تعیین تانسور هدایت هیدرولیکی توده سنگ ناهمسانگرد مغار سد رودبار لرستان

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران

2 استاد، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران

چکیده

مغار به عنوان فضای زیرزمینی برای ذخیره‌سازی پسماندهای شیمیایی، رادیواکتیو، هیدروکربن‌ها و همچنین جانمای نیروگاه‌های برق آبی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ساخت مغار دارای پیچیدگی‌های خاصی است و یکی از مهم‌ترین مشکلات مربوط به آن، نشت آب است. شبیه‌سازی نشت به این فضاها و تخمین دقیق مقدار آن به ارزیابی دقیق خواص فیزیکی منطقه به ویژه ضریب هدایت هیدرولیکی بستگی دارد. با وجود ناهمسانگردی توده سنگ‌های شکسته، در اغلب مطالعات از فرض ضریب هدایت هیدرولیکی همسانگرد استفاده می‌شود. در این مطالعه، هدف بررسی میزان ناهمسانگردی ضرایب هدایت هیدرولیکی با استفاده از مطالعه موردی مغار نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای سد رودبار لرستان است. برای این منظور،  از مدلسازی سه‌بعدی شبکه شکستگی‌های گسسته برای محاسبه مقدار نشت استفاده شده است. مطالعه آماری بر روی داده‌های شیب و جهت شیب درزه‌ها، مشخص کرد که منطبق‌ترین توزیع آماری متناسب با آن‌ها توزیع توانی است. پارامتر آزمون واتسون- ویلیامز برای شیب و جهت شیب شبکه شکستگی‌های مدل شده به ترتیب 54/0 و 27/0 برآورد و در نتیجه مدل اعتبارسنجی شد. با بررسی اندازه المان نماینده به ابعاد 1 تا 12 متر، اندازه مناسب برای آن 7 متر تعیین شده است. استخراج مولفه‌های تانسور ضرایب هدایت هیدرولیکی نشان می‌دهد که ناهمسانگردی هیدرولیکی توده سنگ که ناشی از شکستگی‌های آن است، ممکن است منجر به تفاوت بیش از 7 برابری ضریب هدایت هیدرولیکی در جهات مختلف شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Determining hydraulic conductivity tensor of anisotropic rock mass in Roudbar dam, Lorestan

نویسندگان [English]

  • S. Alizadeh Kaklar 1
  • F. Doulati Ardejani 2
1 Ph.D Candidate, Faculty of Mining, Petroleum and Geophysics, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Professor, Dept. of Mining, College of Engineering, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

The importance and necessity of using underground spaces in the present era is not overlooked. Caverns are used as an important bunch of underground spaces for the storage of radioactive waste, hydrocarbons, and hydroelectric power plant projects. Construction of caverns has particular complexity and water seepage into the caverns is one of the most important problems. The purpose of the present study was to investigate the 3D modeling of the fracture network of a cavern for the pumped storage power plant of Rudbar Lorestan dam by using DFN method and 3DEC software and then determining the tensor of hydraulic conductivity by using the model. To achieve the goal, statistical analyses were performed on the in situ data extracted from the area. Power law distribution was determined as a suitable statistical distribution proportional to the data. Then, the DFN model was created and validated using the Watson-Williams test. In the following, a block model of DFN made from the fractures was constructed to determine the Representative Elementary Volume for different dimensions from 1 to 12 m. It was found that a 7-meter model was appropriate. Furthermore, the tensor of hydraulic conductivity was determined by using a hydraulic head on a generated REV.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydraulic conductivity tensor
  • Anisotropic
  • Fractured rock mass
  • Cavern
  • DFN

مراجع

[1]     Sun, J., and Zhao, Z. (2010). “Effects of anisotropic permeability of fractured rock masses on underground oil storage caverns”. Tunnelling and Underground Space Technology, 25(5): 629-637.
[2]      Xiong, X., Zhang, C., and WANG, E. (2009). “A review of steady state seepage in a single fracture of rock [J]”. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 28(9): 1839-1847.
[3]     Li, P., Lu, W., Long, Y., Yang, Z., and Li, J. (2008). “Seepage analysis in a fractured rock mass: the upper reservoir of Pushihe pumped-storage power station in China”. Engineering Geology, 97(1-2): 53-62.
[4]     Lin, H. I., and Lee, C. H. (2009). “An approach to assessing the hydraulic conductivity disturbance in fractured rocks around the Syueshan tunnel, Taiwan”. Tunnelling and Underground Space Technology, 24(2): 222-230.
[5]     Sun, J., and Zhao, Z. (2010). “Effects of anisotropic permeability of fractured rock masses on underground oil storage caverns”. Tunnelling and Underground Space Technology, 25(5): 629-637.
[6]     Sun, J., Zhao, Z., and Zhang, Y. (2011). “Determination of three dimensional hydraulic conductivities using a combined analytical/neural network model”. Tunnelling and Underground Space Technology, 26(2): 310-319.
[7]     Xu, Z., Zhao, Z., Sun, J., and Lu, M. (2015). “Determination of hydraulic conductivity of fractured rock masses: A case study for a rock cavern project in Singapore”. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 7(2): 178-184.
[8]     Yu, C., Deng, S. C., Li, H. B., Li, J. C., and Xia, X. (2013). “The anisotropic seepage analysis of water-sealed underground oil storage caverns”. Tunnelling and Underground Space Technology, 38: 26-37.
[9]     Xu, Z., Zhao, Z., Sun, J., He, L., and Nie, W. (2015). “Back-analysis approach for the determination of hydraulic conductivity in rock caverns”. Tunnelling and Underground Space Technology, 47: 233-238.
[10]  Chen, Y. F., Zheng, H. K., Wang, M., Hong, J. M., and Zhou, C. B. (2015). “Excavation-induced relaxation effects and hydraulic conductivity variations in the surrounding rocks of a large-scale underground powerhouse cavern system”. Tunnelling and Underground Space Technology, 49: 253-267.
[11]  Huang, Z., Jiang, Z., Zhu, S., Wu, X., Yang, L., and Guan, Y. (2016). “Influence of structure and water pressure on the hydraulic conductivity of the rock mass around underground excavations”. Engineering Geology, 202: 74-84.
[12]  Öge, İ. F. (2017). “Assessing Rock Mass Permeability Using Discontinuity Properties”. Procedia Engineering, 191: 638-645.
[13]  Maleki, M. R. (2018). “Groundwater Seepage Rate (GSR); a new method for prediction of groundwater inflow into jointed rock tunnels”. Tunnelling and Underground Space Technology, 71: 505-517.
[14]  Oda, M. A. S. A. N. O. B. U. (1985). “Permeability tensor for discontinuous rock masses”. Geotechnique, 35(4): 483-495.
[15]   باغبانان ع.،جولاییا.؛ 1389؛"تولید شبکه شکستگی مجزا در فضای سه بعدی". چهاردهمین همایش انجمن زمین‌شناسی، ارومیه، ایران، ص 59-50.
[16]  Snow, D. T. (1969). “Anisotropie permeability of fractured media”. Water Resources Research, 5(6): 1273-1289.
[17]  Jing, L., and Hudson, J. A. (2002). “Numerical methods in rock mechanics”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 39(4): 409-427.
[18]  Long, J., Gilmour, P., and Witherspoon, P. A. (1985). “A model for steady fluid flow in random three-dimensional networks of disc-shaped fractures”. Water Resources Research, 21(8): 1105-1115.
[19]  Lai, W. M., Rubin, D. H., Krempl, E., and Rubin, D. (2009). “Introduction to continuum mechanics”. Butterworth-Heinemann, 223-240.
[20]  Sun, J., Zhao, Z., and Zhang, Y. (2011). “Determination of three dimensional hydraulic conductivities using a combined analytical/neural network model”. Tunnelling and Underground Space Technology, 26(2): 310-319.
[21]  Witherspoon, P. A., Wang, J. S., Iwai, K., and Gale, J. E. (1980). “Validity of cubic law for fluid flow in a deformable rock fracture”. Water Resources Research, 16(6): 1016-1024.
[22]  گزارش زمین‌شناسی مهندسی؛ 1393؛"مطالعات مرحله دوم طرح نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای سد رودبار لرستان". شرکتمهابقدس، ص 135-122.
[23]  کفایتی، ص.؛ 1389؛"تحلیل احتمالاتی عددی پایداری استاتیکی و دینامیکی شیروانی سنگی تکیه گاه سمت راست سد و نیروگاه کارون 4". پایان نامه کارشناسی‌ارشد دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان، ص 83-79.
[24]  حسنی‌پاک، ع. ‌ا.، شرف‌الدین،م.؛ 1380؛"تحلیلداده‌های اکتشافی". انتشاراتدانشگاهتهران،چاپپنجم،ایران، ص 370-354.
[25]  Itasca 3DEC manuals Minneapolis, (2014). Itasca Consulting group Inc, Version 5 Users Manual, 123-130.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 07 آذر 1397
  • تاریخ بازنگری: 04 آبان 1398
  • تاریخ پذیرش: 04 آبان 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار