زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

تحلیل تراوش در تونل انتقال آب چشمه روزیه در مرحله ساخت و بهره‌برداری با بهره‌گیری از شبیه‌سازی عددی

نویسندگان
دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
با توجه به قرارگیری بخش عمدۀ ایران در ناحیۀ خشک و بیابانی حفر تونل‌های انتقال آب امری‌ اجتناب‌ناپذیر است. یکی از چالش‌های اساسی در ساخت این تونل‌ها ورود آب به آن در مرحلۀ ساخت و بهره‌برداری است. تونل انتقال آب چشمۀ روزیه به‌طول 3200 متر بخشی از طرح انتقال آب به شهر سمنان است که در 30 کیلومتری شمال شرق سمنان ساخته شده است. بر اساس اطلاعات حاصل از گمانه‌های حفاری شده، تونل از نقطه‌نظر ژئومکانیکی به 8 پهنه تقسیم شده که در این تحقیق بعد از بررسی پارامترهای ژئومکانیکی و هیدروژئولوژیکی تونل با توجه به دبی آب ورودی به تونل در حین ساخت ضریب نفوذپذیری سنگ میزبان تونل در هر پهنه با استفاده از تحلیل برگشتی و بر اساس نتایج شبیه‌سازی عددی ارزیابی شده است. در ادامه برررسی پارامتری بر ضخامت زون تزریق، ضریب نفوذپذیری پوشش و زون تزریق در هر پهنه انجام شده است. بر اساس نتایج این پژوهش، تأثیر تغییرات ضخامت زون تزریق بر دبی آب ورودی به تونل ناچیز است. از این رو، با فرض ضخامت 3 متر برای زون تزریق، ضریب نفوذپذیری سنگ میزبان بعد از تزریق ارزیابی شده است. تزریق سیمان می‌تواند نفوذپذیری سنگ میزبان را از 10 تا 1000 مرتبه بسته به نفوذپذیری اولیه سنگ کاهش دهد. دبی آب ورودی به تونل در هر پهنه با استفاده از تحلیل توأمان هیدرومکانیکی نیز محاسبه شد. نتایج تحلیل نشان داد که دبی ورودی به تونل در تحلیل توأمان 50 تا 70 درصد کم‌تر از تحلیل هیدرولیکی است.
کلیدواژه‌ها

1. Tseng, Dar-Jen, Tsai, Bin-Ru, Chang, Lung-Chen,"A case study on ground treatment for a rock tunnel with high groundwater ingression in Taiwan",Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 16 (2001) 175-183.## 2. El Tani Mohammed, "Circular tunnel in a semi-infinite aquifer", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 18 (2003) 49-55. ## 3. Song W.K., Hamm S., Cheong J.," Estimation of groundwater discharged into a tunnel", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 21 (2006) 1-7. ## 4. Kolymbas D., Wagner P., "Groundwater ingress to tunnels the exact analytical solution" Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 22 (2007) 23-27. ## 5. Wang T. ., Jeng F.S., Lo W.,"Mitigating large water ingresses into the new Yungchuen tunnel, Taiwan", Bulletin of Engineering Geology and Environment, Vol. 70 (2011) 173-186. ## 6. Shahriar K., Sharifzadeh M., Khademi H. J.,"Geotechnical risk assessment based approach for rock TBM selection in difficult ground conditions", International Journal of Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 23 (2008) 318-325. ## 7. Wenner, Dieter, Wannenmacher, Helmut, "Alborz service tunnel in Iran: TBM tunnelling in difficult ground conditions and its solutions", 1st Regional and 8th Iranian Tunneling Conference, 18-20 May, Tehran, Iran, (2009) 1-12. ## 8. Zarei H.R., Uromeihy A., Sharifzadeh M.,"Identifying geological hazards related to tunneling in Carbonate Karstic rocks-Zagros, Iran", Arabian Journal of Geosciences, Vol. 5, (2012) 457-464. ## 9. Park Kyung Ho, Adisorn Owatsiriwong, Joo Gong Lee, "Analytical solution for steady-state groundwater inflow into a drained circular tunnel in a semi-infinite aquifer: A revisit", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 23 (2008) 206-209. ## 10. Gong Q.M., Yin L.J., She Q.R., "TBM tunneling in marble rock masses with high in situ stress and large groundwater inflow: A case study in China", Bulletin of Engineering Geology and Environment, Vol. 72 (2013) 163-172. ## 11. Huai-Na Wu, Run-Qiu Huang, Wen-Juan Sun, Shui-Long Shen, Ye-Shuang Xu, Yan-Bin Liu, Shou Ji Du, "Leaking behavior of shield tunnels under the Huangpu River of Shanghai with induced hazards", Natural Hazards, Vol. 70 (2014) 1115-1132. ## 12. Goodman R.E., Moye D.G., Van Schalkwyk A., Javandel I., "Groundwater inflows during tunnel driving", Bulletin of the International Association of Engineering Geologists, Vol. 2 (1965) 39-56. ## 13. Franklin J.A., Zhang L., "Prediction of water flow into rock tunnels: An analytical solution assuming an hydraulic conductivity gradient", International journal of Rock Mechanics and Mining Science, Vol. 30 (1993) 37-46. ## 14. Lei Shizhong, "An analytical solution for steady flow into a tunnel", Atomic Energy Control Board, Vol. 37 (1999) 23-26. ## 15. Shin J.H., Lee I.M., Shin Y.J., "Elasto-plastic seepage induced stresses due to tunneling" International Journal of Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, Vol. 35 (2011) 1432-1450. ## 16. Ming Huang fu, Wang Meng-Shu, Tan Zhong-Sheng, Wang Xiu-Ying, "Analytical solutions for steady seepage into an underwater circular tunnel", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 25 (2010) 391-396. ## 17. Fernandez G., "Behavior of pressure tunnels and guidelines for liner design", Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 120 (1994) 1768-1791. ## 18. Schleiss A., "Design of reinforced concrete linings of pressure tunnels and shafts for external water pressure", International Journal on Hydropower and Dams, Vol. 4 (1997). ## 19. Perrochet P., "Confined flow into a tunnel during progressive drilling", Journal of Ground Water, Vol. 43 (2005) 943-946. ## 20. Perrochet P., Antonio D., "Modeling transient discharge into a tunnel drilled in a heterogeneous formation", Journal of Ground Water, Vol. 45 (2007) 786-790. ## 21. Preisig G., Dematteis A., Torri R., Monin N., Milnes E., Perrochet P., "Modeling discharge rates and ground settlement induced by tunnel excavation", Journal of Rock Mechanics and Rock Engineering, Vol. 47 (2014) 869-884. ## 22. Marechal J.C., Lanini S., Aunay B., Perrochet P.,"Analytical solution for modeling discharge into a tunnel drilled in a heterogeneous unconfined aquifer", Journal of Ground Water, Vol. 52 (2014) 597-605. ## 23. Bobet A., "Characteristic curves for deep circular tunnels in poroplastic rock", Journal of Rock Mechanics and Rock Engineering, Vol. 43 (2010) 185-200. ## 24. Carranza-Torres C., Zhao J., "Analytical and numerical study of the effect of water pressure on the mechanical response of cylindrical lined tunnels in elastic and elasto-plastic porous media", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 46 (2009) 531-547. ## 25. Heuer R.E., "Estimating rock-tunnel water inflow", Proceeding of the Rapid Excavation and Tunneling Conference, San Francisco, (1995) 41-60. ## 26. Zarei H.R., Uromeihy A., Sharifzadeh M., "Evaluation of high local groundwater inflow to a rock tunnel by characterization of geological features", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 26 (2011) 364-373. ## 27. Jing L., Ma Y., Fang Z., "Modeling of fluid flow and solid deformation for fractured rocks with discontinuous deformation analysis (DDA) method", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 38 (2001) 343-355. ## 28. Sharifzadeh M., Karegar S., Ghorbani M., "Influence of rock mass properties on tunnel inflow using hydromechanical numerical study", Arabian Journal of Geosciences, Vol. 6 (2013) 169-175. ## 29. Chen H., Zhao Z., Sun J.," Coupled hydro-mechanical model for fractured rock masses using the discontinuous deformation analysis", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 38 (2013) 506-516. ## 30. Ohtsu H., Ohnishi Y., Taki H., Kamemura K., "A study on problems associated with finite element excavation analysis by the stress-flow coupled method", International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, Vol. 23 (1999) 1473-1492. ## 31. Yoo C., "Interaction between tunneling and groundwater-Numerical investigation using three dimensional stress-Pore pressure coupled analysis", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 131 (2005) 240-250. ## 32. Graziani A., Boldini D., "Influence of hydro-mechanical coupling on tunnel response in clays", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 138 (2012) 415-418. ## 33. مهندسین مشاور مهاب قدس، گزارش تونل انتقال آب چشمه روزیه، تهران (1384). ## 34. Palmström A., "RMi - A System for characterizing rock mass strength for use in rock engineering", Journal of Rock Mechanics and Tunnelling Technology, Vol. 1 (1995) 69-108. ## 35. Hoek E., Diederichs M.S., "Empirical estimation of rock mass modulus", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 43, (2006) 203-215. ## 36. مهدوری س.، هاشمی م.، آیتی ف.، بررسی دبی آب نشتی از تونل انتقال آب بهشت‌آباد با استفاده از روش‌های تحلیلی و عددی، نشریه علمی پژوهشی مهندسی معدن، سال چهارم، شمارۀ 7 (1388). ##