ارایه رابطه‌ای تجربی برای برآورد آبگذری در سازه‌های زیرزمینی

در توده‌های سنگی ناپیوسته، آب زیرزمینی از طریق ناپیوستگی‌ها و درزه‌های موجود در توده‌سنگ به داخل فضا راه پیدا می‌کند و باعث بروز مشکلات فراوانی می‌شود. هدف اصلی این مقاله، ارایه رابطه تجربی برای تخمین مقدار جریان سیال بر مبنای پارامترهای بازشدگی و فاصله‌داری شکستگی‌های توده‌سنگ است. برای این منظور از روش شبکه شکستگی مجزا (dfn) برای مدل‌سازی شکستگی‌های توده‌سنگ و شبیه‌سازی جریان سیال، با کاربرد نرم‌افزار 3dec استفاده شده است. با تمرکز بر توده‌سنگ ساختگاه سد مخزنی پارسیان و بر اساس برداشت‌های میدانی انجام شده، توابع توزیع آماری مربوط به هر یک از مشخصات ناپیوستگی‌ها تعیین و یک مدل dfn که معرف شرایط واقعی زمین است، ساخته می‌شود. برای حذف تاثیر اندازه مدل و تعداد درزه‌ها بر اندازه نفوذپذیری، حجم المان معرف (rev) منطقه انتخاب شد. با تحلیل جریان سیال و اعتبارسنجی به وسیله آزمایش لوژان، مدلی واقعی از نفوذپذیری ساختگاه ارایه می‌شود. در ادامه یک مدل مکعبی که تنها بر اساس پارامترهای فاصله‌داری و بازشدگی ناپیوستگی‌ها است، توسعه داده می‌شود. با استفاده از این مدل مکعبی، تحلیل‌های حساسیت با تمرکز بر تاثیر پارامترهای بازشدگی و فاصله‌داری در مقدار جریان سیال انجام می‌شود و روابطی تجربی به منظور برآورد آب‌گذری توده‌سنگ ارایه خواهد شد. با استفاده از روابط تجربی به دست آمده می‌توان آب‌گذری توده‌سنگ را بدون نیاز به مدل‌سازی‌های عددی وقت‌گیر و تنها در صورت وجود داده‌های مربوط به پارامترهای هندسی ناپیوستگی‌ها در پروژه‌های مشابه پیش‌بینی کرد.

developing an empirical equation for estimating water flow in underground structures

the main objective of this paper is to present an empirical equation for estimating the amount of fluid flow based on the parameters of the aperture and spacing of rock mass discontinuities. for this purpose, the discrete fracture network (dfn) method and three-dimensional numerical method have been used to model rock mass discontinuities and simulate fluid flow, respectively. using the obtained empirical equation, the water permeability of the rock mass in similar projects can be predicted without performing time-consuming numerical modeling and only using the geometric parameters of discontinuities.introductionin discontinuous rock masses, groundwater enters the underground space through discontinuities and causes many problems. various numerical models have been developed to predict water flow into underground spaces. most of the numerical models presented so far are in two-dimensional form and assume that the length of fractures is infinite, and also, the geometric parameters of the fractures are deterministic. in this research, the hydraulic behavior of the fracture network around underground excavations has been examined using the 3d-dfn method by applying 3dec software.methodology and approachesfocusing on the parsian reservoir dam rock mass and based on field surveys, probability distribution functions related to each of the discontinuity set characteristics were determined and a dfn model representing the actual ground conditions has been constructed. to eliminate the influence of model size and number of joints on permeability, the representative element volume (rev) of the study area has been selected. by numerical analysis of the fluid flow model and validating it by lugeon test, a realistic model of the site permeability has been presented. next, a cubic model based only on the spacing and aperture parameters of discontinuities has been developed. using this cubic model, sensitivity analyses focusing on the effect of the aperture and spacing parameters have been performed on the amount of fluid flown and empirical equations have been presented to estimate the permeability of the rock mass. the obtained empirical equations is valid in the range of density of 1 to 2 joints/m and joint intensity of 2 to 3 m2/m3.results and conclusionsusing the proposed approach, the permeability of the rock mass can be predicted in similar projects. some features of this research, including the three-dimensionality of the model, the relatively appropriate dimensions of the rev model (a 10×10×10 cubic meter block), and the considerable number of joints (1121 joints), can be considered as differences of this research compared to previous similar researches. to validate the obtained equations, the right-sided rock mass of the tangab dam in firuzabad has been considered as a case study, and the obtained equations has been implemented on it. there is a good agreement between the permeability estimated by the empirical equations presented in this paper and the measured value of permeability in the right-sided rock mass of the tangab dam that indicates the validity of the presented equations.