Analysis of flow through jointed rock using a multi-scale permeability hybrid finite element approach

A. Pekinasova

In the proceedings of: GeoVancouver 2016: 69th Canadian Geotechnical Conference

Session: GROUNDWATER AND HYDROGEOLOGY - II Physical & Numerical Modelling

ABSTRACT: We present a numerical model for seepage through jointed rock using a multi-scale permeability hybrid finite element approach. Our model consists of two major types of subdomain: discrete fracture segments and fracture intersection regions. We model the discrete fracture segments as conduits with cubic law permeability in the longitudinal direction only. At the fracture intersections, we determine the principal permeability coefficients and the orientation of the principal axes based on the relative magnitude of the intersecting flows at the intersection and eigenanalysis of the permeability tensor. This combination of elements coupled with appropriate phenomenological models for the permeability coefficients allows the model to account for the multi-scale nature of flow in fractured rock. We apply the model to examine the influence of the orientation and relative aperture of a single crossing fracture on the effective longitudinal conductivity of a discrete fracture.

RÉSUMÉ: Nous présentons un modèle numérique d'infiltration à travers la roche diaclasée en utilisant une approche de perméabilité multi-échelle par éléments finis hybrides. Notre modèle se compose de deux grands types de sous-domaine: segments de fractures discrètes et régions de fractures d'intersection. Nous modélisons les segments de fractures discrètes comme des conduits avec la loi de perméabilité cubique dans le sens longitudinal seulement. Aux intersections des fractures, nous déterminons les principaux coefficients de perméabilité et l'orientation des axes principaux sur la base de l'importance couplés avec des modèles phénoménologiques appropriés pour les coefficients de perméabilité permet au modèle de tenir compte de la nature multi-échelle de l'écoulement dans les roches fracturées. Nous appliquons le modèle pour examiner l'influence de l'orientation et de l'ouverture relative d'une seule fracture de passage sur la conductivité longitudinale effective d'une fracture discrète.

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Cite this article:
A. Pekinasova (2016) Analysis of flow through jointed rock using a multi-scale permeability hybrid finite element approach in GEO2016. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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