Determination of Fractured Rock's Representative Elementary Volume by a Numerical Simulation Method
- 1. Tunis El Manar University
- 2. University of Ha'il
Description
The present study aims at developing a numerical program called DISSIM which can analyze the homogenization of rock massifs using a new subroutine which calculates Representative Elementary Volume (REV). The DISSIM methodology consists of two steps. The first step involves the modeling of the fractured network in order to provide a surface simulation that represents the real fracture of the examined front. The second step is to numerically model the wave propagation through the simulated fracture network while characterizing the attenuation of vibrations due to the effect of discontinuities. This part allows us to determine in particular the wave propagation velocity through the fractured mass, from which we can determine the homogenized Young's modulus. However, after extensive bibliographic research, it was realized that a third step appeared to be necessary. In fact, it is necessary to look for a representative elementary volume on which we apply the proposed homogenization method. Two types of the representative elementary volume are proposed in this article, the geometric REV and the mechanical REV. The presentation of these two types of REV and the DISSIM methodology are detailed in this paper. Then, this methodology was applied to the study of a real case. The present research provides a method allowing the calculation of both types of REV for fissured rocks. The case study yielded comparable results between the mechanical REV and the geometric REV, which is compatible with previous research studies.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تهدف هذه الدراسة إلى تطوير برنامج عددي يسمى DISSIM يمكنه تحليل تجانس الكتل الصخرية باستخدام روتين فرعي جديد يحسب الحجم الأولي التمثيلي (REV). تتكون منهجية DISSIM من خطوتين. تتضمن الخطوة الأولى نمذجة الشبكة المتصدعة من أجل توفير محاكاة سطحية تمثل الصدع الحقيقي للجبهة التي تم فحصها. تتمثل الخطوة الثانية في نمذجة انتشار الموجة عدديًا عبر شبكة الصدع المحاكاة مع تمييز توهين الاهتزازات بسبب تأثير الانقطاعات. يسمح لنا هذا الجزء بتحديد سرعة انتشار الموجة على وجه الخصوص من خلال الكتلة المكسورة، والتي يمكننا من خلالها تحديد معامل يونغ المتجانس. ومع ذلك، بعد بحث ببليوغرافي مكثف، تبين أن الخطوة الثالثة تبدو ضرورية. في الواقع، من الضروري البحث عن مجلد أولي تمثيلي نطبق عليه طريقة التجانس المقترحة. تم اقتراح نوعين من المجلد الابتدائي التمثيلي في هذه المقالة، المراجعة الهندسية والمراجعة الميكانيكية. تم تفصيل عرض هذين النوعين من المراجعة ومنهجية DISSIM في هذه الورقة. ثم طبقت هذه المنهجية على دراسة حالة حقيقية. يوفر البحث الحالي طريقة تسمح بحساب كلا النوعين من المراجعة للصخور المتشققة. أسفرت دراسة الحالة عن نتائج قابلة للمقارنة بين المراجعة الميكانيكية والمراجعة الهندسية، وهو ما يتوافق مع الدراسات البحثية السابقة.Translated Description (French)
La présente étude vise à développer un programme numérique appelé DISSIM qui peut analyser l'homogénéisation des massifs rocheux à l'aide d'un nouveau sous-programme qui calcule le volume élémentaire représentatif (REV). La méthodologie DISSIM se compose de deux étapes. La première étape implique la modélisation du réseau fracturé afin de fournir une simulation de surface qui représente la fracture réelle du front examiné. La deuxième étape consiste à modéliser numériquement la propagation des ondes à travers le réseau de fractures simulé tout en caractérisant l'atténuation des vibrations due à l'effet des discontinuités. Cette partie nous permet de déterminer notamment la vitesse de propagation de l'onde à travers la masse fracturée, à partir de laquelle nous pouvons déterminer le module de Young homogénéisé. Cependant, après des recherches bibliographiques approfondies, on s'est rendu compte qu'une troisième étape semblait nécessaire. En effet, il est nécessaire de rechercher un volume élémentaire représentatif sur lequel on applique la méthode d'homogénéisation proposée. Deux types de volume élémentaire représentatif sont proposés dans cet article, le REV géométrique et le REV MÉCANIQUE. La présentation de ces deux types de REV et la méthodologie DISSIM sont détaillées dans cet article. Ensuite, cette méthodologie a été appliquée à l'étude d'un cas réel. La présente recherche fournit une méthode permettant le calcul des deux types de REV pour les roches fissurées. L'étude de cas a donné des résultats comparables entre la REV mécanique et la REV géométrique, ce qui est compatible avec des études de recherche antérieures.Translated Description (Spanish)
El presente estudio tiene como objetivo desarrollar un programa numérico llamado DISSIM que pueda analizar la homogeneización de macizos rocosos utilizando una nueva subrutina que calcula el Volumen Elemental Representativo (REV). La metodología DISSIM consta de dos pasos. El primer paso implica el modelado de la red fracturada con el fin de proporcionar una simulación de superficie que represente la fractura real del frente examinado. El segundo paso es modelar numéricamente la propagación de la onda a través de la red de fractura simulada mientras se caracteriza la atenuación de las vibraciones debido al efecto de las discontinuidades. Esta parte nos permite determinar en particular la velocidad de propagación de la onda a través de la masa fracturada, a partir de la cual podemos determinar el módulo de Young homogeneizado. Sin embargo, después de una extensa investigación bibliográfica, se dio cuenta de que un tercer paso parecía ser necesario. De hecho, es necesario buscar un volumen elemental representativo sobre el que aplicar el método de homogeneización propuesto. En este artículo se proponen dos tipos de volumen elemental representativo, el REV geométrico y el REV MECÁNICO. La presentación de estos dos tipos de REV y la metodología DISSIM se detallan en este trabajo. Luego, esta metodología se aplicó al estudio de un caso real. La presente investigación proporciona un método que permite el cálculo de ambos tipos de REV para rocas fisuradas. El estudio de caso arrojó resultados comparables entre el REV mecánico y el REV geométrico, lo que es compatible con estudios de investigación anteriores.Files
pdf.pdf
Files
(343.3 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7ed007870fbd4f5c06ce1b10d10e633d
|
343.3 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحديد الحجم التمثيلي الأولي للصخور المكسورة بطريقة المحاكاة العددية
- Translated title (French)
- Détermination du volume élémentaire représentatif de la roche fracturée par une méthode de simulation numérique
- Translated title (Spanish)
- Determinación del volumen elemental representativo de roca fracturada mediante un método de simulación numérica
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2968495777
- DOI
- 10.48084/etasr.2854
References
- https://openalex.org/W1969490306
- https://openalex.org/W2016530715
- https://openalex.org/W2024335963
- https://openalex.org/W2043408739
- https://openalex.org/W2049541370
- https://openalex.org/W2068555429
- https://openalex.org/W2078840338
- https://openalex.org/W2081008335
- https://openalex.org/W2174554108
- https://openalex.org/W2289219070
- https://openalex.org/W2491177841
- https://openalex.org/W2613714662
- https://openalex.org/W4237450845