عنوان پایان‌نامه

تعیین میدان تنش در نیروگاه تلمبه ذخیره ای رودبار لرستان با توجه به نتایج آزمایش شکست هیدرولیکی و بهینه سازی جانمایی مغار



    دانشجو در تاریخ ۰۹ دی ۱۳۹۳ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "تعیین میدان تنش در نیروگاه تلمبه ذخیره ای رودبار لرستان با توجه به نتایج آزمایش شکست هیدرولیکی و بهینه سازی جانمایی مغار" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی معدن‌-مکانیک‌ سنگ‌
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2842;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66292
    تاریخ دفاع
    ۰۹ دی ۱۳۹۳
    دانشجو
    سمیرا حیدری
    استاد راهنما
    مهدی موسوی
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    ساختگاه طرح نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای رودبار لرستان در منطقه زاگرس مرتفع و در میان گسل‌های متعدد قرار گرفته است. یکی از موارد مهم در طراحی، یافتن جانمایی بهینه مغار با توجه به میدان تنش‌های برجا است. اطلاع از وضعیت تنش برجا بر اساس نقشه جهانی تنش، روابط تئوری و انجام آزمایش‌های محلی (نظیر شکست هیدرولیکی) بدست می‌آید. در این پژوهش، وضعیت تنش‌های برجا در محدوده پروژه، بر اساس مبانی فوق‌الذکر محاسبه شده است. بر اساس نتایج آزمایش‌های شکست هیدرولیکی، میزان متوسط نسبت تنش افقی حداکثر به قائم و تنش افقی حداقل به قائم برآورد شد. راستای متوسط تنش افقی حداکثر نیز N140.9 بدست آمد که اطلاعات فوق از لحاظ راستا با نقشه جهانی تنش و از نظر مقدار با روابط تئوری موجود متفاوت است. جهت بررسی علت تفاوت در راستای تنش، مدل‌سازی شکستگی‌های منطقه جهت ارزیابی احتمال چرخش میدان اولیه تنش با نرم‌افزار المان مجزا (UDEC) انجام شد. بدین منظور یک مدل عددی بزرگ مقیاس ساخته شده و با اعمال تنش‌های اولیه به مرزها تغییرات تنش در محل نیروگاه بررسی شد. با توجه به نتایج حاصله، چرخش میدان تنش در نزدیکی گسل‌های اصلی، راستای تنش اندازه‌گیری شده در آزمایش‌ها را توجیه و تائید می‌کند. بنابراین، اختلاف راستای تنش افقی حداکثر که با نقشه جهانی تنش 81% بود، با لحاظ نمودن اثر شکستگی‌های منطقه در مدل عددی، به 7% کاهش پیدا کرده است. با توجه به محل قرارگیری مغار نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای (که توسط دره‌های عمیق احاطه شده است) با مدل‌سازی عددی و لحاظ نمودن دره‌ها، وضعیت تنش‌های افقی اطراف مغار به روش تفاضل محدود (نرم‌افزار FLAC) بررسی شد. بر اساس نتایج مدل عددی، مقادیر کم تنش‌های افقی که از اندازه‌گیری‌های آزمایش شکست هیدرولیکی بدست آمده است، توجیه‌پذیر می‌باشد. براساس نتایج مدل‌سازی عددی، در محل نیروگاه اختلاف تنش افقی حداقل با تنش حداقل محاسبه شده در آزمایش شکست هیدرولیکی در حدود 15% می‌باشد. پس از نهایی کردن وضعیت تنش برجا، راستای بهینه مغار تعیین شده است. بر این اساس از نقطه نظر توزیع تنش، دو حالت حدی (راستای طولی مغار عمود بر جهت تنش افقی حداکثر یا به موازات آن) برای قرارگیری مغار وجود دارد که به همراه حالت سوم ( طرح اولیه جانمایی مغار) با نرم‌افزار FLAC3D‌ بررسی شده است. با توجه به نتایج مدل‌سازی، بهترین حالت از لحاظ قرارگیری مغار زمانی است که محور مغار در جهت تنش افقی حداکثر باشد. البته، به دلیل این‌که تنش اصلی حداکثر تنش قائم بوده و تفاوت مقادیر KH و Kh کم می‌باشد، چرخش راستای مغار در افق تاثیر قابل توجهی بر پایداری مغار نخواهد داشت. واژه‌های کلیدی: آزمایش شکست هیدرولیکی، مغار نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای رودبار لرستان، مدل‌سازی تنش برجا، نرم‌افزار UDEC، نرم‌افزار FLAC
    Abstract
    The site of Rudbar Lorestan pumped storage project is located in high Zagrous Mountains among several faults. One of the most important issues for design is the optimized layout of powerhouse cavern regarding the in- situ stresses. The in-situ stress data is obtained by info from World Stress Map, theoretical relations and in-situ local tests. Hydraulic Fracturing (HF) is the technique used for stress measurement in this project. In this research, the in-situ stress state for the project area has been calculated based on the above three mentioned sets of data. According to the results of HF tests in site, the average ratio of maximum horizontal stress to vertical stress (KH) is equal to 0.59±0.14 and the average ratio of minimum horizontal stress to vertical stress (Kh) is equal to 0.38±0.09. Also, the azimuth of maximum horizontal stress ( ) H ? is 140.9 based on the tests. However, these data are different with the theoretical relations and World Stress Map data. In order to study the cause of differences in the azimuth of ( ) H ? , numerical modeling of the site major faults was carried out by UDEC software and the probability of rotation of the initial stress field was evaluated. According to the numerical results, rotation of stress field adjacent to the main faults verifies the azimuth of ( ) H ? obtained by HF tests. It is worth noting that the deviation of azimuth of ( ) H ? in tests with World Stress Map was 81% while by considering the site fractures in numerical modeling it decreased to 7%. To investigate the reason for lower values of principle horizontal stresses obtained in HF tests compared to the theoretical values, the deep valleys were modeled in FLAC software. Based on the results, the low amounts of horizontal stresses which were measured by HF tests is justifiable. In this case the difference of minimum horizontal stress calculated by numerical model with the minimum horizontal stress measured by HF test is about 15% in powerhouse area. After finalizing the in-situ stress state, the optimized alignment of cavern has been determined. From the stress distribution vie3wpoint, there are two extreme limits for cavern longitudinal axis (perpendicular to H ? or parallel to it). These two limits together with the preliminary cavern layout were studied by FLAC3D software. Based on modeling results, the best situation is when the cavern axis is parallel to H ? . However, since the maximum stress is vertical and the difference between KH and Kh is low, the rotation of cavern longitudinal axis in horizon doesn’t have considerable effect on cavern stability. Keywords: Hydraulic Fracturing test, Rudbar Lorestan pumped storage powerhouse, Numerical modeling of in-situ stresses, UDEC software, FLAC software