بررسی سیستم ناپیوستگی توده سنگ های ساختگاه سد تالوار
| دسته | زمین شناسی مهندسی |
|---|---|
| گروه | سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور |
| مکان برگزاری | بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین |
| نویسنده | سعید گنج خانی |
| تاريخ برگزاری | ۰۱ اسفند ۱۳۸۵ |
چکیده:
بررسی سیستم ناپیوستگی توده های سنگی یکی از مباحث مهم در زمین شناسی مهندسی و مکانیک سنگ می باشد. از آنجا که سازه های مختلفی همچون سدها و تونل ها در توده های سنگی بنا می گردند، شناخت خصوصیات توده سنگ ها در طراحی سازه ها از اهمیت بالایی برخوردار است. اثر ناپیوستگی ها همچون گسل ها و مناطق برشی در تغییر رفتار و کاهش پارامترهای مقاومتی و برشی توده سنگ ها در سازه های عمرانی پدیده ای شناخته شده می باشد. رفتار مهندسی توده سنگ ها تا حد زیادی به مشخصات نا پیوستگی ها از جمله جهت و شیب درزه ها، طول، باز شدگی و ویژگی های سطوح درزها بستگی دارد. به دلیل اهمیت ویژگی های سیستم ناپیوستگی ها در مراحل طراحی و اجرای سازه ها، مطالعه و تحلیل سیستم درزه های گستره طرح از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. در این نوشتار سعی شده است با استفاده از داده های صحرایی حاصل از اندازه گیری های درزه ها در محل سایت، به تحلیل ترسیمی و همچنین تفسیر آماری روند های مهم در ساختگاه پرداخته شود. نتایج حاصله نشان می دهد که در تکیه گاه چپ و راست دو دسته درزۀ اصلی و یک دسته درزۀ فرعی وجود دارد از آنجا که تونل های انحراف در جناح چپ سد قرار می گیرد بر روی توده سنگ های مسیر تونل طبقه بندی مهندسی تودۀ سنگ انجام گرفت و در نهایت برای طراحی تونل های انحراف از روش های تجربی و تحلیلی استفاده شد.
Abstract :
Discontinuities study is one of the important discuss in the engineering geology and rock mechanics. As a different constructions, like dames and tunnels in the rock mass established, rock mass identification is very important for construction design. Effect of discontinuities such as faults and shearing zones in bihavior change and decrease in the strength parameters and shear parameter of rock mass is a identified in civil constructions. Engineering manner of rock mass is depend upon on the discontinuities characteristics such as direction and dip direction, length, opening and joint surface features. Because of discontinues character systems memorable during design and enforcement of construction, discontinues study and analysis is a momentous. In this paper we attempt explain graphical and statistical analysis of main trepan .Conclusion shows that left and right abutment have a two main joint set and accessory joint set. As a divertion tunnels exist to left abutment, on this flank, rock mass engineering classification accomplished. Finally for tunnel design empirical and analatical approach were used.
◊◊◊◊◊◊◊
سعید گنج خانی ، کارشناسی ارشد زمین شناسی مهندسی دانشگاه اصفهان
رسول اجل لوئیان، دکتری مکانیک خاک از دانشگاه نیو کاسل استرالیا، 1996، عضو هیئت علمی دانشگاه اصفهان
محمود هاشمی اصفهانیان، دکتری مکانیک سنگ از انیستیتو تکنولوژی (IIT) هند، 2000، عضو هیئت علمی دانشگاه اصفهان
◊◊◊◊◊◊◊
چکیده:
بررسی سیستم ناپیوستگی توده های سنگی یکی از مباحث مهم در زمین شناسی مهندسی و مکانیک سنگ می باشد. از آنجا که سازه های مختلفی همچون سدها و تونل ها در توده های سنگی بنا می گردند، شناخت خصوصیات توده سنگ ها در طراحی سازه ها از اهمیت بالایی برخوردار است. اثر ناپیوستگی ها همچون گسل ها و مناطق برشی در تغییر رفتار و کاهش پارامترهای مقاومتی و برشی توده سنگ ها در سازه های عمرانی پدیده ای شناخته شده می باشد. رفتار مهندسی توده سنگ ها تا حد زیادی به مشخصات نا پیوستگی ها از جمله جهت و شیب درزه ها، طول، باز شدگی و ویژگی های سطوح درزها بستگی دارد. به دلیل اهمیت ویژگی های سیستم ناپیوستگی ها در مراحل طراحی و اجرای سازه ها، مطالعه و تحلیل سیستم درزه های گستره طرح از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. در این نوشتار سعی شده است با استفاده از داده های صحرایی حاصل از اندازه گیری های درزه ها در محل سایت، به تحلیل ترسیمی و همچنین تفسیر آماری روند های مهم در ساختگاه پرداخته شود. نتایج حاصله نشان می دهد که در تکیه گاه چپ و راست دو دسته درزۀ اصلی و یک دسته درزۀ فرعی وجود دارد از آنجا که تونل های انحراف در جناح چپ سد قرار می گیرد بر روی توده سنگ های مسیر تونل طبقه بندی مهندسی تودۀ سنگ انجام گرفت و در نهایت برای طراحی تونل های انحراف از روش های تجربی و تحلیلی استفاده شد.
Abstract :
Discontinuities study is one of the important discuss in the engineering geology and rock mechanics. As a different constructions, like dames and tunnels in the rock mass established, rock mass identification is very important for construction design. Effect of discontinuities such as faults and shearing zones in bihavior change and decrease in the strength parameters and shear parameter of rock mass is a identified in civil constructions. Engineering manner of rock mass is depend upon on the discontinuities characteristics such as direction and dip direction, length, opening and joint surface features. Because of discontinues character systems memorable during design and enforcement of construction, discontinues study and analysis is a momentous. In this paper we attempt explain graphical and statistical analysis of main trepan .Conclusion shows that left and right abutment have a two main joint set and accessory joint set. As a divertion tunnels exist to left abutment, on this flank, rock mass engineering classification accomplished. Finally for tunnel design empirical and analatical approach were used.
◊◊◊◊◊◊◊
مقدمه :
سد خاکی تالوار به ارتفاع 85 متر از پی، و با مخزنی به حجم 500 میلیون متر مکعب در 152 کیلومتری جنوب غربی شهرستان زنجان بر روی رودخانه تالوار در حال احداث می باشد. مختصات جغرافیایی ساختگاه مورد مطالعه درمحدوده جغرافیایی UTM در طول جغرافیایی 28 54 47 شرقی و عرض جغرافیایی و 35 47 35 شمالی می باشد.
شکل1_ نقشه راه های دسترسی به محل احداث سد تالوار
توده سنگ های گستر ه طرح به صورت تناوبی از آهک های مارنی به رنگ قهوه ای روشن تا خاکستری و سنگ های مارنی تیره رنگ با لایه های ظریف و لایه هایی از آهک تخریبی فسیل دار به صورت موضعی تشکیل یافته است. از دیدگاه زمین ساختی، شکستگی ها و چین هایی با روند عمومی شرقی_غربی ساختار کلی طرح را تشکیل می دهند.
بطور کلی با در نظر گرفتن شرایط زمین ساختی، محور سد تالوار بر روی بخشی از یال شمالی ناودیسی با عرض 12 کیلومتر قرار می گیرد که امتداد محور آن تقریباً شرقی_غربی است. بررسی های زمین شناسی سطحی نشان می دهد که گسل یا شکستگی عمده ای در محدودۀ محور وجود ندارد. تنها در دو مورد آثار و شواهدی از گسلش در سنگ های محور وجود دارد.یکی از این گسل ها حالت برشی داشته و سنگ های این منطقه کاملاً خرد شده است. امتداد عمومی گسل های موجود در ساختگاه مشابه امتداد لایه بندی و حدود N 88 – E می باشد.
