Modeling the influence of fault zone heterogeneity
저자
Song, Jaiwoo (College of Engineering, Hongik University) ; Jeong, Woochang (College of Engineering, Hongik University) ; Park, Sungsik (College of Engineering, Hongik University)
발행기관
Research Institute for Science & Technology HONG-IK UNIVERSITY
학술지명
권호사항
발행연도
2002
작성언어
English
KDC
500.000
자료형태
학술저널
수록면
67-103(37쪽)
제공처
The hydrologic significance of spatial variability and permeability anisotropy in fault zones has been studied through a series of numerical experiments using the fracture network model. The steady-state flow conditions were established for specific fluid flow and hydraulic head boundary conditions, after which particle migration was tracked through the model domain from the repository to the model boundaries. The particle travel paths and residence times were compared for different fault zone configurations. The first set of results, for a fractured rock mass overlain by an impermeable cover rock, indicated that an order of magnitude change in the mean hydraulic aperture of a planar fault could alter significantly the direction of fluid flow and particle transport. At one extreme, if the fault had lower hydraulic conductivity than the surrounding rock then particles were retarded by the fault but eventually progressed through the fault to the down-stream boundary of the model domain. However, if the fault had greater mean vertical hydraulic conductivity than the surrounding rock then the cloud of particles became partitioned such that some particles passed horizontally through the fault, but others became entrained in the fault zone and were transported to the ground-surface. For the highest value of mean fault conductivity considered, almost all the particles were transported through the fault zone. Similar results were obtained for a fault with hydrology characterized by a damage zone of fractures connecting rock either side of the fault. The presence of a fault offset comprising fractured rock more permeable than the connected fault segments and surrounding rock resulted in focusing of the particles within the offset. Similar behaviour was observed for the second set of results which included a permeable cover rock. Permeable faults and offsets tended to cause convergence of the particle transport paths towards and through the most conductive parts of the fault zone. Particles tended to be transported upwards parallel to the fault zone into the porous medium rather than through the fault zone. The mean residence times of particles in the modeled rock mass varied by a factor of about two for the different fault configurations considered under particular flow boundary conditions. The breakthrough times depended on the volumetric flow rate through the rock mass and the length of the transport path to the model boundary. Although the volumetric flow rate increased as the mean hydraulic conductivity of the fault increased, in some cases this effect was compensated by the increased distances particles had to travel towards and through fractured structures in the fault zone.
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