مطالعه خواص مهندسی سنگهای تبخیری گستره مخزن و پس سد کنگیر سومار

دسته زمین شناسی مهندسی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری هشتمین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران
نویسنده حیدری, مجتبی ـ شفیعی, علی ـ باغداردخت, زری
تاريخ برگزاری ۱۰ مهر ۱۳۸۴

متن اصلی:
     موقعیت جغرافیایی سد کنگیر
ساختگاه سد در حدود 115 کیلومتری جنوب باختری شهر کرمانشاه و 25 کیلومتری شهر ایوان واقع شده است. این ساختگاه در طول خاوری و عرض شمالی قرار دارد.
زمین ریخت شناسی محل سد
دره محل احداث سد یک دره مرفوتکتونیکی است که تحت اثر پدیده های فرسیاش و عوامل زمین ساختی شکل گرفته است.دره محل ساختگاه نامتقارن بوده و عرض متوسط دره در بستر رودخانه 17 متر و در موقعیت تاج سد100 تا حدوداً 480 متر متغیر است. شیب رودخانه محدوده سد بین 1 تا 4 درصد متغیر می باشد. زمین ریخت شناسی محدوده حوضه آبریز با ساختار زمین شناسی آن مرتبط است. نواحی هموار و دشت ها را ناودیس هائی از سنگهائی با قابلیت فرسایش و ارتفاع آنرا طاقدیس هائی متشکل از سنگهای سخت آسماری تشکیل داده اند. شکل(1) دره های منطقه u شکل و تنگ بوده و عمدتاً از ناودیس های به هم فشرده تشکیل شده است.
چینه شناسی و سنگ شناسی محل سد
ساختگاه سد از سنگ هاس آهکی سازند آسماری , تناوبی از مارنها , مارنهای ژیپس دار, ژیپسیت و بین لایه هائی از سیلتستون ماسه سنگ رسی و آهکی و آهک های مارنی سازند گچساران و رسوبات عهد حاظر تشکیل شده است. سازند آسماری بخش عمده محور سد را اشغال کرده است. سنگ آهک کریستالین ,آهک دولومیتی و دولومیت ضخیم لایه به رنگ خاکستری روشن تا کرم رنگ به همراه آهک مارنی که بخشی از کالورت و سر ریز بر روی این واحد قرار دارد.


شکل 1-مقطع زمین شناسی از حوضه آبریز و دریاچه


بخش فوقانی این سازند شامل آهک کریستالین تا آهک مارنی به رنگ خاکستری تا کرم , پایه نازک تا متوسط به ضخامت 10 متر می باشد که بخش عمده پی سد بر روی این واحد قرار گرفته است.
سازند گچساران از تناوب مارنهای سبز و قرمز , مارنهای ژیپس دار و ژیپسیت با میان لایه هائی از سیلتستو و آهک مارنی تشکیل شده است. رخنمون این سازند در جناح چپ در محدوده مخزن سد از مارن قرمز و ماسه سنگ رسی تشکیل شده است.
ولی در محدوده جناح راست سد از مارنهای قرمز , مارن گچ دار و بلوک های منفرد گچ تشکیل شده است.
رسوبات کواترنر به صورت محدود در بالا دست ساختگاه سد و در جناح چپ بر روی رسوبات گچساران قرار دارد. این رسوبات شامل قلوه سنگ , شن , سیلت و ماسه است که جنس مصالح انها عمدتاً از آهک و ماسه سنگ می باشد. این قطعات توسط سیمان آهکی و رس جوش خورده و به کنگلومرا تبدیل شده است. پادگانه های آبرفتی جوان بخش عمده مخزن سد را تشکیل می دهند که از رس سیلتی تا سیلت ماسه اس تشکیل می شوند.
زمین شناسی ساختمان محل سد
محل سد در منطقه زاگرس چین خورده قرار دارد. با توجه به اهمیت درزه و شکستگی در آب بندی پی برداشت درزه ها در محل ساختگاه انجام شده است. مشخصات درزه ها در جناحین ساختگاه سد در اشکال (3و4) و جداول (1و2)نشان داده شده است. بر اساس برداشت های صحرائی سه دسته ناپیوستگی اصلی توده سنگ را قطع کرده اند که یکدسته از ناپیوستگی ها به موازات لایه بندی بوده و دسته دیگر عمود بر لایه بندی می باشند که هر دو دسته منشاء کششی دارند . یکدسته ناپیوستگی دیگر لایه بندی توده سنگ بوده که به صورت سیستماتیک در جناح چپ ساختگاه مشاهده می شود. فواصل ناپیوستگی ها در جناح راست ساختگاه کم بوده و شیارهای انحلالی در ان شکل گرفته است. عکس (1) نمونه ای از درز و شکاف موجود در سنگهای آهکی واقع در جناح چپ را به نمایش می گذارد.
ارزیابی ژئوتکنیکی
1- نهشته های کواترنر
به منظور ارزیابی پارامترهای ژئوتکنیکی محل سد بالغ بر 2500 متر حفاری در محدوده مخزن و پی سد انجام شده است رسوبات آبرفتی به ضخامت کمتر از 3 متر در محل محور سد گسترش دارند که به طور کامل از محدوده زیر پی سد حذف خواهند شد رسوبات پادگانه های آبرفتی جوان که از رس سیلتی و سیلت ماسه ای تشکیل شده اند حداکثر 7 متر ضخامت دارند متراکم بوده و نفوذ پذیری آنها کمتر از5-10 سانتی متر بر ثانیه می باشد و درصد مصالح گچ آنها بسیار ناچیز است. پادگانه های آبرفتی قدیمی که به صورت کنگلومرا


