Skip to main content
SUPERVISOR
Lohrasb Faramarzi
لهراسب فرامرزی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ammar Kiaeshkevarian
عمار کیااشکوریان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Evaluating the performance of Permanent support system in Bakhtiari Dam’s water delivery tunnel using numerical modeling
Bakhtiari Dam and Power Plant is located at a distance of 100 km from the city of Khorramabad. The dam's water delivery system includes two tunnels with a diameter of 12 meters. Rock mass of water flow is varied from a geological view. The study area has medium to thick limestone, shale and marn. In tunneling the most important action after drilling, is supporting the structure. In order to increase efficiency and expanding construction and mining operations in the country, the improvement of the underground excavations support system as one of the important technical and economic parameters, is necessary. The main objective of this project is to evaluate the performance of Permanent support system in Bakhtiari Dam’s water tunnel by using numerical modeling. Therefore, in this project, given the characteristics support system and the geomechanical parameters using numerical methods, the performance of this support system is studied. In addition, this project studies the sensitivity analysis on mechanical parameters such as E, C and ? as well as the effect of the shotcrete thickness on the amount of displacement, have been studied and present the results. In the present study FLAC 3D software is used to model water delivery tunnel of Bakhtiari Dam. After modeling it became obvious that the maximum displacement is of the roof of the tunnel which is 2.66 cm. After the installation of suppoet system, the amount of displacement is reduced to 1.41 cm which is an acceptable amount. In the following, sensitivity analysis performed on the mentioned parameters, shows the importance and influence of the elastic modulus in decreasing the amount of displacement before and after the installation of support system. In fact, it was shown that the rock mass with elastic modulus of 7 GPa, is a Strong mass of rock. It was also found that the cohesion of C = 0.2 MPa for a rock mass discontinuities with expanding more than 20 meters is acceptable.This amount of cohesion is because of discontinuities in the rock mass. The increase of cohesion to the amount of C = 5 MP is more related to intact rock. With increasing the angle of friction and keeping other parameters fix the amount of displacement is reduced by almost 25%. Using sensitivity analysis indicated that Variation of the thickness of shotcrete for weak rocks and rocks of good quality, has no significant impact on the rate of displacement change. In this study, using the JMP statistical software, the graph of displacement changes to the elastic modulus, cohesion and angle of internal friction are plotted. In fact, this diagram is a factor (multiple) of the graph obtained from FLAC3D software information. As a result, with these two graphs, the rate of displacement for different values of the elastic modulus, cohesion and internal angle of friction of the rock can be predicted. Keywords: water delivery tunnel, Bakhtiari Dam, support of underground excavations, geomechanical parameters, elastic modulus, cohesion, internal friction angle, sensitivity analysis, statistical analysis, numerical modeling, FLAC3D, JMP statistical software.
سد و نیروگاه بختیاری درفاصله 100 کیلومتری شهر خرم‌آباد قرار دارد. سیستم انتقال آب این سد شامل دو تونل با قطر 12 متر می‌باشد. توده سنگ مسیر انتقال آب، از لحاظ زمین شناسی متنوع می‌باشد. محدوده مورد مطالعه شامل سنگ‌های آهک مارنی متوسط تا ضخیم لایه ، شیل و مارن می‌باشد. در تونل سازی مهمترین اقدام پس از انجام عملیات حفاری، نگهداری سازه می باشد. به منظور افزایش بهره‌وری و گسترش عملیات معدنی و عمرانی در کشور، اصلاح و بهینه‌سازی سیستم نگهداری حفریات زیرزمینی به عنوان یکی از پارامترهای مهم فنی و اقتصادی، ضروری به نظر می‌رسد. هدف اصلی دراین پروژه بررسی عملکرد سیستم نگهداری دائم تونل انتقال آب سد بختیاری با استفاده از مدل‌سازی عددی می‌باشد. از این رو در این پروژه، با در دست داشتن مشخصات سیستم نگهداری و پارامترهای ژئومکانیکی زمین با استفاده ازمدل‌سازی عددی، چگونگی عملکرد این سیستم نگهداری در تونل مورد نظر بررسی شده است. علاوه بر این در این پروژه، تحلیل حساسیت در خصوص پارامترهای مکانیکی چون E، C و ? و همچنین تاثیر ضخامت شاتکریت در میزان جابجایی، مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج آن ارائه شده است. در تحقیق حاضر از نرم‌افزار FLAC 3D برای مدل‌سازی تونل انتقال آب سد بختیاری استفاده شده است. پس از انجام مدل‌سازی مشخص شد که حداکثر جابجایی ایجاد شده در سقف تونل بوده و مقدار آن 66/2 سانتی‌متر می‌باشد. و پس از نصب سیستم نگهداری، مقدار جابجایی به 41/1 سانتی‌متر کاهش پیدا کرده است که مقدار قابل قبولی می‌باشد. در ادامه آنالیز حساسیت انجام شده روی پارامترهای مذکور، اهمیت و تاثیر مدول الاستیک در کاهش میزان جابجایی در مرحله قبل و بعد از نصب سیستم نگهداری را نشان می‌دهد. در واقع نشان داده شد که توده سنگ با مدول الاستیک 7 گیگاپاسکال، یک توده سنگ مستحکم می‌باشد. همچنین مشخص شد که مقدار چسبندگی C=0.2 MPa برای یک توده سنگی با ناپیوستگی‌های با گسترش بیشتر از 20 متر قابل قبول می‌باشد. این مقدار چسبندگی مربوط به ناپیوستگی موجود در توده سنگ می‌باشد. افزایش چسبندگی و رسیدن به مقدار C= 5 MPa بیشتر مربوط به سنگ بکر می‌باشد. با افزایش زاویه اصطکاک و ثابت نگه‌داشتن دیگر پارامترها مقدار جابجایی تقریبا %25 کاهش پیدا می‌کند. با استفاده از آنالیز حساسیت مشخص شد که تغییر ضخامت شاتکریت برای سنگ‌های ضعیف و همچنین سنگ‌های با کیفیت خوب، تاثیر قابل توجهی بر میزان تغییرات جابجایی‌ ندارد. در ادامه این تحقیق با استفاده از نرم‌افزار آماری JM نمودار تغییرات جابجایی نسبت به مدول الاستیک، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی رسم شد که در واقع این نمودار ضریبی از نمودار بدست آمده از اطلاعات نرم‌افزار FLAC3D می‌باشد. در نتیجه به کمک این دو نمودار می‌توان مقادیر جابجایی را برای مقادیر مختلف مدول الاستیک، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی توده سنگ پیش‌بینی نمود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی