1- تاثير شرايط زمين شناختي بر طراحي و احداث تونل ها

هدف مطالعه و بررسي ساختگاه، نشان دادن طبيعت زميني است كه قرار است تونلسازي در آن انجام شود. اين مطالعه و بررسيها مبنايي براي طراحي تونل و انتخاب روشها حفر و نگهداري به دست مي دهند كه اين دو راه حلهاي لازم براي مشكلات خاصي كه ممكن است در رابطه با مسائل و جايابيهاي زمين شناختي پيش بيايند را پيش بيني مي كنند. به هر حال، شكل ها و جنبه هاي خاص زمين شناسي متعددي وجود دارند كه در عمليات تونلسازي با آن مواجه مي شوند. اين جنبه هاي زمين شناسي مي تواند باعث بروز مشكلاتي بويژه از جهت تاخير انداختن در پيشرفت عمليات و يا افزايش خطرات عمليات شوند. آگاهي از تاثير شرايط زمين شناسي بر عمليات تونلسازي، نتيجه و گسترش طبيعي مطالعه و بررسي محل مي باشد.

تغيير در شرايط زمين شناسي كه از كاهش مقاومت و كيفيت سنگهاي فراگيري كه بايد حفر شوند، ناشي مي شود، اغلب علاوه بر تاثير بر جنبه هاي ايمني و عملياتي، موجب افزايش هزينه هاي تونلسازي مي گردد. در نتيجه ارزيابي دقيق و عميق شرايط زمين شناختي نقش مهمي در طراحي و برنامه ريزي، احداث و كارهاي احتمالي و عمليات تونل بازي مي كنند.

1-1- تغيير شكل توده سنگ بر اثر چين خوردگي

معمولترين شكل تغيير شكل توده هاي سنگي از چين خوردگي ناشي مي شود و اين امر در ساختارهاي سنگي لايه اي آشكار تر است، هر چند چين خوردگي در كليه انواع سنگها اتفاق مي افتد. چين ها در طول موجهاي مختلف از چند سانتيمتر تا چند كيلومتراتفاق مي افتند. شدت چين خوردگي منعكس كنندة ميزان پيچيدگي و از شكل افتادن موضعي و لغزش يا برش نسبي بخشهاي مختلف سنگي كه تحت چين خوردگي قرار گرفته است، مي باشد. لايه هاي چين خورده تشكيل تله هاي طبيعي مي دهند كه محل مناسبي براي تجمع ذخاير عظيمي از گاز طبيعي و نفت و آب مي باشد.

چين هاي بشدت پيچيده غالباً با رفتار پلاستيك سنگها بويژه در رسوبات نرمتر و در سنگهاي دگرگوني همراه مي باشند. در چين خوردگي خمشي، در ساختارهاي بشدت لايه اي، لغزش نسبي بين لايه ها اتفاق مي افتد. چنين شكلهايي چون باز شدن تركها يا شكافهاي كششي در تشكيلات سنگي محكمتر علاوه بر گسترش برش در مناطق فشاري چينها نيز بوقوع مي پيوندد. در سنگهايي كه بطور خمشي چين خورده اند، غالباً تمركز تنش محلي اتفاق مي افتد و در جاهايي كه اين تمركز تنش به حد مناسبي برسد، چنين تنشهايي مي توانند در جريان حفر باعث عمل انفجار (خودبخودي) در انواع سنگهاي خاصي كه در دسته بندي سنگها اصطلاحاً محكمتر و ترد ناميده مي شوند، بشوند.

سنگهايي كه به طور خمشي چين خورده اند در تونلها مناطقي با پايداري كم و كاهش يافته ايجاد مي كنند. اين بواسطه احتمال شكستگي زيادتر و تنشهاي بالايي مي باشد كه ريسك رانش سنگهاي بلاواسطة اطراف تونل كه بر اثر حفر بتازگي باز شده اند را افزايش مي دهد.

1-2- گسلها: مشخصات و تاثير بر تونلسازي

ويژگي اصلي يك گسل ناشي از تاثير تنش ايجاد شده اي است كه باعث گسيختگي و جابجايي بعدي در طول صفحة گسيختگي مي شود.

دسته بندي هاي مختلفي براي گسلها وجود دارد، ولي همة آنها را مي توان به طور گسترده اي تحت گسلهاي نرمال يا عادي، گسلهاي معكوس و گسلهاي امتداد لغز دسته بندي كرد. در گسلهاي عادي، جابجايي نسبي در طول شيبي صفحه گسل باعث مي شود كه لايه ها بطور افقي از يكديگر فاصله بگيرند. در گسلهاي معكوس جابجايي افقي باعث همپوشاني لايه ها بر روي يكديگر مي شود و علت اين امر اين است كه جابجايي سنگها در طول شيبي صفحه گسل، لايه هايي كه قبلاً به هم وصل بوده اند را بر روي يكديگر قرار مي دهد. گسلهاي امتداد لغز به طور عمده از طريق جابجايي نسبي افقي مشخص مي شوند. نكات زير در مورد گسلها توسط wahlstrom مورد بحث قرار گرفته است، البته صاحبنظران ديگري ملاحظاتي را در ارتباط با تونلسازي بدان اضافه كرده اند:

1- در جاهايي متعدد بويژه جاهايي كه فعاليتهاي آتشفشاني يا تكتونيكي هنوز وجود دارد، به طور متناوب جابجائيهايي تكراري صورت مي گيرند.

2- گسلها غالباً به صورت مسيري براي حركت آبهاي زيرزميني عمل مي كنند ولي ممكن است به عنوان دبواره آب بند نيز عمل نمايند. در نتيجه فرسايش داخلي بويژه در سنگهاي خاصي نظير سنگ آهك ها مي تواند اتفاق بي افتد، در حالي كه در مورد ديگر انواع سنگها مانند ماسه سنگها، فلدسپاتها و سنگهاي آذرين، دگر ساني قابل توجه سنگ ديواره متحمل است.

3- اثرات اصطكاكي جابجايي در طول صفحة گسل علاوه بر واكنش شيميايي ناشي از چرخش آب، مي تواند موجب دگرساني سنگ ديواره گردد يا دگر ساني آن را تشديد كند.

4- عرض منطقه گسل به سوابق تكتونيك و زمين شناسي و نوع سنگها وابسته است. حتي در جاهايي كه به طور نسبي جابجايي كوچكي بين لايه اتفاق افتاده است،عرض مناطق گسله مي تواند به چندين ده متر برسد و اين مسئله نشان دهندة برگشتهاي متعدد در جابجايي در طول دوره هاي زماني متمادي مي باشد.

5- مشخصات پر شدن بين گسل ها و مواد پر کننده به طور کاملاً مشخصي متفاوت هستند و اغلب ميزان تاثير جابجايي آب زير زميني را منعکس مي کنند.

6- خصوصيات مواد برشي پر کننده بين صفحات گسل به خصوصيات و طبيعت قطعات و خرده سنگهايي بستگي دارد که منشاٌ آنها سنگهاي نسبتاً مقاوم هستند و به آنجا حمل شده اند. فضاي بين صفحات گسل مي تواند فقط توسط قطعات برشي پر شود, ولي اغلب مواد دانه ريز را نيز شامل مي شود.

7- سنگهاي دانه ريز و پودر و خرد شده اي که بر اثر عمل سايش ناشي از حرکت نسبي ديواره گسل در طول صفحه گسل ايجاد شده اند را اصطلاحاً گوژ مي نامند. آب به تجزيه چنين سنگهايي کمک مي کند و مواد پر کننده مذکور اغلب مي توانند حاوي کانيهاي رسي باشند که اين کانيها مي توانند موجب تغيير شکل پلاستيک در درون حفرات زيرزميني, بر اثر خواص رفتاري وابسته به زمان و اثرات فشاري آماس يا تورم شوند. در نتيجه شرايط مرطوب و تماس آب با مواد پر کننده گسل مي تواند ديواره تونل را تحريک به ريزش کند. اين مواد پر کننده قدرت مهار شوندگي کم يا ناچيزي دارند و زمان ايستايي آنها ضعيف است. خصوصيت دانه ريزي اين مواد اغلب موجب ويژگي نفوذ ناپذيري آن بطور عمده مي شود.

8- جابجايي نسبي توده سنگها توليد خراش, تراش و صيقل در سطوح گسل مس نمايد. اينها مي تواند جهت جابجايي را نشان دهند و در تونلسازي از جهت نشان دادن صفحات با اصطکاک بسيار پايين, که بسهولت تحريک به جدايش و لغزش سنگ به داخل فضاي تونل مي شوند, بسيار حائز اهميت مي باشند.

9- گسلها و ساختارهاي اتصال دهنده امکان چرخش آب زمين و نفوذ آن به اعماق زير سطح و ديواره هاي جانبي را ميسر مي سازند. اين امر موجب دگرساني سنگهاي ديواره و هوازدگي عمقي مي شود که با افت استحکام سنگها تا اعماق قابل بلاحظه اي از سطح زمين همراه است.

10- جهت گسل در ارتباط با خط تونل حائز اهميت زيادي است چون اين مسئله طول تونل متاثر از گسل و محدوده اي از تونل که با منطقه گسله همراه است را مشخص مي کند.

ترزاقي اظهار داشته است که از جنبه مهندسي تونل, مقدار افت يا جابجايي قائم گسلها چندان مهم نيست, زيرا گسلهاي با جابجايي قائم زياد معمولاً فقط با لايه هاي نازکي از مواد پر کننده همراه هستند. بر عکس گسلهاي ديگري با جابجايي قائم کوچکتر در درون همان سنگها با سنگهاي خرد شده بسيار بيشتري در هر دو صفحه گسل همراه هستند. به هر حال, از جنبه تجربي در ارتباط با تونلهاي زير آبي, ترزاقي اظهار داشته است که اگر ضخامت سنگ نسبتاً محکم واقع بين تونل و بستر دريا به طور عمده اي کم باشد, افت يا جابجايي قائم گسل مي تواند بسيار حائز اهميت باشد.

1-3- درزه ها و ارتباط آنها با تونلسازي

در جايي که سنگ بشکند و در نتيجه آن جابجايي عمده قابل رويتي در صفحه شکستگي اتفاق نيفتد را اصطلاحاً درزه گويند. بر عکس يک گسل, يک صفحه گسيختگي يا لغزش در سنگ است که جابجايي نسبي در آن صورت مي گيرد.

درزه ها بصورت دسته ای هستند. درزه های يک مجموعه درزه, موازی يکديگرند و معمولاً بيش از دو دسته درزه وجود دارد که نسبت به هم تحت زاويه ثابتی قرار می گيرند.

ترزاقي گزارش كرده است كه سيستم درزه ها در سنگهاي آذرين درشت دانه زبر، بويژه گرانيت به طور معمول سه دسته هستند و ايجاد بلوكهاي كم وبيش منشوري مي كنند. وي اظهار داشته است كه سنگهاي رسوبي نيز بطور معمول داراي سه دسته درزه هستند كه يك دسته معمولاً به موازات صفحات لايه بندي مي باشند و دو دسته ديگر صفحات لايه بندي را با زاويه تقريباً قائمه قطع مي كنند.

اصولاً آرايش درزه ها نشانگر ضعفهاي ساختاري در توده سنگ هستند و به طور عمده بر زمان ايستايي انواع مختلف سنگ تاثير مي گذارند. تاثير گذاري درزه ها و شكل آرايش آنها بر شكل ريزش يا گسيختگي سنگ و مشخصه پتانسيل ريزش آنها در جريان عمليات حفر تونل محتمل است. در نتيجه، آرايش درزه ها در جريان انتخاب و كاربرد وسائل نگهداري و بويژه براي نگهداري موقت مستلزم توجه خاص مي باشد. آرايش درزه هاي سنگ بايستي در مرحله طراحي تونل و در زمان انتخاب سيستم نگهداري موقت مد نظر قرار گيرد.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: