Skip to main content
SUPERVISOR
Alireza Baghbanan,Hamid Hashemalhosseini,Raheb Bagherpour
علیرضا باغبانان (استاد راهنما) حمید هاشم الحسینی (استاد مشاور) راحب باقرپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Kordnaziri
محسن کردنظیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Numerical modeling of fluid inflow into the adit of Long Zagros Tunnel using DFN-DEM apporach
Groundwater control is a significant issue during most underground constructions in a jointed rock mass. More than any other single factor, lack of groundwater control can be the major cause of extra cost and construction delays in underground construction. A proper estimate of the rate of inflow is critical in selecting tunnel alignment, determining the potential need for ground treatment (i.e. grouting) and/or lining installation, and obtaining an adequate schedule and cost estimate. In this thesis, a method has been adopted that is able to consider the exact fracture system of the field and thereby determine the water ingress amount into a tunnel. Hence, a code has been developed that takes advantage of FLUIUT 3D and FRACIUT 3D codes as base, which are designed to generate fracture networks and to solve flow equations in fracture systems, respectively. These base codes are capable of modeling fractures as circular discs and use pipe network flow model to solve the flow equations. The newly added code has the ability to consider the tunnel as a three dimensional cylinder which is a development comparing to past linear models in this media. As a case study, Long Zagros Tunnel was selected and its geological data is used to build the model. Window sampling was used to provide an area-based sample of discontinuities exposed at a given rock face. Four fracture sets including bedding was detected after the analysis of dip and dip direction values using stereographic projection. In order to find the distribution best fitted to measured discontinuity lengths, three frequently used probability distributions were evaluated from which lognormal distribution turne d out to be the best. Three dimensional fracture density, required as input parameter of the model, was obtained using a simple back analysis relating the desired parameter to the number of fractures intersecting the sampling window. Watson-Williams statistical test was conducted on multiple discrete fracture networks to choose those that their geometrical parameters are in accordance with the data collected from the field. A code is developed so that it is able to conduct Lugeon test, in order to calibrate hydraulic behavior of the model using the data obtained from field tests. Fracture aperture was the hydraulic parameter to be calibrated through this process. Permeability tensor of the field was determined and used to evaluate the uncertainty of the results of the model. Regarding the calculated permeability tensor, no preferential flow direction was observed and thus it revealed to be of no use in selecting the appropriate tunnel alignment. The comparison between acquired permeability and the Lugeon value used showed that empirical relations testify the results of the model better than analytical ones. Water inflow into the tunnel was calculated using the developed code in which an increase in amount was observed in comparison with the results of analytical methods.
کنترل آبهای زیرزمینی همواره یک مساله‌ی مهم در احداث بیشتر سازه‌های زیرزمینی در توده‌سنگ می‌باشد. عدم کنترل این عامل می‌تواند بیش از هر عامل دیگری دلیل اصلی هزینه‌ی اضافی و تاخیر در برنامه‌ی ساخت سازه گردد. از این رو تخمین مناسب نرخ نفوذ آب می‌تواند در تعیین راستای بهینه‌ی حفر تونل، نیاز احتمالی نگهداری زمین، به دست آوردن یک برنامه‌ی دقیق و تخمین هزینه بسیار مهم باشد. در این پایان‌نامه سعی شده است روشی به کار گرفته شود که امکان تعیین دبی نفوذی به تونل با در نظر گرفتن دقیق سیستم درزه‌ی موجود در منطقه در آن وجود داشته باشد. بدین منظور اقدام به توسعه‌ی کدی مکمل گردید که در آن به عنوان پایه از ترکیب کدهای FRACIUT 3D و FLUIUT 3D استفاده شده است که به ترتیب به منظور تولید شبکه‌ی درزه و حل جریان در سیستم درزه طراحی شده‌اند. این کدها قابلیت مدل کردن درزه‌ها را به صورت دیسکی و سه‌بعدی داشته و برای حل جریان از روش شبکه‌ی جریان لوله‌ای استفاده می‌کنند. در کد توسعه داده شده، تونل به صورت استوانه در نظر گرفته شده است که در مقابل تونل‌های خطی که در روش شبکه‌ی جریان لوله‌ای استفاده می‌شوند یک روش جدید محسوب می‌شود. به عنوان مطالعه‌ی موردی‌، تونل بلند زاگرس انتخاب شد که از داده‌های زمین‌شناسی آن برای ساخت مدل استفاده شده است. چگالی سه‌بعدی، که یکی از پارامترهای ورودی به مدل به شمار می‌رود، با استفاده از یک تحلیل برگشتی ساده و با دانستن تعداد برخورد درزه با پنجره‌ی برداشت محاسبه شده است. با استفاده از ساخت شبکه‌ی شکستگی‌های مختلف ابتدا مدل مورد نظر از لحاظ هندسی به وسیله‌ی آزمون واتسون- ویلیامز با منطقه‌ی مورد مطالعه مطابقت داده شد. به منظور واسنجی هیدرولیکی مدل، از داده‌های آزمایش‌های لوژان انجام شده در منطقه استفاده شده است. از آنجاکه این کد قابلیت انجام چنین آزمایشی را در خود نداشت، کد مکمل دیگری توسعه داده شد و سپس این آزمایش‌ها در آن صورت گرفت. بازشدگی درزه به دست آمده از این مرحله برای ادامه‌ی مدلسازی‌ها مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از نتایج به دست آمده، تنسور نفوذپذیری موجود در منطقه، به منظور بررسی امکان جهت‌یافتگی جریان، محاسبه و از آن برای بررسی عدم قطعیت نتایج به دست آمده در مرحله‌ی قبل استفاده گردید و پس از اطمینان از صحت مدلسازی به تعیین میزان دبی نفوذی به درون تونل پرداخته شد. بررسی تنسور نفوذپذیری منطقه نشان داد که سیستم درزه‌ی موجود در محیط مورد مطالعه، باعث هدایت جریان به جهت خاصی نمی‌گردد، بنابراین در تعیین راستای بهینه‌ی حفر تونل عامل ناهمسانگردی در نفوذپذیری تاثیرگذار نیست. مقایسه‌ی مقدار نفوذپذیری به دست آمده با اعداد لوژان مورد استفاده در مدل نشان داد که نفوذپذیری حاصل از مدل مطابقت بیشتری با روابط تجربی دارد. میزان دبی به دست آمده از مدل نیز از مقدار بیشتری نسبت به مقادیر پیش‌بینی شده توسط روابط تحلیلی برخوردار بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی