برآورد تانسور نفوذپذیری توده سنگ درزه دار با استفاده از شبیه سازی عددی سه بعدی اجزاء مجزا و مدل های شبکه شکستگی مجزا مطالعه موردی : ساختگاه سد مخزنی پارسیان

نفوذپذیری وابسته به تنش توده سنگ از مهم ترین موضوعات برای طراحی و ارزیابی عملکرد مخازن دفن زباله¬های هسته¬ای، استخراج نفت و گاز، جریان آب زیرزمینی در میان پی سد، استخراج انرژی ژئوترمال و... می¬باشد. در این تحقیق تأثیر تنش های محصورکننده و زاویه اتساع درزه بر الگوهای جریان سیال و تانسور نفوذپذیری در توده سنگ درزه¬دار با استفاده از مفهوم شبکه شکستگی مجزا و روش المان مجزای سه بعدی با استفاده از داده¬های مطالعات زمین¬شناسی پروژه سد مخزنی پارسیان به عنوان مورد مطالعاتی موردبررسی قرارگرفته است. به این منظور با استفاده از شبیه¬سازی مونت¬کارلو و با در نظر گرفتن توابع توزیع احتمال حاکم بر طول خط اثر و بازشدگی درزه¬ها، شبکه¬ی شکستگی مجزا تولیدشده است. سپس مولفه های نفوذپذیری در صفحات x,y مدل های سه¬بعدی با استفاده از روش المان مجزا در نسبت تنش های مختلف محاسبه شد. نتایج شبیه¬سازی¬های عددی نشان می¬دهند که با مدل سازی مکانیسم اتساعی درزه¬ها، وقتی نسبت تنش های افقی به عمودی به 2 و بزرگ¬تر از آن می¬رسد، اغلب درزه¬ها دچار اتساع می¬شوند و این موجب افزایش نرخ جریان و کانالیزه شدن جریان در مدل¬ها در جهت x می¬شود. درحالی که در جهت y روال به این گونه نیست و با افزایش نسبت تنش¬های افقی به قائم مقدار نفوذپذیری کاهش می¬یابد که دلیل آن وجود بعضی از درزه¬های دارای جهت¬داری بحرانی است. تغییرات نرخ جریان در نسبت تنش های مختلف نشان¬ می¬دهد که تعداد کمی از درزه¬های بزرگ با مقادیر بازشدگی¬ اولیه¬ی بالا، در تمام حالت¬های تنش مجراهای اصلی عبور جریان سیال در مدل¬ها می¬باشند و به شدت نفوذپذیری معادل و الگوهای جریان در مدل¬ها را کنترل می¬کنند و این اهمیت درزه¬های بحرانی را بیش ازپیش نشان می¬دهد. برای اعتبار سنجی نتایج تحلیل عددی در این پایان¬نامه، مقادیر نفوذپذیری حاصل از مدل¬ها با مقادیر به دست آمده از آزمایش¬های لوژان انجام شده در مقایسه شده است. برای بررسی هر چه¬بهتر این مقادیر با یکدیگر، ابتدا با استفاده از روابط تحلیلی موجود و استفاده از نقشه¬ی جهانی تنش، نسبت تنش افقی به قائم در منطقه تخمین زده شد. پس ازانجام محاسبات مشخص شد که نسبت تنش¬های افقی به قائم در منطقه در بازه¬ی 1 تا 2 قرار دارد. مقدار نسبت تنش به دست آمده بیانگر عملکرد نوع گسل امتدادلغز در منطقه را داشت. پس از بررسی مقادیر نفوذپذیری حاصل از آزمایش¬ها¬ی لوژان با مقادیر حداقل و حداکثر نفوذپذیری مدل های عددی، در نسبت تنش¬های افقی به قائم، مشخص شد که این مقادیر در بازه¬ی حداقل و حداکثر نفوذپذیری به دست آمده از مدل های عددی قرار دارند، بنابراین نتایج حاصل با واقعیت انطباق دارند.