- ١ -

بررسی شرايط زمين شناسی بر روند

حفاری مکانيزه

) T.B.M – D.S دستگاه با (

:مطالعه موردی ٤ و٣ قطعات –تونل بلند انوج به قمرود

عبدالحسين عاشوريان–حسن خسروی : گانگرد آورند

٨٣ مهر

- ٢ -

فهرست مطالب

يکمفصل

٥ ٤ و٣وج به قمرود قطعات مسير تونل بلند انمهندسی زمين شناسی

٦ مقدمه ١-١

٦ ٧٥٠/٣٥ تا کيلومتراژ ١٨زمين شناسی مسير تونل کيلومتراژ ٢-١

٦ ١٥٠/٢٢ تا ١٨کيلومتراژ ١-٢-١

٦ جنس سنگ ١-١-٢-١

٧ خواص فيزيکی و مکانيکی ٢-١-٢-١

٧ ساختار ٣-١-٢-١

٧ وضعيت سنگ از لحاظ پايداری ٤-١-٢-١

٧ T.B.Mمين شناختی در ارتباط با استفاده از مشکالت ز ٥-١-٢-١

٧ ٧٥٠/٣٥ تا ٧٥٠/٣٤ و کيلومتراژ ٩٥٠/٣٣ تا کيلومتراژ ١٥٠/٢٢کيلومتراژ ٢-٢-١

٧ جنس سنگ ١-٢-٢-١

٨ خواص فيزيکی و مکانيکی ٢-٢-٢-١

٨ ساختار ٣-٢-٢-١

٨ وضعيت سنگ از لحاظ پايداری ٤-٢-٢-١

صفحه

- ٣ -

٩ T.B.M ارتباط با استفاده از مشکالت زمين شناختی در ٥-٢-٢-١

٩ ٧٥٠/٣٤کيلومتراژ تا ٩٥٠/٣٣کيلومتراژ ٣-٢-١

٩ جنس سنگ ١-٣-٢-١

٩ خواص فيزيکی و مکانيکی ٢-٣-٢-١

٩ ساختار ٣-٣-٢-١

١٠ وضعيت سنگ از لحاظ پايداری ٤-٣-٢-١

١٠ T.B.Mمشکالت زمين شناختی در ارتباط با استفاده از ٥-٣-٢-١

١٠ ون های خرد شدهز ٤-٢-١

١٠ روباره ٥-٢-١

١٠ با شرايط نامساعد زمين در پروژه مذکور T.B.Mمواجهه ٣-١

١٠ ٤٩٨/٣٣کيلومتراژ ١-٣-١

١١ ٢٠٧/٣٣کيلومتراژ ٢-٣-١

١١ ٦٠٦/٣٣کيلومتراژ ٣-٣-١

١٢ ١فصل جمع بندی

مورد مطالعهجدول معرفی واحد های زمين شناسی مهندسی تفکيک شده در محدوده

١٣

طول واحدهای زمين شناسی مهندسی تفکيک شده در محدوده مـورد ٦٠٦/٣٣کيلومتراژ مطالعه به همراه درصد تقريبی آنها

١٤

١٥ جدول زمين شناسی مسير تونل

١٦ مقطع طولی زمين شناسی مسيرتونل انتقال آب قمرود

- ٤ -

فصل دوم

١٧ انتقال آب قمرود بررسی پتانسيل لهيدگی در طول مسير تونل

١٨ مقدمه ١-٢

١٨ تشخيص رفتار لهيدگی ٢-٢

١٨ روشهای تجربی ١-٢-٢

١٩ تجربینيمه روشهای ٢-٢-٢

١٩ )٤ و ٣قطعات ( بررسی رفتار لهيدگی در مسير تونل انتقال آب قمرود ٣-٢

سومفصل

٢٣ مخاطرات زمين شناسی در حين اجرا

٢٤ در حين اجرامخاطرات زمين شناسی ١-٣

٢٧ جمع بندی و نتيجه گيری نهايی ٢-٣

- ٥ -

>>فصل اول <<

مسير تونل بلند انوج به مهندسی زمين شناسی

٤ و٣قمرود قطعات

- ٦ -

:مقدمه ) ١ -١

. در هر پروژه تونلسازی مهم ترين مسئله فائق آمدن بر مشکالت زمين شناسی مسير تونل مـی باشـد

به تجربه دريافته اند که نوع مشـکالت را نيـز تمامـا . حلی مشکالت زمين شناسی خاص خود را دارد هر م

عـالوه .می باشد محيط زمين شناسی موضوع اصلی طراحان و سازندگان تونل . نمی توان پيش بينی نمود

تخاب شده با تـوده بر اين ، اغلب عدم اطمينان هايی نسبت به سازگاری و انطباق پذيری روش تونلسازی ان

ومی نسـبت بـه اهميـت ـمـ ـديق ع ـصـ ـلی و ت ـاخت کـ ـد يـک شنـ ـر چن ـر حال ه ـبه. سنگ وجود دارد

تونلسازی وجود دارد ، عمق چنين اطالعاتی و ميزان یاطالعات در مورد جنبه های زمين شناسی پروژه ها

بر همين اساس است . شودصحت آنها با توجه به محل های خاص اغلب موجب بروز اختالف نظرهايی می

يابی و برآوردهـايی از جنبـه زمـين شناسـی زستی بررسی ، ار يکه گفته می شود برای هر پروژه تونلسازی با

.محل تونلسازی صورت گيرد

:٧٥٠/٣٥ تا کيلومتراژ ١٨زمين شناسی مسير تونل کيلومتراژ ) ٢-١

:١٥٠/٢٢ تا کيلومتراژ ١٨ کيلومتراژ )١-٢-١

) کوارتزشيست ، گرافيت شيست و رگه های کوارتزيت ( شيست : نس سنگ ج ) ١-١-٢-١

: شرح سنگ کوارتز شيست -

شيستوزيته ، متمايل به خاکستری ، ريزدانه کمی هوا زده ، دارای

:شرح رگه های کوراتزيت -

بلورين ، سفيد رنگ

:شرح گرافيت شيست -

دانه ريزاندکی هوا زده ، دارای شيستوزيته ، به رنگ تيره ،

- ٧ -

خواص فيزيکی و مکانيکی ) ٢-١-٢-١

خواص فيزيکی خواص مکانيکیDeformation

Modulus (Gpa)

Average u.c.s (Mpa) Hardness

Water absorption

(%)

Porosity (%)

Density (gr/cm٣)

نمونه سنگ

شيست کوارتز ٢,٧٩ ٠,٥ - ١ ٠,٣ > ٦ - ٣٠٧ - ٥٠ ١٢ - ١٥

- ٨٠٧ – ١٢٠ Very Low Very Low کوارتزيت ٢,٨٠

گرافيت شيست ٢,٨٠ ٠,٥ – ٠,٧ ٠,٢ >٤ - ٥,٥ ٣٠ - ٦٠ ١٤ - ١٦

١ -١جدول

G.S.I Basic RMR

Water Condition

Average RQD (%)

Average Spacing

(Cm) نمونه سنگ

٤١ ٣٠ - ٥٥ Wet to Dripping < کوارتز شيست ١٠ - ٢٠ ٣٠

کوارتزيت ٤٠ ٧٥ - ٨٠ - ٥٩ ٥٠ - ٥٥

٣٩ ٣٠ - ٣٥ Wet to Dripping < گرافيت شيست ١٠ - ٢٠ ٢٥

٢ -١جدول :( Structure )ساختار ) ٣-١-٢-١

( Foliated )دارای شيستوزيته و حالت ورقه ورقه

:وضعيت سنگ از لحاظ پايداری ) ٤-١-٢-١

.در بعضی از قسمت ها با زمين های مچاله شونده روبرو هستيم

:T.B.Mمشکالت زمين شناختی در ارتباط با استفاده از ) ٥-١-٢-١

بدون مشکل

:٧٥٠/٣٥ تا کيلومتراژ ٧٥٠/٣٤ و کيلومتراژ ٩٥٠/٣٣ تا کيلومتراژ ١٥٠/٢٢ کيلومتراژ )٢-٢-١

