نشریه زمین شناسی مهندسی

---

تعیین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ بکر در پروژه­های عمرانی از قبیل فضاهای زیرزمینی، سدها، پی­ها و پایداری شیب­ها که با سنگ سرو کار دارند از اهمیت چشم‌گیری برخوردار است. ارائۀ دقیق پارامترهای ژئومکانیکی نظیر مقاومت فشاری و مدول تغییر شکل سنگ، از نقطه نظر طراحی­ها نقش به‌سزایی دارد. ارزیابی این پارامترها اغلب هزینه‌بر، وقت‌گیر و بعضاً به‌لحاظ اجرایی مشکل است و ارائۀ معیاری برای تخمین مناسب آن‌ها می‌تواند در راستای تعداد، نوع آزمایش‌ها و صحت‌سنجی نتایج راه‌گشا باشد. از آن‌جا‌که سازند آسماری به‌طور گسترده­ای در بخش چشم‌گیری از غرب و جنوب غرب کشور رخ‌نمون دارد و پروژه‌های بزرگ مهندسی در ارتباط با این سازند است، بدین لحاظ به موضوع مذکور توجه شده است. مقالۀ حاضر با تجزیه و تحلیل داده­های آزمایشگاهی دو پروژۀ مهم مربوط به ساخت‌گاه سدهای خرسان 1 و 2 که عمدتاً در سازند آهکی آسماری بالایی است، خصوصیات فیزیکی، مکانیکی، دینامیکی و دوام­داری سنگ بکر و عوامل زمین‌شناسی کنترل کنندۀ تغییرات آن­ها را ارزیابی و تجزیه و تحلیل می‌کند و محدودۀ تغییرات آن­ها با روابط تجربی با تقریب مناسبی ارائه شده است.

---

انواع مختلفی از تحلیل­های عددی مانند روش عناصر محدود، روش عناصر مرزی و روش عناصر مجزا در مکانیک سنگ و در کارهای مهندسی برای طراحی سازه‌های سنگی مانند تونل‌ها، حفریات زیرزمینی، شیب‌ها، فونداسیون سد و ... استفاده می‌شوند. در این مقاله، نتایج حاصل از تحلیل برگشتی تونل کوهین واقع در قطعۀ اول راه آهن قزوین ـ رشت ارائه شده است. هدف اصلی این پژوهش اجرای تحلیل برگشتی تونل یادشده با استفاده از مدل‌های عددی است. برای مدل­سازی تونل 2 مقطع مختلف با استفاده از نرم‌افزار Flac 2D تحلیل شده است، که شامل مقاطع 150+30 و 900+30 هستند. برای انجام تحلیل برگشتی، بازۀ مناسب برای پارامترهای ژئومکانیکی با توجه به آزمایش­های انجام شده بر روی مغزه­ها، تعیین شد. با استفاده از روش مستقیم تحلیل برگشتی، خطاهای به‌دست آمده از مدل­ها در چندین مرحله تصحیح و در نهایت پارامترهای ژئومکانیکی کنترلی در ایستگاه اندازه­گیری 150+30 به‌صورتE = 0.3 GPa  (مدول الاستیسیته)، C = 0.21 MPa (مقاومت چسبندگی) و &phi = 34̊ (زاویۀ اصطکاک داخلی) و در ایستگاه اندازه­گیری 900+30 به‌صورت E= 0.3 GPa (مدول الاستیسیته)،C= 0.21 MPa  (مقاومت چسبندگی) و &phi = 35̊ (زاویۀ اصطکاک داخلی) به‌دست آمده است. پارامترهای ژئومکانیکی به‌دست آمده از تحلیل برگشتی، کاملاً در بازۀ در نظر گرفته شده قرار گرفته است و با نتایج حاصل از آزمایش­های انجام شده بر روی مغزه­ها، مطابقت دارند. بر این اساس و با توجه به تطابق پارامترهای ژئومکانیکی به‌دست آمده از تحلیل برگشتی با پارامترهای استفاده شده در طراحی تونل، طراحی تونل و روش ساخت آن تأیید شد.

---

پروژۀ تونل انتقال آب سبزکوه، به‌طول تقریبی ۱۱ کیلومتر به‌منظور انتقال 90 میلیون مترمکعب آب در سال از حوزۀ سبزکوه به سد چغاخور در استان چهارمحال و بختیاری و در حدود ۸0 کیلومتری جنوب شهرکرد در حال بررسی است. با توجه به‌طول زیاد تونل و لزوم اجرای هرچه سریع­تر و ایمن این طرح و با عنایت به میزان اندک تونل‌سازی با روش­های سنتی، استفاده از روش حفاری مکانیزه با در اولویت کار قرار گرفته است. به‌علت محدودیت دامنۀ کاربرد TBMها در شرایط پیچیده و نامطلوب زمین­شناسی، انتخاب این ماشین‌ها با بررسی‌های دقیق دستگاه و شرایط محیط انجام می‌شود. شرایط زمین­شناسی و خصوصیات ژئومکانیکی توده­سنگ از جمله مهم‌ترین پارامترهایی است که همواره اجرای تونل­ها را تحت‌الشعاع قرار داده و می‌تواند در انتخاب نوع TBM مناسب، نقش به‌سزایی داشته باشد. در این تحقیق با تعیین مهم‌ترین خواص ژئومکانیکی و شرایط زمین­شناسی توده­سنگ منطقۀ بررسی شده، و تفسیر نتایج حاصل از گمانه‌های ژئوتکنیکی، آزمایش­های آزمایشگاهی و صحرایی و تدقیق آن‌ها با مشاهدات و برداشت­های صحرایی، توده­سنگی مسیر تونل به‌وسیلۀ سه سیستم طبقه­بندی مهندسی RMR، Q و GSI به سه زون ژئوتکنیکی تفکیک شد. سپس عمل‌کرد انواع TBM­های باز، تک­سپری و دوسپری برای حفاری در سنگ، بر اساس مقاومت ماده‌سنگ، خصوصیات کمی و کیفی درزه‌ها، عرض نواحی برشی و گسله، سطح آب زیرزمینی و نیز شدت مچاله‌شوندگی توده‌های سنگی در هر زون بررسی شد و در نهایت TBM دو سپری به‌عنوان مناسب‌ترین دستگاه برای حفاری تونل سبزکوه پیشنهاد شد.

---

تعیین جهت و مقدار تنش‌های برجا پیش‌نیاز اساسی در حفر چاه‌های نفت و انجام عملیات توسعه میادین نظیر شکافت هیدرولیکی محسوب می‌شود. تحلیل شکستگی‌های برشی یکی از روش‌های تعیین جهت و مقدار تنش‌های برجا است. شکستگی‌های برشی به‌دلیل اعمال فشار گل حفاری کم‌تر از مقدار بهینه، به موازات جهت تنش برجای افقی حداقل (S_h) در دیواره چاه گسترش می‌یابند. در این پژوهش، جهت و مقدار این تنش‌ها در یکی از چاه‌های نفت منطقه اهواز به‌روش تحلیل شکستگی‌های برشی اندازه‌گیری شده است. بر این اساس، جهت تنش برجای افقی حداکثر (S_H) در امتداد E35N و جهت S_h نیز در راستای W55N قرار دارد. بزرگای تنش برجای قائم (S_V) کم‌تر از مقدار S_H و بیش‌تر از مقادیر S_h است که بیان‌گر وجود رژیم تکتونیک امتدادلغز در منطقه است. تعیین جهت و مقدار این تنش‌ها امکان تخمین فشار بهینه گل حفاری و انتخاب مسیر مناسب حفاری در حفر چاه‌های انحرافی را فراهم می‌کند

---

آب­های جاری شور ناشی از سنگ گچ سازند گچساران در منطقه رباط نمکی، شمال شهرستان خرم آباد، باعث هوازدگی نمک در برخی از سنگ­های منطقه شده است. هوازدگی نمک به دلیل آب­های جاری شور منطقه، یکی از دلایل تغییر خصوصیات ژئومکانیکی سنگ­ها و در نتیجه کاهش دوام آنها است. در این تحقیق به تأثیر آب­های جاری شور بر خصوصیات ژئومکانیکی برخی از سنگ­های رخنمون یافته منطقه رباط نمکی، با انجام آزمایش هوازدگی نمک پرداخته شده است. برای این منظور، دو نمونه سنگ آهک و ماسه سنگ تهیه و آزمایش هوازدگی نمک در آب جاری شور، آب چشمه و محلول اشباع نمک تا 30 چرخه روی آن­ها انجام شد. بعد از هر 5 چرخه، شاخص بار نقطه­ای و تخلخل نمونه­ها به عنوان آزمایش­های سریع و کم هزینه تعیین شدند. منحنی­های برازش بین چرخه­های آزمایش هوازدگی نمک با شاخص بار نقطه­ای و تخلخل برای هر سه محلول آزمایش تعیین و از آنها دو پارامتر ثابت زوال پذیری و نیمه عمر استخراج شد. تأثیر سه محلول آزمایش روی نمونه­ها با استفاده از این دو پارامتر و همچنین درصد تغییرات شاخص بار نقطه­ای و تخلخل، ارزیابی شد. نتایج نشان داد محلول اشباع نمک، آب چشمه و آب جاری شور به ترتیب بیشترین تا کمترین تأثیر را در تغییرات شاخص بار نقطه­ای و تخلخل نمونه­ها داشته­اند. همچنین تجزیه و تحلیل داده­ها نشان می­دهد که ماسه سنگ به دلیل تخلخل بیشتر و لایه­ای بودن نسبت به سنگ آهک، از هوازدگی نمک بیشتر متأثر شده است.