35, respectively. The shear modulus values for these layers are respectively 8.93, 2.89, and 3.85 GPa. In order to perform the simulation, the part of the dam structure beside the bed rock and the surrounding rock is considered as fixed bearing, and only the rockfill part and concrete face of the dam is simulated. Based on this assumption that the bed is rigid, there is no need to consider the dam foundation. This method is frequently used in literature review. All the surfaces of the dam and bed rock are considered as fixed bearing to simulate the real condition where the dam is attached to bed rock and the surrounding rock. The interaction between dam layers is defined as tie. For defining the interaction between rockfill body and concrete face, tangential and normal contacts are defined using penalty method with friction coefficient equal to 0.5. In the next step, the model is meshed using 4-node shell elements for concrete face, 8-node brick and 4-node pyramid solid elements for rockfill body. Rayleigh damping is used to simulate the structure damping. The effective length of the dam reservoir has been determined by conducting several analyzes, so that the minimum required length for reservoir is reached in order to decrease the number of elements of the model.

    Results and discussion

    1. Interaction between concrete face and rockfill body  The results show that the increase of friction coefficient between concrete face and rockfill part from 0.5 to 0.7 has not affect the displacement of dam crown along the earthquake direction. However, when the concrete face is fixed to the rockfill part, significant changes are induced in dam crown displacement time history. In all cases, the deflection due to the dam weight is increased when the concrete face is attached to the rockfill body. The reason can be attributed to the tied interaction between these layers which results in similar deflection of concrete face with rockfill body and higher deflection of concrete dam crown. However, after the application of earthquake load, the displacement of the dam crown decreased in both analyses when tie interaction is defined between concrete face and rockfill body. In this study, due to the very high volume of analysis and its timeliness, it was not possible to examine the dam behavior in the free vibration regime, and therefore, it is not possible to assume the last displacement values at the end of analyses as the permanent displacement of dam. Figure 1 shows the relative displacement of the dam for the two selected earthquakes with a friction coefficient equal to 0.5 between the concrete face and the gravel body. According to Figure 1, the maximum displacement induced by the earthquake is related to Tabas and then, San Francisco earthquake. Furthermore, the high energy content of the Tabas record has been more effective in inducing greater displacement than the other record. Figure 1. Lateral displacement of dam crown relative to the dam base for the selected earthquakes; Tabas and San Fernando. The results also indicate that when the friction coefficient between concrete face and rockfill body is 0.5, the lowest damage occurs in the dam compared to that happens when friction coefficient is 0.7 or when the surfaces are tied. When the tied surfaces are used, the most damages takes place in concrete face, since all rockfill body displacement transmits to concrete face which results in much more concrete damages compared to the other interaction cases. 2. Effect of water level in reservoir on dam behavior In this section, the effect of water level on seismic behavior of dam is investigated. For this purpose, the dam reservoir is analyzed in three cases including empty, half full and full (90% of dam height). Each study cases are examined under San Fernando and Tabas earthquakes. Figure 2 shows the relative displacement of dam crown in the three water level case for San Fernando and Tabas earthquakes. Figure 2. Relative displacement of dam crown in three water level cases of empty, half and full for (a) Tabas and (b) San Fernando earthquakes According to Figure 2, for both earthquakes, the dam crown displacement along the earthquake direction is significantly increased by increasing the water level, so that the maximum displacement in full case is 50% higher than empty case.

    Conclusion

    In this study, using the finite element method and simulation by Abaqus, the seismic behavior of concrete face rockfill dams has been investigated. For this purpose, the verification is firstly carried out using previous research results in literature. In the next step, nonlinear dynamical analysis is carried out, taking into account large displacements for the models under the earthquake record acceleration. The results illustrate that increasing the friction coefficient between the concrete face and the rockfill body from 0.5 to 0.7 has no significant effect on the displacement of the dam crown under earthquake load. Moreover, by using tie interaction between the concrete layer and the rockfill body, there is a substantial difference in the history of the relative displacement of the dam, and the displacement of the dam due to its weight has been increased. Furthermore, the results of this study exhibit that, with increasing the water level in dam reservoir, the deformation of the crown of the dam along the earthquake application direction has had a relatively significant increase, such that in the full state, the maximum displacement is increased by about 50% compared to that of the empty case. This is while the most damage of concrete is observed in the case when half height of dam in filled by water. Due to the more destructive power of near-field earthquakes and their impact nature, only near-fault earthquakes have been used in this research. Therefore, the results of this study are valid only for the behavior of dam under near-field earthquakes.

