طرح کنترل ژئودتیکی زمین لغزش روستای باریکان شهرستان طالقان

دسته زمین شناسی مهندسی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری اولین همایش سالانه انجمن زمین شناسی ایران
نویسنده رامین کیامهر
تاريخ برگزاری ۰۴ شهریور ۱۳۷۶
در این پروژه نگارندگان با طراحی یک شبکه نقشه برداری و ایجاد نقاط کنترل در نقاط حساس منطقه تحت لغزش، اقدام به اندازه گیریهای طولی روی شبکه کنترل جابجایی در دو دوره زمانی مستقل Epoch نمودند. از طریق آنالیز مشاهدات طولی شبکه و تعیین مختصات نقاط شبکه در دوره های زمانی فوق براحتی امکان تعیین جابجایی نقاط شبکه میسر گردیده و نتایج ذیل نیز قابل حصول می باشد:
1- با توجه به تعیین مقدار مطلق جابجایی نقاط مختلف شبکه، براحتی محدوده تحت تاثیر زمین لغزش در روستا تعیین می گردد.
2- پارامترهای جابجایی شامل سرعت، شتاب و جهت حرکت توده آنالیز جابجایی نقاط شبکه قابل تعیین می باشد.
3- در صورت اجرای هرگونه عملیات تثبیت در منطقه، از این طریق اولاٌ محدوده دقیق منطقه تحت لغزش جهت اجرای عملیات تعیین ثانیاٌ با اعمال مشاهدات دوره ای روی شبکه فوق در حین اجرای عملیات تثبیت، امکان بررسی عملی روی روش انتخاب شده جهت تثبیت در منطقه تحت رانش میسر خواهد گردید. بدیهی است در صورت تشخیص صحیح و کارشناسی روی علت لغزش در منطقه، اجرای عملیات تثبیت بایستی بتدریج سرعت جابجایی را تقلیل دهد در غیر اینصورت احتمالاٌ بایستی جهت جلوگیری از هرگونه اتلاف هزینه های سنگین تثبیت، در خصوص علت و روشهای اجرایی انتخاب شده جهت تثبیت منطقه تجدید نظر اساسی صورت پذیرد.
از دیدگاه زمین شناسی به حرکت توده های بزرگ سنگ و خاک زمین لغزش گفته می شود در این حرکات توده مورد نظر بصورت ناگهانی یا به طور بطئی از مکان خود جدا شده و بر روی سطح شیبدار می لغزد. از عوامل موثر در ایجاد زمین لغزش ها و حرکات مواد دامنه ای می توان موارد زیر را نام برد:
1- نیروی ثقل 2- درجه شیب دامنه 3- وزن کلی توده جدا شده 4- جنس مواد واریزه ای 5- جنس سنگهای بستر دامنه 6- مقدار آب موجود در توده و سطح ایستابی آن 7- وجود رودخانه در پای دامنه 8- شرایط اقلیمی و وجود یخبندان 9- لرزه خیزی ناحیه مورد مطالعه 10- وجود گسله ها و شکستگیهای فعال
امروزه با مطالعه اجمالی گزارشات رسیده از دستگاههای مختلف اجرایی خصوصاٌ ستاد حوادث غیر مترقبه وزارت کشور و استانداریها براحتی می توان عمق حوادث و تعدد وقوع باور نکردنی این پدیده را در نقاط مختلف کشور بررسی و خسارات سنگین و گاهاٌ جانی آن را برآورد نمود. دراین حال شاید بتوان اذعان داشت که اهمیت زمین لغزش کمتر از زمین لرزه نخواهد بود. زمین لغزش درمناطق شهری و روستایی باعث حرکت زمین و ایجاد تخریب در بناهای مسکونی، راهها، مراتع، دکلهای برق، لوله های نفت و گاز و... می گردد. به طور کلی اثر این پدیده در مقیاس محلی می باشد.
ناحیه طالقان با توجه به شرایط خاص زمین شناسی حاکم بر آن بصورت بالقوه زمینه لغزش را دارد در این میان هر چند حرکات زمین لغزش بخاطر کوچک بودن محسوس نبوده و در نتیجه مورد توجه قرار نمی گیرد ولی پس از مدتی با فراهم شدن شرایط ایده آل برای حرکت کلی، بخشی از منطقه دچار جابجایی می شود بدنبال وقوع زلزله رودبار منجیل در سال 1369 متاسفانه تعداد زیادی از روستائیان این منطقه دچار زمین لغزش شده و با وجود تشخیص قبلی از زمین لغزش در منطقه، به جهت آگاهی از منطقه تحت تاثیر این پدیده، مطالعات و اقداماتی با هزینه های سنگین انجام شده که نتیجه بخش نبوده است.
در این موارد استفاده ازتکنیکهای نقشه برداری در کنترل جابجایی نقاط (روشهای ژئودتیکی) می تواند ابزار مناسبی را جهت طراحان دربرآورد سرعت، جهت و مقدار لغزش و نشست اراضی بدست داده و عملیات تثبیت را در جهات مناسب هدایت کند. در این مقاله ضمن اشاره به مزایای استفاده از سیستمهای تعیین موقعیت زمینی و ماهواره ای دربرآورد این جابجایی ها، بطور اجمالی روش عمومی آنالیز استرین (کشش) در تحلیل جابجایی ها در این نوع شبکه ها مورد بررسی قرار گرفته و ارزش این روش در تعیین جهت، مقدار مطلق و مناطق تحت تاثیر لغزش مورد مطالعه قرار می گیرد. نظر به عدم دسترسی به سیستم تعیین موقعیت جهانی ماهواره ای Global Positioning System GPS و سرعت غیر منتظره لغزش در منطقه مورد ذکر، مشاهدات شبکه جابجایی با سیستمهای معمول نقشه برداری زمینی، طولیابهای الکترونیکی E.D.M و ترازیاب های مهندسی، در دو دوره زمانی و بفاصله یکماه صورت گرفته و نتایج مقایسه مستقیماٌ روی تغییرات طولهای شبکه ایجاد شده مورد ارزیابی قرار گرفته است.
1- مطالعه اجمالی زمین لغزش روستای باریکان
روستای باریکان در5 کیلومرتی غرب مرکز بخش طالقان در جنب محور آسفالته زیاران شهرک قرار دارد. از نقطه نظر زمین شناسی این روستا برروی نهشته های جوان کواترنری مشتمل بر مارن- رس قرار دارد که در قسمت جنوبی روستا رسوبات مادستون، سیلت استون با سن نئوژن همراه با میان لایه های ژیپسی دیده می شود.
به دلیل وجود پتانسیل بالقوه زمین لغزش در نواحی مختلف بخش طالقان تاکنون به کرات این رویداد در روستاهای جزن، جزنیان، کش، ایزمان و ... مشاهده و گزارش شده است. وضعیت خاص زمین شناسی، توپوگرافی، آبهای سطح الارضی و تحت الارضی منطقه را می توان به عنوان پارامترهای مهم و اساسی در وقوع زمین لغزشهای متعدد این ناحیه دانست.
ضمناٌ وجود زمین لغزشهای قدیمی با سن حدود 10000 سال و فعالیت مجدد Reactive آنها در اثر فرایندهای زمین ساختی نظیر زلزله سال 69 رودبار منجیل نباید از نظر دور داشت. بالا بودن سطح ایستابی آب زیرزمینی در منطقه مطالعاتی، که بصورت تراوشی Seepage نمایان می باشد همراه با جاری شدن آبهای سطح الارضی آبراهه های فرعی در جهت گرادیان هیدرولیکی از جنوب به شمال روستا سبب شکستگی و حرکت سطحی رسوبات رسی- مارنی می گردد که عمدتاٌ بصورت رانش سطحی زمین همراه با شکستگیها اثرات مخرب خود را بر روستای باریکان برجای گذاشته است.
نشستهای متفاوت Differential setellment زمینی ناشی از عدم تحمل یکنواخت بار توسط بستر در گوشه و کنار منطقه مطالعاتی بصورت فرورفتگیها و جابجایی های عمودی نمایان می باشد. به عنوان مثال وجود سازه ای سنگین مانند منبع آب با حجم تقریبی 4300 متر مکعب در جنوب روستا احتمالاٌ نقش مهمی در تسریع پتانسیل رانش داشته است. از عوامل موثر دیگر در رانش روستا می توان استفاده از روش آبیاری سنتی غرقابی در منطقه، نفوذ بیش از حد آب در اثر مازاد نیاز گیاه به زمین نام برد.
2- نقش مشاهدات G.P.S در فرآیند آنالیز جابجایی ها
سیستم تعیین موقعیت جهانی G.P.S ابتدا به منظور دستیابی ارتش آمریکا به اهداف نظامی طراحی گردید مطالعات اولیه روی این سیستم در دهه 70 شروع و اولین ماهواره از این سیستم در سال 1378 در مدار زمین قرار گرفت امروزه این سیستم با بهره گیری از 24 ماهواره پرتاب شده در طول 15 سال گذشته توانسته است پوشش کاملی از زمین را به منظور امکان تعیین موقعیت نقاط (طول و عرض جغرافیایی) و اندازه گیریهای نسبی طول و اختلاف ارتفاع در تمام شبانه روز فراهم آورد. به طور خلاصه اجزاء این سیستم شامل بخش فضایی (ماهواره ها) و بخش زمینی(گیرنده زمینی) اطلاعات ماهواره ای (موقعیت ماهواره ها و زمان ارسال امواج) می باشد که از طریق آنالیز این اطلاعات امکان تعیین پارامترهای فوق در کمترین زمان و هزینه میسر می گردد. بحث مربوط به این سیستم و نکات تکنیکی آن در حوصله این مقاله نبوده و علاقمندان می توانند به مراجع مقاله مراجعه فرمایند. در این مقاله صرفاٌ نکاتی که بایستی دربکارگیری از این سیستم در امور جابجایی رعایت گردد تشریح و مزایای بکارگیری آن روشن می گردد.
1-2- مزایای بکارگیری GPS در آنالیز جابجایی
بمنظور کلی مزایای ذیل را در استفاده از مشاهدات ماهواره ای GPS بر مشاهدات کلاسیک می توان متصور شد:
1- سهولت انتخاب نقاط کنترل بر اساس معیارهای ژئوتکنیکی و بی نیازی از لزوم دید بین نقاط
2- امکان تعیین موقعیت های سه بعدی در سیستم مختصات جهانی بدور از تاثیرات تغییر شکل شبکه های محلی
3- امکان اندازه گیری حرکات پدیده های دینامیکی بصورت متوالی که بررسی پدیده جابجایی ضرورت آن را ایجاب می کند.
4- امکان اندازه گیری در شرایط جوی مختلف و نظم و تداوم در مشاهدات
5- سرعت بالای مشاهدات ماهواره ای در مقایسه با مشاهدات زمینی و هزینه پایین عملیاتی.
3- شبکه کنترل جابجایی منطقه مورد مطالعه
به منظور کنترل جابجایی ناشی از رانش زمین یک شبکه 5 ضلعی با نقطه مرکزی صرفاٌ با مشاهدات طولی در روستا ایجادشد. با توجه به آشنایی قبلی از سرعت نسبی جابجایی در محل که از بازدید های قبلی حاصل گردیده بود و به بزرگی مقدار مطلق جابجایی نقاط در مقایسه با بازدیدهای قبلی ( بطور متوسط در حدود 5 سانتیمتر)، شبکه فوق حساسیت کافی را برای کنترل جابجایی داشت.
پس از شناسایی منطقه و بررسی منطقه جابجا شده، نقاط شبکه به نحوی انتخاب شدند که ضمن استحکام نسبی پوشش کاملی را نیز از منطقه تحت رانش روستا فراهم آوردند. مشاهدات در دو دوره زمانی به فاصله یکماه در تابستان سال 1373 توسط دستگاه طولیاب RED2L انجام پذیرفت. با توجه به اینکه در مسئله رانش صدمه اصلی ناشی از جابجایی نسبی نقاط می باشد، در وهله اول می توان مقایسه ای اجمالی بین دو سری مشاهدات طولی شبکه انجام داد و مقدار تغییرات نسبی طولهای رئوس اصلی را محاسبه کرد. به منظور امکان کنترل تغییرات ارتفاعی نقاط (نشست) اقدام به سنجش تغییرات ارتفاعی نسبت به نقطه ثابت ارتفاعی (بدور از منطقه تحت تاثیر رانش) از طریق ترازیابی گردید. مقایسه نسبی این تغییرات و مشاهدات عینی زمین در منطقه در تعدادی از نقاط نشستی در حد 40 سانتیمتر را تایید کرد که بحث و تعمیق بیشتری را می طلبید. عملیات این منطقه نیز با استفاده از دستگاه ترازیاب NAK2 در دو مرحله همزمان با مشاهدات طولی شبکه انجام پذیرفت.
1-3- آنالیزجابجایی و استرین شبکه
پس از آنالیز پایداری نقاط شبکه و تعیین نقاط ثابت و سرشکنی مشاهدات طولی و نهایتاٌ حصول مختصات نقاط از اپک های مختلف مشاهداتی، امکان تعیین جابجایی و آنالیز استرین نقاط شبکه وجود خواهد داشت. در این حال یکی از دو روش ذیل بنا به ماهیت متصور شده برای جابجایی نقاط جهت تعیین الگوی حرکت هر بلوک مورد استفاده قرار می گیرد:
1- روش تفاضل محدود.
2- روش المانهای محدود.
در روش اول برای هر نقطه یک مدل جابجایی پیش بینی و محاسبه می گردد که این مدل صرفاٌ برای محدوده کوچکی از اطراف نقطه صادق خواهد بود. بدیهی است برای مناطق وسیع این مدل جابجایی برای نقاط ارزش خود را از دست داده و روش المانهای محدود برای تفسیر صحیح بایستی مورد استفاده قرار گیرد.
پیشنهادات و نتیجه گیری
طبق پیش بینی قبلی و مشاهدات عینی منطقه ای و قرائن جابجایی روی ابنیه روستا مقدار جابجایی نسبی نقاط بین بعضی از رئوس شبکه کنترل جابجایی در حد تا 15 سانتیمتر دیده شد. نتایج بعدی آنالیز استرین مشاهدات و تحلیل جابجایی نقاط ضمن تایید نسبی جابجایی حاصل از مشاهدات جهت حرکت توده را نیز تعیین کرد. بر این اساس بطور کلی جهت حرکت توده بصورت شمالی- جنوبی و در جهت گرادیان ارتفاعی منطقه ارزیابی گردید. ضمناٌ گرچه فرایند زمین لغزش در تمامی نقاط روستا نمود عینی دارد لیکن اثرات این فرایند بصورت جابجایی های عمودی و افقی در بخش شرقی روستا بارزتر می نماید بنحویکه در این بخش جابجایی عمودی در حد 40 سانتیمتر در زمینهای کشاورزی کاملاٌ نمایان می باشد.
بدیهی است در صورت اقدام به هرگونه عملیات تثبیت در منطقه بایستی این عملیات منجر به کاهش نسبی حرکت توده در مشاهدات دوره های زمانی بعدی گردد. در غیر اینصورت بایستی در تحلیل علت ناشی از لغزش و رانش زمین تجدید نظر کرده و روشهای اجرایی کنترل آن را که غالباٌ بسیار پرهزینه نیز می باشند تغییر داد. با توجه به پیشینه مطالعاتی که توسط برخی سازمانها نظیر سازمان زمین شناسی و مرکز تحقیقات آبخیزداری وزارت جهاد سازندگی و ... انجام شده پیشنهادات ذیل ارائه می گردد:
1- بررسی کلی پدیده زمین لغزش و تهیه نقشه خطر ریسک رانش در بخش طالقان و ارائه الگوی کلی ایمن سازی جهت پایدار نمودن سازه ها.
2- تکمیل زهکشی روستا در راستای جنوب به شمال به طول 8000 متر بصورت حفر کانال همراه با کول گذاری و دریچه ها.
3- تهیه نقشه بافت روستا به منظور کنترل ساخت و ساز و هدایت روند مناسب جهت توسعه آتی.
4- ترانس بندی در جنوب و شمال روستا جهت پایدار نمودن نسبی شیبها
5- استفاده از مشاهدات نقشه برداری در دوره های زمانی مختلف قبل و بعد از عملیات تثبیت به منظور مشخص نمودن تاثیر اقدامات انجام شده.
6-مطالعه و بررسی مکان یابی مناسب برای روستا به عنوان یک هدف دراز مدت دراین روستا و احیاناٌ روستاهای دیگر منطقه که دارای پتانسیل رانش می باشند.

کلید واژه ها: زمینلغزش ژئودتیک طالقان نقشهبرداری زمین شناسی مهندسی تهران