مطالعه و بررسی ساختار زمین ساختی و تکتونیکی منطقة البرز مرکزی

مطالعه و بررسی ساختار زمین ساختی و تکتونیکی منطقه البرز مرکزی

فهرست مطالب
مقدمه: ۵
اساس و مبنای تحلیل : ۶
انواع مقاطع مورد بررسی : ۷
نحوه جمع آوری اطلاعات مربوطه : ۷
نحوه ارائه تحلیل : ۷
۲-۱ روشهای مورد استفاده جهت طبق بندی توده های سنگ ۸
۲-۱-۱ روش بینیا و سکی BIENIAWDKI 8
۲-۱-۲ روش بارتن BARTON 12
۲-۲ طبقه بندی مهندسی توده سنگ و مشخصات هندسی درزه‌ها ۱۹
۲-۲-۱ در محدوده کیلومتر ۵۵۰+۴ در سنگ آهک دولومیتی کامبرین ۲۰
۲-۲-۲ در محدوده کیلومتر ۳۵۰+۴ در سنگ آهک دولومیتی دونین ۲۴
۲-۲-۵ در محدوده کیلومتر ۳۰۰+۳ در سنگ آهک دولومیتی رنگ و ضخیم لایه ۳۱
۲-۲-۶ در محدوده کیلومتر ۹۰۰+۲ در سنگ آهک دولومیتی تیره رنگ و ضخیم لایه تریاس ۳۵
۲-۲-۷ در محدوده کیلومتر ۸۰۰+۲ تا ۲۰۰+۲ در سنگهای شیلی و ماسه سنگهای کوارتزیتی ژوراسیک ۳۸
۲-۲-۸ در محدوده کیلومتر ۰۰۰+۲ در داخل ماسه سنگها و سنگهای شیلی تشکیلات شمشک ۴۳
۲-۲-۹ در محدوده کیلومتر ۷۵۰+۱ در ماسه سنگهای کوارتزیتی مقاوم ماسیو ۴۷
۲-۴ مشخصات هندسی در زه های اصلی در بخش خروجی (۶۲۰+۴) ۵۱
۲-۳- علت انتخاب روش بینیاوسکی (R.M.R) 52
(۱-۱) تحلیل از طریق Unwedge : 54
(۲-۱) مقدمه : ۵۴
(۳-۱) نحوه جمع آوری اطلاعات نرم افزار Unwedge : 54
(۴-۱) نحوه تحلیل : ۵۵
(۵-۱) محدوده کیلومتر ۱+۷۵۰ ۵۵
(۶-۱) محدوده کیلومتر ۰۰۰+۲ ۵۷
(۷-۱) محدوده کیلومتر ۲۰۰+۲ در ماسه سنگ ۵۸
(۸-۱) محدوده کیلومتر ۲+۲۰۰ در شیل ۵۸
(۹-۱) محدوده کیلومتر ۲+۹۰۰ ۵۹
(۱۰-۱) محدوده کیلومتر ۳+۳۰۰ و ۳+۸۰۰ ۵۹
(۱۱-۱) محدوده کیلومتر ۳+۹۷۰ ۶۰
(۱۲-۱) محدوده کیلومتر ۴+۳۵۰ ۶۱
(۱۳-۱) محدوده کیلومتر ۴+۵۵۰ ۶۱
(۱۴-۱) محدوده کیلومتر ۴+۶۲۰ ۶۱
شرح ویژگیهای زمین شناسی مهندسی توده سنگها ۶۲
راهنمای نقشه زمین شناسی مهندسی محدوده مسیر تونل ۶۶
(واریانت امامزاده هاشم ) ۶۶
۱- واحدهای توده سنگی ۶۶
۱-۱ سازند شمشک (ژوراسیک – تریاس) ۶۶
۵-۱ سازند جیرود (دونین) ۶۷
۳-۲) نحوه جمع آوری اطلاعات نرم افزار Phases : 68
۴-۲) نحوه ارائه تحلیل : ۶۹
۵-۲) محدوده کیلومتر ۱+۷۵۰ : ۶۹
۶-۲)محدوده کیلومتر ۱+۴۶۶ ۷۲
۷-۲) محدوده کیلومتر ۲+۰۰۰: ۷۳
۸-۲) محدوده کیلومتر ۲+۲۰۰: ۷۳
۹-۲) محدوده کیلومتر ۲+۹۰۰ ۷۴
۱۰-۲) محدوده کیلومتر ۳+۳۰۰: ۷۵
۱۱-۲) محدوده کیلومتر : ۳+۸۰۰ ۷۶
۱۲-۲) محدوده کیلومتر ۳+۹۷۰ : ۷۷
۱۲-۲) محدوده کیلومتر ۴+۳۵۰ : ۷۸
۱۳-۲) محدوده کیلومتر ۴+۵۵۰ : ۷۹
۱۴-۲) محدوده کیلومتر ۴+۲۶۰ ۷۹
مقدمه:
امروزه اساس و مبنای تحلیل و طراحی‌های سازه‌های زیرزمینی و حفریاتی همچون تونل بر پایه اطلاعات دقیق مکانیک سنگی و زمین شناسی بوده واستفاده از نرم‌افزارهای مرتبط و تلفیق این داده‌ها و لحاظ نمودن آن در طراحی جزء لاینفک و اساسی می‌باشد.
در این پروژه که به آنالیز تونل امام زاده هاشم واقع در جاده هراز پرداخته‌ایم، سعی کرده‌ایم تا با جمع‌آوری اطلاعات کاربردی بر پایه مکانیک 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 تکتونیکی منطقه البرز مرکزی که محدوده احداث تونل امام زاده هاشم نیز جزء این منطقه می باشد ، ساختاری تکتونیزه و پردرزه(ریزشی) می باشد و با توجه به اینکه نمی توان تونلهای بزرگ مقطع را در این گونه مناطق به صورت تمام مقطع حفر نمود (بدلیل مشکل 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 کنترل و نگهداری گوه ها ( با توجه به تقسیم نیروی شکل خود گوه ها و حصول بهترین ضریب ایمنی ) و تعیین اثر انواع مختلف تنشهای اطراف تونل (تنش عمودی   و تنش افقی   و تنش هیدروستاتیکی   و تحلیل آنها و بررسی ضریب ایمنی هر یک و برطرف کردن 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 سازه زیرزمینی فراهم نماییم .
از محاسن این روش می توان به موارد زیر اشاره کرد :
۱- کنترل ریزش های ناگهانی قبل و بعد از نگهداری
۲- کاهش هزینه های نگهداری در دراز مدت
۳- افزایش ضریب ایمنی کاری
۴- جلوگیری از تلفات جانی و مالی
۵- طراحی و نگهداری سازه 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 که قابلیت اجرا را دارا بوده و عموماً در حفاری تونل از آنها استفاده شده است . بر این اساس شش مقطع بعنوان جبهه کار مورد بررسی قرار گرفت که در پیوست (۱-۱) آمده است و در نهایت بهترین مقطع بعنوان مقطع پیش روی انتخاب گردید که در تحلیل هر یک از نرم افزارهای فوق الذکر بصورت مفصل در مورد هر یک توضیح خواهیم داد .
محدوده مورد بررسی اطراف تونل نیز بر اساس تأثیر ایجاد یک حفره زیر زمینی یعنی چهار برابر بیشترین شعاع تونل از جداره تونل (۴a) در نظر گرفته شد که در هر دو نرم افزا لحاظ گردید .
نحوه جمع آوری اطلاعات مربوطه :
از جمله مسائلی که باید به دقت به آن می پرداختیم جمع آوری اطلاعات مورد نیاز بود. با توجه به اطلاعات مکانیک 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 شرکت مهندسین مشاور توانستیم اطلاعات جزئی و در عین حال دقیق تر خود را بدست آوریم که در آنالیز هر یک از نرم افزارها بطور مفصل به آن خواهیم پرداخت .
نحوه ارائه تحلیل :
از آنجایی که 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 یک داشت ، سعی کردیم که در هر نرم افزار یک محدوده را بطور کامل و با ارائه تصاویر بررسی نماییم و بقیه محدوده ها و مقاطع را پس از آنالیز نهایی در قالب یک CD  ضمیمه  این پایان نامه کنیم و فقط نتایج و توضیحات مربوط به هر محدوده و مقطع را بصورت مکتوب ارائه دهیم که در نهایت علاقه مندان می توانند با مراجعه به CD  مورد نظر به هر یک از اطلاعات دست یابد .
۲-۱ روشهای مورد استفاده جهت طبق بندی توده های سنگ
برای طبقه بندی توده های سنگ چندین روش متکی بر پارامترهای ژئوتکنیکی مختلف موجود است تفاوت بین این روشها در انتخاب پارامترها و چگونگی کاربرد آنها در اندازه دهی است . مهمترین روشهای تجربی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد عبارتند از :
۱- روش بینیا و سکی یا RMR
۲- روش بارتن یا Q
۲-۱-۱ روش بینیا و سکی BIENIAWDKI
مهندس بینیا و سکی پنج پارامتر را جهت درجه بندی سنگها در نظر می گیرد :
۱- مقاومت فشاری ساده یا آزمایش فرانکلین (برای سنگهای سخت )
۲- R.Q.D برای مشخص کردن کیفیت سنگ
۳- فواصل در زه ها ،منظور از در زه تمام انواع ناپیوستگیهای سنگ می باشد – ( چینه بندی سنگ ، شیستی بودن ، شکاف در سنگهای رسوبی)
۴- نوع در زه ها
۵- ورودیهای آب
مقادیر مربوط به این پارامترها در جدول شماره ۲-۱-۱-۱ پیوست درج شده است .
به هر پارامتر یک نمره داده می شود که مجموع این نمرات کیفیت سنگ را مشخص می کند پس از جمع کردن نمرات حاصل برای پنج پارامتر اصلی و منظور نمودن درجه بندی سنگ (از خیلی خوب تا خیلی بد) از جدول شماره ۲-۲-۱-۳ استفاده می گردد .
همچنین برای تعیین زمانی که در طول آن قسمت حفاری شده بدون حائل بندی پایدار خواهد ماند نیز ازنمودار شماره ۲-۲-۱-۴ استفاده می شود .
با حاصل جمع نمره هائی که بدست می آید . رده بندی سنگ را که R.M.R نامیده می شود ، تعیین می کنند .
جدول۲-۱-۱-۱ تعیین مقاومت فشاری و RQD و فواصل در زه ها و نوع در زه ها
۲-R.Q.D 1- مقاومت سنگ
% R.Q.D نمره شاخص فرانکلین مقاومت فشاری نمره
۱۰۰-۹۰ ۲۰ › ۸ Mpa › ۲۰۰ Mpa 15
۹۰-۷۵ ۱۷ ۴-۸ Mpa 100-200 Mpa 12
۷۵-۵۰ ۱۳ ۲-۴  Mpa 50-100 Mpa 7
۵۰-۲۵ ۸ ۱-۲ Mpa 25-100 Mpa 4
‹۲۵ ۳ شاخص غیر قابل استفاده ۱۰-۲۵ Mpa 2
شاخص غیر قابل استفاده ۳-۱۰ Mpa 1
شاخص غیر قابل استفاده ۱-۳ Mpa صفر
۴- نوع در زه ها ۳- فاصله در زه ها
– سطح بسیار زبر ناپیوسته جداره ها ۳۰
در تماس جداره های سالم ›۲ متر ۲۰
-سطوح کمی زبر ضخامت‹۱ میلیمتر ۲۵
جداره های سالم ۲-۶/۰ متر ۱۷
– سطوح کمی زبر ضخامت › میلیمتر ۲۰
جداره های هوازده ۶۰۰-۲۰۰ متر ۱۳
– سطوح بسیار صیقلی با پر شدگی ‹۵ میلیمتر ۱۰
یا در زباز ۱ تا ۵ میلمتر در زه های پیوسته ۲۰۰-۶۰۰ میلمتر ۸
– پرشدگی شل › ۵ میلمتر ۰
یا در زه های پیوسته› ۵ میلمتر ‹ ۶۰ میلمتر ۳
۵- ورودهای آب (آبهای زیر زمینی)
نمره آبهای زیر زمینی فشار آب تنش اصلی بده روی ۱۰ متر
۱۵ کاملاً خشک صفر بدون هیچگونه ورود آب
۱۰ نسبتاً خشک ۱/۰-۰ ‹۱۰ لیتر در دقیقه
۷ نشتاب آب حفره ای صفر تا ۲/۰ ۲۵-۱۲۵ لیتر در دقیقه
صفر مایل جدی ورود آب › ۵/۰ › ۱۲۵ لیتر در دقیقه
جدول ۲-۱-۱-۳ تعیین رده‌بندی سنگ (RMR)
نمره مجموع ۸۱-۱۰۰ ۶۱-۸۰ ۴۱-۶۰ ۲۱-۴۰ ۲۰›
رده سنگ و تشریح ۱
بسیار خوب ۲
خوب ۳
متوسط ۴
بد ۶
بسیار بد
زمان متوسط ایستایی ۱۰ سال برای برد ۵ متر ۶ یا ۵ برای برد ۴ متر یک هفته برای برد ۳ متر ۵ ساعت برای برد ۵/۱ متر ۱۰ دقیقه برای برد ۵/۰ متر
(y)
زاویه اصطکاک توده سنگ ‹
۴۵-۳۵ ۳۵-۲۵ ۲۵-۱۵ ۱۵›
(c)
چسبندگی توده سنگ Kpa 400 ‹ Kpa300-400 Kpa200-300 Kpa100-200 Kpa100›
۲-۱-۲ روش بارتن BARTON
معیار کیفیت سنگ (Q) از روی شش پارامتر ژئوتکنیکی که بصورت زیر ترکیب شده اند محاسبه می شود .
R.Q.D: اندیس کیفی سنگ ۱۰۰×                                                  = R.Q.D
Jn: تعداد تیره‌های درزه‌ها         ۰٫۵ Jr: عدد زبری و ناصافی ضعیفترین درزه‌ها ۰٫۵ Ja: مشخص کننده میزان دگرگونی درزه‌ها یا مشخصات مصالح پر کننده آنها
۰٫۷۵ Jw: شرایط هیدرولوژیکی       ۰٫۰۵ SRF: وضع تکتونیک سنگ (ضریب کاهش تنش)    ۰٫۵ مقادیر مربوط به پارامترهای فوق در جداول ۲-۱-۲-۱ الی ۲-۱-۲-۵ درج شده است.
نسبت   به طور تقریب مشخص کننده اندازه قطعات سنگ می‌باشد.
نسبت   مشخص کننده مقاومت سنگ در برابر برش بین قطعات است.
نسبت   مشخص کننده تنشها و نیروهای محرک می‌باشد.
پس از اینکه معیار کیفیت سنگ (Q) محاسبه شد با استفاده از جدول شماره ۲-۱-۲-۶ پیوست و با توجه به ابعاد تونل و نوع آن رده سنگ مشخص می‌شود.
R.Q.D : اندیس کیفی سنگ ۱۰۰× مجموع طول مغزه هائیکه بزرگتر از ۱۰ cm هستندR.Q.D =
طول مغزه گیری شده در گمانه
Jn : تعداد تیره های در زه ها ۲۰›Jn ›۰٫۵
Jr : عدد زبری و ناصافی ضعیفترین در زه ها ۴ ›Jr ›۰٫۵
Ja : مشخص کننده میزان دگرگونی درزهها یا مشخصات مصالح پر کننده آنها ۲۰ ›Ja ›۰٫۷۵
Jw : شرایط هیدرولوژیکی ۱›Jw ›۰٫۰۵
SRF : وضع تکتونیک سنگ (ضریب کاهش تنش) ۲۰ ›SRF ›۰٫۵
مقادیر مربوط به پارامترهای فوق در جداول ۲-۱-۲-۱ الی ۲-۱-۲-۵ درج شده است.
نسبت   به طور تقریب مشخص کننده اندازه قطعات سنگ می باشد .
نسبت   مشص کننده مقاومت سنگ در برابر برش بین قطعات است .
نسبت   مشخص کننده تنشها و نیروهای محرک می باشد .
پس از اینکه معیار کیفیت (Q) محاسبه شد با استفاده از جدول ۲-۱-۲-۶ پیوست و با توجه به ابعاد تونل و نوع آن رده سنگ مشخص می شود .

جهت دانلود محصول اینجا کلیک نمایید