برآورد ویژگی‌های ژئومکانیکی سازند آسماری (زاگرس، باختر شیراز) با تلفیق آزمون‌های آزمایشگاهی و مدل‌سازی عددی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، پژوهشکده علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی واکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران؛ گروه زمین‌ریاضی، مرکز پژوهش‌های کاربردی کرج، کرج، ایران

2 دکترا، گروه لرزه‌زمین‌ساخت و زلزله‌شناسی، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

3 دانشیار، پژوهشکده علوم‌زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

4 کارشناسی ارشد، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران

چکیده

در مکانیک سنگ مدل‌هایی که از راه جبری قابل حل و تفسیر هستند، تحلیل مناسبی از تغییرشکل و شرایط شکست برای نمونه‌هایی که هندسه و ویژگی مکانیکی ساده ای دارند ارائه می‌کنند. امروزه روش‌های متفاوت  مدل‌سازی عددی، همچون روش تفاضل محدود (FD: Finite Difference) در تحلیل رفتار پیوسته، ناپیوسته و شبه پیوسته، در کنار مدل‌های تحلیلی کاربرد بسیار دارد. در این نوشتار تلاش شده است تا با کاربری از نتایج آزمایش‌های سه محوری روی نمونه‌های دست نخورده  (Intact rock samples) و همچنین با به کار بردن روش تفاضل محدود، برآوردی منطقی از ویژگی‌های ژئومکانیکی بخش بالایی واحد آهکی آسماری ارائه شود. برای این منظور، مدل‌هایی با شرایط مرزی ساده و تنها یک واحد رئولوژیکی طراحی و تحلیل شده است.  برای شبیه‌سازی شرایط شکست در نمونه‌ها، مدل‌ساز ژئومکانیکی Flac 2D به کار برده شده است. شرایط تنش تجربه شده در هنگام شکست نمونه‌ها در آزمایشگاه از داده‌های اصلی برای شبیه‌سازی شرایط شکست توسط روش تفاضل محدود بوده است.  نتایج نشان می‌دهد که ضریب چسبندگی و مقاومت تک محوری کششی از متغیرهای حساس در کنترل شرایط شکست هستند.  از این رو اگر ضریب چسبندگی و مقاومت کششی به ترتیب  26MPa و  29MPa اختیار شود، آن‌گاه برای بخش بالایی سازند آسماری در گستره باختری شیراز مقدار ضریب یانگ و ضریب بالک به ترتیب 260GPa و  23GPa برآورد می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Geomechanical Properties of the Asmari Formation (Zagros, W Shiraz) with Incorporation of Laboratory Tests and Numerical Modeling

نویسندگان [English]

  • E Hajizadeh Naddaf 1
  • B Oveisi 2
  • M.R Ghasemi 3
  • M.J Bolurchi 4
1 M.Sc., Research Institute for Earth Sciences, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran; Geo-Math Group, Applied Geological Research Center of Karaj, Karaj, Iran
2 Ph.D., Seismotectonic Group, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Research Institute for Earth Sciences, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran
4 M.Sc., Geological Survey of Iran, Tehran, Iran
چکیده [English]

The analytical models in rock mechanics represent suitable analysis of deformation and failure conditions of the samples bearing simple geometry and mechanical properties. Nowadays different methods of numerical modeling, like finite difference method (FDM), are used for analysis of continuous, non- and quasi- continuous behavior. This paper represents logical estimate of geomechanical properties of the Asmari formation with usage of the results of triaxial tests on intact rock samples of the upper limy part of this formation and also the finite difference methods. For this purpose, we designed some models containing simple boundary condition and only one rheological unit. To simulate the failure conditions of the samples, a geomechanical simulative software (Flac 2D) was used. The failure of samples under the experienced stress conditions in laboratory were of basic data for simulation of failure conditions by finite difference method. The results show that the cohesion coefficient and uniaxial tensile strength are of sensitive parameters in controlling the failure conditions. This study suggests that the values of Young's and Bulk modulus are 260GPa, 23GPa, respectively, when the uniaxial tensile strength and cohesion coefficient are considered 29MPa and 26MPa, respectively. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Numerical modeling
  • Asmari Formation
  • Zagros
  • Geomechanical properties