Engineering Geology

Engineering Geology

Parametric analysis of Bakhtiary dam crest access spiral tunnel behaviuor using numerical method (FLAC3D software)

Abstract
The Bakhtiari dam has located on Bakhtiari River in province of Lorestan. In order to access the crest of the dam, the excavation of a spiral tunnel is being studied. There are other access tunnels which are branched from this tunnel in different levels and are connected to grout galleries. According to the fact that this tunnel will also be used during the operation of the dam,The correct determination of mechanical parameters of rock masses for tunnel design and stability Analysis is very important. In order to analyse the stability of the underground rock structures, the mechanical and engineering parameters of the rock mass must be known. Accurate rock mass properties can only be obtained from large in situ tests. Such tests are seldom carried out as they are very expensive and time consuming. Sensitivity analysis of parameters can be applied for the optimisation of testing schemes. Sensitivity analysis helps to avoid mistakes due to subjective conjecture. In this article, after the introduction of regional geology and determination critical section on the tunnel path, the mechanical parameters of the rock mass surrounding the tunnel are modelled and analyzed by using FLAC3D software (numerical finite difference method). Parameters conducted in the analysis include the elasticity modulus (E), cohesion of the rock mass (C), friction angle (ϕ), coefficient of lateral stress (K) and tensile strength (&sigmat). Ultimately, according to the result of numerical modelling and parametric analysis, parameters affecting the stability are prioritized. The result of analysis showed that in this project, tensile strength of the rock mass does not affect the stability of the tunnel, and Also, in order of priority, E, ϕ, C, k parameters are important in design. The amount of field tests for rock parameters can be rationalised according to their sensitivity factors.
Keywords

. عبداللهی‌پور ا.، پیش‌بینی جابه‌جایی‌های دیواره مغار و بررسی تأثیر ضریب تنش جانبی و شکل مقطع بر پایداری مغار، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهیدباهنرکرمان (1390).## 2. Ng C.W.W., Lee G.T.K., "A three-dimensional parametric study of the use of soil nails for stabilising tunnel faces", Computers and Geotechnics, Vol. 29 (2002) 673-697. ## 3. Fellin W., King J., Kirsch A., Oberguggenberger M., "Uncertainty modelling and sensitivity analysis of tunnel face stability", Structural Safety Vol. 32 (2010) 402-410## 4. Madkour H., "Parametric analysis of tunnel behavior in jointed rock", Ain Shams Engineering Journal, Vol. 3 (2012) 79-103. ## 5. Miro S., Hartmann D., Schanz T., "Global sensitivity analysis for subsoil parameter estimation in mechanized tunneling", Computers and Geotechnics Vol. 56 (2014) 80-88. ## 6. میکائیل ر.، زراعی‌نقدهی م.، جلالی س. م. ا.، سرشکی ف.، آنالیز حساسیت پارامترهای مؤثر در نرخ پیش‌روی ماشین‌های تونل‌زنی تمام مقطع (TBM)- مطالعه موردی تونل انتقال آب قمرود، هشتمین کنفرانس تونل ایران (1388). ## 7. شرکت مهندسی سپاسد، گزارش دسترسی به گالری‌های تزریق و زمین‌شناسی پروژه تونل حلزونی دسترسی به تاج سد بختیاری، مطالعات مرحله دوم (1392). ## 8. شرکت توسعۀ منابع آب و نیروی ایران، گزارش زمین‌شناسی مهندسی و مکانیک سنگی پروژه سد ونیروگاه بختیاری، مطالعات اولیه و تکمیلی (1388). ## 9. ترابی ر.، مقدمه‌ای بر مکانیک سنگ، چاپ چهارم، انتشارات دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود (1381). 10. Itasca Consulting Group Inc., "FLAC3D Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions", Version 5.0, User's Manual (2012). ## 11. کرمی م.، ابره ب.، فرامرزی ل.، آموزش کاربردی نرم‌افزار FLAC3D، چاپ اول، مرکز انتشارت جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، اصفهان (1391). ## 12. قاسم پور ن.، پناه‌بر ب.، تحلیل پایداری فضاهای زیرزمینی با استفاده از نرم‌افزار FLAC3D، چاپ اول، مرکز انتشارت جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیرکبیر (1388). ## 13. Zhu W., Zhao J., "Stability Analysis and Modelling of Underground Excavations in Fractured Rocks", Elsevier geoengineering Book Series, Vol.1 (2004). ##