بخشی از مقاله
چکیده:
مطالعه پیرامون رخداد و رفتار زمین لغزش ها به منظور پایدار سازی و کاهش خطرات ناشی از آنها همیشه مورد توجه مهندسان بوده است. یکی از مسائل مهم در مطالعه زمین لغزش ها تعیین هندسه و عمق سطح گسیختگی است. امروزه روش های مختلفی برای بررسی هندسه زمین لغزش وجود دارد. روش های ژئوفیزیکی بویژه روش مقاومت ویژه الکتریکی, یکی از ارزانترین و سریع ترین روش ها است.
در این تحقیق هدف فراهم کردن یک بستر مناسب برای انجام مطالعات ژئوالکتریک روی مدل های آزمایشگاهی و کوچک مقیاس به منظور یافتن بهترین روش ها برای مطالعه زمین لغزش به روش مقاومت ویژه الکتریکی است. برای رسیدن به این هدف یک مدل فیزیکی شبه زمین لغزش داخل یک تانک ژئوالکتریک طراحی و ساخته شد.
مراحل آماده سازی و انجام تست های مختلف روی تانک ژئوالکتریک به منظور رسیدن به بهترین نتیجه طبق آخرین یافته ها دراین زمینه, انجام گرفت. نتیجه نهایی مطالعه ژئوالکتریک, تهیه مقطع مقاومت ویژه ای است که بر مدل ساخته شده انطباق بسیار خوبی دارد و موید این واقعیت است است که می توان تحقیقات گسترده ای در مورد روش های مختلف ژئوفیزیکی و نتایج آنها روی مطالعه زمین لغزش انجام داد و بهترین روش را برای کار صحرایی انتخاب کرد.
مقدمه :
تعیین عمق و هندسه سطح گسیختگی زمین لغزش ها در تحلیل پایداری شیب ها و پیش بینی لغزش های احتمالی در آینده به منظور کاهش خطرات و خسارات زمین لغزش ضروری است. بدون داشتن اطلاعات در مورد سطح گسیختگی هیچگونه تحلیل واقعی و دقیقی از چگونگی رفتار های حرکتی شیب گسیخته شده نمی توان ارائه داد. علاوه بر این ارائه هر گونه راه حل برای پایدار سازی شیب ناپایدار در اولین قدم منوط به شناسایی و تشخیص سطح لغزش است . - 6 - روش های متعددی برای تخمین عمق زمین لغزش وجود دارند که با توجه به اهمیت پروژه مورد استفاده قرار می گیرند.
یکی از این روش ها تخمین عمق به روش ژئوفیزیکی می باشد. از بین روش های ژئوفیزیکی برای شناسایی بخش های زیر سطحی روش های لرزه نگاری و ژئوالکتریک متداول ترین روش ها می باشند, که روش مقاومت ویژه الکتریکی سریع تر و مقرون به صرفه تر می باشد . - 2 - به دلیل تغییر خواص فیزیکی سطح لغزش در اثر رخداد زمین لغزش, مقاومت ویژه الکتریکی سطح لغزنده نسبت به مقاومت ویژه سنگ های زیر سطح لغزش و بالای آن , در غالب مواد و اندازه تغییر می کند. از این اختلاف ناگهانی مقاومت ویژه می توان در تخمین عمق سطح لغزش استفاده نمود
اینگونه مطالعات امروزه در سراسر جهان انجام می شود . به عنوان نمونه, مطالعه توموگرافی مقاومت ویژه دو بعدی با تمایز مقاومت ویژه بسیار بالا که توسط پی گاری - E.Piegari - 2009 انجام شده را می توان نام برد. وین سنزو - Vincenzo lapena - 2005 یک توده لغزشی بسیار پیچیده را با توموگرافی دو بعدی مطالعه کرد. پرون, - A.perrone - 2004 با ترکیب مطالعات مقاومت ویژه دو بعدی و پتانسیل خود زا - SP - ابعاد یک توده لغزشی پیچیده به همراه الکوی جریان های آب در مرز گسیختگی را بدست آورد.
بجورنیک 2009 - Bjornheinke - روی یک توده لغزشی با استفاده از روش های لرزه ای دو و سه بعدی کار کرد. هلاکویی و همکاران - - 1385 توده لغزشی واقع در مسیر بزرگراه قزوین– رشت را مورد بررسی قرار دادند. در این تحقیق جهت تعیین مقاومت ویژه واقعی و ضخامت لایه ها با استفاده از مقادیر مقاومت ویژه ظاهری از مدلسازی معکوس دوبعدی استفاده گردید.
نصرآزادانی و همکاران - - 1388 مطالعه مشابهی در فریدون شهر انجام داده اند. مطالعاتی از این دست بیشتر جنبه تجاری یافته اند و خلاء تحقیقات پایه ای به منظور توسعه متدلوژی و یافتن بهترین و بهینه ترین روش ها، بویژه در زمینه ژئوفیزیک، در این حیطه احساس می شود. این تحقیق کوششی در راستای پر کردن این خلاء تحقیقاتی بویژه در ایران به حساب می آید.
بحث:
پیشینه استفاده از مدل های ژئوفیزیکی در بررسی های زیرسطحی : ساخت مدل فیزیکی پدیده های زمین شناسی در مقیاس آزمایشگاهی, روش تحقیق مناسبی در مطالعات ژئوفیزیکی است. برای پدیده ها و ساختار های پیچیده زمین شناسی, انجام مدلسازی های تئوری بسیار دشوار است و ناگزیر باید به مدلسازی های آزمایشگاهی روی آورد. بررسی صحت مطالعات تئوری به راحتی در طبیعت امکان پذیر نیست در حالی که در آزمایشگاه به راحتی انجام می شود. در آزمایشگاه اثرات جانبی ناخواسته تقریبا حذف می شوند و می توان به راحتی روی فاکتور مورد نظر بدون توجه به اثر آن ها مطالعه کرد.
استفاده از مدل های ژئوفیزیکی روشی متداول در تحقیقات و بررسی های زیر سطحی است. آپارو - A.Apparao - 1970 یک تانک ژئوالکتریک از جنس چوب طراحی نمود و از آب به عنوان محیط همگن داخل تانک استفاده کرد, در این بررسی ساختار های رسانا - به منظور مطالعه رگه های رسانا در طبیعت - مانند دایک در زوایای مختلف نسبت به افق بوسیله تعداد زیادی آرایش های ژئوالکتریک مورد مطالعه قرار گرفت. الفسون - Karl J.Ellefsen - 2004 از یک تانک استوانه ای پلاستیکی برای مطالعه اثر دیواره چاه در مطالعات الکترو مغناطیس استفاده کرد.
دیلی - Daily et al - 1998 از یک مدل آزمایشگاهی برای بررسی آلودگی سازند های رسوبی به هیدروکربن ها توسط روش IP استفاده نمود. مولو - Muluo - 2004 یک مدل آزمایشگاهی, برای بررسی جهت گیری شکستگی ها با استفاده از داده های لرزه ای طراحی کرد. ورسچور - D.J.Verschur - 2005 از یک مدل برای مطالعه ساختار های پیچیده لایه ای به روش لرزه ای بهره برد.
فارکوهارسون - Colin G.Farquharson - 2006 داده های مدل آزمایشگاهی را با داده های تئوری برای پاسخ الکترومغناطیس اجسام مختلف مقایسه کرد. لای - W.L.Lai - 2006 از GPR در مطالعه خواص مواد دی الکتریک و تخلخل آن ها روی یک مدل فیزیکی استفاده نمود. اسلامی هرندی - - 1383 در بررسی لایه های شیب دار با استفاده از روش های مقاومت ویژه, از یک تانک حاوی آب استفاده کرد و نتایج تجربی و نظری را با هم مقایسه نمود.
خاکی - - 1386 ساختارهایی مانند دایک, سیستم های چند جسمی و طاقدیس و ناودیس را با استفاده از یک تانک ژئوالکتریک پر شده از آب مورد بررسی قرار داد. ساخت مدل های آزمایشگاهی زمین لغزش به منظور اهداف مختلفی انجام می شود. ییم - S.C.Yim - 2009 از یک مدل فیزیکی برای شبیه سازی سونامی ایجاد شده توسط زمین لغزش بهره برد. مدل شامل یک توده لغزشی است که از روی یک سطح شیب دار داخل حوضچه موج سونامی رانده می شود. جیا - G.W.Jia - 2009 توسط یک مدل فیزیکی اثرات سطح آب زیرزمینی را روی چگونگی رخداد زمین لغزش بررسی کرد.
طراحی و ساخت مدل فیزیکی زمین لغزش به منظور انجام مطالعات ژئوالکتریک : در این تحقیق یک تانک ژئوالکتریک جهت مطالعه شبه زمین لغزش در آزماشگاه مدل های فیزیکی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری طراحی شد. تانک دارای یک اسکلت فلزی محکم به ابعاد است. دو وجه آن از پلاکسی گلاس شفاف ساخته شده که امکان بررسی مقطع عرضی مدل را می دهد, دو وجه دیگر تانک از ورقه های فلزی ساخته شده اند.
گام اول در طراحی یک تانک ژئوالکتریک عایق سازی الکتریکی دیواره ها است. عایق سازی توسط یک نارسانای بسیار خوب انجام گرفت و دیواره های فلزی تانک از مدل داخل تانک به لحاظ الکتریکی ایزوله شد. ابعاد مدل طراحی شده داخل تانک است
شکل:1 عایق گذاری داخل تانک وقطع تماس الکتریکی مدل ودیواره ها.
مدل شبیه سازی شده یک زمین لغزش در دامنه شیب دار و داخل یک توده همگن رسی است. انتخاب این تیپ از زمین لغزش ها برای مدل سازی حاضر، به منظور ساده سازی مسئله انجام گرفت.
مدل از دو لایه شیب دار با شیب 10 درجه تشکیل شده , شیب بخش فوقانی دامنه نیز موازی شیب لایه بندی در نظر گرفته شده است. لایه پایه تحتانی به عنوان واحدی پایدار با استفاده از یک دیوار حائل چوبی, مصون از لغزش طراحی شده و بخاطر تمایز و تفکیک شارپ از واحد های لغزشی فوقانی دارای بافت متخلخل و درشت دانه است. واحد بالایی که محیط در برگیرنده توده لغزشی است, یک توده خاک رسی - CH - تحکیم شده با رطوبت 15 تا 25 درصد می باشد.
در این تحقیق تاکید عمده روی آشکار سازی مرز گسیختگی است. بررسی ها نشان می دهد مرز گسیختگی توده های لغزشی, عموما پهنه هایی خرد شده هستند که در صورت عدم حضور آب دارای مقاومت الکتریکی بالاتری نسبت به محیط اطراف خود می باشند. در مرز گسیختگی تخلخل به دلیل خرد شدگی مواد افزایش می یابد و در یک محیط متخلخل به دلیل کاهش سطح تماس ذرات تشکیل دهنده خاک, جریان الکتریکی به سختی عبور می کند که باعث می شود این ناحیه مقاومت الکتریکی بالایی را نشان دهد.
