بررسی تأثیر ویژگی‌های زمین‌شناسی‌مهندسی و ژئومکانیکی بر گام پیشروی مجاز تونل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه زمین‌شناسی کاربردی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، تهران

2 دانشیار گروه زمین‌شناسی کاربردی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، تهران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد زمین‌شناسی مهندسی دانشکده علوم زمین دانشگاه خوارزمی تهران

چکیده

نیروگاه­های تلمبه ذخیره‌ای از جدیدترین سامانه‌هایی هستند که به‌طور غیرمستقیم به ذخیره انرژی برق می‌پردازند. با توجه به اهمیت تونل آب بر از جهت قرارگیری توربین‌ها و آگاهی از این موضوع که اکثر ناپایداری‌های شایع در فضاهای زیرزمینی مدتی پس از اجرا و نپرداختن به بعضی مسائل مهندسی رخ می‌دهد اقدام به مطالعه ویژگی‌های زمین‌شناسی مهندسی مسیر تونل آب بر نیروگاه تلمبه ذخیره­ای سد آزاد شده و تغییرات برخی از این پارامترها در نرم‌افزار Rockwork 2008 نشان داده ‌شده است. همچنین در این تحقیق از طبقه‌بندی جدیدی موسوم به IRMR  جهت مطالعه ویژگی‌های مهندسی توده‌سنگ‌های مسیر تونل بهره گرفته ‌شده است. نتایج طبقه‌بندی IRMR با طبقه‌بندی­های کلاسیک RMR و GSI نشانگر قرا‌رگیری محدوده­های ورودی و خروجی مسیر تونل در شرایط نامساعد بوده است. بامطالعه درزه­های موجود در مسیر تونل و بهره­گیری از نرم‌افزار المان محدود مناطقی که احتمال تشکیل گوه سنگی داشتند مشخص‌شده است. همچنین با بررسی­های زمین­شناسی‌ مهندسی و به کمک معیارهای متداول موجود، احتمال مچاله شوندگی و انفجار سنگ مورد ارزیابی قرار گرفته و با لحاظ کردن آنها برای توده‌سنگ‌های مسیر تونل و استفاده از نرم‌افزار FLAC3D حداکثر گام مجاز پیش روی برای مناطق بحرانی پیشنهاد شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of engineering geology and geomechanic parameters on admissible advancement step in tunnel

نویسندگان [English]

  • Mahdi Talkhablou 1
  • Seyed Mahmood Fatemi Aghda 2
  • Milad Motamedi 3
1 Assistant Professor, Faculty of Earth Sciences, Kharazmi University
2 Associate Professor, Faculty of Earth Sciences, Kharazmi University
3 MSc student of Engineering Geology, Faculty of Earth Sciences, Kharazmi Univercity
چکیده [English]

Pumped storage reservoirs are one of the newest systems in saving electricity. According to importance of convey water for placed the turbine and knowing that, almost of instability of underground area is for ignorance in some engineering geology parameters, we have decided to investigate this parameters.  In this research we have been studied the engineering geology parameters along tunnel, changing in some of these parameters are shown in Rockwork 2008. After all with the new classification called IRMR the engineering geology parameters of rock mass have been studied, compare the result with classic classification, RMR and GSI shown that the outlet and entrance of tunnel are under bad situation. At the next, studied of joint for recognized the wedge base on finite element method have been investigate. Eventually with emphasis on rock bursting, squeezing and geomechanic studied the admissible advancement step for two section of tunnel base on FLAC 3D have been carried out. Using such studied make safety in services and reduce the spent-time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geomechanics parameters
  • pumped storage reservoir
  • Azad dam
  • IRMR
  • GSI

اجل لوئیان، ر.، دادخواه، ر.،  هاشمی، م.، 1387. تحلیل پایداری و طراحی سیستم نگه‌دارنده تونل انحراف سد خرسان 3. مجله علوم دانشگاه تهران، شماره 1، 37-45.

خانی، ع.، رسولی، م.، باغبانان، ع.، 1390. بررسی سه‌بعدی تأثیر هندسه تونل در محاسبه گام پیشروی مجاز در تونل‌های نعل اسبی. نخستین همایش آسیایی و نهمین همایش ملی تونل فضاهای زیرزمینی برای توسعه پایدار، تهران، ایران.

رحیم‌دل، م.، باقرپور، ر.، 1391. طراحی نگه‌دارنده اولیه تونل انتقال آب گلاب با تأکید بر خطرات زمین‌شناسی. فصل‌نامه زمین‌شناسی کاربردی، شماره4، 323-334.

سامانی، ر.، و شهابی، م.، 1388. آنالیز پایداری و تخمین نگهداری تونل‌های آب‌رسان سد و نیروگاه سیاه‌بیشه با روشVNIMI. فصل‌نامه کیسون، شماره 40.

شرکت توسعه آب و نیروی ایران، 1386. گزارش زمین‌شناسی مهندسی طرح سد مخزنی آزاد.

مدنی، ح.، 1383. تونل سازی تحلیل پایداری، جلد سوم انتشارات دانشگاه امیرکبیر.

مهدوی، س.، هاشمی م.، آیتی، ف.، 1388. بررسی پتانسیل مچاله شوندگی در تونل انتقال آب بهشت‌آباد، سومین کنفرانس مهندسی معدن ایران، دانشگاه یزد.

وفائیان، م.، 1384. اطلاعات اجرائی در مورد سدهای خاکی، انتشارات ارکان، اصفهان.

Aydan, O., Akagi, T., Kawamoto, T., , 1993. The squeezing potential of rock around tunnels: theory and prediction. Journal of Rock Mechanics and Rock Engineering, 26 (4): l37-163.

Barla, G., 2002. Tunnelling under squeezing rockConditions. In: Kolymbas, D. (ed.), Advances in Geotechnical Engineering and Tunnelling, pp. 169-268.

Bieniawaki, Z.T., 2001. Engineering Rock Mass Classification. wiley-interscience publication,hopra AK. Dynamics of structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering (2nd ed.), Prentice Hall, Englewood Cliffs.

Dyke, G.P., 2006. A Quantitative Correlation Between the Mining Rock Mass Rating and In-Situ Rock Mass Rating Classification.  A research report submitted to the Faculty of Engineering and the Built Environment, University of the Witwatersrand, Johannesburg, in partial fulfilment of the requirements for the degree of Master of Science in Engineering.

Dyke, G.P., 2008. Rock mass charactrization: A comparison of the MRMR and IRMR classification systems, surface minning.The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, Surface Mining, pp. 217-223.

Evrim Sopaci, A., Akgün, H.,  2008. Engineering geological investigations and the preliminary support design for the proposed Ordu Peripheral Highway Tunnel, Ordu, Turkey. Engineering Geology, 96: 43–61.

Gerhard, M.R., Keyter, J., Monique Ridgway, M.S., Paul, V., Varley, M., 2008.  Rock Engineering Aspects of the INGULA Powerhouse Caverns. The 6th International Symposium on Ground Support in Mining and Civil Engineering Construction.

Gioda, G., Cividini, A., 1996. Numerical methods for the analysis of tunnel performance in squeezing rocks. Rock mechanics and Rock Engineering, 29(4): 171-193.

Goel, R.K., Jetwa, J.L., Dube, A.K., 1997. Support Pressure Assessment in Arched Underground Opening through Poor Rock Masses. Engineering Geology, 48: 59-81.

Hoek, E., Kaiser, P., Bawden, W.F., 1997. Support of Underground Excavations in Hard Rock. A.A.Balkema Publishers,.

Hoek, E., Brown, E.T., 1997. Practical estimates of rock mass strength. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 34(8): 1165-1186.

Hoek, E., 1997. Support of Underground Excavations in Hard Rock (www.rocsience. com).

Hoek, E., 2000. Rock Engineering, Course Notes  (www.rocsience. com).

Hsiung, S.M., 2001. Predicting Rock Burst. InstituE of Technology Today, SWRI Publication.

Hoek, E., Marinos, P., 2000. Predicting tunnel squeezing problems in weak Heterogeneous rock masses. Tunnels and Tunneling International, 45 -51(part one), 33-36 (part two).

Jethwa, J.L., Singh, B., Singh M., 1984. Estimation of ultimate rock pressure for tunnel linings under squeezing rock conditions – a new approach. In: Brown, E.T. & Hudson, J. A. (eds.), Design and Performance of Underground Excavations, ISRM Symposium, Cambridge, pp. 231-238.

Khanlari, G., , Ghaderi meybodi, R., Mokhtari E., 2012. Engineering geological study of the second part of water supply Karaj to Tehran tunnel with emphasis on squeezing problems. Engineering Geology, 145: 146, 9–17.

Keyter, G.J.,  Varley, P.M., 2010. Ingula pumped storage scheme: Excavation and support of the  main  powerhouse  caverns.  Braamhoek  Consultants  Joint  Venture,  Construction  design brief - Main Underground Works.

Kovari, K., 2005. Method and device for stabilizing a cavity excavated in underground construction. US Patent Appl. 20050191138.

Kwasniewski, M., Szutkowski, I., Wang, J.A., 1994. Study of ability of coal from seam 510 for storing elastic energy in the aspect of assessment of hazard in Porabka- Klimontow Colliery.Science Report. Silesian Technical University.

Li, G., Han, Z., 2004. Principal engineering geological problems in the Shisanling Pumped Storage Power Station, China. Engineering Geology, 76: 165-176.

Liu, Z.X., Dang, W.G., 2014. Rock quality classification and stability evaluation of undersea deposit based on M-IRMR, Tunnelling and Underground Space Technology, 40:  95–101.

Laubscher, D.H.,  Jakubec,  J., 2000. The IRMR/MRMR rock mass classification system for jointed rock masses. In: SME Annual Meeting, February 28–March 1, Salt Lake City, Utahpp. pp. 475–481.

Leli, M., Bruneau, M., 1995. Seismic performance of single-span simply supported and continuous slab-on-girder steel highway bridges. Journal of Structural Engineering, ASCE; 121(10): 1497-1506,.

Singh, M., Singh, B., Choudhari, J., 2007. Critical strain and squeezing of rock mass in tunnels. Journal of Tunneling and Underground Space Technology, 22: 343-350.

Sakurai, S.,  Kawashima,  I., Otani, T., Matsumura, S., 1994. Critical  shear  strain  for assessing  the  stability  of  tunnels .  In Proceedings  of  the Japan Society  of  Civil Engineers,  No.  493,  pt  3-2, pp. 185-188.

Wang,  J.A.,  Park,  H.D., 2001. Comprehensive prediction of rockburst based on analysis of strain energy in rocks", Tunneling and Underground Space Technology, 16: 49-57.