بخشی از مقاله
چکیده
امروزه با افزایش ارتفاع سازه ها و تخصصی شدن عملیات عمرانی، داشتن درک صحیحی از پارامترهای ژئوتکنیکی خاک به منظور ساخت یک سازه ایمن و اقتصادی از اهمیت روزافزونی برخوردار می باشد. یکی از کارآمدترین و دقیق ترین آزمایشات تعیین برجای مدول الاستیسیته خاک آزمایش پرسیومتری می باشد. اما این آزمایش علاوه بر هزینه بالا، وقتگیر بوده و از نظر اجرایی مشکل می باشد.
در همین راستا در این مقاله کوشش می گردد که رابطه ای برای ارتباط نتایج آزمایش نفوذ استاندارد که بسیار سریع، کم هزینه و فراگیر می باشد، با مقدار مدول الاستیسیته بدست آمده از آزمایش پرسیومتری خاک تعیین و ارائه گردد. به این منظور چندین گمانه با اعماق مختلف در ساختگاه سد نرمآب حفر گردید و در آنها آزمایش نفوذ استاندارد انجام شد. پس از آن در تمامی گمانه های مطالعاتی، آزمایش پرسیومتری برای محاسبه مدول الاستیسیته انجام شد. پس از این مرحله با انتخاب روش آماری مناسب، داده ها به منظور تعیین رابطه همبستگی مورد تحلیل قرار گرفت.
با توجه به جنس خاک در ناحیه مورد مطالعه دو رابطه جداگانه برای خاک ریزدانه و درشت دانه ارئه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد اگرچه که دامنه تغییرات در خاک درشت دانه بیشتر از خاک ریزدانه می باشد اما برای هر دو خاک رابطه همبستگی بدست آمده معنادار می باشد. شایان ذکر است اگرچه که استفاده از این رابطه برای تخمین مدول الاستیسیته در خاک های مشابه برای پروژه های کوچک و فازهای آغازین پروژه های متوسط و بزرگ توصیه می گردد، اما باید توجه داشت که در مواردی که این پارامتر از اهمیت بالایی برخوردار است باید از آزمایش مستقیم پرسیومتری استفاده گردد.
-1 مقدمه
یکی از عوامل مهمی که در طراحی و احداث هر سد خاکی باید مورد توجه قرار گیرد شناخت ساختگاه یا پی سد می باشد. پی یا تکیه گاه سد که متشکل از لایه های خاک یا سنگ موجود در زیر بستر رودخانه و تکیه گاه های جانبی، وظیفه تحمل فشار ناشی از وزن سد و نیروی هیدرواستاتیک آب را دارد. افزایش تنش ناشی از این بار اضافی سبب فشار بیشتر بر لایه های خاک می شود که در نهایت سبب نشست پی می شود که هم نوع متقارن آن و بویژه نوع نامتقارن آن به شدت پایداری کلی سد را تهدید می کند
با توجه به مطالب بیان شده می توان به اهمیت مدول تنش کرنش خاک، Es که ضریب تغییر شکل نیز می گویند در محاسبات و روابط مکانیک خاک و مهندسی پی از جمله نشست، پی برد. برای تعیین یا در واقع تخمین مدول تنش کرنش خاک دو روش کلی تست های آزمایشگاهی و برجا وجود دارد. از جمله آزمایشات برجا برای محاسبه این پارامتر می توان به آزمایشات نفوذ استاندارد یا SPT و آزمایش پرسیومتری یا PMT اشاره نمود.
آزمایش پرسیومتری از آزمایشات صحرائی گران می باشد. همچنین مسائل اجرائی پیچیده مربوط به خود را دارد در عوض آزمایش SPT ارزان و استفاده از آن به آسانی انجام می شود. آزمایش پرسیومتری نتایج دقیق تری در مورد مدول تنش کرنش خاک نسبت به آزمایش نفوذ استاندارد می دهد. البته با استفاده از آزمایش SPT هم می توان مدول تنش کرنش خاک را تعیین کرد ولی همبستگیها و روابط موجود بین عدد نفوذ استاندارد و مدول تنش کرنش خاک محدود به خاکهای خاصی می شود
همچنین دامنه و بازه ، وسیعی را شامل می شود که عملاً مهارت و تجربه خاصی را جهت استفاده از این روابط می طلبد در غیر اینصورت نتایج غیرواقعی و بیش از حد انتظار را رقم می زند. بنابراین با داشتن رابطه ای بین عدد نفوذ استاندارد - N - و مدول پرسیومتری خاک - Ep - ، می توان در هر مکانی با معلوم بودن عدد N مدل پرسیومتری خاک Ep متناظر با آن را بدست آورد ، پارامتری که کاربرد زیادی در معادلات و روابط مکانیک خاک و مهندسی پی دارد.
در این مقاله در پی این موضوع می باشیم که آیا با توجه به داده ها و نتایج حاصل از آزمایش PMT , SPT انجام شده در سد خاکی نرماب می توان رابطه منطقی و قابل قبولی بین عدد نفوذ استاندارد N و مدول پرسیومتری خاک - Ep - یافت.
-2 مواد و روش ها
1-2 موقعیت جغرافیایی و زمینشناسی
ساختگاه سد خاکی نرماب با ارتفاع تاج 60 متری در شمال شرقی ایران ، استان گلستان و در فاصله حدود 4 کیلومتری جنوب شرقی شهرستان مینودشت واقع شده است. محدوده طرح سد در استان گلستان، شامل حوضه آبریز رودخانه های چهل چای، نرماب، خرمالو و اراضی آبخور آنها در دشت قرا ر دارد. از نظر مورفولوژی بخش اعظم گستره طرح را کوههای بلند با روند عمومی شمال شرقی جنوب غربی فراگرفته است. در محدوده مورد مطالعه گسله های راندگی - Thrust faults - در راستای رشته کوه البرز قرار دارند و جهت حرکت آنها بیشتر از شمال به جنوب است. این گسله ها می توانند در زمره نقاط ضعف منطقه قرار گیرند
گسله های راندگی از دیدگاه آماری ، بیشترین گسله های منطقه را تشکیل می دهند. این گسله ها در امتداد روند کلی رشته کوههای البرز بوده و در این منطقه دارای روند عمومی شمال شرقی جنوب غربی می باشند. این گسله ها دومین دسته گسله های شاخص در گستره طرح می باشند که دارای روند یکسانی چون گسله های راندگی نیستند ولی عمده ترین آنها دارای روندی تقریباً شمالی جنوبی می باشند. گسله های عادی ، سومین گروه از گسله های شناخته شده در منطقه مورد مطالعه می باشند. این گسله ها تعدادشان زیاد است و نه گسله های با طول قابل توجه می باشند که باعث ایجاد نگرانی گردند
، روند این گسله ها در تمام جهات مشاهده می شود
از دیدگاه زمین شناسی منطقه ای ، گستره طرح در مرز دوزون گرگان دشت و زون کپه داغ هزار مسجد واقع گردیده است. منطقه مورد مطالعه بخشی از حاشیه شمالی رشته کوههای چین خورده و رانده شده البرز است و رشته کوههای کپه داغ هزار مسجد ، در شمال استان خراسان شمالی که تا مرز ترکنستان گسترش دارد در جهت غربی خود به رشته کوههای البرز می پیوندد.
حوضه آبریز رودخانه نرماب با مساحتی در حدود 165 کیلومترمربع از نواحی جنوبی سرچشمه می گیرد. شرایط اقلیمی این منطقه به گونهای است که تابستانهای آن نسبتاً گرم و زمستان کمی سرد می باشد. میزان بارندگی سالیانه در حدود 1300 میلیمتر است. قسمتی از آب حاصل از نزولات جوی از طریق ناپیوستگیها خلل و فرج سنگها وارد شده و در داخل درزه های سنگ بستر حفرات احتمالی و همبری آبرفتهای عهد حاضر و سنگ بستر جریان یافته و از رودخانه بصورت چشمه و یا زه آبهای ظاهر می شوند.
جریان سطحی و آبهای زیرزمینی تنها منابع آب طرح مورد مطالعه می باشند. بر اساس مطالعات هیدرولوژی مرحله اول طرح میزان آبدهی رودخانه نرماب ، چهل چای و خرمالو در محل ساختگاههای مورد مطالعه در جدول زیر ارائه گردیده است. بر این اساس میانگین دراز مدت آبدهی رودخانه های نرماب ، چهل چای و خرمالو در محل ساختگاههای مورد مطالعه به ترتیب به 2/48 ، 1/9 ، 2/44 مترمکعب در ثانیه می باشد
به منظور بررسی خواص زمین شناسی مهندسی زمین در مجموع 108 گمانه با عمق بین 50 تا 80 متر در دو فاز حفر گردید. نتایج این حفاری ها نشان داد که سنگ بستر به طور متوسط در عمق 68 متری قرار داشته و جنس آن غالبا از آهک می باشد که دارای سن کرتاسه فوقانی می باشد. در قسمت آبرفتی، جنس غالب خاک رس کم پلاستیسیته و سیلت ماسه دار بود که همراه با میان لایه های درشت دانه تا حد گراول می باشد.این ترکیب از رسوبات موید یه حوضه قاره ای رودخانه ای می باشد
مقطع محور انتخاب شده برای احداث سد مخزنی نرماب تقریباً نامتقارن بوده و دارای شیبهای دامنه ای نسبتاً تند می باشد. بطوریکه شیب دامنه ای تکیه گاه راست از پادگانه آبرفتی ساحل راست رودخانه تا رقوم 210 متر بالاتر از سطح دریا حدوداً 30 درجه می باشد. از این رقوم دامنه ای به 39 درجه افزایش می یابد.
