بخشی از مقاله
چکیده
تراوش در پی و تکیه گاه های یک سد موجب هدر رفتن آب ذخیره شده در مخزن، فرسایش مصالح پی و ایجاد فشار بالا برنده در پی سد میشود. این موضوع میتواند پایداری دراز مدت سد را به مخاطره اندازد. یکی از روشهای کنترل تراوش، عملیات تزریق سیمان می باشد که براساس نتایج آزمایش فشارآب - لوژان - انجام می شود. در این مقاله تزریق پذیری در ساختگاه سد بختیاری و میزان تزریق بررسی شده است.
ساختگاه سد بختیاری شامل سازندهای زیادی است که سازند سروک با سنگشناسی آهک چرتدار سازند غالب ساختگاه است. بازشدگی درزه ها بر اساس نفوذپذیری و فاصله داری درزهها محاسبه شده و سپس حجم دوغاب تزریقی بر اساس حداکثر طول نفوذ دوغاب در درزه ها به دست آمده است. در نهایت مقادیر محاسبه شده با حجم دوغاب تزریقی در ساختگاه برای مقاطع 5 متری گمانههای تزریق آزمایشی مقایسه شده است. نتایج حاصله حاکی از سازگاری نسبی روند مقادیر محاسباتی و تزریق شده میباشد، اگرچه همواره مقادیر تزریق شده بیش از مقدار محاسباتی بوده است.
-1 مقدمه
تزریق روشی است که توسط آنماده تزریقی به خلل و فرج و درز و شکاف یا حفرههای تشکیلات سنگی و خاکی تزریق شده و موجب بهبود خصوصیات مهندسی آنها میگردد، به طوری که در اثر آن نفوذپذیری لایه هاکم شده و مقاومت لایهها افزایش یافته و تغییر شکلپذیری توده سنگ کاهش مییابد.ویژگی زمین به عنوان هدف اصلی تزریق مهمترین عامل در عملیات تزریق میباشد. خصوصیات کلی درزهها که بر تزریقپذیری و نفوذ دوغاب تاثیر می گذارند شامل مشخصات درزهداری سنگ از قبیل بازشدگی درزه، زبری و نامنظمی سطح درزه، فاصله درزهها از یکدیگر، و تداوم درزهها میباشد.
امروزه عملیات حفاری و تزریق بخش قابل توجهی از هزینه طرحهای سد سازی را به خود اختصاص می دهد. حفاری و تزریق در سدها عموما با دو هدف اصلی تحکیم پی سد و سازههای وابسته و آب بندی صورت میگیرد. در ساختگاه هایی که قابل اعتماد نباشد، قبل از نهایی شدن طرح سد وپرده تزریق اجرای برنامه تزریق آزمایشی ضروری است. زیرا بدین وسیله می توان نسبت نفوذپذیری قبل از عملیات تزریق به متوسط نفوذپذیری بعدازعملیات تزریق، متوسط خورند آمیزه در هر مرحله و فاصله حداکثر بین آخرین چالهای تزریق ونیز فشار مورد نیاز تزریق را بدست آورد.
خورند دوغاب برابر با مقدار دوغاب تزریق شده در مقطع تقسیم برطول آن است ومعمولا برحسب کیلوگرم برمتر نمایش داده می شود. به علت غیر همسان بودن مسیرهای هیدرولیکی و خصوصیات مختلف جریان، همواره نمی توان ارتباط مستقیمی بین مقادیر حاصل ازآزمایش فشار آب - - WPT وخورند دوغاب انتظار داشت.
اورت معتقد است که این تفاوت به این دلیل است که درزه هایی که در آنها آب به سهولت جریان مییابد برای دوغاب امکان جریانیافتن وجود ندارد و یا اینکه شکست هیدرولیکی ناشی از فشار تزریق باعث شسته شدن ذرات داخل درزه میشود. با توجه به حجم قابل توجه عملیات حفاری و تزریق برآورد مقادیر احتمالی احجام مورد نیاز برای تزریق مهم و در برنامه ریزی پروژه دارای اهمیت میباشد.
به منظور پیشبینی میزان خورند در سنگهای درزه دار مدلهای نظری توسعه داده شده است که امکان محاسبه میزان خورند سیمان در یک درزه را فراهم مینماید. هاسلر و همکاران ]3[ بر پایه مبانی حرکت سیال در یک مجرای باریک مقدار حجم قابل تزریق در یک درزه را بر اساس حداکثر طول نفوذ دوغاب و بازشدگی درزه ارائه نمودهاند. این مقاله مقادیر خورند دوغاب در گمانههای تزریق آزمایشی ساختگاه سد بختیاری را مورد بررسی قرار داده است. ابتدا بر اساس مشخصات ژئوتکنیکی ساختگاه مقادیر خورند نظری برای فواصل 5 متری از گمانهها محاسبه و سپس با مقادیر واقعی صحرایی مقایسه خواهند شد.
-1-1 موقعیت و ویژگی زمین شناسی ساختگاه سد بختیاری
سد بختیاری با ارتفاع 325 متر در مرحله طراحی و از نوع بتنی دوقوسی است که به منظور تولید انرژی برق آبی رویرودخانهای با همین نام در جنوب غرب ایران و در 70کیلومتری شمال شرق شهر اندیمشک و تقریباً در 65 کیلومتری جنوب غرب شهر دورود پیشنهاد شده است. محل ساختگاه و مخزن سد بختیاری در حوضه رسوبی تکتونیکی زاگرس چین خورده قرار دارد. حوضه رسوبی زاگرس چین خورده از نظر شرایط رسوب گذاری به زونهای مختلفی از قبیل فروافتادگی دزفول، فارس ساحلی، فارس داخلی و لرستان تقسیم شده است. محل دریاچه و سد بختیاری در بخش شمال غرب زاگرس چین خورده و در مرز زونهای لرستان و فروافتادگی دزفول قرار دارد.
ساختگاه سد بختیاری در تنگه ای با طول تقریبی 1150 متر و عرض بستر 25 تا 30متر و با امتدادی تقریباً عمود بر محور تاقدیس سیاه کوه در نظر گرفته شده است. عرض تنگه درتاج سد حدود 340 متر است. سنگ بستر و بخش عمده تکیهگاههای سد شامل سنگ آهک سیلیسی و سنگ آهک مارنی - سیلیسی دارای نودولهای از سنگ آهک سیلیکاته یا چرت متعلق به واحدهای دوم، سوم و چهارم - sv2 , sv3 , sv4 - سازند سروک میباشد. شکل - 1 - نقشه زمین شناسی محدوده ساختگاه را نشان میدهد.
شکل - 1 نقشه زمین شناسی ساختگاه سد بختیاری
در محل ساختگاه سد به خاطر وجود دامنه های پرشیب، سرباره قابل توجهی وجود ندارد. در ترازهای پایینی بخش مرکزی تاقدیس سیاه کوه شیب دامنه ها ملایم و در ترازهای بالا دامنه ها پرشیب میشوند، حتی در برخی قسمتها شیب منفی نیز مشاهده می شود. از نظر شیب توپوگرافی تکیهگاه راست دارای شیبی ظاهراً یکنواخت با میانگین 70 درجه و تکیهگاه چپ دارای شیبی متغیر از نزدیک به قائم و حتی شیب منفی است.
به منظورتزریق آزمایشی دو پانل تزریق آزمایشی در تکیه گاه راست گالری GR2 و تکیهگاه چپ گالری GL1 اجرا شده که در هر دو پانل دو فاز تزریق آزمایشی به انجام رسیده است. گمانهها شامل10 گمانه تزریقی و4 گمانه کنترلی، جهت آگاهی از وضعیت تزریق انجام شده می باشد. گمانههای گالری GL1 شامل TG1، TG2، TG3، TG4و TG5 همگی از عمق 15متر به بعد در زیر سطح ایستابی قرار دارند اما گمانه های گالری GR2 شامل T2G1، T2G2، T2G3، T2G4 و T2G5همگی بالای سطح ایستابی هستند. شکل - 2 - آرایش گمانه های تزریق آزمایشی را نشان میدهد.
در بررسی حاضر محاسبات برای مقاطع 5 متری در طول هر گمانه به انجام رسیده است. برای محاسبه بازشدگی درزهها در گمانههای تزریق آزمایشی از رابطه تحلیلی نفوذپذیری در محیطهای درزه دار - رابطه - - 3 - استفاده شده است :
در این رابطه g شتاب ثقل که مقدار آن برابر 981 سانتیمتر بر مجذور ثانیه، vویسکوزیته آب که برابر با 0 /0109سانتیمتر مربع بر ثانیه، b فاصله درزهها از همدیگر بر حسب سانتیمتر، e بازشدگی درزه بر حسب سانتیمتر و k ضریب نفوذپذیری بر حسب سانتیمتر بر ثانیه می باشد. c نیز ضریبی است که تابع وضعیت زبری سطح درزه بوده و مقدار آن برای درزههای صاف برابر یک است. با ساده سازی و جایگذاری مقادیر ذکر شده در رابطه اخیر مقدار بازشدگی درزه بر حسب سانتی متر از رابطه رابطه - 4 - قابل محاسبه است.
فاصله داری متوسط درزهها در قطعات 5 متری نیز بر اساس مقدار RQD
شکل - 2 آرایش گمانههای تزریق آزمایشی در ساختگاه سد بختیاری
مقطع مورد بررسی و نمودار پیشنهادی بنیاوسکی ]6[ به دست آمده است. در نهایت با محاسبه بازشدگی متوسط درزهها در قطعات 5 متری مقدار حجم دوغاب تزریقی در آن قطعه به دست آمده است. مقدار حجم دوغاب محاسبه شده برای هر قطعه در کنار حجم دوغاب تزریق شده در آن قطعه در شکل3 نشان داده شده است. مقدارکم خورند در گمانه TG5 نسبت به سایرگمانهها
-2 بحث
هاسلر و همکاران ]3[ رابطه - 1 - را برای محاسبه حجم دوغاب تزریقی - Vg - بر حسب سانتیمتر مکعب در یک درزه با فرض رفتار سیال بینگهام برای دوغاب ارائه نمودهاند:
در این رابطه e بازشدگی درزه بر حسب سانتیمتر و Imaxحداکثر طول نفوذ سیمان در درزه بر حسب سانتیمتر میباشد. مقدار حداکثر طول نفوذ سیمان در درزهها توسط گوستاوسون و استیل ]4[ از رابطه زیر ارائه شده است:
در این رابطه نیز e بازشدگی درزه بر حسب سانتیمتر ، T0مقاومت تسلیم دوغاببر حسب پاسکال و ∆Pg فشار موثر تزریق بر حسب پاسکال میباشد که از تفاضل فشار تزریق و فشار آب زیرزمینی در محل تزریق به دست میآید:
به منظور پیشبینی خورند سیمان در گمانه های تزریق آزمایشی از دادههای صحرایی شامل مقادیر نفوذپذیری، RQD توده سنگ و تراز آب زیرزمینی در گمانههای تزریق آزمایشی استفاده شده است. همچنین مقادیر مقاومت تسلیم دوغاب بر اساس گزاررشهای زمینشناسی مهندسی به دست
گالری GL1 به دلیل وجود درزههای بسیار کوچکی میباشد که امکان پر کردن آنها با دوغاب استفاده شده وجود ندارد. علاوه بر این گمانه TG5 اخرین گمانه ای است که در تکیه گاه چپ تزریق شده است و مقدار خورند در این گمانه کمتر از سایرگمانه های این گالری است که نشانگر موفقیت آمیز بودن تزریق آزمایشی میباشد. خورند بالا در گمانه T2G1 نسبت به سایرگمانهها گالریGR2 به علت بالا بودن بازشدگی درزه در گمانه مذکور است. در تکیه گاه راست نیز گمانه T2G آخرین گمانه ای است که در این تکیه گاه تزریق شده است که همانند گالری تکیه گاه چپ نشانگر موفق بودن عملیات تزریق میباشد. چنان که مشاهده میشود، همخوانی مناسبی بین روند نسبی حجم دوغاب محاسباتی و حجم دوغاب تزریق شده وجود دارد. اگرچه در همه گمانهها مقدار حجم دوغاب محاسباتی کمتر از دوغاب تزریق شده میباشد.
