بخشی از مقاله
چکیده
روانگرایی پدیدهاي است که در ماسههاي سست و اشباع در اثر افزایش فشار آب حفرهاي رخ داده و سبب میشود که تنش موثر بین دانهها کاهش یافته و مقاومت برشی خاك صفر گردد. این پدیده بر اثر لرزشهاي ناشی از زلزله و یا بر اثر بارگذاري استاتیکی سریع، در خاك اشباع و در شرایط زهکشی نشده اتفاق میافتد. با توجه به شرط اولیه روانگرایی یعنی اشباع بودن خاك، بالا بودن سفره آب زیرزمینی از ملزومات رخداد این پدیده میباشد.
در این تحقیق با توجه به عمق سفره آب زیرزمینی در یک محیطی با دارا بودن پتانسیل روانگرایی - دشت زابل - ، تحلیل حساسیتهاي نسبت به عمق لایه اشباع و تاثیر آن بر رخداد پدیده روانگرایی صورت گرفته است. محاسبات روانگرایی با استفاده از آخرین روابط اصلاح شده ادریس و بلانجر - 2004 - انجام گرفته و در هر عمق ضریب اطمینان روانگرایی نیز محاسبه شده است. نتایج این تحقیق تاثیر سطح ایستابی در وقوع پدیده روانگرایی را نشان داده و جهت جلوگیري از رخداد این پدیده، ارتفاع بحرانی سطح ایستابی در منطقه با استفاده از نمودارهایی تعیین شده است.
1 مقدمه
سیلان یا روانگرایی خاك پدیدهاي است که در زمینهاي ماسهاي اشباع با تراکم پایین به علت افزایش فشار حفرهاي و از دست داده مقاومت برشی زمین اتفاق میافتد. خاكهایی که مقاومت برشی خود را به طور کامل از دست میدهند مانند یک مایع غلیظ عمل کرده و در خلال زلزله به صورت سیلان و جوشش ظاهر میشوند
خاكهاي اشباع با تراکم پایین، در هنگام اعمال بارهاي دینامیکی یا استاتیکی تمایل به کاهش حجم دارند، در صورتی که این کاهش حجم به قدري سریع باشد که آب منفذي معادل آن فرصت زهکشی پیدا نکند، نیروي اعمال شده منتج به افزایش فشار آب منفذي خواهد شد. اگر فشار آب منفذي برابر با تنش کل گردد و تنش مؤثر را صفر کند، به طور ناگهانی مقاومت برشی خاك صفر خواهد شد و یا به عبارت دیگر خاك رفتاري شبیه مایعات پیدا خواهد کرد. به این کاهش مقاومت ناگهانی بر اثر بارگذاريهاي دینامیکی یا استاتیکی سریع، روانگرایی گویند
کاهش تنش موثر در خاكهاي ماسهاي موجب رخداد نشستهاي قابل ملاحظه شده و این نشستها موجب خرابی و ویرانی سازههاي روي آنها، فرو ریختن پلها به علت حرکت پایههاي آنها، قطع شدن شریانهاي حیاتی و لولههاي گذرنده از محل خواهد شد. خرابی هایی که در زلزلههاي نیگاتا، آلاسکا، آستانه ایران و یا در زلزلههاي اخیر ترکیه و ژاپن رخ داده است، نمونهاي از آثار روانگرایی هستند
همواره موثرترین روش در مقابله با پدیده روانگرایی و جلوگیري از اثرات مخرب آن، شناسایی مناطق مستعد روانگرایی است که سبب می شود پیش از اجراي طرحهاي عمرانی تمهیدات لازم براي پایداري این سازهها بعمل آید
در طول سه دهه گذشته، مطالب زیادي در مهندسی ژئوتکنیک لرزهاي بر روي مطالعه و شناسایی خاك روانگرا منتشر شده است. براي مطالعه روانگرایی، روشهایی مختلفی مثل ارزیابی عمومی روانگرایی، ارزیابی تفصیلی روانگرایی و ارزیابی دقیق وجود دارد که هر کدام از آنها بر حسب دقت و مقیاس مطالعه متفاوت میباشد. ارزیابی دقیق نیاز به مطالعات ژئوتکنیکی و کاوشهاي زیرسطحی و آزمونهاي آزمایشگاهی تکمیلی دارد.