:جنس سنگ ) ١-٢-٢-١

- ٨ -

شيل ، اسليت و ماسه سنگ

:شرح شيل و اسليت

خاکستری ، ريز دانه ورقه ورقه ، تيره رنگ تا–اندکی هوا زده

:شرح ماسه سنگ

م تا متوسط ، خاکستری تيره ، دانه ريزياندکی هوا زده ، دارای اليه های ضخ

خواص فيزيکی و مکانيکی )٢-٢-٢-١

خواص فيزيکی خواص مکانيکی

Deformation Modulus

(Gpa)

Average u.c.s (Mpa) Hardness

Water absorption

(%)

Porosity (%)

Density (gr/cm٣)

نمونه سنگ

شيل و اسليت ٢,٧٢ ٠,٥ - ١,٥ ١ - ١,٥ - ٥٠ ٥,٣

ماسه سنگ ٢,٧٣ ١ - ٢ ٠,٥ - ١ ٦,٥ – ٧ ٧٠ ١٠

٣ -١جدول

G.S.I Basic RMR

Water Condition

Average RQD (%)

Average Spacing

(Cm) نمونه سنگ

٣٥ ٣٠ - ٣٥ Wet to Dripping < و اسليتشيل ١٠ - ٢٠ ٣٠

٥٢ ٥٠ Wet to Dripping ماسه سنگ ٤٠ - ٥٠ ٥٠ - ٧٠

٤ -١جدول

:( Structure ) ساختار ) ٣-٢-٢-١

سنگهای درزه دار و دگرسان

: وضعيت سنگ از لحاظ پايداری ) ٤-٢-٢-١

- ٩ -

Unstable Tetrahedral )ر وجهـی ابـا بلوکهـای ناپايـدار چهـ : ٩٥٠/٣٣ تـا ١٥٠/٢٢کيلومتراژ

Blocks ) (Raveling) حالت پيچ خورندگی –شکستگيهای گوه ای : ٧٥٠/٣٥ تا ٧٥٠/٣٤کيلومتراژ

:T.B.Mمشکالت زمين شناختی در ارتباط با استفاده از ) ٥-٢-٢-١

بدون مشکل

:٧٥٠/٣٤ تا کيلومتراژ ٩٥٠/٣٣کيلومتراژ ) ٣-٢-١

آهک: جنس سنگ ) ١-٣-٢-١

: شرح سنگ

اليه هـای ضـخيم تـا متوسـط تـوده ای و در بعضـی از قسـمت هـا دارای دارای –اندکی هوازده

شستوزيته ، به رنگ خاکستری تا سياه و دانه ريز

خواص فيزيکی و مکانيکی )٢-٣-٢-١

خواص فيزيکی خواص مکانيکیDeformation

Modulus (Gpa)

Average u.c.s (Mpa)

Hardness Water

absorption (%)

Porosity (%)

Density (gr/cm٣)

نمونه سنگ

٨٠ ١٠ - ٢٠ - ٤٠

آهک ٢,٧٠ ١ - ٢ ٠,٥ - ١ ٤ - ٤,٥

٥ -١جدول

G.S.I Basic RMR

Water Condition

Average RQD (%)

Average Spacing

(Cm) نمونه سنگ

٥٩ ٥٠ - ٥٥ Wet > آهک ٥٠ < ٩٠

٦ -١جدول

:( Structure ) ساختار ) ٣-٣-٢-١

(Massive To Block)رچه و در بعضی از قسمتها به صورت بلوک های ناپايدار بصورت يکپا

- ١٠ -

: وضعيت سنگ از لحاظ پايداری ) ٤-٣-٢-١

بلوکهای ناپايدار

:T.B.Mمشکالت زمين شناختی در ارتباط با استفاده از ) ٥-٣-٢-١

مشکلی ندارد

: زون های خرد شده ) ٤ -٢-١

) K٢زون ( ٧٥٠/٣٤و کيلومتراژ ) K١زون ( ٩٥٠/٣٣ر کيلومتراژ در محل اتصال آهک با اسليت د

.آمده است ) ٧ - ١( دو زون خرد شده داريم که مشخصات آن در جدول

G.S.I Basic RMR

Water Condition

Average RQD (%)

Average Spacing

(Cm) نمونه سنگ

٢٩ ٢٥ Dripping To Flow ده زون خرد ش ٥ - ١٠ ١٠ - ٢٠k١

١٢٢٦ - ٢٥ Flow زون خرد شده ٥ - ١٠ ١٠ - ٢٠k٢

٧ -١جدول

:(Over Burden)روباره ) ٥-٢-١

متر٢٥٠ تا ١٠٠ارتفاع روباره : ١١٠/٢٤راژ ــومتـلـ تا کي١٨راژ ـکيلومت −

متر٥٠٠ تا ٢٥٠ارتفاع روباره : ٣٤٠/٣٤ تا کيلومتراژ ١١٠/٢٤کيلومتراژ −

و بيشتر متر٥٠٠ارتفاع روباره : ٩٦٠/٣٤ا کيلومتراژ ت٣٤٠/٣٤کيلومتراژ −

متر٢٥٠ تا ٥٠ارتفاع روباره : ٧٥٠/٣٥ تا کيلومتراژ ٩٦٠/٣٤کيلومتراژ −

: با شرايط نامساعد زمين در پروژه مذکور T.B.Mمواجهه ) ٣-١

:٤٩٨/٣٣کيلومتراژ ) ١-٣-١

: (Litho logy)سنگ شناسی

تيره تا خاکستری ، دانه ريز اسليت دارای تورق ، رنگ

- ١١ -

متر ٥٠٠ :(Over Burden)روباره ارتفاع

مرطوب : (Ground Water Condition) وضعيت آب زير زمينی

( ٣٠ > RQD ) در رده ضعيف قرار دارد : کيفيت سنگ

به جداره تونل T.B.Mگير کردن سپر : نوع مشکل ايجاد شده

شيلد و راه يافتن به پشت شيلد و برداشـتن سوراخ کردن :T.B.Mازی اقدامات صورت گرفته جهت آزاد س

مصالح پشت شيلد و درنتيجه آزاد شدن شيلد پس از دو هفته و شروع مجدد حفاری مکانيزه

:٢٠٧/٣٣کيلومتر ) ٢-٣-١

: (Litho logy)سنگ شناسی

ماسه سنگ دارای اليه های ضخيم تا متوسط ، خاکستری رنگ و ريز دانه

متر ٤٠٨ :(Over Burden)روباره ارتفاع

درزه دار و دگرسان :( Structure ) ساختار

مرطوب : (Ground Water Condition)وضعيت آب زير زمينی

( ٧٠- ٥٠ = RQD ) در رده متوسط قرار دارد : کيفيت سنگ

به جداره تونلT.B.Mگير کردن سپر : نوع مشکل ايجاد شده

سوراخ کردن شيلد و راه يافتن به پشت شيلد و برداشتن :T.B.Mات صورت گرفته جهت آزاد سازی اقدام

و شروع مجدد حفاری مکانيزه چهار روز مصالح پشت شيلد و درنتيجه آزاد شدن شيلد پس از

:٦٠٦/٣٢کيلومتراژ ) ٣-٣ -١

شيل و اسليت : (Litho logy)سنگ شناسی

.سنگ به شدت خرده می باشد) در جهت جريان آب ( تونل در سمت راست : توضيح

متر ٣٤٠ :(Over Burden)روباره ارتفاع

درزه دار و دگرسان :( Structure ) ساختار

خشک : (Ground Water Condition)وضعيت آب زير زمينی

( ٣٠ > RQD ) در رده ضعيف و خيلی ضعيف قرار دارد : کيفيت سنگ

- ١٢ -

و بلوکه شدن در جبهه کار Cutter Headريزش سنگ در قسمت : ايجاد شده نوع مشکل

سوراخ کردن شيلد و راه يافتن به پشت شيلد و رسـيدن :T.B.M اقدامات صورت گرفته جهت آزاد سازی

