نشریه زمین شناسی مهندسی

---

در این پژوهش پدیده فرار آب از تکیه‌گاه چپ سد مارون بررسی شده است. سد مذکور که با ارتفاع 170 متر بر روی رودخانه مارون در شمال بهبهان احداث شده و با تنظیم آب رودخانه ضمن تولید برق و کنترل سیلاب، آب مورد نیاز کشاورزی را نیز تامین می‌کند. محل سد در کوه‌های زاگرس و در تنگ تکاب دارد. در این ناحیه سری پیوسته‌ای از سنگ آهک‌های کارستی، مارن، شیل و ژیپس به‌صورت چین خورده و گسل خورده از سن کرتاسه تا پلیئوسن موجودند. عمدهٔ حفاری‌های زیرزمینی از جمله تونل‌های انحراف 1و 2 در تکیه‌گاه چپ سد صورت گرقته است. قبل از آب‌گیری دریاچه، پوشش بتنی در قسمت وسط تونل انحراف 2 ایجاد شد ولی بخش بالا دست تونل بدون پوشش باقی ماند. با آب‌گیری دریاچه سد، کانال‌های کارستی موجود درسازند آسماری در تکیه‌گاه چپ که تونل انحراف 2 را قطع می‌کنند فعال شده و فرار آب اتفاق افتاد. کل تراوش از تکیه‌گاه چپ سد به 10 مترمکعب در ثانیه رسید. بر اساس بررسی‌های زمین‌شناسی مهندسی تفصیلی اقدامات علاج‌بخش انجام و فرار آب کنترل شد. در این پژوهش به منظور ارزیابی وضعیت تراوش و شرایط کارستی شدن آزمایش‌های انحلال‌پذیری، XRD و XRF انجام شد. نتایج حاصله نشان می‌دهد که نقش هیدروژئولوژیکی درزه‌های اصلی عمود بر ساختمان زمین‌شناسی محل، نوع مواد پرکننده درزه‌ها و ترک های بین لایه‌ای در توسعه کارست و افزایش تراوش چشم‌گیر است. بنا بر این در مدت بهره‌برداری از سد به‌علت واگرایی مواد پرکننده درزه‌ها وگسترش دهانه ناپیوستگی‌ها افزایش میزان تراوش از تکیه‌گاه چپ محتمل است

---

ساخت‌گاه سد البرز از سنگ‌های مارنی و ماسه سنگی تشکیل شده است. با توجه به این نکته که طرح ارائه شده برای پردۀ آب‌بند در سنگ‌های مارنی (نسبتاً نرم با خصوصیات پلاستیکی) نسبت به سنگ‌های سخت و شکننده حداقل از نظر فاصله‌های گمانه‌ها (شعاع تأثیر دوغاب)، فشار تزریق (باربری و مقاومت سنگ) و حتی ترکیب و غلظت دوغاب متفاوت هستند، در این مقاله با تأکید بر دو پارامتر مهم نفوذپذیری و خورند سیمان به ارزیابی طرح تزریق پردۀ آب‌بند سد البرز پرداخته شده است. بررسی نتایج خورند سیمان حاکی از فاصلۀ زیاد گمانه‌های اولیه و عدم ارتباط مناسب بین گمانه‌های اولیه و ثانویه است. همچنین بررسی نتایج تزریق در گمانه‌های سری پنجم و ششم نشان می‌دهد که بعضی از گمانه‌های سری ششم تا سطح آب‌بندی اجرا نشده‌اند. با بررسی نمودارهای نرخ خورند- زمان- فشار و خورند- زمان در تکیه‌گاه راست سد، می‌توان به این نتیجه رسید که فشارهای تزریق متناسب با سنگ‌های مارنی و نفوذناپذیر پی اعمال نگردیده است و باعث شده پدیده‌هایی نامطلوب، از قبیل باز و بسته شدن درزه‌ها1 و شکست هیدرولیکی2 با فراوانی زیاد، خورندسیمان در این بخش از ساخت‌گاه را به طرز چشم‌گیری افزایش دهند. شایـان ذکر است کـه نتایج گمانه‌های کنترلی در تکیه‌گاه سمت راست بیان‌گر آن است که آب‌بندی در این محدوده تا حد قابل قبولی فراهم شده است.

---

در نواحی کارستیک، مطالعات تفصیلی پدیده­هایی از قبیل فرار آب از محل سازه­های هیدرولیکی و فرونشست زمین در مناطق مسکونی و معدنی، اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، ثابت سرعت انحلال نمونه­های ژیپسیت سازند گچساران، اخذ شده از محل مخزن سد چم‌شیر، برابر ^3-10× 24/0 سانتی‌متر بر ثانیه اندازه‌گیری شده است. سپس میزان تغییرات باز شدگی دهانۀ درزۀ نمونه‌ها، با استفاده از روش‌های نظری و تجربی (استفاده از مقادیر تغییرات آب‌گذری درزه‌ها و اندازه‌گیری مستقیم) محاسبه گردیده است. نتایج پژوهش‌ها نشان داد که میزان بازشدگی پیش‌بینی شده برای درزه‌ها به روش نظری با مقدار اندازه‌گیری شده با استفاده از مقادیر تغییرات آب‌گذری درزه‌ها تطابق کم‌تری دارد، در حالی‌که با مقدار اندازه‌گیری شده به روش مستقیم (اندازه‌گیری با استفاده از کولیس) انطباق بیش‌تری دارد. هم‌چنین بر اساس پژوهش انجام شده چنان‌چه ژیپسیت‌های واقع در مخزن پس از آب‌گیری سد در مجاورت جریان آب قرار گیرند، مقدار بازشدگی درزه‌ای با دهانۀ اولیه 5/0 سانتی‌متر پس از حدود 278 روز به 10 سانتی‌متر افزایش می‌یابد. این افزایش دهانۀ درزه در مقایسه با عمر مفید سد توجه ویژه به موضوع آب‌بندی مخزن سد را الزامی می­کند

---

ناپیوستگی ها دارای ویژگی¬هایی همچون جهت یابی، تعداد دسته و فراوانی هستند که می¬توانند در مقاومت سنگ مؤثر واقع شوند. نمونه های سنگ به ترتیب دارای یک، دو و سه دسته ناپیوستگی متقاطع، فراوانی های مختلف و زاویه شیب صفحه ناپیوستگی ها با جهت افقی برابر با 0، 30، 45، 60 و 90 درجه آماده سازی شدند. با افزایش تعداد دسته ناپیوستگی و فراوانی آنها تعداد قطعات به صورت تصاعدی افزایش یافت. طوری که بخشی از نمونه های دارای سه دسته ناپیوستگی که یکی از دسته های آنها دارای چهار ناپیوستگی موازی بود از 20 قطعه سنگ تشکیل می شدند و مصداق سنگ به شدت درزه دار بودند. ضریب درزه داری و مقاومت فشاری یک محوری نمونه ها و زاویه اصطکاک در امتداد سطح درزه در برش مستقیم تعیین شدند. مقاومت فشاری یک محوری نمونه های دارای یک، دو و سه دسته ناپیوستگی در جهت افقی یا قائم کمتر از مقاومت نمونه سنگ سالم نشان داد. مقاومت یک محوری سنگ دارای ناپیوستگی به ویژه وقتی که جهت یافتگی 60 درجه نسبت حالت افقی بود، حدوداً به مقدار صفر نزدیک می شد. این شدت کاهش مقاومت برای نمونه های دارای دو و سه دسته ناپیوستگی متقاطع و عمود برهم در زاویه جهت یافتگی ناپیوستگی ها با حالت افقی برابر 30 درجه نیز اتفاق افتاد. تحلیل نتایج نشان داد که رابطه بین نسبت مقاومت فشاری یک محوری نمونه های درزه دار به مقاومت فشاری یک محوری سنگ سالم (ضریب ناهمسانگردی) و ضریب درزه داری (Jf) حاصل از این تحقیق با رابطه ارائه شده توسط رامامورتی دارای تفاوت قابل توجهی است. ویژگی های ناپیوستگی ها توأماً نقش اساسی در مقاومت توده سنگ دارند.

---

به‌منظور تثبیت دیوارۀ گودبرداری‌های عمیق از روش‌های مختلفی از جمله سیستم میخ‌کوبی، انکراژ، دیوار برلنی، اجرای شمع، دیواره دیافراگمی، دیوار حائل وزنی و خرپا بهره گرفته می‌شود. در این میان، استفاده از سیستم میخ‌کوبی در محیط‌های شهری با مزایایی مانند اشغال نشدن فضای اجرای سازه، امکان گودبرداری با توپوگرافی دل‌خواه و صرفه اقتصادی رشد زیادی داشته است. عمل‌کرد دیواره‌های گودبرداری تثبیت شده با سیستم میخ‌کوبی (دیواره میخ‌کوبی) تا حد زیادی وابسته به شرایط زمین‌شناسی و ژئوتکنیکی محدودۀ طرح است. برخورد با محیط‌های سنگی درزه‌دار در محدودۀ گودبرداری از جمله شرایط ژئوتکنیکی محدودۀ طرح است. در این مقاله با تکیه بر روش‌ اجزای محدود و مدل‌سازی عددی هم‌زمان دیواره میخ‌کوبی و سازۀ مجاور و با در نظر گرفتن اثرات غیرهم‌سان بودن لایه‌های سنگ و هم‌چنین همۀ اندرکنش‌های محیط سنگی- میخ-سازه، به بررسی عمل‌کرد دیوارۀ میخ‌کوبی در زون‌های سنگی درزه‌دار می‌پردازیم. به‌منظور بررسی عمل‌کرد، پارامترهایی مانند جابه‌جایی طرۀ دیواره، شکم‌دادگی دیواره، نشست کلی و نسبی زیرسازه بررسی شده است. بر اساس نتایج، تأثیر زوایای درزه نسبت به دیوارۀ گود، اثر میزان غیرهم‌سانی مصالح سنگی مجاور گود و تأثیر زاویۀ اجرای میخ بر عمل‌کرد دیوارۀ میخ‌کوبی قابل ارزیابی است. به‌عنوان یکی از نتایج مهم می‌توان به جابه‌جایی دیوارۀ گود تابعی از هر دو پارامتر لغزش در سطح تماس درزه‌ها و هم‌چنین ناهم‌سانی لایه‌ها اشاره کرد. از این‌رو با وجود افزایش ضریب اطمینان با تغییر زاویۀ درزه از حالت "درزه به سمت گود" به حالت "درزه عکس گود"، جابه‌جایی‌های دیواره در حالت درزه افقی نسبت به سایر زوایای درزه کم‌تر است.

---

در مدل‌سازی عددی با استفاده از روش المان مجزا، چگونگی ایجاد ناپیوستگی‌ها در مدل تأثیر زیادی بر نتایج نهایی مدل‌سازی دارد. در نرم‌افزار3DEC امکان ایجاد دسته درزه‌ها به چهار حالت منظم و مداوم، منظم و غیرمداوم، نامنظم و مداوم و نامنظم و غیرمداوم وجود دارد. از طرفی به‌دلیل تأثیر عمده ابعاد بلوک‌ها بر رفتار تودۀ سنگ و پارامترهای مقاومتی و تغییرشکل‌پذیری آن، این‌که از چهار حالت موجود کدام مناسب‌تر است و بیان‌کنندۀ شرایط واقعی تودۀ سنگ است نکتۀ مهمی است که باید به آن توجه شود. در این پژوهش از دیدگاه کمی موجود برای محاسبه شاخص مقاومت زمین‌شناسی (GSI) که کای و همکاران ارائه کرده‌اند و در آن ابعاد بلوک‌ها به‌عنوان پارامتری اثرگذار مورد نیاز است به‌منظور تعیین مناسب‌ترین حالت برای ایجاد درزه‌ها در مدل عددی بهره گرفته شده است. در همین راستا با استفاده از مشخصات سیستم ناپیوستگی‌های تکیه‌گاه چپ سد بختیاری و طبقه‌بندی GSI تودۀ سنگ این ناحیه، مناسب‌ترین روش ایجاد دسته درزه‌ها در یک مدل عددی با توجه به فاصله‌داری و تداوم آن‌ها به‌گونه‌ای که ابعاد بلوک‌های تولید شده تطابق زیادی با ابعاد بلوک‌ها در واقعیت داشته باشد پیشنهاد شده است. 

---

تودۀ سنگ به‌عنوان بستر میزبان در ساخت انواع سازه‏های عمرانی و معدنی سطحی و زیرزمینی مطرح است. عوامل متعددی بر نحوۀ رفتار و پایداری چنین سازه‏هایی تأثیر می‏گذارند که از جمله مهم‌ترین این پارامترها می‌توان به، رفتارشناسی تودۀ سنگ‏ها، ناپیوستگی‏ها و به‌تبع آن حضور بلوک‏های سنگی ایجاد شده در اثر برخورد این ناپیوستگی‏ها اشاره کرد.  بلوک‏های سنگی که تودۀ سنگ به آن‌ها افراز شده است، به‌لحاظ استاتیکی و دینامیکی از مهم‌ترین اجزای روند تحلیل پایداری و رفتاری سازه‏ها محسوب می‏شوند. در این تحقیق سعی شده به شناسایی بلوک‏های سنگی ایجاد شده در اثر تقاطع ناپیوستگی در سه بعد پرداخته شود. الگوریتم طراحی شده در این پژوهش، بر مبنای جستجوی سلسله مراتبی با شناسایی اجزاء بلوکی از جزء به کل عمل می‌کند که سرعت عملکرد زیادی دارد. هم‌چنین در پیاده­سازی این الگوریتم از قابلیت روش محاسبه موازی برنامه متلب نیز استفاده شده که به‌مراتب سرعت محاسبات را با حفظ دقت، افزایش می‌دهد. اجزاء تشکیل‌دهنده بلوک‏ها شامل کنج، لبه و چند ضلعی‏های تشکیل دهنده سطوح هستند. بلوک‏های سنگی براساس الگوریتم طراحی شده در محیط نرم‌افزار متلب شناسایی شده و بعد از محاسبه حجم آن‌ها و هیستوگرام حجمی آن‏ها ترسیم می‏شود. نمایش زنده روند شناسایی بلوک و هم‌چنین ثبت و نمایش موقعیت و توزیع فضایی کنج­ها و لبه­های بلوک­ها از ویژگی­های کد توسعه داده شده است. نتایج نشان می­دهد، غالباً توزیع حاکم بر حجم بلوک های ایجاد شده، نمایی است.
 

---

توده سنگ درزه­دار دارای مسائل طراحی پیچیده­تری نسبت به سایر توده­های سنگی است. این پیچیدگی ناشی از تعداد ( بزرگتر از 2) دسته درزه است که سبب به وجود آمدن یک محیط ناپیوسته می­شود. در این حالت بلوک­های سنگی مجزا با هندسه متفاوت ایجاد می­شوند که به وسیله سطوح گسیختگی طبیعی و سطوح حفاری شکل می­گیرند. مسائل پایداری در سنگ­های درزه­دار بلوکی شده عموماٌ مربوط به سقوط بلوک­ها از سقف و دیواره­ها است. از آنجایی که برای بلوک­های مشخص شده در تاج تونل، ضروری است که پتانسیل جابه­جایی هر بلوک تحت تاثیر نیروهای سطحی ناشی از میدان تنش محلی و بار گرانشی بررسی شود، در این مقاله حالتهای مختلف تشکیل گوه در تاج تونل ناشی از تقاطع دسته درزه­های با شیب مختلف بررسی شده است و سپس حالت پایداری گوه از طریق ضریب اطمینان در برابر گسیختگی سقف ارزیابی گردید. در ادامه گوه­های تشکیل شده در تاج تونل­های شهرهای نیویورک و واشنگتن با روش تحلیلی تعادل حدی و استفاده از معیار گسیختگی هوک و براون بررسی گردیدند. نتایج به دست آمده از روش تحلیلی با مشاهدات میدانی مطابقت داشت.