    Keywords: Concrete faced rockfill dams, Dynamic Analysis, Finite element, Interaction, Water level}
  • زهرا فلسفین، احمد قربانی*، فاطمه رضوی راد

    آرایش مستطیلی یکی از آرایش های الکترودی است که کاربرد زیادی در تحقیقات ژئوالکتریک و قطبش القایی دارد. هدف از این آرایش محدود کردن مناطق وسیع به خصوص در اکتشاف کانسارهای سولفیدی است. برخلاف کاربرد وسیع آن کمتر به مدل سازی و اعتبارسنجی نتایج حاصل از آن پرداخته شده است.
    یک مدل سه بعدی مقاومت ویژه الکتریکی و قطبش القایی برای برداشت های ژئوالکتریک با آرایش مستطیل و با استفاده از روش اجزای محدود در نرم افزار کمسول اسکریپت (COMSOL Script) توسعه داده و به زبان مطلب (MATLAB) برنامه نویسی شد. مدل سازی قطبش القایی در حوزه بسامد مستقیما با حل عددی معادلات ماکسول صورت پذیرفت. از مدل کل-کل(Cole-Cole) برای تعیین رابطه مقاومت ویژه الکتریکی و ثابت دی الکتریک نسبی با بسامد استفاده شد. نتایج نشان می دهد تفسیر کیفی که با استفاده از نقشه مقاومت ویژه الکتریکی ظاهری و درصد اثر بسامد به دست آمده، زمانی صحیح است که بی هنجاری زیرسطحی ابعاد بزرگ، عمق کم و رسانایی زیادی داشته باشد. تعیین ضخامت توده رسانا در جهت قائم و تشخیص جهت قرارگیری توده رسانا با نقشه های مقاومت ویژه ظاهری و قطبش القایی به دست آمده از برداشت با آرایه مستطیل، امکان پذیر نیست. همچنین، نتایج نشان می دهد که تفسیر کیفی روش مقاومت ویژه الکتریکی نتایج بهتری در ارتباط با هندسه بی هنجاری، نسبت به قطبش القایی نمایش می دهد.

    کلید واژگان: قطبش القایی, اجزای محدود, مقاومت ویژه الکتریکی, آرایش الکترودی مستطیل, مدل سازی, کمسول اسکریپت, مدل کل- کل, درصد اثر بسامد}
    Zahra Falsafin, Ahmad Ghorbani, Fateme Razavi Rad

    Rectangle array is widely used in resistivity and induced polarization (IP) studies. The purpose of this array is to restrict the wide areas especially in the exploration of sulfide minerals. On the contrary to the wide application of this array, less attention has been paid to the results of modelling and true estimates. The interpretations are normally qualitative. A 3D resistivity and IP model was developed for the geoelectric surveys with a rectangle array. We used the COMSOL environment to solve the DC-resistivity and Maxwell’s equations by the finite element method. Codes were programmed in Matlab language. A common geometry of the model space was used for both resistivity and IP modelling. In the rectangle array, two current electrodes were located in a large distance and different potentials were measured on the profiles parallel to the current electrodes. Our model was formed by a homogeneous half space (a large block with dimensions 800 × 800 × 500 m3, with a resistivity of 400 ohm.m). Two current electrodes with a 200-m distance were located on the surface. Non-polarizing electrodes were located in a 5-m distance. The two measuring electrodes were moved on the profiles (parallel to the current electrode direction). Nine parallel profiles were located symmetrically on each side of the current electrode direction. Each profile had a 40-m length. The distance between the profiles was 5 m. The electrode configuration could be changed in the model. IP and resistivity anomalies could be created from different blocked locations in the subsurface (into the half space). The blocks near the potential profiles had small dimensions. The block sizes increased as the depth increased. We calculated the geometrical factor for the half-space. Apparent resistivity for each dual potential electrode was calculated from different potentials measured during the code execution and its geometry factors. We compared the results from different anomalies by sensitivity Δρa/Δρi, where Δρa is the difference between the apparent resistivity of the anomaly and the homogeneous half-space (400 ohm.m) and Δρi is the difference between the resistivity value of the half-space and the anomaly in block number i. Frequency domain IP was calculated directly from Maxwell's equations. Block scheme of the model done in the modelling space resistivity were used here. There was a resistivity value for each subsurface block in the resistivity model while there were a resistivity and a dielectric value for each block in an IP model. Resistivity and dielectric values of each block are functions of the frequency. We used the Cole-Cole model in order to calculate the resistivity and dielectric values in each frequency. Four intrinsic Cole-Cole parameters (DC-resistivity, chargeability, time constant and frequency relaxation) were considered for each block. During the frequency changes, these parameters were constant. Finally, apparent resistivity and percentage frequency effect (PFE) maps were calculated in a frequency range of 0.1 to 12000 Hz. In this research, we studied the effect of size, depth and overburden thickness of the subsurface anomalies. The geoelectrical effects of vertical and horizontal anomalies were investigated. The impact of the potential electrode separation was also verified. The results showed that the qualitative interpretation using the apparent resistivity and appearent percentage frequency effect (PFE) maps was correct when anomaly had remarkable dimensions, a small depth and a high conductivity. The apparent-resistivity map reflected the effect of conductive and polarisable anomalies better than the PFE map.

    Keywords: Induced Polarization, electrical resistivity, Finite Element Method, rectangle Array, modelling, COMSOL script, Cole-Cole model, percent frequency effect}
  • زهرا فلسفین، فاطمه رضوی راد، احمد قربانی *

    حفاری های زیرزمینی باعث تحریک محیط اطراف می شوند و این مسئله ایجاد درز و شکاف هایی در سنگ های سست شده را در پی دارد. شکل، ابعاد و ویژگی های این منطقه آسیب دیده در اثر حفاری، در طراحی و ساخت سدهای ژئوتکنیکی و در مخازن زیرزمینی برای نگهداری زباله های سمی اهمیت بسزایی دارد. تغییرات مکانیکی منطقه اغتشاش تنش های القایی در اثر حفاری، منجر به تغییر در خواص الکتریکی آنها می شود. تحقیقات اخیر نشان می دهد که روش های توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی و قطبش (پلاریزاسیون) القایی قادر به پایش و اندازه گیری رفتار مکانیکی این منطقه آسیب دیده در اثر حفاری هستند.
    یک مدل دوبعدی مقاومت ویژه الکتریکی برای برداشت های توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی روی یک نیم رخ کمانی از دیواره گالری ها با شکل مقطع متفاوت (نعل اسبی، دایره ای) و آرایش های الکترودی گوناگون (ونرآلفا، دوقطبی- دوقطبی، شولمبرگر) توسعه داده شد. در این مدل فضای اطراف گالری به چهارضلعی هایی تقسیم شده که مقدار هدایت الکتریکی آنها قابل تغییر است.
    معادله پواسون برای همه نقاط فضای مدل، با توجه شرایط مرزی از روش اجزای محدود حل می شود، و پتانسیل الکتریکی به دست می آید. برای هر تزریق جریان در دو الکترود، یک بار برنامه اجرا و مقاومت الکتریکی محاسبه می شود. شرط مرزی نیومن برای سطح درونی و بیرونی در نظر گرفته شده است. سطح بیرونی دورتر از دیواره گالری است. مدل سازی (مدل پیش رو) ذکر شده با استفاده از نرم افزار کمسول اسکریپت صورت گرفته و کدهای مورد نیاز در محیط «مطلب» نوشته شده است. در طول مدل سازی از یک فایل ورودی که محل قرارگیری هر چهار الکترود را برای هر آرایش الکترودی طبق برداشت تعیین می کند، استفاده شده است. سرانجام با استفاده از این برنامه، شبه مقطع مقاومت ویژه ظاهری محاسبه می شود.
    مدل پیش گفته برای برداشت های مقاومت ویژه الکتریکی روی یک نیم رخ کمانی با 43 الکترود (با فواصل مساوی 20 سانتی متر) چیده شده بر کف و دیواره های گالری در سازند رسی در سایت آزمایشگاهی تورنمیر واقع در جنوب فرانسه به کار گرفته شد. نتایج به دست آمده از مدل سازی نشان می دهد که، مقطع تفسیر شده حاصل از مدل سازی معکوس دستی، با نتایج برداشت توموگرافی از روی نیم رخ خطی برداشت شده از کف تونل، انطباق خوبی دارد (وجود یک منطقه با مقاومت ویژه زیاد، ضخامت کمتر از 50 سانتی متر). نتایج نشان می دهد که، توموگرافی مقاومت ویژه قادر به تشخیص تغییرات مقاومت ویژه در اعماق نزدیک به سطح گالری است و عمق بررسی به شعاع گالری بستگی دارد و بیشترین مقدار آن با شعاع گالری برابر است.

