دسته: زمین شناسی امروزه اساس و مبنای تحلیل و طراحی‌های سازه‌های زیرزمینی و حفریاتی همچون تونل بر پایه اطلاعات دقیق مكانیك سنگی و زمین شناسی بوده واستفاده از نرم‌افزارهای مرتبط و تلفیق این داده‌ها و لحاظ نمودن آن در طراحی جزء لاینفك و اساسی می‌باشد
قیمت فایل فقط 4,900 تومان
مطالعه و بررسی ساختار زمین ساختی و تكتونیكی منطقة البرز مركزی
مقدمه:
امروزه اساس و مبنای تحلیل و طراحی‌های سازه‌های زیرزمینی و حفریاتی همچون تونل بر پایه اطلاعات دقیق مكانیك سنگی و زمین شناسی بوده واستفاده از نرم‌افزارهای مرتبط و تلفیق این داده‌ها و لحاظ نمودن آن در طراحی جزء لاینفك و اساسی می‌باشد.
در این پروژه كه به آنالیز تونل امام زاده هاشم واقع در جاده هراز پرداخته‌ایم، سعی كرده‌ایم تا با جمع‌آوری اطلاعات كاربردی بر پایه مكانیك سنگ و برداشتهای زمین‌شناسی و استفاده از نرم افزارهای phases و unwedge به این مهم دست یابیم.
اساس و مبنای تحلیل :
ساختار زمین ساختی و تكتونیكی منطقة البرز مركزی كه محدودة احداث تونل امام زاده هاشم نیز جزء این منطقه می باشد ، ساختاری تكتونیزه و پردرزه(ریزشی) می باشد و با توجه به اینكه نمی توان تونلهای بزرگ مقطع را در این گونه مناطق به صورت تمام مقطع حفر نمود (بدلیل مشكل ریزش و نگهداری) عموماً اساس حفاری اینگونه تونلها بصورت نیم مقطع و با طراحی های مختلف و در ادامه نگهداری بصورت مرحله ای می باشد . بر این اساس مبنای آنالیز وتحلیل این تونل را بر اساس طراحی مقاطع مختلف قرار دادیم تا از این طریق بتوانیم بهترین شرایط را جهت كنترل و نگهداری گوه ها ( با توجه به تقسیم نیروی شكل خود گوه ها و حصول بهترین ضریب ایمنی ) و تعیین اثر انواع مختلف تنشهای اطراف تونل (تنش عمودی و تنش افقی و تنش هیدروستاتیكی و تحلیل آنها و بررسی ضریب ایمنی هر یك و برطرف كردن نقاط ضعف هر قسمت از طریق حفاری بصورت مقاطع هندسی مناسب و در نهایت نگهداری هر مقطع با توجه به شرایط محیطی و خود ایستایی سنگهای اطراف سازة زیرزمینی فراهم نماییم .
از محاسن این روش می توان به موارد زیر اشاره كرد :
1- كنترل ریزش های ناگهانی قبل و بعد از نگهداری
2- كاهش هزینه های نگهداری در دراز مدت
3- افزایش ضریب ایمنی كاری
4- جلوگیری از تلفات جانی و مالی
5- طراحی و نگهداری سازة زیر زمینی قبل از اجراء و …
انواع مقاطع مورد بررسی :
در طراحی مقاطع و تحلیل آنها از دو نرم افزار Phases و Unwedge استفاده گردید و سعی خود را بر این گذاشتیم تا از مقاطی استفاده گردد كه قابلیت اجرا را دارا بوده و عموماً در حفاری تونل از آنها استفاده شده است . بر این اساس شش مقطع بعنوان جبهة كار مورد بررسی قرار گرفت كه در پیوست (1-1) آمده است و در نهایت بهترین مقطع بعنوان مقطع پیش روی انتخاب گردید كه در تحلیل هر یك از نرم افزارهای فوق الذكر بصورت مفصل در مورد هر یك توضیح خواهیم داد .
محدودة مورد بررسی اطراف تونل نیز بر اساس تأثیر ایجاد یك حفرة زیر زمینی یعنی چهار برابر بیشترین شعاع تونل از جدارة تونل (4a) در نظر گرفته شد كه در هر دو نرم افزا لحاظ گردید .
نحوة جمع آوری اطلاعات مربوطه :
از جمله مسائلی كه باید به دقت به آن می پرداختیم جمع آوری اطلاعات مورد نیاز بود. با توجه به اطلاعات مكانیك سنگی حاصل از جمله روش RMR و Q و اطلاعات برداشتهای زمین شناسی شامل امتداد - شیب - فاصله داری دسته در زه ها و شناختن جنس لایه ها اطراف تونل و با توجه به گزارشات شركت مهندسین مشاور توانستیم اطلاعات جزئی و در عین حال دقیق تر خود را بدست آوریم كه در آنالیز هر یك از نرم افزارها بطور مفصل به آن خواهیم پرداخت .
نحوة ارائه تحلیل :
از آنجایی كه تعداد مقاطع مورد مطالعه و محدوده های مورد بررسی از طریق این دو نرم افزار زیاد می باشد و بررسی هر حالت نیاز به ارائه تصاویر هر یك داشت ، سعی كردیم كه در هر نرم افزار یك محدوده را بطور كامل و با ارائه تصاویر بررسی نماییم و بقیة محدوده ها و مقاطع را پس از آنالیز نهایی در قالب یك CD ضمیمة این پایان نامه كنیم و فقط نتایج و توضیحات مربوط به هر محدوده و مقطع را بصورت مكتوب ارائه دهیم كه در نهایت علاقه مندان می توانند با مراجعه به CD مورد نظر به هر یك از اطلاعات دست یابد .
2-1 روشهای مورد استفاده جهت طبق بندی توده های سنگ
برای طبقه بندی توده های سنگ چندین روش متكی بر پارامترهای ژئوتكنیكی مختلف موجود است تفاوت بین این روشها در انتخاب پارامترها و چگونگی كاربرد آنها در اندازه دهی است . مهمترین روشهای تجربی كه در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد عبارتند از :
1- روش بینیا و سكی یا RMR
2- روش بارتن یا Q
2-1-1 روش بینیا و سكی BIENIAWDKI
مهندس بینیا و سكی پنج پارامتر را جهت درجه بندی سنگها در نظر می گیرد :
1- مقاومت فشاری ساده یا آزمایش فرانكلین (برای سنگهای سخت )
2- R.Q.D برای مشخص كردن كیفیت سنگ
3- فواصل در زه ها ،منظور از در زه تمام انواع ناپیوستگیهای سنگ می باشد - ( چینه بندی سنگ ، شیستی بودن ، شكاف در سنگهای رسوبی)
4- نوع در زه ها
5- ورودیهای آب
مقادیر مربوط به این پارامترها در جدول شماره 2-1-1-1 پیوست درج شده است .
به هر پارامتر یك نمره داده می شود كه مجموع این نمرات كیفیت سنگ را مشخص می كند پس از جمع كردن نمرات حاصل برای پنج پارامتر اصلی و منظور نمودن درجه بندی سنگ (از خیلی خوب تا خیلی بد) از جدول شماره 2-2-1-3 استفاده می گردد .
همچنین برای تعیین زمانی كه در طول آن قسمت حفاری شده بدون حائل بندی پایدار خواهد ماند نیز ازنمودار شماره 2-2-1-4 استفاده می شود .
با حاصل جمع نمره هائی كه بدست می آید . رده بندی سنگ را كه R.M.R نامیده می شود ، تعیین می كنند .
جدول2-1-1-1 تعیین مقاومت فشاری و RQD و فواصل در زه ها و نوع در زه ها
| 2-R.Q.D | 1- مقاومت سنگ | |||
| % R.Q.D | نمره | شاخص فرانكلین | مقاومت فشاری | نمره |
| 100-90 | 20 | › 8 Mpa | › 200 Mpa | 15 |
| 90-75 | 17 | 4-8 Mpa | 100-200 Mpa | 12 |
| 75-50 | 13 | 2-4 Mpa | 50-100 Mpa | 7 |
| 50-25 | 8 | 1-2 Mpa | 25-100 Mpa | 4 |
| ‹25 | 3 | شاخص غیر قابل استفاده | 10-25 Mpa | 2 |
|
|
| شاخص غیر قابل استفاده | 3-10 Mpa | 1 |
|
|
| شاخص غیر قابل استفاده | 1-3 Mpa | صفر |
| 4- نوع در زه ها | 3- فاصله در زه ها | |||
| - سطح بسیار زبر ناپیوسته جداره ها | 30 |
|
|
|
| در تماس جداره های سالم |
| ›2 متر |
| 20 |
| -سطوح كمی زبر ضخامت‹1 میلیمتر | 25 |
|
|
|
| جداره های سالم |
| 2-6/0 متر |
| 17 |
| - سطوح كمی زبر ضخامت › میلیمتر | 20 |
|
|
|
| جداره های هوازده |
| 600-200 متر |
| 13 |
| - سطوح بسیار صیقلی با پر شدگی ‹5 میلیمتر | 10 |
|
|
|
| یا در زباز 1 تا 5 میلمتر در زه های پیوسته |
| 200-600 میلمتر |
| 8 |
| - پرشدگی شل › 5 میلمتر | 0 |
|
|
|
| یا در زه های پیوسته› 5 میلمتر |
| ‹ 60 میلمتر |
| 3 |
| 5- ورودهای آب (آبهای زیر زمینی) | ||||
| نمره | آبهای زیر زمینی | فشار آب تنش اصلی | بده روی 10 متر | |
| 15 | كاملاً خشك | صفر | بدون هیچگونه ورود آب | |
| 10 | نسبتاً خشك | 1/0-0 | ‹10 لیتر در دقیقه | |
| 7 | نشتاب آب حفره ای | صفر تا 2/0 | 25-125 لیتر در دقیقه | |
| صفر | مایل جدی ورود آب | › 5/0 | › 125 لیتر در دقیقه | |
جدول 2-1-1-3 تعیین رده‌بندی سنگ (RMR)
| نمره مجموع | 81-100 | 61-80 | 41-60 | 21-40 | 20› |
| رده سنگ و تشریح | 1 بسیار خوب | 2 خوب | 3 متوسط | 4 بد | 6 بسیار بد |
| زمان متوسط ایستایی | 10 سال برای برد 5 متر | 6 یا 5 برای برد 4 متر | یك هفته برای برد 3 متر | 5 ساعت برای برد 5/1 متر | 10 دقیقه برای برد 5/0 متر |
| (y) زاویه اصطكاك توده سنگ | ‹ | 45-35 | 35-25 | 25-15 | 15› |
| (c) چسبندگی توده سنگ | Kpa 400 ‹ | Kpa300-400 | Kpa200-300 | Kpa100-200 | Kpa100› |
2-1-2 روش بارتن BARTON
معیار كیفیت سنگ (Q) از روی شش پارامتر ژئوتكنیكی كه بصورت زیر تركیب شده اند محاسبه می شود .
|
R.Q.D: اندیس كیفی سنگ 100× = R.Q.D
Jn: تعداد تیره‌های درزهها 0.5 Jr: عدد زبری و ناصافی ضعیفترین درزهها 0.5 Ja: مشخص كننده میزان دگرگونی درزهها یا مشخصات مصالح پر كننده آنها 0.75 Jw: شرایط هیدرولوژیكی 0.05 SRF: وضع تكتونیك سنگ (ضریب كاهش تنش) 0.5 مقادیر مربوط به پارامترهای فوق در جداول 2-1-2-1 الی 2-1-2-5 درج شده است. نسبت به طور تقریب مشخص كننده اندازه قطعات سنگ می‌باشد. نسبت مشخص كننده مقاومت سنگ در برابر برش بین قطعات است. نسبت مشخص كننده تنشها و نیروهای محرك می‌باشد. پس از اینكه معیار كیفیت سنگ (Q) محاسبه شد با استفاده از جدول شماره 2-1-2-6 پیوست و با توجه به ابعاد تونل و نوع آن رده سنگ مشخص می‌شود. R.Q.D : اندیس كیفی سنگ 100× مجموع طول مغزه هائیكه بزرگتر از 10 cm هستندR.Q.D = طول مغزه گیری شده در گمانه Jn : تعداد تیره های در زه ها 20›Jn ›0.5 Jr : عدد زبری و ناصافی ضعیفترین در زه ها 4 ›Jr ›0.5 Ja : مشخص كننده میزان دگرگونی درزهها یا مشخصات مصالح پر كننده آنها 20 ›Ja ›0.75 Jw : شرایط هیدرولوژیكی 1›Jw ›0.05 SRF : وضع تكتونیك سنگ (ضریب كاهش تنش) 20 ›SRF ›0.5 مقادیر مربوط به پارامترهای فوق در جداول 2-1-2-1 الی 2-1-2-5 درج شده است. نسبت به طور تقریب مشخص كننده اندازه قطعات سنگ می باشد . نسبت مشص كننده مقاومت سنگ در برابر برش بین قطعات است . نسبت مشخص كننده تنشها و نیروهای محرك می باشد . پس از اینكه معیار كیفیت (Q) محاسبه شد با استفاده از جدول 2-1-2-6 پیوست و با توجه به ابعاد تونل و نوع آن رده سنگ مشخص می شود . جدول 2-1-2-1 پارامتر Jn با توضیح و تعیین شاخصها شاخص تیره‌های درز Jn A. سنگ یكپارچه بدون درز یا بسیار نادر 5/0 تا 1 B. با یك تیره (خانواده) درز 2 C. با یك تیره درز و چند درز پراكنده 3 D. با دو تیره درز 4 E. با دو تیره درز و چند درز پراكنده 6 F. با سه تیره درز 9 G. با سه تیره درز و چند درز پراكنده 12 H. با چهار تیره درز یا بیشتر و در زه های پراكنده دیگر و شكستگیهای زیاد ‹‹حبه قندی›› و غیره 15 J سنگ خرد شده و نا ثابت 20 جدول 2-1-2-2 تعیین مقدارJr شاخص زبری درز Jn A. جداره های درتماس و جداره های درتماس بعد از برش دست كم 10 سانتیمتر در زه های ناپیوسته 4 B. در زه های موجدار ، زبر یا نا منظم 3 C در زه های موجدار ، صیقلی 2 D در زه های موجدار ، شیار دار (صیقلی ،براق ،صاف ) 5/1 E در زه های مسطح ،زبر یا نامنظم 5/1 F در زه های مسطح ، صیقلی 1 G در زه های مسطح ،شیار دار (مخطط) 5/0 (ج) جداره ها و بدون تماس بعد از برش H منطقه رسی به ضخامت كافی برای جلوگیری از تماس 1 J منطقه ماسه ای ، شنی یا خرد شده به ضخامت 1 كافی برای جلوگیری از تماس جدول 2-1-2-3- تعیین مقدار Ja شاخص دگرگونی درزهها Ja R تقریبی الف - جداره های در تماس A درز تنگ ، سیمانی شده ، پر شدگی سخت ، نرم نشدنی، ناتراوا (مثلاً كوارتز یا مشابه) 75/0 - - B جداره‌های دگرگون نشده ، معدودی لكه سطحی 00/1 C جداره های كمی ، دگرگون ، ملات معدنی نرم نشدنی ،دانه های ماسه ای ، سنگ تجزیه شده بدون رس …… 00/2 D روكش رس لای دار یا ماسه دار،در صد كم رس(نرم نشدنی) 00/3 E روكش رسی ،نرم شدنی یا با اصطكاك كم (كاتولینیت، میكا) همچنین كلریت، تالك ، ژیپس ،گرافیت .. و رسهای آماسی به مقدار كم (لعاب نازك ناپیوسته ، كمتر از یك تا دومیلیمتر ضخامت ) 00/4 (ب)جداره های در تماس بعد از برش كمتر از 10 سانتیمتر F مصالح ماسه ای ، سنگ تجزیه شده ولی بدون رس 00/4 G پرشدگی رسی به شدت تحكیم یافته نرم نشدنی (پیوسته ، ضخامت كمتر از 5 میلیمتر ) 00/6 H پرشدگی رسی به طور متوسط كمی تحكیم یافته و نرم نشدنی (پیوسته ، ضخامت كمتر از 5 میلیمتر ) 00/8 J پرشدگی با رس ، آماسی ، مثلاً مونتمور یونیت (پیوسته ، ضخامت كمتر از 5 میلیمتر ) 8-12 مقدار JA بستگی به درصد عناصر آماسی و وجود آب دارد (ج)جداره های بدون تماس بعد از برش K.L نواحی یا نوارهای سنگ تجزیه شده یا خرد شده دارای رس 6-8 یا M (برای مشخصات رس به ردیفهایJ.H.G مراجعه شود ). 8-12 N نواحی یا نوارهای رس لای دار یا ماسه دار ، در صد كم رس (نرم نشدنی) 00/5 - - O.P R نواحی یا نوارهای كلفت و پیوسته رس (برای مشخصات رس به ردیفهای G ، H ، J مراجعه شود ). 