عکس 1-درز و شکاف موجود در سنگهای آهکی جناح چپ


با سیمان رسی ـ آهکی دیده می شود در جناح راست با ضخامت قابل ملاحظه در برخی از نقاط غارهای ریزشی با قطر حدوداً 2 متر و عمق تا 5/2 متر را نشان می دهد.رسوبات دامنه ای و خاکهای برجا حاصل از فرسایش مارنهای گچساران درمحدوده بالا دست سد و فراز بند گسترش دارند. این رسوبات ریزدانه با درصد کمی گچ مشاهده می شوند, ضخامت این رسوبات حداکثر تا ده متر رسیده و حد روانی آنها از 40-33 متغیر است. شاخص خمیری این مصالح 19-15 و درصد ریزتر از ذرات رسی تا 20 درصد هم می رسد. زاویه اصطکاک حداکثر مصالح تا هم می رسد. نفوذپذیری مصالح عمدتاً 5-10 سانتی متر بر ثانیه می باشد.2
- سازند گچساران
بیش از 95 درصد مخزن سد ار این سازند تشکیل شده است. ضخامت این سازند بر اساس حفاریهای انجام شده از چند متر تا 60 متر می رسد. توزیع سنگهای گچی این سازند عمدتاً در محل میانی مخزن سد بوده و عمدتاً به صورت کریستاله و متراکم و به صورت بلوک های بزرگ و کوچک در متن مارنها مشاهده می شوند.بر اساس نتایج آزمایش های نفوذ استاندارد این مصالح متراکم تا بسیار متراکم بوده و به سمت مخزن درصد مصالح مارنی گچ دار افزایش می یابد.این مصالح به علت انحلال گچ ها در زده مصالح سست قرار می گیرند. مارنها دارای حد روانی 30 تا 54 درصد بوده و شاخص خمیری 24-17 درصد را دارا بوده و لذا تغییر حجم آنها در حد متوسط می باشد. مصالح گچی و مارنهای گچی به علت حساسیت به پدیده انحلال ابتدا به صورت تشریح ماکروسکوپی مطالعه گردیده اند ژیپس ها عمدتاً دارای ترکیب شیمیایی (So4ca + 2H2O) می باشند که از آبدار شدن انیدریت شکل گرفته اند. بلورهای ژیپس به صورت مسطح به ابعاد 5/0 تا 75/0 میلیمتر دیده می شوند.



جدول 2-ویژگیهای نا پیوستگیها بر اساس درزه نگاری سطحی در جناح راست


برای تعیین میزان انحلال پذیری ژیپست و مارنهای گچ دار دو بلوک الف و ب به سه صورت پودر شده , درزه دار و سنگ بکر در حالات آزاد و تحت فشار حداکثز 3 اتمسفر و به مدت 72 ساعت با آب رودخانه کنگیر تحت آزمایش قرار گرفته اند. وزن نمونه های سنگ قبل و بعد از آزمایش و همچنین تغییرات یون سولفات نیز اندازه گیری شده است. نتایج حاصل از این آزمایشها نشان می دهد که میزان انحلال سنگهای گچی در هر سه حالت در طی زمان به علت اشباع شدن آب کاهش می یابد (شکل5) . بیشترین کاهش وزن و افزایش درصد یون سولفات در نمونه پودر شده در 24 ساعت اول مشاهده می شود. کاهش وزن در روز اول حدوداً درصد و در روزهای دوم و سوم به
22/1 و 46/1 درصد کاهش یافته است.


