بخشی از مقاله
چکیده
این مقاله تحلیل پایداري بلوكهاي سنگی دیواره و سقف تونل شمارهي 10 راهآهن زاهدان – بم را با استفاده از نرمافزارراكپک سه ارائه میدهد. در بررسیهاي زمینشناسی مهندسی در مسیر تونل مذکور، مجوعهاي از لایههاي ماسهسنگی وشیلی مشخص و با توجه بهوجود آشکار شکستگیها و ناپیوستگیها در تودههاي ماسهسنگی و عدم شناسایی سیستم هاي کستگی در لایههاي شیلی، تحلیل پایداري برروي توده ماسهسنگی تمرکز یاقت. ضریب کیفیت سنگ - آر کیو دي - ، به صورت حجمی و ردهبندي ژئومکانیکی تودهي سنگ - آر ام آر - ، وضعیت سنگ را، خوب ارائه و زاویه اصطکاك آن 45 درجه تشخیص داده شد. مقاومت فشاري مغزههاي ماسهسنگی در آزمایش تکمحوري، 80 مگاپاسکال تعیین و پس از تحلیل داده- ها در نرمافزار دیپس، نوع شکست، گوهاي تعیین شد. از طریق نرمافزار راكپک سه، پایداري بلوكها مورد بررسی قرار گرفت و پتانسیل لغزش بلوکی در دو ناحیه F و G و ریزش سقفی در نواحی A، F و G مشخص گردید.
واژگان کلیدي: بم- زاهدان ،راهآهن، تحلیل پایداري، شیل، ماسهسنگ، تونل
مقدمه
سنگها دراثرتقاطع ناپیوستگیهاي مختلفی چون لایهبندي، درزه و گسل به قطعات - بلوکهاي - مجزا تبدیل میشوند. در چنین شرایطی، بلوکهایی که از کمترین سطح تکیه گاهی برخوردارند، بحرانیترین وضعیت را خواهند داشت. جابجایی بلوکهاي بحرانی باعث سست شدن بلوکهاي مجاور گردیده و سقوط ولغزش این بلوکها میتواند گسیختگیهاي کلی را به همراه داشته باشد - مدنی، حسن،. - 1383 اگر این بلوکها پیش از حرکت شناسایی شده و از پایداري آنها اطمینان حاصل گردد، دامنه مورد بررسی یا بخش حفاري شده،ایمن خواهد بود.
این امر اساس نظریه بلوك را تشکیل میدهد که توسط شی وگودمن - Goodman, 1976 - ارائه شد. این نظریه مبناي ریاضی داشته و مفاهیم توپولوژي و تئوري مجموعه ها را باهم می آمیزد و نهایتا" تحلیلی هندسی ارائه می کند، که علاوه بر آنکه بلوکهاي بالقوه خطرناك را شناسایی مینماید، نوع شکست و تعیین محل بلوکها را نیز امکان پذیر میسازد . - Cooke & Underwood, 2001 - با پیشرفت تکنولوژي کامپیوتري، این امکان به وجود آمد تا تحلیلی دقیق در پروژههاي مهندسی با استفاده از نرمافزارها بعمل آید. نرم افزار راكپک سه - Rock Pack - IIIیک برنامه مهندسی سنگی است که جهت تحلیل پایداري بلوك ها در رویههاي آزاد سنگی بکار میرود.
بدین منظور آگاهی از وضعیت ساختارهاي زمین شناسی منطقه و همچنین خواص مکانیکی توده سنگ، از جمله زاویه اصطکاك داخلیسطوح گسستگی، ضروري است . - Chio & Soonshin, 2004 - در این بررسی ابتدا دادههاي ساختاري و ژئوتکنیکی توده سنگ مورد بررسی، شناسایی شده و با اتکا به آن ازطریق نرمافزار، پایداري بلوکها مورد بررسی قرار میگیرد. بمنظور بررسی ساختاري توده سنگ، سیستم هاي شکستگی سنگ شناسایی شده وخواص مکانیکی آن مشخص شد. بدین منظور با استفاده ازیک کمپاس زمین شناسی وضعیت شکستگیها و ناپیوستگیها از لحاظ جهت و شیب - Dip direction/Dip - برداشت شده و بصورت مجزا براي زونهاي مختلف سنگی یا براي فواصل مشخص تعیین شد. براي تعیین خواص مکانیک سنگی می توان از طریق رده بندي ژئومکانیکی سنگ - - RMR ویا آزمایشات مکانیکی پارامترهاي مورد نیاز مانند زاویه اصطکاك داخلی سطوح - φ - را مشخص نمود و سپس با استفاده از نرم افزار، پایداري سطوح و بلوکهاي سنگی مورد بررسی قرار داد . - Basarir, 2005 -
پیشینه تحقیق
احداث خط راهآهن زاهدان –کرمان به طول 315 کیلومتر در سال 1378 شروع شد. چندین شرکت وپیمانکاري دراجراي این پروژه نقش داشته اند.یکی از سخت ترین ودر عین حال با اهمیتترین قسمت پروژه احداث تونلها بوده که در قسمت انتهایی خط و در حوزه زاهدان - رودماهی - قرارگرفته است. مسیر احداث تونل در دي ماه 1383شروع به نقشه برداري شده و در خردادماه1384اقدام به حفرگردید. چندین شرکت مشاوره و پیمانکاري در اجراي پروژه سهیم بوده که مطالعات ژئوتکنیکی مسیر توسط معاونت ساخت و توسعه راهآهن وزارت راه وترابري - 1380 - و مهندسین مشاور قرارگاه قدس - 1381 - و درحین اجرا شرکت مهندسین مشاور پارس - 1377 - انجام گرفت. تعداد 13تونل درمسیري بطول4 کیلومترحفاري شد.پیچیدگیهاي ساختاري مسیرتونل باعث ایجاد مشکلات متعدد در این مسیر شده است. با توجه به انجام مطالعات در حین اجرا، پیشبینی حوادث و مشکلات احتمالی به سهولت امکانپذیر نیست. یکی از این موارد ریزش در تونلها از جمله تونل 10بود.
موقعیت جغرافیایی منطقه
منطقه مورد مطالعه تونل شماره 10 محور راه آهن زاهدان-بم است که در کیلومتر123محور راه آهن زاهدان –بم در منطقه رودماهی بین طول جغرافیایی59 45 و60 00 وعرض جغرافیایی 29 10 و29 15 واقع شده است. این تونل به طول256متربا شیب18/5 در هزار حفاري شده است. ارتفاع کف تونل از سطح دریا 999 مترمیباشد.
موقعیت زمین شناسی منطقه
منطقه مورد مطالعه در زون فلیش یا زون نهبندان-خاش قرار گرفته است. این زون در محل پیدایش ریفت و جدایی بلوك لوت از افغان بوجود آمده است. این زون تحت عنوان زون درزه سیستان فرض می شودکه در شرق بلوك لوت واقع گردیده است و از جنوب شرق به رشته کوههاي مکران میپیوندد، این مجموعه متشکل از مجموعه سازندهاي آمیزه رنگین، افیولیتی، فلیش، آهک و ماسه سنگی است که تحت عنوان کمپلکسهاي نه وروتک، حوزه سفید آبه به گروه چشمه استاد نام گذاري شده است. عقیده بر این است که آن رخسارهاي است اقیانوسی بین دو بلوك لوت و افغان که تحت تاثیر تصادم و برخورد آن دو تشکیل شده است. روند اصلی گسلهاي این زون شمالی- جنوبی بوده که در جنوب با چرخش به صورت شرقی–غربی نمایان است. گسلبزرگ این زون گسل نهبندان است که سایر گسلهاي کوچک در امتداد آن قرارگرفته اند.
از نظر چینه شناسی و سنگ شناسی محدوده تونل شماره10 متشکل از لایههاي شیل سبز کمرنگ و ماسهسنگهاي خاکستري مایل به قهوهاي است. سن این واحدها در گزارشهاي زمین شناسی ائوسن ذکر شده است. تودههاي سنگی داراي لایهبندي با راستاي شمالی – جنوبی و با شیب تقریبی90درجه، عمود بر راستاي حفاري قراردارند. سطح آبهاي زیرزمینی با توجه به کمبود بارندگی خیلیپایین و وضعیت سنگهاي تونل خشک میباشد.
آر کیو دي - RQD, Rock Quality - Designationتوده ماسهسنگی با اندازهگیري سیستمهاي شکستگی حجمی و جاگذاري در رابطه زیر بدست می آید. در رابطه فوق jv تعداد کل درزه و ناپیوستگیهاي موجود در واحد طول که بنام شمارش حجمی خوانده میشود. با برداشت و شمارش دسته ناپیوستگیها در توده ماسهسنگی مقدار آر کیو دي برابر100بدست آمدکه نشان دهنده وضعیت خوب توده سنگ است. با انجام آزمایش تک محوري مقاومت ماسهسنگ حدود80 مگاپاسکال مشخص شد. در نهایت با انجام ردهبندي ژئومکانیکی - - RMR براي توده ماسهسنگی بطور متوسط ارزش عددي برابر 67 بدست آمده که نشان دهنده وضعیت خوب سنگ - کلاس - II می باشد. با توجه به نتایج ردهبندي زاویه اصطکاك توده سنگ 40-45 تعیین گردید.
بررسی پایداري بلوکهاي سنگی دیواره وسقف تونل 10
همانطور که اشارهشد مسیرداخل تونل داراي دو دسته سنگ شیل و ماسهسنگ است. تودههاي شیلی فاقد شکستگی وقفط داراي تورق بوده، اما تودههاي ماسهسنگی داراي سیستم هاي شکستگی و ناپیوستگیهاي متعدد میباشد. وجود این شکستگیها در ماسهسنگ سبب ایجاد بلوکهاي سنگی مختلف شده که امکان ریزش ولغزش درآن وجود دارد. بمنظورشناسایی بلوکها باید کلیه صفحات تشکیل دهنده هریک از بلوکها - درزه ها، ناپیوستگی هاو سطوح آزاد - روي شبکه استریوگرافی تصویر نمائیم - پریست، . - 1377 در اینجا از نرم افزار راكپک براي تصویر کردن بلوکها استفاده می شود، اما قبل از آن براي تعیین نوع شکست هاي ایجاد شده از نرم افزار دیپس استفاده می نمائیم. با برداشت حداقل 100دسته درزه، ناپیوستگی و گسستگی در جداره تونل10و تحلیل آن بااستفاده از نرم افزار دیپس، پراکندگی قطبهاي درزهها مشخص گردید - شکل. - 2 با بررسی نتایج حاصل، تراکم قطبها در دو ناحیه مشخص شد. لذا امکان ایجاد بلوکهاي گوه اي وجود دارد . - Peacock, 2001 -
