Mô phỏng 3D đá tự nhiên bằng phương pháp mạng lưới vết nứt rời rạc DFN

Tác giả: ThS. BÙI THỊ HỒNG; PGS. TS. TRẦN THU HẰNG - Trường Đại học Giao thông vận tải

Mô hình 3D của đá có 402 phần tử

Đá tự nhiên là một tập hợp chặt chẽ các khoáng chất tự nhiên được thành tạo sau nhiều quá trình kiến tạo tự nhiên lâu dài. Ở mức độ tổng thể, có thể coi đá là một môi trường rắn, đồng nhất nhưng thật ra luôn tìm ra các vết không liên tục trên đá bằng mắt thường hoặc bằng kính hiển vi. Theo quan điểm cấu trúc, đá tự nhiên bao gồm vật liệu đá và hệ cấu trúc đá. Vật liệu đá, còn gọi là môi trường đá không nứt nẻ hay đá liền khối, là nền cho các vết không liên tục là hệ cấu trúc đá. Có nhiều loại vết không liên tục (còn gọi là nứt nẻ) trong đá có nguồn gốc tạo thành, khu vực xuất hiện, xu hướng phân bố, đặc trưng địa chất và cơ học khác nhau. Một vết nứt nẻ được biểu diễn bằng các đặc trưng: hướng, mật độ, tổ chức trong bộ (nhóm), độ mở, độ liên tục, vật liệu chèn khe, mức độ phong hóa, đặc trưng thành bên, cường độ và các đặc trưng cơ học khác. Ảnh hưởng của hệ cấu trúc đá đến đá gồm có: làm rời rạc hóa môi trường đá, biến đổi các đặc trưng cơ học và gây ổn định cho đá [1].

Các phương pháp rời rạc ngày càng được sử dụng nhiều hơn để nghiên cứu về đá. Theo quan điểm của các phương pháp rời rạc, hệ cấu trúc đá cắt vật liệu đá thành nhiều khối rời rạc tiếp xúc với các khối lân cận bằng các đỉnh, cạnh hoặc mặt. Mối quan hệ giữa chuyển vị, lực và cân bằng của môi trường đá được phân tích với giả thiết cho phép dịch chuyển tương đối giữa hai khối đá liền kề nhau [2]. Phương pháp Mạng lưới vết nứt rời rạc (Discrete Fracture Network - DFN) sử dụng các kết quả khảo sát đặc trưng nứt nẻ của đá tại hiện trường, trên các lõi khoan… để xây dựng hệ cấu trúc của môi trường đá và phân tích sự làm việc của môi trường đá và công trình đặt trên/trong đá. Resoblok là phần mềm được xây dựng trên phương pháp DFN theo lý thuyết của D. Heliot sử dụng thuật toán phát hiện đa diện để tạo ra các mô hình hình học của đá có xét tới đặc trưng nứt nẻ tự nhiên trong đá và phân tích sự ổn định của mô hình đã xây dựng [3]. Bài báo trình bày các kết quả sử dụng phương pháp DFN bằng phần mềm Resoblok để mô hình hóa một khối đá tự nhiên có xét đến hệ cấu trúc đá trên nền vật liệu đá từ các kết quả khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây