Určení tuhosti porušeného horninového masivu s využitím DFN modelů

Abstract

Dominantní vliv na odezvu rozpukaného horninového masivu mají různé druhy diskontinuit, které se v horninovém prostředí přirozeně často vyskytují. V práci je přehled vybraných výpočetních metod, kterými lze stanovit efektivní přetvárné charakteristiky velmi rozpukaného horninového masivu. Cílem této práce je na základě přehledu používaných modelů vybrat jednu výpočetní metodu, implementovat ji pomocí programovacího jazyka Python a ověřit možnosti daného modelu. Zvoleným modelem je model paralelních desek, který uvedli Oda a kol. [1]. Efektivní tuhost horninového masivu je zde určena v souladu s přístupem zanedbávajícím interakci puklin. Puklinové sítě jsou v programu reprezentovány statisticky generovanými DFN modely. Verifikace vyvinutého programu založeného na modelu paralelních desek je provedena prostřednictvím jednoduchých úloh počítaných ručně a porovnáním s výpočtem metodou konečných prvků v programu Atena 2D. Poslední část práce tvoří studie na horninovém masivu v lokalitě Podzemního výzkumného pracoviště Bukov, jejíž výsledky se dobře shodují s hodnotami naměřenými přímo v zájmové oblasti. Nicméně pro plnohodnotné posouzení zvoleného výpočetního postupu je nutné provést další výpočty na jiných statistických realizacích DFN modelů použitých v této práci.

The response of a jointed rock mass is dominantly affected by various types of discontinuities that are often naturally present in rocks. The thesis offers an overview of selected computational methods that can be used to determine the effective defor-mation characteristics of a highly jointed rock mass. The aim of this thesis is to select one computational method based on an overview of the models, implement it using Python programming language, and verify the capabilities of the model. The chosen model is the parallel plate model presented by Oda et al. [1]. The effective stiffness of the rock mass is determined in accordance with an approach that neglects the interac-tion of cracks. Fracture networks are represented in the program by statistically generated DFN models. The verification of the developed program based on the parallel plate model is performed by means of simple problems calculated manually and by comparison with the finite element method calculation in the Atena 2D program. The last part of the thesis consists of a study on a rock mass in the locality of the Bukov Underground Research Facility, the results of which coincide well with the values measured directly in the area of interest. However, for a full assessment of the chosen calculation procedure, it is necessary to perform further calculations on other statistical realizations of DFN models used in this thesis.