این ارزیابیها بر اساس آزمایشات آزمایشگاهی مانند آزمایش برش مستقیم سیکلی، سه محوري سیکلی، میز ویبره، برش پیچشی نوسانی و یا آزمایشهاي صحرایی مثل آزمون نفوذ استاندارد - SPT - ، آزمون نفوذ مخروط - CPT - و سرعت موج برشی انجام میگیرد. در کنار روشهاي تجربی و آزمایشگاهی، با توسعه روشهاي عددي نرمافزاهاي و روشهاي دیگر نیز معرفی شده است
روشها و محاسباتی که جهت تعیین روانگرایی خاكها وجود دارد، توسط محققین مختلفی پیشنهاد شده است، که میتوان به روشها توسط تاتسوکا و همکاران - 1980 - ، تاتسوکا، ایشیهارا - 1979 - ، ایوازکی و همکاران - 1978 - ، بینالمللی تحقیقات مهندسی زلزله، سید و ادریس 1983 و ادریس و بلانجر 2004 اشاره کرد
در این تحقیق به منظور مطالعه و تحلیل عمق اشباع خاك بر بروز پدیده روانگرایی، نخست اطلاعات زمینشناسی و لرزهزمینساختی لازم گردآوري شده و در مراحل بعد با استفاده از حفاري، مشخصات ژئوتکنیکی خاك کسب شده است. در این مطالعه براي ارزیابی پتانسیل روانگرایی و محاسبه مقاومت زمین از نتایج آزمون نفوذ استاندارد کمک گرفته شده است. در این روش براي برآورد پتانسیل روانگرایی نخست، مقاومت خاك محل در مقابل روانگرایی تخمین زده میشود و سپس بیشینه تنش تناوبی القایی به وجود آمده در اثر زلزله با مقاومت خاك موجود در محل مقایسه میشود. در مراحل بعد با تحلیل حساسیت نسبت به عمق اشباع خاك، فاکتور اطمینان روانگرایی در مدل هاي در نظر گرفته تعیین گردیده و به صورت نمودارهاي ارایه شده است.
2 جغرافیا، زمینشناسی و لرزه زمین ساخت ساختگاه
1-2 موقعیت جغرافیاي منطقه مورد مطالعه
شهرستان زابل داراي ارتفاعی حدود 487 متر بالاتر از سطح دریا بوده که در شمال - شمال خاور استان سیستان و بلوچستان واقع شده است. این شهرستان از شمال خاور با استان خراسان جنوبی، از جنوب با شهرستان زهک و زاهدان، از باختر و شمال باختر با کویر لوت و از خاور با کشور افغانستان هم مرز میباشد. زابل مرکز شهرستان از نظر جغرافیایی در 61 درجه و 29 دقیقه طول خاوري و 31 درجه و 1 دقیقه عرض شمالی قرار گرفته و با یک جاده آسفالته به طول 216 کیلومتر به شهرستان زاهدان مرکز استان راه دارد. شهرستان زابل داراي اقلیم بیابانی گرم و خشک میباشد. میانگین بارش سالانه در این شهرستان 6/59 میلی متر بوده، حداقل دماي آن مربوط به ديماه حدود 5/9 تا 7 درجه و حداکثر دماي آن مربوط به تیرماه حدود 45 تا 49 درجه بالاي صفر گزارش شده است
شکل -1 موقعیت جغرافیایی محل مورد مطالعه
2-2 زمینشناسی و چینهشناسی منطقه مورد مطالعه
گوشه شمالی استان سیستان و بلوچستان - دشت زابل - بخشی از بلوك هیلمند - هلمند - است که بوسیله گسل هریررود از سایر قسمتهاي ایران جدا شده است. منطقه مورد مطالعه بر روي یک پهنه آبرفتی قرار داشته و قدیمیترین سنگهاي این منطقه متشکل از سنگهاي بازیک و اولترابازیک در یک زمینه برشی از جنس سرپانتین بوده که محدود به نوارهاي گسلی در شمال شرق زاهدان می باشند.
رسوبات عهد حاضر نیز عمدتا شامل رسوبات بادي و رودخانه اي به همراه تراسهاي رودخانهاي میباشد. توده خاكهاي که مستعد روانگرایی هستند در یک محدوده نسبتا کوچکی از شرایط زمینشناسی شکل گرفتهاند. شرایط رسوبگذاري، هیدرولوژیکی و سن توده خاك همگی بر استعداد روانگرایی تاثیر میگذارند. فرایندهاي زمینشناسی که خاك را به حالت دانه بندي یکنواخت در آورده و در شرایط متخلخل انباشته میکند، تودههاي مستعدي براي روانگرایی تولید میکند. لذا انباشتههاي رسوبی انباشتههاي واریزهاي و انباشتههاي بادي هنگامی که اشباع شوند ممکن است مستعد روانگرایی میگردند
