بررسی پایداری دراز‌ مدت مغار نیروگاه سدآزاد با استفاده از نتایج ابزاردقیق

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو کارشناسی ارشد تونل و فضای زیرزمینی

2 استاد گروه مهندسی مکانیک‌سنگ؛ دانشکده‌ی فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس تهران

3 شرکت مهاب قدس- کارشناس ارشد

چکیده

مطالعات اولیه امکان احداث نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای در محدوده سد آزاد انجام شده است. این طرح شامل فضاهای زیرزمینی همچون تونل‌ها، چاه‌ها و دو سازه بزرگ مغار اصلی نیروگاه و مغار ترانسفورمر می‌باشد. به سبب عمر بهره‌برداری دراز‌مدت برای سازه‌های موجود و همچنین وجود تجهیزات تولید برق در مغار نیروگاه، ضرورت تحلیل پایداری دراز‌مدت این سازه از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق جهت شناخت رفتار وابسته به زمان توده‌سنگ اطراف مغار که شامل ماسه‌سنگ با میان‌لایه‌های فیلیتی است، از منحنی‌های ابزار دقیق که در یکی از تونل‌های دسترسی نصب شده‌اند، استفاده شده است. از آنجا که امکان انجام آزمایش خزش بر روی نمونه سنگ مقاوم ساختگاه میسر نشد، لذا بصورت پیشفرض مدل رفتاری ویسکوپلاستیک برگر برای این واحد سنگی انتخاب شد. برای شبیه‌سازی این رفتار، از روش عددی و نرم‌افزار Flac3D استفاده شده است. نتایج مدل عددی در تطابق خوبی با نتایج پین‌های همگراسنجی است که صحت شبیه‌سازی را نشان می‌دهد. پس از انجام صحت‌سنجی در تونل دسترسی مدل رفتاری مذکور برای بررسی رفتار وابسته به زمان مغار اصلی نیروگاه نیز تعمیم داده شد و در نهایت پایداری دراز‌مدت مغار نیروگاه بر اساس تحکیمات از پیش طراحی‌شده و با استفاده از نمودارهای ظرفیت انجام شد. نتایج تحلیل پایداری نشان می‌دهد که سازۀ مغار نیروگاه برای یک دوره 95 ساله با ضریب ایمنی 1 پایدار خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Long term stability study of Azad cavern power house using instrumentation data

نویسنده [English]

  • Morteza Ahmadi 2
2 Tarbiat Modares University
چکیده [English]

Summary
Feasibility studies of pumped storage power plant in Azad dam has been carried out. This project includes underground spaces such as tunnels, shafts and two big caverns including power house and transformer. Thus, in this research, long term stability of the support system of Azad dam is studied numerically.  To determine the time-dependent behavior of the surrounding rock mass of the cavern comprising of sandstone layers with phyllite interlayers, instrument curves have been used. To simulate the cavern time-dependent behavior, numerical modeling by employing Flac3D software has been used. Long term stability analysis for 100 years was reviewed. Data which obtained from convergent pins of access tunnel was used for conformity to numerical results. The results of the time-dependent analysis show that the cavern will be stable for a 95-year period with a safety factor of 1. In general, the results of the numerical modeling indicate a good agreement with the results of convergent pins of the access tunnel.
 
Introduction
In this research, due to importance of the subject and the sufficient knowledge of conducted studies in similar cases, the long-term behavior of the main cavern in Azad dam pumped storage has been investigated. Hence, identification and description of time-dependent behavior of the surrounding rock mass is important, as it is possible to calculate and analyze time dependent deformation and, consequently, long term stability of the cavern. To understand such behavior, creep parameters should be calculated by creep tests or using instrument curves obtained from the installed convergent pins in the underground space. Finally, considering the time-dependent analysis, the stability of the cavern for different time periods can be examined.
 
Methodology and Approaches
In this study, time-dependent behavior of the surrounding cavern rocks including sandstone with interlayer phyllite, have been studied using the data from the instrumentation installed in one of the access tunnels. Viscoplastic model (CVISC) was selected for the rock mass periphery of the cavern. To simulate the CVISC model, the finite difference software (FLAC3D-V5.01) has been used. The results of the numerical method were verified with the instrumentation data. Moreover, the capacity diagrams of the support system were drawn.
 
Results and Conclusions
The results of the numerical model are in good agreement with the results of convergence pins data implying the accuracy of the numerical model. According to the long term stability analysis, the powerhouse cavern structure will be stable for a period of 95 years with safety factor of 1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Long-term stability analysis
  • Azad dam cavern
  • Numerical method
  • Instrumentation curve
  • Capacity diagram
Asadollahpour, E., Rahmannejad, R., & Asghari, A. (2011). Tunnel wall convergence prediction in rock mass with time dependent behavior (Case study: Babolak Water Conveyance Tunnel). Presented at the first international and third national conference on dams and hydropower, Tehran, Iran.

Carranza-Torres, C. (2009). Analytical and numerical study of the mechanics of rock bolt reinforcement around tunnels in rock masses. Rock Mechanics and Rock Engineering, 42(2), 175–228.

 

Cristescu, N., & Hunsche, U. (1998). Time effects in rock mechanics. New York: Wiley.

Grosic, M. (2014). Time dependent Deformation of Flysch Rock Mass, Doctoral Thesis, university of Rijeka, Faculty of civil engineering.

Itasca Consulting Group Inc. (2013). FLAC3D manual, Version 5.01, Minnesota USA.

Khosravi, Saeed. (2011, April). Determination of time dependent behavior parameters of rock mass and stability analysis using direct strain control method. Master of Science Thesis, Shahid Bahonar university of Kerman.

Mahab Ghodss consulting engineering co. (2011). Rock mechanic studies and designs report in Azad powerhouse cavern.

Nadimi, S., Shahriar, K., Sharifzadeh, M., & Moarefvand, P. (2011). Triaxial creep tests and back analysis of time-dependent behavior of Siah Bisheh cavern by 3-Dimensional Distinct Element Method. Tunneling and Underground Space Technology, 26(1), 155–162.

Radoncic, N., Schubert, W., & Moritz, B. (2009). Ductile support design. Zur Auslegung duktiler Ausbauten. Geomechanik Und Tunnelbau, 2(5), 561–577.

Schubert, W. (2008). Design of Ductile Tunnel Linings. Presented at the 42nd U.S. Rock Mechanics Symposium (USRMS), American Rock Mechanics Association.

Sharifzadeh, M., Tarifard, A., & Moridi, M. A. (2013). Time-dependent behavior of tunnel lining in weak rock mass based on displacement back analysis method. Tunneling and Underground Space Technology, 38, 348–356.