Dependency of the average inflow rate to the tunnel excavated in a fractured rock mass to its length and direction

ABSTRACT: The variation of the average inflow rate to the tunnel by changing the orientation of the tunnel that is excavated in a fractured rock mass has been investigated. It has been deduced that in each direction, a specific length of the tunnel (STL) exists that its average inflow rate is equal to the average inflow rate to infinite lengths of the tunnel. This length could be considered as the representative length of the tunnel for hydrologic purposes. The STL depends on the arrangement of joint sets at the wall of the tunnel. The existence of STL has been confirmed by the numerical simulation using 3DEC software. It has been validated that the unit inflow rate to the tunnel with a length equal to one STL, is the same as all next spans that their lengths are STL. The STL is independent of the aperture and could be defined by knowing the spacings and orientations of the joint sets. In order to obtain reliable and immediate results from numerical simulations and field data about the hydraulic characteristics of the tunnel, this length should be defined prior to performing the calculations.

RÉSUMÉ: La variation du débit moyen d'entrée dans le tunnel en modifiant l'orientation du tunnel creusé dans une massive rocheuse fracturée a été étudiée. On en a déduit que dans chaque sens, il existe une longueur spécifique du tunnel (STL) que son débit moyen d'entrée est égal au débit moyen d'entrée sur des longueurs infinies du tunnel. Cette longueur pourrait être considérée comme la longueur représentative du tunnel à des fins hydrologiques. La STL dépend de la disposition des joints au mur du tunnel. L'existence de STL a été confirmée par la simulation numérique à l'aide du logiciel 3DEC. Il a été validé que le débit d'entrée moyen dans le tunnel d'une longueur égale à un STL, est le même que pour toutes les travées suivantes que leurs longueurs sont STL. Le STL est indépendant de l'ouverture et pourrait être défini en connaissant les espacements et les orientations des ensembles de joints. Afin d'obtenir des résultats fiables et immédiats à partir de simulations numériques et de données de terrain sur les caractéristiques hydrauliques du tunnel, cette longueur doit être définie avant d'effectuer les calculs.