10-13 12-20 جدول 2-1-2-4 تعیین مقدار Jw تأثیر آب تحت فشار Jw فشار تقریبی آب فشار تقریبی آب A حفاری خشك یا با ورود كم آب (كمتر از 5 لیتر در دقیقه و موضعی) 00/1 ‹0/1 ‹ 1/0 B ورودی آب یا فشارهای كم ، خالی شدن گهگاه یك درز. 66/0 1-5/2 1/0-25/0 C ورودی آب شدید یا فشار قابل ملاحظه در سنگهای سالم با در زه های خالی. 50/0 5/2-10 25/0-1 D ورودی آب شدید یا فشار قابل ملاحظه ، درز خالی شدنهای مكرر 33/0 5/2-10 25/0-1 E ورودی آب بسیار شدید به هنگام انفجار، كاهش در طول زمان 2/0-1/0 › 10 › 1 F ورودی آب بسیار شدید یا فشارهای بسیار زیاد بدون كاهش قابل توجه در طول زمان 1/0-05/0 › 10 › 1 جدول 2-1-2-5 تعیین مقدارSRF (الف) بنای گذرا از نواحی ضعیف كه موجب پیدایش افت فشار در سنگ به هنگام حفاری می‌شود. SRF A نواحی با ضعف فراوان ، حاوی رس یا سنگ تجزیه شیمیایی شده سنگ مجاور افت فشار بسیار دیده (تمای ژرف ها) 00/10 B نواحی با ضعف مجرد ، حاوی رس یا سنگ تجزیه شیمیایی شده (ژرفای حفاری كوچكتر یا مساوی 50 متر) 0/6 C نواحی با ضعف مجرد ، حاوی رس یا سنگ تجزیه شیمیایی شده (ژرفای حفاری بیشتر از 50 متر) 5/2 D تعداد زیادی ناحیه برشی در سنگ سالم ، بدون رس ، سنگ مجاور افت فشار دیده ( تمای ژرف ها) 5/7 E نواحی برشی مجرد در سنگ سالم ، بدون رس (ژرفای حفاری بیش از 50 متر) 0/5 F نواحی برشی مجرد در سنگ سالم ، بدون رس (ژرفای حفاری بیش از 50 متر) 5/2 G در زه های باز ، سنگ بسیار شكسته و افت فشار دیده ، حالت «حبه قندی» ، و غیره (تمامی ژرفاها) 0/5 (ب) سنگ سالم، مسایل تنشهای درجا H تنشهای كم 7 حفاری كم ژرفا › 200 › 13 5/2 J تنشهای متوسط 200- 13-66/0 0/1 10 K تنشهای بزرگ ، ساختار بسیار فشرده (شرایط به طور طبیعی مناسب برای پایداری ، امكان ناپایداری در پاطاقها) 10-5 66/0 تا 33/0 5/0 تا 0/2 L تعداد «ریزش طاقی» (سنگ یكپارچه) 5-5/2 33/0تا 16/0 5-10 M «ریزشهای طاقی» مهم (سنگ یكپارچه) ‹5/2 ‹ 16/0 10-20 (ج) سنگ فشار دهنده (تغییر شكل خمیری سنگ در اثر تنشهای طبیعی بسیار بزرگ) N سنگ «فشار دهنده» با فشار متوسط 5-10 O سنگ «فشار دهند» با فشار زیاد 10-20 (د) سنگ باد كننده (كنش شیمیایی بنا بر حضور آب) P فشارهای آماسی متوسط 5-10 Q فشارهای آماسی زیاد 10-15 2-2 طبقه بندی مهندسی توده سنگ و مشخصات هندسی درزهها توضیحات: الف- برای اندازه گیری در زه ها محلهائی انتخاب شدند كه در آن سنگ اصلی بیرون زدگی دارد و تغییراتی در توده سنگ دیده می شود . ب - بدلیل ناهمواری و یا سطوح غیر موازی ،سطوح هر یك از شكستگیها در نقاط مختلف (حداكثر 10 متر طول) اندازه گیری و جزو یك دسته در زه محسوب گردیده و در ارزشیابی میانگین آن انتخاب می گردد جهت دریافت فایل مطالعه و بررسی ساختار زمین ساختی و تكتونیكی منطقة البرز مركزی لطفا آن را خریداری نمایید قیمت فایل فقط 4,900 تومان برچسب ها : مطالعه و بررسی ساختار زمین ساختی و تكتونیكی منطقة البرز مركزی , طرح توجیهی مطالعه و بررسی ساختار زمین ساختی و تكتونیكی منطقة البرز مركزی , دانلود مطالعه و بررسی ساختار زمین ساختی و تكتونیكی منطقة البرز مركزی , روش بینیا و سكی BIENIAWDKI , بررسی ساختار زمین ساختی , تكتونیكی منطقة البرز مركزی , زمین شناسی , , دانلود طرح توجیهی , پروژه دانشجویی , دانلود پژوه