بخشی از مقاله
بررسی خطرات زمین شناسی تونلسازي در زمینهاي کارستی (تونل کوهرنگ و نوسود)
خلاصه
ساخت تونل در سنگهاي کارستی کربناته همیشه بیشترین خطرات و مسائل را در مهندسی معدن و عمران داشته و می تواند پروژه هاي تونلسازي را از نظر امنیت، زمان اجرا و هزینه اقتصادي تحت الشعاع قرار دهد. بنابراین ضروري است تا خطرات ناشی از حفاري را در مراحل اولیه پروژه بررسی گردد. در مقاله حاضر خطرات اصلی زمین شناسی در ارتباط با تونلسازي در سنگهاي کربناته در رشته کوه زاگرس را مورد ارزیابی قرار داده است که بر اساس بازبینی تجربیات بدست آمده از ساخت چندین پروژه با تاکید بر تونل کوهرنگ ، مستند سازي شده است. همچنین مقایسه اي بین تونل کوهرنگ و تونل نوسود انجام گرفته است. هجوم آب زیرزمینی ، جریان هاي گلی ، ناپایداري مواد سست ریزشی و گیر کردن تی بی ام ، از خطرات اصلی تونلسازي در رشته کوه زاگرس می باشند.
کلمات کلیدي: تونل، زمینهاي کارستی، خطرات تونلسازي، زاگرس
مقدمه
امروزه بیشتر از گذشته تونلها در شرایط پیچیده زمین شناسی خصوصاًو در قبیل سنگهاي کربناته ساخته می شوند.
تونلزنی در چنین سنگهایی خطرات زمین شناسی خاصی را می تواند تحمیل کند که ممکن است منجر به ایجاد شرایط نامطمئن ، هزینه اقتصادي و تاخیر در عملیات حفاري شود. به هر حال مطالعات موردي کمی در رابطه با خطرات کارستیک در سنگهاي کربناته ، گزارش شده است. میلانوویچ (2004 -200) برخی مسائل و رفتار مرتبط با تونلسازي در مناطق کارستی را معرفی کرده و در ساخت تونل در مناطق کارستی مورد ملاحظه قرار داده است. دي (2004) نشان داد که بیشتر مسائل ، هزینه ها و تاخیر در ساخت تونل میلوایوکی ناشی از طبیعت کارستی سنگهاي دولومیتی است که به طور کامل شناسایی نشده اند. آبخوانهاي کارستی اشکال هیدروژئولوژیکی با رفتار پیچیده اي هستند که آنها را از سایر آبخوانها متمایز می کند. ساخت تونل در مسیر این آبخوانها، اغلب خطر برخورد با آبهاي زیر زمینی و حفرات زیرزمینی را افزایش می دهد. بنابراین ضروري است تا مفهوم درستی از خطرات مرتبط با شرایط کارستی ، قبل از حفاري داشته باشیم. این نوع خطرات به رفتار آبخوانها و شکل حفاري بستگی دارد . عوامل زمین شناسی از قبیل لیتولوژي ، زونهاي گسله و سطح فرسایش به همان اندازه فرایند کارستی شدن ، در تعیین رفتار آبخوانها به اثبات رسیده است. مطابق با شکل 1 میلانویچ (1992) فرایند کارستی شدن را ارائه کرده است که شدت آن در عمقهاي مختلف ، تغییر می کند.
شکل .1 شدت کارستی شدن دز عمقهاي مختلف. -1 ارتباط بین عمق و کارستی شدن -2 منطقه کانالی -3 منطقه فعالیت اب زیرزمینی -4 نمودار عمودي از توزیع خلل و فرج فعال کارستی
-5 بستر کارستی -6منحنی مربوط به درجه کارستی شدن -7
آهک غیر کارستی -8 سطح آب زیرزمینی
1. کارستی شدن نتیجه نفوذ آب به درون توده سنگهاي انحلال پذیر و نفوذ پذیر می باشد . بیشترین شدت کارستی شدن در زون فعال سطح ایستابی با بیشترین ضریب ذخیره است.کاهش درجه کارستی شدن با عمق به ویژه در زیر پایینترین سطح ایستابی می باشد. بیشترین فعالیت مجاري کارستی مستقیما در بالاي سطح فرسایشی می باشد. وجود این مجاري در زیر سطح فرسایشی کمیاب می باشد، اما ممکن است جریان در آن فشار، بالا می باشد.مطابق با شکل 2 یک آبخوان را به سه زون می توان تقسیم نمود:.1 زون غیر اشباع .2زون انتقالی .3منطقه هجوم آب
2
شکل .2 مدل شماتیک توسعه کارستی شدن در یک آبخوان و ایجاد زون هاي مختلف ( Day MJ 2004)
به خاطر رفتار ویژه این زونها، حفاري از میان هر کدام از آنها ممکن است خطرات خاص خود را ایجاد کند . زون غیر اشباع مستقیما در زیر سطح زمین قرار دارد. شاخص هاي این زون اشکال ، حفره ها و مجاري خشک در آن می باشد . حرکت آب اغلب به صورت عمودي به سمت زون انتقالی می باشند. تحت چنین شرایطی ، تونل به طور کامل از توده سنگها و اشکال کارستی خشک عبور می کند.
بنابراین در اینجا هیچ خطري از نظر جهت هجوم آب وجود ندارد. به هر حال پایداري تونل ممکن است در زمان برخورد با حفرات بزرگ تهدید شود.
شاخص زون انتقالی، وجود سنگهایی با پتانسیل بالاي کارستی شدن است . در این زون تونل با توده سنگهاي خشک تماس پیدا می کند. خطر براي پرسنل و تجهیزات از جهت ریزشها و هجومهاي ناگهانی زمانی که طوفان در مناطق سیلابی رخ می دهد، بالاست. ناپایداري تونل و جریان ضعیف ریزشی مواد همچنین ممکن است در زون انتقالی رخ دهد.
منطقه هجوم که موقعیت همیشگی آن زیر سطح ایستابی است، به وسیله حرکت پیوسته آب شناخته می شود . این زون حاوي ترکهاي بزرگ پراکنده است که در ان پدیده سیفون سیرکولاسیون اغلب قابل مشاهده است . مشابه طبقه بندي ذکر شده، مدلهاي هیدروژئولوژیکی هجوم آب از سنگهاي آهکی به داخل تونل به صورت زیر معرفی گردیده است(َشکل .(3 این مدلها در جهت شناسایی نواحی خطر پذیر در شرایط کارستیک کمک شایانی می کند.