با توجه به توضیحات فوق اهمیت مطالعه شکستگی ها و ناپیوستگی های آشکار می شود.زیرا پایداری سازه های جانبی سدها از جمله تونل های انحراف، گالری ها و همچنین فرار آب از مخزن سد به ویژگی های درزه ها و ناپیوستگی ها گستره طرح بستگی دارد.در این مطالعه به بررسی ناپیوستگی های تکیه گاه راست و چپ پرداخته شده و در نهایت طراحی تونل های انحراف واقع در تکیه گاه چپ انجام می گیرد. سیستم انحراف آب سد تالوار شامل دو رشته تونل به طول های 850 متر و قطر حفاری 3 متر و 655 متر و قطر حفاری 25/3 متر می باشد. که موقعیت آن ها در ساحل چپ سد بوده و مقطع حفاری به شکل نعل اسبی می باشد که مقطع بعد از لاینیگ دایره ای شکل خواهد بود.
پس از اینکه داده های زمین شناسی جمع آوری گردید، فرآوری رایانه ای این داده ها کمک شایانی را به ترسیم و تفسیر آماری روند های مهم ارائه می نماید. نمودار کنتوری تمرکز نقاط قطبی و همچنین دایره های بزرگ هر یک از تمرکز های موجود با استفاده از بسته نرم افزار DIPS که در دانشگاه تورنتو گسترش یافته، ترسیم گردیده و نمودار شکستگی هوک و براون برای مسیر تونل های انحراف با استفاده از نرم افزار Roclab تهیه شد. بررسی وضعیت سیستماتیک در رخنمون های سنگی و همچنین در تونل انحراف آب، ویژگی های این درزه ها را مشخص نموده و با تجزیه و تحلیل نتایج حاصله می توان تا حدودی به نحوۀ عملکرد نیرو های تکتونیکی بر روی واحدهای سنگی محدودۀ محور پی برد. در شکل زیر کنتور دیاگرام درزه های برداشت شده ارائه گردیده است.
شکل 2_ کنتور دیاگرام تمرکز درزه ها و ناپیوستگی ها در تکیه گاه ها
- مطالعات انجام شده بر روی توده سنک های مسیر تونل:
تونل های انحراف مجموعاً به طول 1505 متر در تکیه گاه چپ ساختگاه قرار گرفته اند. بر اساس نتایج گمانه های TL-203, TL-202, TL-201، تونل ها در مسیر خود عمدتاً از تناوبی از آهک مارنی و مارن آهکی عبور می نمایند. بر اساس برداشت های صحرایی و نتایج گمانه های اکتشافی در مسیر تونل های مذکور ساختار تکتونیکی خاصی از قبیل گسلش و چین خوردگی مشاهده نشده است. و فقط سه دسته درزه و یک لایه بندی توده سنگ های مسیر تونل را تحت تاثیر قرار داده است.
◊◊◊◊◊◊◊
بحث :
تود ه سنگ های ساختگاه سد در دو تکیه گاه راست و چپ از نظر سیستم های ناپیوستگی مورد ارزیابی قرار گرفته که در زیر به آن اشاره می شود.
الف_ تکیه گاه راست
برداشت وضعیت هندسی و خصوصیات حدود 214 درزه سیستماتیک در تکیه گاه راست در محدوده محور و بر روی سنگ های آهکی و آهک مارنی انجام گرفت.تجزیه و تحلیل اطلاعات جمع آوری شده درزه ها در این تکیه گاه نشان می دهد که حداقل دو دسته درزۀ اصلی وجود دارد که عبارتند از :
دسته درزۀ J1 : با شیب حدود 86 درجه و جهت شیب 348 درجه (348/86)، که از نوع برشی بوده و طول متوسط آن ها 3_1 متر می باشد.فاصله داری در این دسته درزه ها حدود 5/1_1 متر بوده و باز شدگی آن ها به طور متوسط 3_1 میلی متر می باشد.
دسته درزه J2: این دسته درزه دارای شیب 86 درجه و حهت شیب 247 درجه (274/86) بوده و طول متوسط آن ها 3_1 متر می باشد. سطوح آن ها مسطح و زبر می باشد و از نوع درزه های فشاری می باشند و همچنین باز شدگی آن ها حدود 3_1 میلی متر می باشد، دسته درزۀ مذکور دارای روندی مشابه گسله امتداد لغز موجود در این جناح را دارا می باشد.
همچنین در این جناح درزه های با مشخصه 076/84 وجود داشته که که خصوصیات و تشابه نزدیکی با دسته درزۀ J2 دارند.
دسته درزۀ فرعی J3 : درزه هایی با اهمیت کمتر و مشخصه 003/68 نیز در این جناح وجود دارد که این دسته درزه نیز از نوع فشاری می باشد.
شیب و جهت لایه بندی در این جناح 20/187 می باشد، همچنین سایر مشخصات درزه ها در جدول زیر آورده شده است.
جدول1_ ویژگی های دسته درزه ها و لایه بندی در تکیه گاه راست
|
دسته ناپیوستگی
|
جهت شیب و شیب
|
فراوانی
(%)
|
طول(m)
|
باز شدگی(mm)
|
شکل و زبری سطح درزه ها(%)
|
|||||||
|
10_3
|
3_1
|
1>
|
1>
|
3_1
|
3<
|
نا منظم
|
صفحه ای
|
|||||
|
زبر
|
صاف
|
زبر
|
صاف
|
|||||||||
|
لایه بندی
|
187/210
|
22
|
|
|
|
16
|
|
84
|
|
|
100
|
|
|
J1(%)
|
348/86
|
29
|
3
|
82
|
15
|
|
70
|
30
|
64
|
3
|
27
|
6
|
|
J2(%)
|
274/86
|
31
|
6
|
80
|
14
|
|
69
|
31
|
60
|
3
|
31
|
6
|
|
سایر درزه ها
|
_
|
18
|
|
80
|
20
|
|
55
|
45
|
60
|
|
40
|
|
دیاگرام تمرکز قطب درزه ها و درزه های و موقعیت دسته درزه های غالب در تکیه گاه مذکور در زیر ترسیم شده است.همانطور که در کنتور دیاگرام قطب درزه ها مشاهده می شود در این جناح 5 دسته درزه وجود دارد که دو دسته از آنها دارای اهمیت و مورد توجه می باشند که در شکل 4 موقعیت این دو دسته درزه همرا با یک دسته درزۀ اصلی نشان داده شده است.
شکل3_ کنتور دیاگرام درزه ها و ناپیوستگی ها در تکیه گاه راست
شکل4_ دسته درزه های غالب در تکیه گاه راست
ب_ تکیه گاه چپ
نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل بیش از 500 درزه برداشت شده در تکیه گاه چپ و تونل انحراف آب واقع در این تکیه گاه نیز نشان می دهد که دو دسته درزه اصلی رخنمون های سنگی این قسمت را تحت تاثیر قرار داده اند. دسته درزه های اصلی این جناح به قرار زیر است.
دسته درزۀ J1 : این دسته درزه دارای شیب 82 درجه و جهت شیب 62 درجه می باشد (062/82). طول این دسته درزه ها عمومآ 3_1 متر و در مقاطعی از تکیه گاه به ده متر نیز می رسد. فاصله داری درزه ها به طور متوسط 5/1 متر می باشد و باز شدگی سطوح درزه ها 5/2_5/ میلی متر می باشد.لازم به توضیح می باشد مصالح پرکنندۀ سطوح درزه ها در این تکیه گاه برای تمامی دسته درزه های J1 و J2همانند تکیه گاه راست می باشد.
دسته درزۀ J2 : دارای شیب 83 درجه و جهت شیب 313 درجه می باشد (313/83) فاصله دارای این درزه ها نیز حدود 5/1 متر می باشد و بازشدگی سطوح درز عمومآ 5/2_5/0 میلی متر می باشد.
دسته درزۀ J3 : در این جناح نیز دسته درزۀ فرعی با مشخصات (219/42) وجود دارد. که در استریوگرام زیر نشان داده شده است.
شیب و امتداد لایه بندی نیز با توجه به برداشت های انجام گرفته در رخنمون های سنگی تکیه گاه چپ و تونل انحراف حدود 178/23 می باشد.سایر مشخصات درزه ها در جدول زیر نشان داده شده است.
جدول2_ ویژگی های دسته درزه ها و لایه بندی در تکیه گاه چپ
|
دسته ناپیوستگی
|
جهت شیب و شیب
|
فراوانی
(%)
|
طول(m)
|
باز شدگی(mm)
|
شکل و زبری سطح درزه ها(%)
|
|||||||
|
10<
|
10_3
|
3_1
|
1<
|
3_1
|
| |||||||