انجمن مکانیک سنگ ایران نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ 2588-7432 9 2 2025 09 22 Development of a geometric model of a 3D fractal discrete fracture network for tunnel sealing design selection توسعه مدل هندسی شبکه شکستگی‌های مجزای سه‌بعدی فرکتال برای انتخاب طرح آب‌بندی تونل 83 99 240535 10.22034/irsrm.2025.509947.0103 FA مهین اعتمادی فر فارغ التحصیل دکتری زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس غلامرضا شعاعی عضو هیأت علمی گروه زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس 0000-0001-8506-3331 مرتضی جوادی اصطهباناتی عضو هیأت علمی گروه مهندسی معدن، نفت و ژئوتکنیک، دانشگاه صنعتی شاهرود 0000-0002-9770-5407 آرش هاشم نژاد فارغ التحصیل دکتری زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه خوارزمی Journal Article 2025 08 20 Rock masses consist of intact rock and discontinuities such as fractures, which strongly control their mechanical and hydraulic behavior. In sensitive analyses, including tunnel stability assessment and groundwater inflow simulation, uncertainty in fracture network modeling can significantly affect the results. Accurate characterization of fracture parameters such as orientation, density, and effective length is therefore essential. Discrete Fracture Network (DFN) modeling is widely used to represent fractured rock masses. In this study, a numerical code was developed to generate three-dimensional fracture networks using both conventional statistical DFN and fractal-based DFN (FDFN) approaches. Key fracture parameters, including position, density, dip, dip direction, and length, were simulated in both frameworks. The developed methodology was applied to the Imamzadeh Hashem tunnel as a real case study. Hydraulic fracture networks were constructed, conductive flow paths were identified, and an optimal tunnel grouting pattern was designed. The results demonstrate the critical role of fracture geometry representation in hydraulic analysis and grouting optimization توده‌سنگ، متشکل از سنگ بکر و ناپیوستگی‌هایی مانند شکستگی‌ها می‌باشد که این شکستگی‌ها تأثیر به‌سزایی بر خصوصیات مکانیکی و هیدرولیکی آن دارند. از جمله در تحلیل‌های حساس مانند شبیه‌سازی پایداری تونل، عدم قطعیت در ساخت شبکه شکستگی می‌تواند نتایج شبیه‌سازی را کاملاً تحت تأثیر قرار دهد. از این‌رو تعیین دقیق پارامترهای درزهداری سنگ مانند جهت‌داری و طول اثر بسیار حائز اهمیت است. استفاده از شبکه شکستگی مجزا یکی از روش‌های متدوال به‌منظور شبیه‌سازی سنگ درزه‌دار میباشد. در این تحقیق یک برنامه کامپیوتری توسعه داده شده که به کمک آن می‌توان شبکه شکستگی مجزای توده‌سنگ را با دو روش آماری (DFN) و بعد فرکتال (FDFN) تولید کرد. در هر کدام از این دو روش پارامترهایی از قبیل موقعیت، چگالی، شیب، جهت شیب و طول شکستگی‌ها شبیه‌سازی شدند. به منظور کاربرد عملی برنامه توسعه یافته از داده‌های تونل امام زاده هاشم استفاده شد. به منظور طراحی آب‌بندی تونل امام‌زاده هاشم، ابتدا داده‌ها وارد نرم‌افزار DIPS شدند. نتایج نشان داد که درزه‌ها در 4 دسته اصلی تقسیم می‌شوند. سپس خصوصیات آماری مربوط به هر دسته درزه از قبیل توابع توزیع احتمال و پارامترهای توابع توزیع تعیین شدند. در مرحله بعد شبکه شکستگی مجزا برای دو حالت آماری و فرکتال ساخته شد. سپس شبکه هادی جریان سیال در دو حالت ساخته شد.. سپس با بکارگیری الگوریتم جستجوی عمق اول مسیرهای هادی جریان مشخص شدند. . به منظور دستیابی به الگوی بهینه تزریق، چندین رینگ (هر رینگ می‌تواند شامل تعداد دلخواهی گمانه باشد) با فواصل مختلف پیاده‌سازی شد. تعداد رینگ‌ها و گمانه‌ها تا دستیابی به الگوی بهینه می‌توانند به صورت دلخواه توسط کاربر در این کد تغییر یابند. حال برخورد گمانه‌های تزریق شبیه‌سازی شده با شکستگی‌های هادی جریان بررسی می‌شود. در نهایت تعداد، موقعیت، شیب و طول گمانه‌هایی بهینه تزریق محاسبه می‌شود. نتایج نشان داد که در تونل امام زاده هاشم در مقطع مورد مطالعه برای دستیابی به الگوی بهینه تزریق در حالت بعد فرکتال و آماری به ترتیب 11 و 5 گمانه باید حفاری و تزریق گردد. همچنین حداکثر طول موثر گمانه‌های تزریق برای دو حالت فرکتال و آماری به ترتیب 52/3 و 94/2 متر محاسبه شد. https://www.irsrmjournal.ir/article_240535_fb79d9b3a663a9b24a203392b73822ee.pdf