نشریه زمین شناسی مهندسی

جایگاه مطالعات آب‌های زیرزمینی در پروژه‌های تونلی در ایران

مسعود مرسلی

حفر تونل در محیط اشباع و نفوذ جریان آب زیرزمینی به تونل های در حین حفاری یکی از مشکلات جدی در پروژه های تونلی است. نفوذ آب به تونل می تواند منجر به وارد شدن خساراتی به تجهیزات ساخت تونل، پرسنل، روند اجرای کار و ... شود. این موضوع نیاز فعلی و ضروری صنعت تونل سازی از پژوهش های کاربردی زمین شناسی است. همچنین با مطالعات هیدروژئولوژی چشمه های مسیر تونل و برآورد آب ورودی به تونل، احتمال خشک شدگی و یا کاهش آبدهی چشمه های مسیر تونل بررسی می شود. از طرفی، پیچیدگی های ورود آب به تونل و نبود یک روش دقیق و مناسب بر اهمیت این مطالعات می افزاید. روش های تجربی و تحلیلی جهت پیش بینی آب ورودی به تونل وجود دارد. در این مقاله علاوه بر معرفی روند کلی انجام مطالعات هیدروژئولوژی مسیر تونل ها به مقایسه درصد وزنی مطالعات هیدروژئولوژی و مشکلات مرتبط با آن پرداخته می شود. به طور متوسط بیش از 30 درصد تمامی مشکلات تونل ها به آب های زیرزمینی مرتبط است اما کمتر از 5 درصد مطالعات در این زمینه انجام می شود. عدم تناسب وزنی دو موارد فوق و علل آن از دیگر موارد مطرح شده در این مقاله است.

مخروط افتِ حریم تأثیر در چاه‌های آب در آبخوان‌های‌‌ آزاد آبرفتی و اثر پارامترهای فیزیکی آبخوان بر آن‌

امین احمدی

حریم تأثیر چاه منطقه ای است که فعالیت چاه باعث تغییر تراز آب در آن می شود. حریم تأثیر در تعیین حریم های حفاظت مورد توجه است؛ اما هنوز در این خصوص روابط قابل استنادی ارائه نشده و عدم ارتباط آن ها هم تایید نشده؛ و این ناشی از عدم شناخت دقیق حریم تأثیر در برخی از آبخوان ها است. این مطالعه با استفاده از مدل مادفلو به منظور شناخت اثر پارامترهای فیزیکی آبخوان بر مخروط افت در یک آبخوان آزاد آبرفتی دارای سطح آب شیب دار انجام شد؛ و چون تاکنون چنین پژوهشی گزارش نشده، نتایج آن گونه ای نوآوری است. نتایج نشان داد که گرچه ممکن است به علت محدودیت در سنجش و نمایش، اثر یک چاه در بخش هایی از آبخوان نادیده گرفته شود اما در عمل حریم تأثیر هر چاه تا مرزهای فیزیکیِ خارجی گسترش خواهد یافت. نتایج مشخص کرد که در حریم تأثیر دو نوع مخروط افت حقیقی و نظری قابل بحث است و باید هرکدام جداگانه مورد تحلیل قرار گیرد. مشخص شد که پارامترهایی نظیر هدایت هیدرولیکی، ضخامت اشباع، ضریب انتقال، انیزوتروپی افقی، شیب بستر و مقدار تغذیه در آبخوان آزاد شیب دار اثری دوگانه بر مخروط افت دارند و اگر بالا بودن آن ها باعث کاهش افت در فواصل کم شود، در فواصل دور باعث افزایش افت می شود. مشخص شد که ناهمگنی معمولی تغییر چندانی بر مخروط افت ندارد و علت آن اثرات معکوس هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه بر مقدار افت است. معلوم شد که هدایت هیدرولیکی، انیزوتروپی افقی و آبدهی ویژه اثری شدید ولی انیزوتروپی عمودی و ناهمگنی اثری ناچیز بر مخروط افت دارند.

تغییرات واکنش قلیایی سیلیکاته(ASR) با تغییر مقدار سنگدانه‌های سیلیسی و کنترل واکنش

محمد فتح اللهی

سنگدانه، اصلی ترین بخش سازنده بتن است که نقش اساسی در کیفیت بتن ایفا می کند. واکنش زایی قلیایی سیلیکاته(ASR) یکی از واکنش های مهم در بتن است که می تواند تخریب بتن را به دنبال داشته باشد. سنگدانه های حاوی سیلیس فعال عامل این واکنش هستند و هرچه مقدار آن بیشتر باشد انتظار می رود حجم واکنش ها هم بیشتر باشد. اینکه میزان افزایش واکنش ها، با تغییرات مقدار سنگدانه های سیلیسی به چه صورت است، بخشی از موضوع این تحقیق می باشد. در این راستا مصالحی به عنوان مصالح پایه از معدن شن و ماسه کوهی انتخاب و آزمایش های لازم بر روی آن انجام و سپس با افزودن سنگدانه های سیلیسی به میزان 5، 10، 15 و 20 درصد آزمایش ASR مطابق استاندارد ASTM C1260 بر روی آن ها انجام شد؛ نتایج نشان داد که انبساط نمونه ها به ترتیب 0/01، 0.02، 0.04 و 0.06 درصد افزایش خواهد یافت. در ادامه به منظور کنترل واکنش با میکروسیلیس، مقادیر مختلفی از آن به میزان، 5 ،10، 15 و 20 درصد به مصالح اضافه شد. نتایج بیانگر آن بود که میکروسیلیس باعث کاهش انبساط نمونه ها به ترتیب به میزان 0.009، 0.014، 0.022 و 0.032 خواهد شد و افزایش 20 درصد میکروسیلیس باعث کاهش 50 درصدی انبساط نمونه ها شده است.

تأثیر حفاری تونل خط شش مترو تهران بر آب‌های زیرزمینی و چشمه‌علی شهرری

کوشا تمیمی

توسعه فعالیت های حمل و نقل زیرزمینی در شهر نظیر حفر تونل ممکن است آب های زیرزمینی و چشمه های این مناطق را به صورت کوتاه مدت و یا بلندمدت تحت تأثیر قرار دهد. حفر تونل خط شش متروی تهران در آبرفت و سنگ آهک های شمال چشمه علی شهرری به علت ایجاد نوسانات در آبدهی چشمه و خشک شدن مقطعی آن موجب بروز نگرانی شده است. برای یافتن ارتباط بین چشمه علی و آبخوان اصلی تغذیه کننده آن ویژگی های هیدروشیمیایی آب زیرزمینی و حوضه آبگیر چشمه بررسی شد. با کمک روش های تحلیلی نشت آب به تونل و روش DHI، مقدار تخمینی نفوذ آب به تونل و بیشترین منطقه تأثیرپذیر از این نشت آب به تونل مشخص و به منظور بررسی تغییرات آبدهی چشمه با میزان بارش در گستره، آمار بارش با تغییرات آبدهی چشمه در زمان های قبل و بعد از حفاری تونل مترو مقایسه شد. نتایج پژوهش نشان داد که حفاری تونل مترو تأثیر قابل توجهی بر روی سیستم هیدروژئولوژی منطقه و آبدهی چشمه علی گذاشته و ادامه حفاری ممکن است تأثیر منفی بر روی دبی دیگر چشمه ها و چاه های منطقه نیز داشته باشد و سیستم جریانی منطقه را به طور موقت و یا برای همیشه دگرگون کند.

بررسی مشخصات دانه‌بندی سنگدانه‌های مواد پرکننده معادن زیرزمینی به همراه ارزیابی دانه‌بندی سنگدانه حاصل از نخاله ساختمانی

هادی عطاپور

مواد پرکننده فضاهای زیرزمینی معدنی از انواع مصالح مهندسی است که مشخصات دانه بندی سنگدانه آن ها تأثیر مستقیمی بر خواص مکانیکی و فیزیکی این مواد دارد. بر اساس بررسی های صورت گرفته، معیار جامعی در مورد مشخصات دانه بندی سنگدانه های مواد پرکننده معادن زیرزمینی ارائه نشده است. در مقاله حاضر محدوده های اندازه دانه ها و مشخصات دانه بندی سنگدانه های مورد استفاده در انواع پرکننده های معدنی شامل پرکننده هیدرولیکی، پرکننده خمیری و پرکننده سنگی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، منابع موجود در زمینه انواع مواد پرکننده جمع آوری شد. بر اساس داده های جمع آوری شده، محدوده ابعادی دانه ها در هر یک از پرکننده ها تعیین شد. سپس مشخصات دانه بندی هر یک از مواد پرکننده معادن از جمله میانگین قطر دانه ها (D₅₀)، ضریب یکنواختی (Cu) و ضریب انحنا (Cc) محاسبه گردید. نتایج حاصل از بررسی منحنی های دانه بندی پرکننده های خمیری، هیدرولیکی و سنگی نشان داد که دانه ها در پرکننده سنگی، هیدرولیکی و خمیری به ترتیب دارای درشت ترین تا ریزترین محدوده ابعادی می باشند. در نهایت مشخصات دانه بندی پرکننده تهیه شده از نخاله های ساختمانی به عنوان یک پرکننده جدید ارائه و با دانه بندی هر یک از پرکننده ها مقایسه شد. نتایج نشان داد منحنی دانه بندی پرکننده تهیه شده از نخاله ساختمانی در مرز بالایی محدوده ابعادی پرکننده هیدرولیکی و مرز پایینی محدوده ابعادی پرکننده سنگی قرار دارد.

ارزیابی پتانسیل روانگرایی بستر ساحل بستانو (باختر بندرعباس) بر اساس آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) و پهنه بندی خطر

حمزه ترکمانی تمبکی

هدف پژوهش، بررسی خطر روانگرایی در سواحل بوستانو در باختر بندرعباس در استان هرمزگان است. روش تحقیق بر اساس روش تنش تناوبی جهت ارزیابی پتانسیل روانگرایی با تکیه بر روی داده٬ ها حاصل از نفوذ استاندارد است. شتاب بیشینه 0.35 g، به عنوان شتاب سنگ بستر انتخاب گردید. مقاطع عرضی توسط نرم افزار Rockwork، با تکیه بر روی خصوصیات نهشته ٬های رسوبی از دیدگاه زمین٬ شناسی مهندسی استخراج و سپس اطلاعات ژئوتکنیکی جمع٬ آوری شده برای تهیه پروفیل٬ های شاخص ژئوتکنیکی بررسی شد. از آنجا که محدوده مطالعاتی در منتهی الیه زاگرس چین خورده واقع شده است و به لحاظ لرزه٬ خیزی دارای خصوصیات پهنه انتقالی زاگرس- مکران است، بیشترین انرژی را به رسوبات اشباع منطقه وارد می٬ نماید. با توجه به جنبش نیرومند زمین در ایجاد روانگرایی، شتاب سنگ بستر لرزه ای (PGA) و بیشینه شتاب افقی در سطح زمین (a_max) آنالیز روانگرایی با نرم افزارv.4.70 LiqIT مورد ارزیابی قرارگرفت. نتایج حاکی از رسوبات ماسه٬ ای و سیلتی محدوده مورد مطالعه که ماحصل فرآیندهای هوازدگی ارتفاعات شمالی منطقه می٬ باشند، است. وجود رسوبات دانه٬ ای در حد ماسه و سیلت در شرایطی مساعد با حضور سطح بالای آب زیرزمینی، کاملا مستعد اولیه پدیده روانگرایی در این منطقه تشخیص داده شد. نقشه٬ های پهنه٬ بندی شدت بروز روانگرایی در نقاط مختلف بوستانو و در عمق ٬های سطحی و مستعد منطقه استخراج گردید که نشانگرکلاس ٬های خطر مختلف وقوع روانگرایی در خاک این منطقه بود و در مجموع وقوع روانگرایی با شدت بروز بالا تا زیاد برای منطقه بوستانو پیش ٬بینی شد.