مدل خطی المان محدود در انگیزش لغزش گسلی مجاور با سد‌ها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 استاد، گروه زمین‌شناسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

3 استادیار، پژوهشکده علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

چکیده

هدف از این مطالعه بررسی لغزش ناشی از انگیزش گسل در نتیجه آشفتگی تنش توسط شکست هیدرولیکی است. ضرورت این بحث، مشاهده آثار مخرب ساخت سد در مکان‌های همسایه با گسل‌های سطحی است. برای این منظور، از برنامه‎نویسی Matlab و سامانه نگاشت SimDesigner بهره گرفته می‌شود. پس از تعریف گره‌ها برای سطوح شکستگی، تنش‌های نقطه‌ای اعمال می‌شوند. با تعیین گسل، تحلیل‌ها در مسیر تعدیل تنش برای رسیدن به یک حالت موازنه حرکت می‌کنند. با تعریف نیروهای واکنشی در شرایط مرزی امکان قیاس تغییر مکان گرهی فراهم می‌شود. تنش اولیه عمودی بر پایه قرارگیری لایه بالایی سنگی و تنش افقی با پیروی از معیار شکست کولمب به دست می‌آید. آشفتگی تنش توسط یک شکستگی کششی و بر پایه تئوری مدل تنش انتهای درزی به دست آمد. با ترکیب تنش شکستگی و تنش منطقه، شرایط اولیه بررسی لغزش و بزرگای زمین‌لرزه مرتبط مشخص می‌شود. نتیجه این محاسبات مقدار برابر با 2 متر برای لغزش تجمعی بیشینه در طول گسل مجاور با شکست هیدرولیکی است. این مقدار لغزش در طول گسل بر پایه محاسبات بزرگای زمین‌لرزه لحظه‌ای، معادل با یک زمین‌لرزه به بزرگای حدود 8/3 به دست می‌آید. این کار در آینده نیازمند افزایش دقت لغزش گرهی و بهینه‌سازی اجزای محدود برای بالا بردن نتایج پژؤهش است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Linear finite element model of fault slip triggering adjacent to dams

نویسندگان [English]

  • P Sadeghi-Farshbaf 1
  • M.M Khatib 2
  • H Nazari 3
1 Ph.D. Student, Department of Geology, University of Birjand, Birjand, Iran
2 Professor, Department of Geology, University of Birjand, Birjand, Iran
3 Assistant Professor, Research institute for Earth sciences, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran
چکیده [English]

The aim of this research is to investigate triggering of fault slip due to stress perturbation caused by hydraulic fracturing. The importance of this issue is to study the observed destructive effects of dam construction at locations adjacent to the superficial faults. Therefore, we use the Matlab programming and SimDesigner system as an analytical extension. Concentrated stresses are applied after defining the nodes for fracture surfaces. By having the fault surface, analyses start to reach an equilibrium state. By defining the reaction forces in boundary condition, comparison of nodal dislocations become possible. The basis for vertical stress calculation is the upper rock layer and for horizontal stress is Coulomb failure stress. We estimate the stress perturbation through theory of tip stress about tensile fractures. The resultant stress field obtained from combination of fractural and regional stresses gives primary condition to study triggered fault slip and related earthquake magnitude. The results show a maximum 2 meters of cumulative slip along the fault surface close to the hydraulic fracturing. Based on moment magnitude of earthquake calculations, this slip gives a magnitude of 3.8 upon the Richter scale. This process needs the increased precision for nodal dislocations and optimized finite elements in order to better improve the future works.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Triggering fault slip
  • Stress perturbation
  • Hydraulic fracturing