شکل3-کنتور دیاگرام نا پیوستگیها در جناح راست



 


شکل4-کنتور دیاگرام نا پیوستگیها در جناح چپ


درنمونه هائی که تحت فشار سه آتمسفر آزمایش شده اند کمترین افت وزنی در نمونه بکر رخ داده است (شکل5) لذا بیشترین انحلال گچ ها در مارنهای گچ دار د گچهای مارن دار رخ خواهد داد. و خطر ایجاد حفرات انحلالی و فرار آب از محل مخزن سد وجود دارد. همچنین گسترش مجاری انحلالی در سازند گچی خطر ریزش و فرونشست در بخشی از بدنه سد را محتمل می سازد که برای ممانعت از تماس مستقیم سازندهای گچی با آب توصیه می گردد. از ایجاد پتوی رسی به ضخامت متوسط 4 متر در محل مخزن سد استفاده شود. همچنین احداث دیواره آب بند در محل مخزن سد تا حد فاصل سازند گچساران و آسماری می تواند از توسعه احتمالی غارهای انحلالی و ایجاد فروچاله ها در محل مخزن سد جلوگیری نماید. با توجه به کیفیت آب توصیه می گردد از سیمان تیپ 2 استفاده شود. عکی های 2 و 3 نمونه هائی از حفرات انحلالی ایجاد شده در سازند گچساران را نمایش می دهند.


شکل5-نمودار یون سلفات ودرصد وزنی محلول بر حسب زمان



 


شکل3-B-حفرات انحلالی در سازنده گچساران



 


شکل4-B-حفرات انحلالی در سازنده گچساران


3- سازند آسماری سنگ بستر عمدتاً از سازند آسماری تشکیل شده است. سنگ آهک , آهک دولومیتی , آهک مارنی و مازنبه صورت متناوب در زیر بدنه سد قرار خواهند گرفت. مطالعات پتروگرافی سنگهای آهکی دارای بافت میکرواسپاری تا میکرولیتی است مقدار RQD در جناح چپ بین 85 تا 97 درصد و عمدتاً بیش از 90 درصد می باشد.مقدار RQD در جناح راست بین 71 تا 99 درصد می باشد. درصد پهنه های ضعیف در جناح چپ متغیر از 1/3 تا 26 درصد و به طور متوسط 13 درصد است ولی در جناح راست مقدار پهنه های ضعیف در حین حفاری به طور متوسط تا 16 درصد هم افزایش نشان میدهد. این امر بواسطه رخنمون آهک آسماری میانی در جناح راست سد می باشد. عکس های 4 و 5 مربوط به ساحل چپ ساختگاه سد می باشد که نمونه ای از توسعه پدیده کارست در این سازند هستند.


شکل 4-C-توسه کارست در سحل چپ



 


شکل 5- Bت وسه کارست در ساحل چپ


نفوذپذیری
بر اساس نتایج آزمایشات لوژن مقادیر لوژن از 1 تا 100 واحد متغیر است. جهت تعیین وضعیت آبگذری توده سنگی در جناحین به بررسی آماری میزان درصد تغییرات واحد لوژن پرداخته شده است که نتایج آن در جداول شماره 3 و 4 نشان داده شده است. بخش اعظم نتایج مقادیر لوژن از بین 10 تا 60 متغیر نشان می دهد که نشانگر نفوذپذیری بالای توده سنگ آهک می باشد.


جدول 3-میزان ذر صد تغییرات واحد لوژان در جناح چپ



 


شکل 5- Bت وسه کارست در ساحل چپ


پارامترهای ژئومکانیکی توده سنگ
نتایج آزمایش های آزمایشگاهی بر روی مغزه های سنگی حاصل از حفاریهای انجام شده در جداول (5 و 6) نشان داده شده است. دانسیته سنگ متوسط است. مقاومت تا بالا, تخلخل سنگ ها متوسط, مقاومت فشاری سنگ بالا و مدول الاسیته آن متوسط است. مقاومت توده سنگ در جناح چپ و راست در امتداد محور سد در رده متوسط و در مخزن سد رد جناح راست سنگها نسبتاً ضعیف می باشند.


جدول 5-نتایج آزمایشگاهی از خواص فیزیکی -مکانیکی نمونه های سنگ سد کنگیر



 


جدول 6-نتایج آزمایشگاه از خواص فیزیکی -مکانیکی نمونه های

کلید واژه ها: سایر موارد