آزمایش لوژان (Lugeon Permeability Test Method)
شماره استاندارد آزمایش
ISRM-RM for the Lugeon Test
هدف آزمایش
تعیین پتانسیل تزریق پذیری و نفوذپذیری.
موارد کاربرد
این آزمایش برای سنگ ها کاربرد دارد.
مرسوم ترین روش اندازه گیری نفوذپذیری توده های سنگی درزه دار در صحرا، روش لوژان است. در این روش ابتدا میزان آب خوری توده تحت یک فشار ثابت اندازه گیری می شود و سپس با تغییر فشار آب منحنی تغییرات خورند آب در برابر فشار آب ترسیم می شود. از تفسیر این نمودار عدد لوژان به دست می آید.
عدد لوژان در واقع نماد غیرمستقیم نفوذپذیری توده های سنگ است و طبق تعریف یک واحد لوژان برابر نفوذ پذیری توده سنگی است که از یک متر طول گمانه حفاری شده در آن، تحت فشار 10 بار، یک لیتر در دقیقه آب عبور کند.
این آزمایش لوژان اولین بار در سال 1933 توسط موریس لوژان به منظور برآورد تزریق پذیری و نفوذ پذیری سنگها ارائه شد . این آزمایش اغلب بصورت 5 متری انجام می شود که در بعضی مواقع بصورت 4 و3 متر نیز گرفته می شود. بعد از حفر چاه و رسیدن به عمق مورد نظر آزمایش، ابتدا باید مقطع با آب زلال شسته شود سپس پکر را به اصطلاح پک کرده و این گونه گمانه آماده آزمایش می باشد. پکر یا از نوع مکانیکی است که با فشار هیدرولیک دستگاه حفاری انجام می گردد و یا از پکر پنوماتیک که با فشار آب یا انتقال هوا با شیلنگ پلاستیکی (نایلکس) بروی پکر انجام می شود سپس کنتوری که قبلا کالیبره شده بروی مسیر آب که می بایست آب زلال باشد بسته و با یک عدد سه راهی که دقیقا پشت کنتور است و یک عدد مانومتر (گیج فشار) جهت کنترل فشار مقطع بروی سه راهی بسته می شود. آزمایش لوژان معمولا 75 دقیقه گرفته می شود که با توجه به شرایط تغییر می کند، در مقاطع خشک 5 دقیقه برای پر آب کردن مقطع بدون اعمال فشار در نظر گرفته می شود (اشباع) و در گمانه های دارای سطح آب با 5 دقیقه پله اول رادها (های لوله حفاری) و شیلنگ ها تا سر مقطع انجام می شود.
باید توجه کرد میزان فشاری که برای تست در نظر گرفته می شود، ممکن است برای هر مقطع در یک گمانه متفاوت باشد. لذا هنگام انجام تست حتما باید به این مورد توجه گردد. بعد از اشباع ۴ مرحله دیگر باقی می مانند،که در ۲ مرحله فشار از حداقل به حداکثر می رسد (رفت) ودردو مرحله فشار از حداکثر به حداقل رسانده می شود.
لازم به تذکر می باشد که هر مرحله میزان توقف،۲ بازه ۵ دقیقه ای می باشد (۱۰دقیقه)، به شرط اینکه حداکثر تغییر قرائت کنتور در ۵ دقیقه دوم (نسبت به ۵ دقیقه اول) کمتر از ۱۰درصد باشد. اگر تغییر بیشتر از ۱۰درصد باشد باید توقف در آن مرحله ادامه پیدا کند تا تغییر به کمتر از ۱۰درصد برسد، از این رو ممکن است یک ۵ دقیقه یا بیشتر به زمان توقف در آن مرحله افزوده شود .
هنگام ارزیابی نتایج باید دقت کرد که فشار واقعی در مقطع با لحاظ کردن اختلاف ارتفاع بین مانومتر و تراز آب زیرزمینی (یا وسط مقطع مورد آزمایش در نقاطی که آب زیر زمینی وجود نداشته باشد) بدست می آید از اینرو فشار در مرکز مقطع از فرمول روبر بدست می آید:
که در این فرمول P فشار در مرکز مقطع مورد آزمایش می باشد(atm)، Pm فشار قرائت شده روی مانومتر(atm)، H1 تراز مانومتر، H2 تراز آب زیرزمینی( یا وسط مقطع مورد آزمایش) است. سپس با استفاده از فرمول روبرو مقدار لوژان بدست می آید:
که در این فرمول، Q جریان آب در مقطع آزمایش بر حسب لیتر در دقیقه می باشد، L طول قطعه آزمایش به متر، t زمانی که درآن دبی Q جریان داشته است بر حسب دقیقه و P فشار آزمایش است.