بخشی از مقاله
خلاصه
پروژه انتقال آب گلاب به منظورانتقال آب از پشت سد تنظیمی زاینده رود به شهرهای ایران مرکزی - مخصوصاً شهر کاشان - در حال اجرا می باشد. این پروژه شامل احداث تونل اصلی با طول حدود 10 کیلومتر، تونل دسترسی با طول حدود 1/5 کیلومتر، احداث ایستگاه پمپاژ زیرزمینی - مغار - در محل تقاطع تونل اصلی و دسترسی و ساخت سازه آبگیر می باشد.
هدف از احداث این مغار، پمپاژ و انتقال آب تونل اصلی، به لوله ای با قطر 1500 میلیمتر در داخل تونل دسترسی و از آنجا به تصفیه خانه آب کاشان می باشد. در این مقاله پس از طبقه بندی توده سنگ محدوده مغار سیستم نگهدارنده موقت برای مغار پیشنهاد می شود. سپس به تحلیل آماری ناپیوستگی ها توسط نرم افزار DIPS پرداخته ایم. در نهایت با مشخص شدن وضعیت ناپیوستگی ها، به بررسی ناپایداری ساختاری در محدوده مغار با استفاده از نرم افزار Unwedge پرداخته شده و وضعیت گوه های ایجاد شده در مغار پمپاژ تونل گلاب را مورد بررسی قرار داده ایم.
1. مقدمه
یکی از کاربری های فضاهای زیرزمینی در پروژهای انتقال آب می باشد که در پروژه تونل گلاب هدف از اجرای مغار استفاده از آن به عنوان تلمبه خانه و نصب ادوات پمپاژ در داخل آن می باشد. مغار مذکور دارای ابعاد 104/5×17/9×16/9 متر و سطح مقطع حدود 273 متر مربع می باشد و از طریق یک دستک - تونل آبگیر - در کیلومتراژ 9+890 با تونل اصلی گلاب ارتباط پیدا می کند؛ همچنین تونل دسترسی در ارتفاع 2/28 متری بالاتر از کف مغار است و توسط یک تونل رابط به طول حدود 30 متر به ابتدای مغار وصل می شود. لازم به ذکر است که سرباره تقریبی مغار حدود 450 متر است. . در شکل 1 تصویری از محدوده ی تلاقی تونل اصلی و دسترسی با مغار پمپاژ نشان داده شده است.
شکل 1 تصویری از محل تلاقی تونل اصلی و دسترسی با مغار پمپاژ تونل گلاب
2. موقعیت جغرافیایی و زمین شناسی عمومی منطقه مورد مطالعه
از نظر جغرافیایی، گستره مورد بررسی در استان اصفهان، در 100 کیلومتری غرب شهر اصفهان در شمال استان چهار محال بختیاری واقع شده است. نزدیک ترین شهرها به این محدوده، شهر های تیران و چادگان و نزدیک ترین روستاها، روستای گلاب و آبگرم احمدرضا می باشد.
از نظر زمین شناسی عمومی منطقه مورد مطالعه دارای چهار واحد سنگ شناسی است که عبارتند از واحدهای آهکی رسی تیره رنگ سازند خمیران، کنگلومرای قاعده ای و قرمز رنگ پالئوسن، کنگلومرای خاکستری رنگ ائوسن، نهشته های کواترنر. جهت بررسی شرایط عمقی و زیر سطحی توده سنگ های ساختگاه مغار پمپاژ از نزدیکترین گمانه های حفر شده در تونل اصلی - BH - 10 - و تونل دسترسی - BH - A1 - استفاده گردید.
اطلاعات گمانه های فوق و همچنین نتایج حفاری قسمتی از تونل اصلی در واحد سنگی محدوده مغار گواه این است که تنها واحد سنگی که در محدوده مغار داریم کنگلومرای ائوسن می باشد که از نظرپایداری نسبتاً مقاوم، نسبتاً ضخیم لایه، اندکی خرد شده و پایدار است. از مهمترین عوارض ساختاری مشاهده شده در محدوده مغار می توان به چین خوردگی ها و شکستگی ها - شامل درزه ها و گسل ها - اشاره کرد. گسل های محدوده مغار در دسته امتداد لغز قرار می گیرند
3. زمین شناسی مهندسی محدوده مورد مطالعه
براساس مطالعات زمین شناسی مهندسی صورت گرفته در محدوده مغار، تنها واحد سنگی که در این محدوده قرار می گیرد، کنگلومرای ائوسن می باشد که از نظر پایداری نسبتاً مقاوم، نسبتاً ضخیم لایه، اندکی خرد شده و پایدار می باشد. بر اساس نتایج آزمون های صحرایی و همچنین انجام آزمون های آزمایشگاهی بر روی نمونه های حاصل از گمانه های BH - 10 و BH - A1 خصوصیات ماده سنگ در محل مغار در جدول 1 آورده شده است
براساس رده بندی دیر و میلر - 1966 - ماده سنگ محدوده مغار در رده CM قرار می گیرد.
همچنین به منظور تعیین خصوصیات مقاومتی توده سنگ از معیار شکست تجربی اصلاح شده هوک و براون - 2000 - استفاده می کنیم. برای محاسبه پارامتر های مقاومتی توده سنگ، پارامتر های جدول 2 را به نرم افزار Roclab وارد کردیم.
جدول 2 ورودی های نرم افزار Roclab
پس از وارد کردن داده های فوق به نرم افزار Roclab پارامتر های ژئومکانیکی توده سنگ مشخص شد که در جدول 3 آورده شده است.
جدول 3 نتایج تعیین پارامترهای ژئومکانیکی توده سنگ در محل مغار
4. طبقه بندی مهندسی توده سنگ
جهت طبقه بندی مهندسی توده سنگ معمولاً از روش های تجربی نظیر RQD، RMR، Q و GSIاستفاده می کنیم. چنین طبقه بندی هایی اصولاً مبتنی بر خصوصیات سنگ بکر و ناپیوستگی ها هستند .در ادامه هرکدام از این طبقه بندی ها در مورد توده سنگ محدوده مغار بیان شده است.
1 .4 شاخص کیفیت سنگ - RQD -
براساس مطالعات و بررسی های صورت گرفته روی گمانه ی BH - 10 در انتهای تونل اصلی و گمانه BH - A1 در انتهای تونل دسترسی مشخص شده است که مقدار RQD در واحد کنگلومرای محدوده مغار حدود 80 - 100 درصد می باشد .[1] بنابراین براساس رده بندی دیر و همکارانش - 1970 - توده سنگ محدوده مغار در رده ی سنگ خوب تا خیلی خوب قرار می گیرد.
2 . 4 رده بندی ژئومکانیکی - RMR -
بنیاوسکی در سال 1973 طبقه بندی ژئومکانیکی یا سیستم امتیاز دهی توده سنگ را ارائه کرد. در این پژوهش از سیستم طبقه بندی اصلاح شده RMR و یا CSIR که در سال 1989 ارائه شده استفاده گردیده است
نتایج حاصل از ارزیابی توده سنگ کنگلومرایی محدوده مغار بر اساس این طبقه بندی در جدول 4 نشان داده شده است.
جدول 4 نتایج حاصل از ارزیابی توده سنگ کنگلومرایی محدوده مغار
براساس رده بندی ژئومکانیکی توده سنگ محدوده مغار در رده سنگ خوب - کلاس - قرار می گیرد که معنی و مفهوم این رده در جدول 5 آورده شده است
جدول 5 تخمین خواص رفتاری توده سنگ محدوده مغار با استفاده از رده بندی ژئومکانیکی
اونال در سال 1983 برای محاسبه فشار وارد بر پوشش مغار با توجه به طبقه بندی RMR رابطه ی 1 را ارئه کرد .
در این رابطه P فشار موثر بر سیستم نگهدارنده - برحسب مگاپاسکال - و h ارتفاع بار سنگ می باشد که از رابطه 2 محاسبه می شود.در این رابطه B عرض تونل - برحسب متر - می باشد.
با فرض اینکه RMR در کنگلومرای گستره مغار به طور میانگین 65 درصد در نظر گرفته شود و عرض تونل 17/9 متر و وزن واحد حجم سنگ 2750 کیلوگرم بر متر مکعب در نظر گرفته شود ، فشار وارد بر پوشش مغار 0/169 مگاپاسکال می باشد.
