بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
بررسی رفتار هیدرومکانیکی توده سنگ
مکانیک سنگ پیشرفته
اسلاید 2 :
اهمیت نفوذپدیری توده سنگ:
نفوذ پذیری یکی از مشخصه های مهم توده های سنگی است که بر فشار آب منفذی، سطح آب زیرزمینی، نرخ جریان آب و سرعت لغزیدن سطوح شیب دار توده های سنگی مورد عملیات و دربرگیرنده سدها و فضاهای زیرزمینی تاثیر بسزایی دارد.
فشار آب منفذی بر چگونگی پایداری مکانیکی، اما سطح آب زیرزمینی بر چگونگی نشست زمین تاثیر می گذارد گرچه نشست زمین به وضعیت خاک سطح زمین هم بستگی دارد.
نرخ جریان آب بر نحوه بررسی میزان ورود آب به حفره های زیرزمینی تاثیر دارد در حالی که سرعت آب، ارزیابی برآورد زیان ناشی از تراوش آب در توده های سنگی شیب دار و زیربنای سدها را تحت تاثیر قرار می دهد.
اسلاید 3 :
روش های تعیین فشار آب در توده سنگ:
استنتاج شبكه جريان با توجه به نفوذپذيري هيدروليكي توده سنگ و منبع آب زيرزميني .
اندازه گيري مستقيم سطح آب در چال ها و ديواره ها بوسيله پيزومترهاي نصب شده.
اسلاید 4 :
تعریف نفوذپذیری براساس موقعیت ومدل جریان:
نفوذپذيري اوليه: نشاندهنده هدايت هيدروليكي سنگ بكر كه داراي تخلخل وترك هاي ريز بوده و قسمت اعظم آب زيرزميني را شامل مي شود.
نفوذپذيري ثانويه: نماينده هدايت هيدروليكي توده سنگ با درزه و شكستگي مي باشد و جريان آب را در ناپيوستگي ها با توجه به تنش منطقه و عرض و بازشدگي درزه و مواد پركننده آنها مورد تحليل قرار مي دهد.
اسلاید 5 :
ضريب نفوذپذيري هيدروليكي سنگ ها و رسوبات متخلخل:
اسلاید 6 :
تعریف نفوذپذیری بر اساس قانون مقاومت جریان:
A سطح مقطع نمونه، k ضریب نفوذپذیری،v سرعت، i شیب هیدرولیکی، ∆hتفاوت بار پیزومتریک، l طول نمونه، Kنفوذپدیری ذاتی، µ گرانروی مایع، p∆ تفاوت فشار، وزن مخصوص مایع، چگالی مایع، g شتاب ثقل زمین، z ارتفاع نسبت به خط مبدا.
بار پیزومتریک: مجموع بار فشار و بار ارتفاع.
اسلاید 7 :
رابطه بینK k, (نفوذپذیری و ضریب نفوذپذیری سنگ) :
: گرانروی سینماتیکی سیال.
مفهوم قانون دارسی: عبور جریان به صورت لایه های نازک از ماده ای نفوذپذیر و حاکم بودن یک رابطه خطی بر مقاومت.
تعریف عدد رینولد: امکان طبقه بندی جریان آرام و متلاطم و ایجاد رابطه خطی یا غیرخطی حاکم بر مقاومت.
: قطر موثر ماده نفوذپذیر.
رابطه سرعت و شیب هیدرولیکی:
اسلاید 8 :
آزمایش نفوذپذیری طولی:
این آزمایش برای نمونه های سنگی نرم یا پر درز و شکاف مناسب است و با دو روش بار ثابت و بار افتان انجام می گیرد.
نفوذپذیری در روش بار ثابت:
نفوذپذیری در روش بار افتان:
Qنرخ جریان یا دبی اندازه گیری شده، A سطح مقطع نمونه،h∆ تفاوت بار ورودی و خروجی، a سطح مقطع لوله پایه، زمان اندازه گیری،
سطح آب در
لوله پایه در
زمانهای
اسلاید 9 :
آزمایش نفوذپذیری طولی با روش ضربان گذرا:
این آزمایش بر اساس تغییر بار افتان برای سنگ هایی با نفوذپذیری پایین انجام می شود.
حجم و فشار ظرفی که در آن فشار جهنده ایجاد شده است. حجم و فشار ظرفی که در آن فشار جهنده ایجاد نشده است. همگرایی فشار، p∆ فشار جهنده، t زمان، K نفوذپذیری ذاتی، A سطح مقطع نمونه، µ گرانروی سیال، η تراکم پذیری سیال، l طول نمونه.
اسلاید 10 :
آزمایش نفوذپذیری عرضی:
این آزمایش ازحرکت شعاعی جریان بهره می گیرد.به دلیل تاثیر مقاومت فشاری یا کششی، فقط برای نمونه های سنگی سخت و همگن مناسب است.
ضریب نفوذپذیری:
شعاع خارجی نمونه، شعاع سوراخ مرکزی نمونه، Hارتفاع نمونه.
اسلاید 11 :
محدودیت اندازه گیری ضریب نفوذ پذیری سنگ:
نوسان نفوذپذیری در سنگ نرم یا پر درز و شکاف با تغییر فشار جانبی.
زیاد بودن مقاومت نفوذپذیری سنگ و زیاد بودن فشار تراوش و در نتیجه کم بودن نرخ جریان آب.
زمان تابعی نفوذپذیری سنگ.
نتیجه: دقت اندازه گیری ضریب نفوذپذیری در حدود می باشد.
تغییرنفوذپذیری با زمان در یک نمونه سنگی:
اسلاید 12 :
روش های آزمایش نفوذپذیری در توده سنگ برجا:
آزمایش های برجا بدلیل در نظر نگرفتن سیستم شکستگی ها در آزمایش تعیین ضریب نفوذپذیری در مقیاس آزمایشگاهی، انجام می شوند.
آزمایش لوفران (آزمایش های برجادر طبقات کم عمق زمین های ماسه ای): آزمایش پمپاژ و آزمایش نفوذپذیری در یک چال حفاری.
آزمایش فشار سینوسی عرضی چال: روشی جدید برای اندازه گیری ناهمسانگردی نفوذپذیری توده سنگ.
معمولترین روش های اندازه گیری نفوذپذیری توده سنگ: آزمایش لوژان و آزمایش JFT
این آزمایش ها برای توده های سنگی هوازده با نفوذپذیری زیاد در نزدیک سطح زمین مناسب است.
اسلاید 13 :
آزمایش لوژان:
آزمایش روشی تزریقی است که اساس ان بر قرار دادن درپوشی در داخل گمانه حفاری به قطر 46-66 میلی متر و تزریق آب با فشار ثابت 0/98 تا 1/47 مگاپاسکال در قطعه مسدودشده چال است. این آزمایش با قرار دادن یک یا دو در پوش انجام پذیر است و طول قطعه مسدودشده در اکثر موارد 5 متر است.
اسلاید 14 :
نتایج اندازه گیری:
مقدار لوژان، Q مقدار آب تزریق شده بر حسب لیتر بر دقیقه، P فشار موثر تزریق بر حسب مگا پاسکال، L طول قسمت مسدودشده چال برحسب متر، فشار آب در ورودی گمانه، تفاوت ارتفاع بین فشارسنج و وسط قطعه مسدودشده چال برحسب سانتی متر، فاصله بین عمق آب زیرزمینی و وسط قطعه مسدودشده چال برحسب سانتی متر، افت ارتفاع سطح آب حاصل از مقاومت لوله برحسب سانتی متر، وزن واحد حجم آب برحسب مگاپاسکال بر سانتی متر.
یک لوژان نماینده مقداری از نفوذپذیری است که بر طبق آن در یک دقیقه یک لیتر اب تحت فشار 0/98 مگاپاسکال و از طریق یک چال یک متری در توده سنگ تزریق شود.
رابطه ضریب نفوذپذیری عرضی در اطراف گمانه بر اساس آزمایش لوژان در شعاع موثرR=L:
قطر چال.
اسلاید 15 :
عوامل مورد توجه در انجام آزمایش لوژان:
کافی بودن طول مسدود شده چال: در غیر اینصورت بدلیل وجود جریان عرضی کروی از رابطه ضریب نفوذپذیری با آزمایش لوژان نمی توان استفاده کرد.
تزریق هوا به جای آب در منطقه غیراشباع بالای سطح آب زبرزمینی. (بدلیل تاثیر نیروی ثقل در سقوط آب تزریق شده)
شکست هیدرولیکی و تغییر شکل درزه های توده سنگ اطراف گمانه ناشی از فشار زیاد تزریق آب.
شرایط آب بندی درپوش نصب شده در گمانه.
مدت زمان انجام آزمایش(با توجه به زمان تابعی نفوذپذیری).
مشکلات ناشی از ناهمسانگردی احتمالی توده سنگ.
اسلاید 16 :
آزمایش JFT:
یک روش آزمایش برای زمین های ماسه ای می باشد و ضریب نفوذپذیری با اندازه گیری حجم و سرعت آب زیرزمینی جاری شده به داخل بخش مجزا شده چال تعیین شده و در پایان آزمایش سطح تثبیت شده آب زیرزمینی تعییین می شود.
وسائل لازم آزمایش:
درپوش آب بندی، سوپاپ
متحرک کنترل جریان آب
به داخل قسمت مسدودشده
چال، وسیله اندازه گیری
سطح آب، تیوپ اندازه
گیری سطح آب.
اسلاید 17 :
ضریب نفوذپذیری در منبع آب دهی محصور:
ضریب نفوذپذیری در منبع آب دهی غیر محصور:
d قطر موثر داخلی (حاصل تفریق سطح مقطع کابل اندازه گیری سطح آب از سطح مقطع تیوپ اندازه گیری سطح)،L طول قسمت مسدودشده چال، D قطر قسمت مسدودشده چال، s تفاوت سطح متوسط آب و سطح آب اندازه گیری شده در تیوپ.
اسلاید 18 :
رابطه log s وt:
نکات مورد توجه در روش آزمایش JFT:
انجام آزمایش در پائین تر از سطح آب زیرزمینی
کنترل سطح آب در چال (افزایش شیب هیدرولیکی وکوچکتر شدن ضریب نفوذپذیری از مقدار واقعی در اثر پائین رفتن سطح آب)
کیفیت آب بندی درپوش
اثر ناهمسانگردی توده سنگ در پیشرفت کار.
اسلاید 19 :
آزمایش لوفران (آزمایش های برجادر طبقات کم عمق زمین های ماسه ای):روش های تزریق (با فشار پمپ و بدون فشار پمپ.)و روش های پمپاژ
در هر دو حالت ، آزمایش با ایستایی ثابت و متغیر می تواند انجام گیرد.
روش تزریق آب بدون فشار پمپ در حالت ایستایی ثابت:
q دبی جریان ، F فاکتور
شکل، ارتفاع سطح آب چال
از سطح مبنا(سطح ایستایی در
حالتی سطح ایستایی آب بالاتر
از جداره لوله باشد.)
اسلاید 20 :
تعیین F (Shape Factor) در حالات مختلف از لوله گذاری در چال:
کل گمانه داخل لایه تراوا بوده و لوله گذاری
تمام طول جداره چال با لوله ای به قطرd.
لوله گذاری تمام طول چال درلایه تراوا
با صفحات مطبق مانند سنگ شیل :