    کلید واژگان: مقاومت ویژه الکتریکی, توموگرافی الکتریکی, اجزای محدود, معادله پواسون}
    Fatemeh Razavi Rad, Ahmad Ghorbani, Zahra Falsafin

    Underground excavations provoke in their vicinity a region where the rock is disturbed, i.e., loosened due to micro as well as macro fractures. The shapes, dimensions, and properties of such so-called excavation damaged zones (EDZ) are of increasing importance for the planning and construction of geotechnical barriers in underground repositories for toxic and problematic wastes. Dynamic stability assessment of rocks after underground excavation is important. Mechanical changes related to an excavation damage zone (EDZs) leads to changes the physical properties of rocks. In fractured and unsaturated materials, resistivity is sensitive not only to the matrix electrical properties but also to the saturation of the water phase and to the density and orientation of cracks. Recent studies show that electrical resistivity tomography (ERT) and induced polarization (IP) methods are capable of monitoring the mechanical behaviour of EDZs. ERT and IP methods are performed in the galleries which are excavated in clay-rocks of the Tournemire test site located in the south of France. The aim of these geophysical investigations is the characterization of EDZ zones and hydro-mechanical behaviour. ERT is performed for an arc profile on the walls of the gallery, with 43 electrodes arranged on the floor and wall with a distance of 20 cm between them. Non-polarizing electrodes of Cu/CuSO4 were used. Interpretation of the ERT section on the straight line profile, carried out on the floor of the tunnel, confirmed the existence of a high electrical resistivity zone near the surface (a fractured and partially saturated zone with a depth of 50 cm). A 2D electrical resistivity model was developed to perform a tomography survey for the arc profiles on the walls of the underground excavations (horseshoe section). All the Wenner, dipole-dipole, and Schlumberger electrode arrays can be used for ERT surveying. Current and potential electrodes can be arranged on the floor, walls and ceiling of the tunnel, with equal intervals. A finite element method was performed in order to solve the Poisson equation for all points of the model space with respect to boundary conditions. The finite element approach involves solving a discretized form of the weak formulation of the Poison equation. For each quadripole (two current and two measured electrodes), the code is run once and the electrical resistance can be calculated. The geometric factor of electrical array can be calculated when the code is run for a homogeneous electrical conductivity earth around the tunnel. The space model surrounding the gallery (up to 10 times the distance to the tunnel diameter) is divided into quadrilaterals whose conductivity can be changed. The Neumann boundary condition is considered for the inner and outer surface of the tunnel wall. The outer surface is far from the walls of the gallery.

  • مرتضی احمدی، محسن مشاری
    در این مقاله تحلیل دو بعدی تنشی - کرنش در اطراف سنگ حفریات زیرزمینی در صورتی که محیط اطراف حفریات زیرزمینی زیر بار اعمال شده رفتار الاستو - پلاستیک از خود نشان دهند، مورد بررسی قرار گرفته است. برای تحلیل تنش در این حالت نرم افزاری به نام برنامه اجزای محدود (FEP) تهیه شده است که اساس کار آن روش اجزای محدود است. در این راستا، ابتدا اساس کاربرد روش اجزای محدود (FEM) برای تحلیل تنش بیان گردیده و از این روش در حل معادلات اساسی مکانیک جامدات یعنی اصل انرژی پتانسیل کلی استفاده و روابط نهایی برای تحلیل ارایه شده است. سپس به بیان روابط اساسی پلاستیسیته پرداخته شده است. در نهایت با تلفیق این روابط با عبارات حاصل از حالت الاستیک، روابطی جهت تحلیل الاستو - پلاستیک به شیوه اجزای محدود حاصل شده است. اصلی ترین نتایج حاصله، محاسبه تنشها و کرنشها در شرایط الاستو - پلاستیک غیرخطی می باشد. برای بررسی عملکرد برنامه، مثالهای فرضی و کاربردی توسط برنامه FEP تحلیل شده و نتایج حاصل با روش های دیگر تحلیل تنش موجود مقایسه گردیده است. انطباق خوبی بین نتایج برنامه FEP با دیگر برنامه های رایانه ای و روش تجربی دیده می شود. مهم ترین ویژگی نرم افزار FEP نسبت به دیگر نرم افزارها تعریف معیارهای قابل استفاده در مکانیک سنگ کاربردی است.
    کلید واژگان: اجزای محدود, رفتار الاستو, پلاستیک, حفریات زیرزمینی, تحلیل تنش, کرنش}
    M. Ahmadi, M. Moshary
    In this research, two-dimensional analysis is applied to surrounding underground excavations that behave in nonlinear elasto-plastic manner. A computer program (FEP: Finite Element Program) was developed based on finite element method. The main output of applying the FEP is the calculation of the value of stress and strain in elasto-plastic conditions. The principles of FEM in stress analysis are first described, then the principles of solid mechanics explained, and consequently the final formulas of finite element analysis are derived. Main formulas of plasticity are defined and then combined with elastic formulas to acquire the FEM elasto-plastic formulas. The details of subroutines can be found after the theoretical discussion. Finally, the ability of software was examined by execution of the FEP with theoretical and practical examples. A good agreement is observed when the FEP is compared with other program (Ansys) and empirical methods. Criteria definition of rock mechanics is the main advantage of the FEP with respect to other softwares.
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال