بررسی تزریق پذیری و تخمین خورند سیمان در ساختگاه سد خرسان II

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده زمین شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران

2 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه تربیت مدرس

3 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد.

10.22091/cer.2021.6560.1227

چکیده

تزریق سیمان روشی متداول برای آب‌بندی و تحکیم پی و تکیه‌گاه‌های سد می‌باشد. در پروژه‌های سدسازی معمولا بخش مهمی از منابع اختصاص یافته، صرف عملیات تزریق می‌گردد؛ بنابراین نداشتن برآوردی از مقادیر خورند سیمان می‌تواند در برنامه‌ریزی اجرای پروژه مؤثر باشد. یکی از عوامل اصلی مؤثر بر تزریق و مقدار خورند سیمان، مشخصات جایگاه زمین‌شناسی است. در این مقاله، با استفاده از داده‌های پانل تزریق آزمایشی در سنگ‌های آهکی تکیه‌گاه چپ سد خرسان II، رابطه بین خورند سیمان و چهار پارامتر شاخص کیفی سنگ، عدد لوژن، فاصله‌داری درزه‌ها و بازشدگی درزه‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که خورند سیمان دارای رابطه‌ای معکوس با شاخص کیفی و فاصله‌داری درزه‌ها است، اما با عدد لوژن و بازشدگی درزه‌ها رابطه مستقیم دارد. در بین پارامترهای ذکر شده، عدد لوژن دارای بیشترین همبستگی با خورند سیمان است، با این‌حال، همبستگی ضعیف نشانگر اثرگذاری عوامل دیگری نیز می‌باشد. با توجه به این مسئله مقادیر خورند سیمان به میزان فشار تزریق نرمال گردیده و همبستگی آن با پارامترهای مورد اشاره بررسی شد. نتایج، بهبود قابل توجی، به خصوص در رابطه بین خورند نرمال شده و عدد لوژن نشان داد و ضریب تعیین بیش از 7/0 حاصل گردید. رابطه ارائه شده می‌تواند در تخمین خورند سیمان در ساختگاه‌های مشابه مورد سنجش و آزمون قرار گیرد.





تزریق سیمان روشی متداول برای آب‌بندی و تحکیم پی و تکیه‌گاه‌های سد می‌باشد. در پروژه‌های سدسازی معمولا بخش مهمی از منابع اختصاص یافته، صرف عملیات تزریق می‌گردد؛ بنابراین نداشتن برآوردی از مقادیر خورند سیمان می‌تواند در برنامه‌ریزی اجرای پروژه مؤثر باشد. یکی از عوامل اصلی مؤثر بر تزریق و مقدار خورند سیمان، مشخصات جایگاه زمین‌شناسی است. در این مقاله، با استفاده از داده‌های پانل تزریق آزمایشی در سنگ‌های آهکی تکیه‌گاه چپ سد خرسان II، رابطه بین خورند سیمان و چهار پارامتر شاخص کیفی سنگ، عدد لوژن، فاصله‌داری درزه‌ها و بازشدگی درزه‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که خورند سیمان دارای رابطه‌ای معکوس با شاخص کیفی و فاصله‌داری درزه‌ها است، اما با عدد لوژن و بازشدگی درزه‌ها رابطه مستقیم دارد. در بین پارامترهای ذکر شده، عدد لوژن دارای بیشترین همبستگی با خورند سیمان است، با این‌حال، همبستگی ضعیف نشانگر اثرگذاری عوامل دیگری نیز می‌باشد. با توجه به این مسئله مقادیر خورند سیمان به میزان فشار تزریق نرمال گردیده و همبستگی آن با پارامترهای مورد اشاره بررسی شد. نتایج، بهبود قابل توجی، به خصوص در رابطه بین خورند نرمال شده و عدد لوژن نشان داد و ضریب تعیین بیش از 7/0 حاصل گردید. رابطه ارائه شده می‌تواند در تخمین خورند سیمان در ساختگاه‌های مشابه مورد سنجش و آزمون قرار گیرد.





 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessment of Groutability and Cement Take in Khersan II Dam Site

نویسندگان [English]

  • Abdollah Sohrabi-Bidar 1
  • Morteza Mozafari 1
  • Abbas Zolfaghari 2
  • Ahmad Rastegarnia 3
1 School of Geology, College of Sciences, University of Tehran, Tehran.
2 Department of Geology, Faculty of Sciences, Tarbiat Modares University.
3 Department of Geology,, Faculty of Sciences, Ferdowsi University.
چکیده [English]

Cement grouting is a common method for sealing and consolidating dam foundations. Since grouting is a cost and time- consuming process, understanding the amount of cement consumption is essential to estimate the cost of any dam construction. The geological setting is one of the main factors affecting the amount of cement take. In this paper, an attempt has been made to investigate the relation between the amount of cement take and the values of Rock Quality Designation (RQD), permeability, joint spacing, and joint aperture, measured in pilot holes drilled at the Khersan II Dam site (west Iran). The amount of cement take shows a direct relation with the values of permeability and joint aperture but presents a reverse relation with the values of RQD and joint spacing. Among the mentioned parameters, the Lugeon value has the highest correlation with cement consumption, however, poor correlation indicates the influence of other factors. To reduce the influence of other factors, the values of cement take were normalized to the injection pressure and then its correlation with the mentioned parameters was investigated again. Results show a significant improvement, especially between the normalized cement take and Lugeon values, resulted in at least the coefficient of determination of 0.7. After validation, the presented equation could be used to estimate the value of cement consumption at similar dam sites.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Grouting
  • Cement Take
  • Lugeon Number
  • Joint Aperture
  • Khersan II Dam
[1] Nonveiller, E. (1989). Grouting theory and practice. Development of Geotechnical Engineering, Elsevier.
[2] Louis, C. (1974). Introduction al’hydraulique des roches. Bull BRGM, III, 4:283–356.
[3] Priest, P. (1993). Discontinuity Analysis for Rock Engineering. Chapman and Hall.
[4] Bell, G. (2000). Engineering Properties of Soil and Rocks. Blackwell science, 4th edition.
[5] Foyo, A., Sánchez, M. A., & Tomillo, C. (2005). “A proposal for a secondary permeability index obtained from water pressure tests in dam foundations”, Engineering geology, 77(1), 69-82.
[6] Yang, M. J., Yue, Z. Q., Lee, P. K., Su, B., & Tham, L. G. (2002). “Prediction of grout penetration in fractured rocks by numerical simulation”, Canadian geotechnical journal, 39(6), 1384-1394.
[7] Hosseiny Sohi, S. M., Koch, M., & Ashjari, J. (2017). “Evaluating permeability and groutability at Karun 4 dam Iran using Lugeon values and grout Take”, In Symposium Proceeding of 85th Annual Meeting of Interna-tional Commission on Large Dams, Prague.
[8] Jones, B. R., Van Rooy, J. L., & Mouton, D. J. (2019). “Verifying the ground treatment as proposed by the Secondary Permeability Index during dam foundation grouting”, Bulletin of Engineering Geology and the En-vironment, 78(3), 1305-1326.
[9] Zolfaghari, A., Sohrabi-Bidar, A., Maleki Javan, M. R., Haftani, M., & Mahinrad, A. (2015). “Evaluation of rock mass improvement due to cement grouting by Q-system at Bakhtiary dam site”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 74(1), 38-44.
[10] Lunn, R. J., Corson, L. T., Howell, C., El Mountassir, G., Reid, C., & Harley, S. L. (2018). “Could magnetic properties be used to image a grouted rock volume?”, Journal of Applied Geophysics, 155(2018), 162–175.
[11] Ganjalipour, K., & Esmailzadeh, M. (2019). “Numerical modeling for evaluating grout curtain depth and providing a new approach for calculating the efficiency based on installation position of piezometers around sealing system”, Modeling Earth Systems and Environment, 5, 1587–1605,
[12] Zhang, W., Li, S., Wei, J., Zhang, Q., Liu, R., Zhang, X., & Yin, H. (2018). “Grouting rock fractures with ce-ment and sodium silicate grout”, Carbonates Evaporites, 33, 211–222.
[13] Liu, Q., Xiao, F., & Zhao, Z. (2020). “Grouting knowledge discovery based on data mining”, Tunnelling and Underground Space Technology, 95, 103093, https://doi.org/10.1016/j.tust.2019.103093.
[14] Gustafson, G., Claesson, J., & Fransson, Å. (2013). “Steering Parameters for Rock Grouting”, Journal of Applied Mathematics, 2013, Article ID 269594, https://doi.org/10.1155/2013/269594.
[15] Sohrabi-Bidar, A., Rastegar-Nia, A., & Zolfaghari, A. (2016). “Estimation of the grout take using empirical relationships (case study: Bakhtiari dam site)”, Bull Eng Geol Environ, 75, 425–438.
[16] Fan, G., Zhong, D., Wang, J., & Ren, B. (2016). “Cement Take Evaluation and Prediction based on Empiri-cal Relationships and Support Vector Regression”, In 2016 5th International Conference on Energy and Envi-ronmental Protection (ICEEP 2016), 699-704.
[17] Rastegarnia, A., Sohrabi-Bidar, A., Bagheri, V., Razifard, M., & Zolfaghari, A. (2017). “Assessment of Re-lationship Between Grouted Values and Calculated Values in the Bazoft Dam Site”, Geotech Geol Eng, 35, 1299–1310.
[18] Öge, İ. F. (2017). “Prediction of cementitious grout take for a mine shaft permeation by adaptive neuro-fuzzy inference system and multiple regression”, Engineering Geology, 228, 238-248.
[19] Rahimi, E., Teshnizi, E. S., Rastegarnia, A., & Al-shariati, E. M. (2019). “Cement take estimation using neu-ral networks and statistical analysis in Bakhtiari and Karun 4 dam sites, in south west of Iran”, Bulletin of En-gineering Geology and the Environment, 78(4), 2817-2834.
[20] Kayabasi, A., & Gokceoglu, C. (2019). “An Assessment on Permeability and Grout Take of Limestone: A Case Study at Mut Dam, Karaman”, Turkey. Water, 11(12), 2649, 10.3390/w11122649.
[21] Mu, W., Li, L., Yang, T., Yu, G., & Han, Y. (2019). “Numerical investigation on a grouting mechanism with slurry-rock coupling and shear displacement in a single rough fracture”, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 78(8), 6159-6177.
[22] Niu, J. D., Wang, B., Chen, G. J., & Chen, K. (2019). “Predicting of the unit grouting quantity in karst curtain grouting by the water permeability of rock strata”, Applied Sciences, 9(22), 4814, 10.3390/app9224814.
[23] Abdollahisharif, J., & Bakhtavar, E. (2019). “Using geo-statistical simulation to determine optimal grout injection pressure in dam foundation based on geo-mechanical characteristics”, Bulletin of Engineering Geol-ogy and the Environment, 78, 2253–2266.
[24] Mahab Ghods Consulting Engineers. (2010) “Engineering geological report, Feasibility study of Dam and Hydropower plant of Khersan II”, Iran Water and Power Resources Development Company.
[25] Deere, D. U., & Deere, D. W. (1989). Rock quality designation (RQD) after twenty years. Department of the Army U.S. Army Corps of the Engineers Washington, DC 20314-1000.
[26] Houlsby, A. C. (1976). “Routine interpretation of the Lugeon water-test”, Quarterly journal of Engineer-ing Geology and Hydrogeology, 9(4), 303-313.
[27] Bieniawski, Z. T. (1989). Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and ge-ologists in mining, civil, and petroleum engineering. John Wiley & Sons, ISBN10: 0471601721, ISBN13: 9780471601722.

CAPTCHA Image