بخشی از مقاله
خلاصه
با توجه به اجرای ترانشه کیلومتر 222+420 الی 223+800 آزادراه اصفهان - شیراز ، و مشاهده ناپایداری در دیوارههای ترانشه، لزوم پایدارسازی ضروری میباشد. در همین راستا به منظور تحلیل پایداری و ارائه راهکارهای مناسب جهت پایدارسازی، مطالعات در سه بخش دفتری، صحرایی و نرمافزاری انجام گردید. بر اساس مطالعات صحرایی و ژئوتکنیکی، دیوارههای ترانشه شامل خاک زراعی و قسمت هوازده سطحی، شیلهای مارنی آبی خاکستری و به ندرت میانلایهها، لایه نازک آهک رسی است.
شیلهای مارنی، یکنواخت و سست و زود فرسا هستند و زاویه قرار - repose angle - آنها حدود 30 درجه است. که به مرور زمان تحت تاثیر فرایندهای هوازدگی ریزش مینمایند. به منظور تحلیل پایداری از معیار شکست کولمب در نرمافزار Flac استفاده شده است.
تحلیل پایداری ترانشه مذکور به روش استاتیکی و شبه استاتیکی صورت گرفت، نتایج مطالعات و بررسیها نشان میدهد در مصالح مارنی، شیلی با تغییر هندسه شیب نمیتوان به ضریب اطمینان مطلوبی برای پایدارسازی رسید. بنابراین برای رسیدن به پایدارسازی مطلوب در دراز مدت نیاز به اجرای عملیات شاتکریت، نیلینگ ویا احداث دیوار حایل میباشد.
1. مقدمه
تجزیه و تحلیل و ارزیابی پایداری شیروانی در محیط خاکی و سنگی متاثر از عوامل زیادی بوده و مستلزم در نظر گرفتن اثر تمامی این عوامل میباشد.خصوصیات ساختاری و زمینشناسی، هیدرولوژی، توپوگرافی، هندسه و مصالح بر پایداری یک شیروانی اثر میگذارند. در روند طراحی شیب توجه به این نکته ضروری است که مشخصات توده سنگ و خاک در حالت طبیعی با پارامترهای که از طریق آزمایش بر روی نمونهها بدست میآید به علت وجود زونهای ضعیف در توده خاکها و صفحات ناپیوستگی از قبیلترکها، درزهها، گسلها و ... در سنگها، ممکن است کاملاً متفاوت باشد. از طرفی وضعیت توپوگرافی و هندسه صفحات ناپیوستگی نیز میتواند در رفتار سنگ تاثیر بگذارد.
آزادراه اصفهان شیراز 325 کیلومتر طول دارد . 116 کیلومتر این مسافت ، یعنی از اصفهان تا نزدیک ایزدخواست ، مسیر در استان اصفهان قرار می گیرد و کم و بیش به موازات جاده موجود در یک دشت صاف و هموار پیش می رود . ازکیلومتر 116 به بعد آزادراه وارد استان فارس می شود و تا شیراز ، از سرزمین های مختلف شامل دشت های صاف و هموار تا مناطق تپه ماهوری و کوهستانی عبور می کند و از این رهگذر حدود 6 تونل و 36 ترانشه بلندتر از ده متر و تعدادی گالری را پشت سر می گذارد .
از نظر تقسیمات زمین شناسی ایران ، آزادراه از کیلومتر صفر تا حدود کیلومتر 160 در زون سنندج سیرجان قرار می گیرد و از کیلومتر 160 به بعد وارد زاگرس می شود که بخش اول آن یعنی از کیلومتر 160 تا حدود کیلومتر 220 در منطقه زاگرس مرتفع - - High Zagros است و بقیه در زاگرس چین خورده است .
بنابراین احداث آزادراه در این استان از زیرساخت های مهم در توسعه اقتصادی کشور میباشد. و در همین راستا با توجه به کوهستانی بودن برخی مناطق در مسیر آزادراه و احداث ترانشه ها به ارتفاع بلند در خاک مارنی و شیلی و همچنین مشاهده باپایداری در دیواره ترانشه ها، تحلیل پایداری ترانشه ضروری است.به همین منظور ترانشه کیلومتر 222+420 مورد بازدید قرار گرفت و جهت تحلیل پایداری از برنامه Flac استفاده شده است. منطقه مورد مطالعه در 120 کیلومتری شمال غرب شهر شیراز واقع شده است، که در شکل 1 ، موقعیت منطقه مورد بررسی روی تصویر Google Earth نشان میدهد.
شکل - 1 موقعیت منطقه مورد مطالعه روی تصویر Google Earth
بخش عمده این ترانشه از یک سرزمین نسبتاً تپه ماهور و نیمه کوهستانی عبور داده شده، که تنها بخش انتهایی ترانشه، مرفولوژی نسبتاً ناهموار و تپه ماهوری دارد شکل .2 در اینجا جنس تودهسنگ اصلی در برگیرنده ترانشه بعد از یک الی دو متر خاک سطحی، شیلهای مارنی سست سازند گورپی است.
شکل- 2 نمایی از محل اجرای ترانشه و ناهمواریهای زمین شناسی منطقه مورد بررسی
2. مشخصات فیزیکی ترانشه مورد مطالعه
شیب و امتداد شیب شیلهای مارنی این ترانشه 13/348درجه است و هر چند سطح آنها عموماً بعلت هوازدگی پوشیده از خاک است و درزهها دیده نمیشوند اما در بعضی آبراههها رخنمونهای محدودی از این شیلهای مارنی وجود دارد که اثر درزه درشان به وضوح دیده میشود.
3. برآورد پارامتر های ژئومکانیکی
جهت تعیین پارامترهای ژئومکانیکی تودهسنگ از نتایج آزمایشگاه ژئوتکنیک و همچنین توصیفات و برداشتهای زمین-شناسی کمک گرفته شده است و در نهایت با استفاده از نرمافزار و نهایتاَ قضاوت مهندسی پارامترهای ژئومکانیکی تودهسنگ انتخاب شده است. تودهسنگ در محدودههای مورد بررسی عموماَ درزهدار و خرد شده میباشد و در محلهایی که امکان درزهبرداری وجود داشته اقدام به برداشت درزهها شده است. در شکل شماره 3 مشاهده میشود مشخصات این درزهها به قرار زیر است:
شکل - 3 دسته بندی درزه ها در محل ترانشه
1 دسته درزه اول با مشخصات 80/075 درجه
2 دسته درزه دوم با مشخصات 87/140 درجه
3 دسته درزه سوم با مشخصات 85/340 درجه درزه های فوق شاخص کیفی شیلهای مارنی را به شدت کاهش داده، بطوریکه بر اساس تعداد ناپیوستگیهای موجود در واحد حجم که به روش پالمستروم محاسبه شده شاخص کیفی به شرح زیر برآورد شده است:
بدین ترتیب شاخص کیفی تودهسنگ کمتر از %25 و سنگ خردشده به شماره میآید. مقاومت فشاری تک محوری شیلهای مارنی ترانشه مورد مطالعه بر اساس آزمایشهای صحرائی حدود 20-25 مگاپاسکال برآورد شده و بر اساس آن و شاخص کیفی، طبقهبندی مهندسی سنگ به روش ژئومکانیکی - RMR - به قرار زیر محاسبه شده است.