جهـت . متـر شـد ٤و تخليه مصالح ريزشی که منجر به ايجاد دودکشـی بـه ارتفـاع Cutter Head به

شد و فضای ايجاد شده توسط ريختگی بعدی فضای ايجاد شده توسط شاتکريت نگهداری جلوگيری از فرو

. روز مجددا شروع شد ٢٠و عمليات حفاری پس از ) فوم تزريق شد ( فوم پر شد

جمع بندی فصل يک

بر اساس نتايج به دست آمده از مطالعات زمين شناسـی صـورت گرفتـه در منطقـه ، در مجمـوع در

، صرفنظر از رسـوبات و نهشـته هـای ) ٣٤+٥٥٠ تا ١٨+٠٠٠کيلومنراژ ( مطالعه از مسير تونل بخش مورد

اين واحد هـای زمـين . واحد زمين شناسی مهندسی مورد شناسايی قرار گرفته است ٥واريزه ای سطحی ،

ای شناسی مهندسی شامل ماسه سنگهای ريزدانه کوارتزدار با درجه دگرگـونی انـدک ، شـيل و اسـليت هـ

در انتهـای . متورق ، شيست های گرافيتی ، شيست های کوارتز و ميکا دار و رگه های کوارتزی می باشـند

ماسه ای نازک تا متوسط اليـه قـرا -اين بخش از تونل نيز آهکهای متورق و نيمه متورق و آهکهای رسی

در آهک هـای کرتاسـه در بر اساس نتايج به دست آمده از مطالعات زمين شناسی صورت گرفته . گرفته اند

و در سنگ های ژوراسـيک محـدوده مـورد مطالعـه نيـز دو گونـه KII و KIمجموع دو گونه ليتولوژيکی

مشخص می شوند ، شناسايی شده است و خصوصيات آنها در ادامه آورده JII و JIليتولوژيکی که با عاليم

معرفی شده بعضا به واحدهای کـوچکتری شايان توجه است که هريک از گونه های ليتولوژيکی . شده است

خود به دوگونه JIبه عنوان مثال گونه ليتولوژيکی . به نام گونه زمين شناسی مهندسی نيز تفکيک شده اند

زمين شناسی مهندسی که به ترتيب متشکل از ماسه سنگها و شيل و اسليت ها هستند ، قابل تفکيک مـی

سه گونه زمين شناسی مهندسـی متشـکل از شيسـت هـای گرافيتـی ، نيز به JIIگونه ليتولوژيکی . باشند

ويژگـی هـای صـفحه بعـد در جدول . شيست های کوارتز و ميکا دار و کوارتزيت قابل تفکيک می باشند

.واحد های زمين شناسی مهندسی ، معرفی شده است

- ١٣ -

هجدول معرفی واحد های زمين شناسی مهندسی تفکيک شده در محدوده مورد مطالع

گونه ليتولوژيکی

گونه زمين سازند ويژگيها ليتولوژي شناسی مهندسی

a توده ای KI

b

آهکهای مقاوم ميکريتی که در بخشهای دولوميتی شده اند

متورق تا نيمه متورق

KII ماسه ای و -آهک های رسی

نازک تا متوسط اليه آهک های اربيتوليندار

KIII آهکیواحد های زون خرد شده با پهنای

متر٥٠ تا ٣٠

مربوط به کرتاسه

a ماسه سنگ مقاوم با دانه های

کوارتزJI

b شيستوز شيل و اسليت

a شيستوزيته توسعه يافته گرافيت شيست

b شيستوز کوارتز شيست JII

c کوارتزيت به صورت رگه هايی با

ضخامت متغيير

JIII ن و نيمه واحد های دگرگو دگرگون

زون خورد شده به متر٢٥پهنای کمتر از

مربوطه به

ژوراسيک

طول هريک از واحد های زمين شناسی مسير تونل و درصـد تقريبـی آنهـا بـه صفحه بعد در جدول

.همراه کيلومتر شروع و پايان آورده شده است

زمين شناسی مسير تونلجدول

DeformationModulus

(Gpa)

Average u.c.s (Mpa)

Hardness Water

absorption(%)

Porosity (%)

Density (gr/cm٣)G.S.I Basic

RMR Water

Condition Average

RQD (%)

Average Spacing

(Cm) نمونه سنگ

٥٠٥٩ - ٥٥ ٢,٧٠ ١ - ٢ ٠,٥ - ١ ٤ - ٤,٥ ٤٠ - ٨٠ ١٠ - ٢٠ Wet > آهک ٥٠ < ٩٠

٣٠٣٥ - ٣٥ ٢,٧٢ ٠,٥ - ١,٥ ١ - ١,٥ - ٥٠ ٥,٣ Wet to Dripping < شيل و ١٠ - ٢٠ ٣٠

اسليت

٥٢ ٥٠ ٢,٧٣ ١ - ٢ ٠,٥ - ١ ٦,٥ – ٧ ٧٠ ١٠ Wet to Dripping ماسه ٤٠ - ٥٠ ٥٠ - ٧٠

سنگ

٣٠٤١ - ٥٥ ٢,٧٩ ٠,٥ - ١ ٠,٣ > ٦ - ٧ ٣٠ - ٥٠ ١٢ - ١٥ Wet to Dripping < کوارتز ١٠ - ٢٠ ٣٠

شيست

- ٧ ٨٠ – ١٢٠ Very LowVery Low کوارتزيت ٤٠ ٧٥ - ٨٠ - ٥٠٥٩ - ٥٥ ٢,٨٠

٣٠٣٩ - ٣٥ ٢,٨٠ ٠,٥ – ٠,٧ ٠,٢ > ٤ - ٥,٥ ٣٠ - ٦٠ ١٤ - ١٦ Wet to Dripping < گرافيت ١٠ - ٢٠ ٢٥

شيست

-١٥-

- ١٤ -

العه به همراه درصد طول واحدهای زمين شناسی مهندسی تفکيک شده در محدوده مورد مط-٢جدول تقريبی آنها

مسير تونل

گونه ليتولوژيکی

گونه های ليتولوژيکی به ترتيب قرار گيری در مسير تونل

JI KI KII KIII KI JI JII JIII جمع

کيلومتر شروع

٣٤+ ٣٦ ٣٣+٢٢٩٢٠+٨٦ ٣٣+٩٢٠ ٣٤+٢٩٨ ٣٤+٩١٨ ٣٤+٦٣٦ ٩١٨

٣٤+کيلومتر پايان٩١٨

+٣٤ ٦٣٦

١٨ ١٨ ٢٢+٨٦ ٣٣+٩٢٠ ٣٣+٩٢٠ ٣٤+٢٩٨ -

حداکثر (m)روباره

٤٢٥ ٢٠٠ ٦٥٥ ٦٥٥ ٦٥٥ ٥٧٠ ٣٢٠ ١٥٠ -

طول مسير تونل در واحد های زمين

(m)شناسی

- - ١٧٧٨٠ ٦٩٠ ٤٠٢٦ ١٢٠٦٦ ٥١٠ ٢٠٠ ٢٨٨

درصد طول مسير تونل

در واحد های زمين شناسی

- - ١٠٠ ٨٨/٣ ٦٤/٢٢ ٨٦/٦٧ ٨٧/٢ ١٢٥/١ ٦٢/١

{

JII JI KI KII KI JI

- ١٧ -

>>دومفصل <<

بررسی پتانسيل لهيدگی در طول مسير تونل

انتقال آب قمرود

- ١٨ -

مقدمه ) ١ -٢

قـرار مـی گيـرد ، ) متـر ٣٠٠متوسـط عمـق ( با توجه به اينکه تونل قمرود در زمره تونلهای نسبتا عميق

رفتـار . تانسيل لهيدگی در مسائل اجرايی و نگهداری اين تونل از اهميـت زيـادی برخـوردار اسـت بررسی پ

طبق تعريـف ارائـه شـده . لهيدگی مرتبط با خواص تغيير شکل پذيری و مقاومتی توده سنگ ضعيف است

ی توسط انجمن بين المللی مکانيک سنگ لهيدگی سنگ تغيير شکلهای بزرگ مقياس وابسته به زمـان مـ

وجـود عـواملی هماننـد . باشد که به خواص خزشی ايجاد شده توسط تنشهای برشـی ، مـرتبط مـی شـود

تنشهای باال و خواص مقاومتی ضعيف توده سنگ موجب افزايش تنشهای برشی در محـدوده تـوده سـنگ

يـر تغي. اين تنشهای برشی در ايجاد رفتار خزشی توده سـنگ نقـش اساسـی دارنـد . اطراف تونل می شود

شکلهای مذکدر ممکن است فقط به زمان اجرای تونل محدود شوند يا اينکـه بـرای مـدت زمـان طـوالنی

، ) نوعی از سنگهای موجود در زونهای تکتونيزه و گسلی ( ميکاشيست ، شيستهای آهکی . ادامه پيدا کنند

ن شرايط تـنش مـی از جمله سنگهايی هستند که در صورت مهيا بود ... رس ، آهکهای رس دار و –شيل

. همانگونه که ذکر شد در رفتار لهيدگی مقدار همگرايـی زيـاد اسـت . توانند اين رفتار را از خود بروز دهند

به عنوان يک عامل مهم در شروع و توسعه جابجايی هـای ) اليه بندی ، شيستوزيته ( جهت ناپيوستگی ها

رتيکه امتداد ناپيوستگی ها موازی با محور تونل در حالت عمومی در صو . زياد در اطراف تونل عمل می کند

. باشد بر شدت تغيير شکلها افزوده می شود

فتار لهيدگی تشخيص ر-٢-٢ روشهای تجربی -١-٢-٢

اين بررسی ها بر اساس طبقه بندی های توده سنگ می باشد که در ذيل به نمونه ای از آنهـا اشـاره شـده

.است

- ١٩ -

)١٩٩٢(روش سينگ و همکارانش -

موردی و جمع آوری اطالعات مرتبط با امتياز کيفيت توده سـنگ بـارتن ٣٩سينگ و همکارانش بر اساس

(Q) و ارتفاع روباره (H)مرزی را برای جدا کردن دو رفتار لهيدگی و غير لهيدگی ، ارائه نمودند .

ييـر شـکلهای روشهای نيمه تجربی عالوه بر پيش بينی رفتار لهيدگی می تـوان بـه تخمـين تغ -٢-٢-٢

اطراف تونل و يا فشار مورد نياز برای سيستم نگهداری ، با استفاده از روشـهای تحليلـی بـرای يـک تونـل

نقطه شروع معمول تمام اين روشها تعيين پتانسيل لهيدگی . دوايری در ميدان تنش هيدرواستاتيک پرداخت

.ه تنش روباره می باشدسنگ با استفاده از نسبت مقاومت فشاری ماده سنگ يا توده سنگ ب

)٢٠٠٠( روش هوک و مارينوس -

(P٠) به تنش برجـا (scm)هوک با به کار گيری نسبت مقاومت فشاری تک محوری توده سنگ

درصـد نسـبت ( (et)بر اين اساس ، هوک با به کار گيری کرنش تونـل . به بررسی رفتار لهيدگی پرداخت

و نسبت مقاومت فشاری تک محوری توده سنگ به تنش برجـا ) تونل شعاع به تونل شعاعی جابجايی

گهای ـواص تـوده سنـ ـدوده ای از خـ ـحـوری و م ـحـارن م ـقـحدود ت ـزاء م ـای اج ـل ه ـو به کمک تحلي

هيدگی ارائـه ـ برای تخمين اوليه مسائل مرتبط با ل (Pi)مختلف و برای فشارهای مختلف سيستم نگهداری

)١-٣شکل ( .نمود

)٤ و ٣قطعات ( سی رفتار لهيدگی در مسير تونل انتقال آب قمرود رر ب-٣-٢

به منظور بررسی رفتار لهيدگی در توده سنگ اطراف تونل قمرود از هر دو روش تجربی و نيمه تجربی ذکـر

انتخاب روش هوک و مارينوس به واسطه شباهت توده سنگهای . شده در قسمت ما قبل استفاده شده است

بـا ) فيلت ، ، ماسه سنگ ، شيل ، اسليت ، کوارتز خرد شده ، زونهای گسلی –گرافيت ( آنها مورد بررسی

.توده سنگهای مسير تونل قمرود می باشد

روش سينگ و همکارانش -

در واحـد هـای )ارتفاع روباره بدست آمده از رابطه سينگ و همکارانش ( (H) ارتفاع بحرانی ٣-٢در جدول

بر اساس اين رابطه در صورتيکه ارتفاع . ر تونل انتقال آب قمرود آورده شده است مختلف زمين شناسی مسي

- ٢٠ -

روباره مسير تونل از اين ارتفاع بحرانی بيشتر شود ، احتمال مواجه شدن با مشکالت لهيدگی در توده سنگ

.اطراف تونل وجود دارد

مسير تونل انتقال آب قمرود بر برای واحدهای مختلف زمين شناسی H ارتفاع بحرانی روباره – ٣-٢جدول

اساس فرمول سينگ و همکارانش

JI JII JIII واحد زمين شناسیKI KII KIII JI aJI bJI aJI bJI c

جمع

Q* ٠,٠٦٦ ١,٣٢٠,٥٥٠,٥٥٠,٦٦٦,٦ ٠,٠٨٨ ١,٧٦ ٦,٢٧-- طول مسير تونل در

واحدهای زمين )m(شناسی

١٧٧٨٠ ٦٩٠ ٤٠٢٦ ١٢٠٦٦ ٢٠٠ ٢٨٨ ٥١٠

درصد طول مسير تونل در واحدهای زمين شناسی

١٠٠ ٣,٨٨ ٢٢,٦٤ ٦٧,٨٦ ١,١٢٥ ١,٦٢ ٢,٨٧

ارتفاع بحرانی روباره H) m( ١٤٠ ٣٨٤٢٨٧٢٨٧٣٠٥٦٥٦ ١٥٦ ٤٢٢ ٦٤٥ -

طول مسير تونل درقطعات بحرانی به تفکيک واحدهای

)m(زمين شناسی

- ٦٠٩٠ ٦٦٠ ٠ ٥٠٥٧ ١٥٠ ٢٣٣

نسبت به طول واحد زمين شناسی

٩٦ ٠ ٤٢ ٧٥ ٧٧,٤ ٠ -

طول مسير تونل

طعات بحرانی درق

به تفکيک

واحدهای زمين

)m(شناسی

نسبت به طول کل

٣٤,٢ ٣,٧ ٢٨,٥٠ ٠,٨ ١,٢٥ ٠

امتياز کيفيت توده سنگ روباره *

. اسـت ارتفاع روباره در زونهای مختلف مسير تونل با يک مرز خط چـين نشـان داده شـده ٢-٣در شکل

قطعاتی از نواحی مسير تونل که ارتفاع روباره آنها بيشتر از ارتفاع بحرانی روباره بوده است به صورت سـايه

- ٢١ -

بر اساس روش سينگ و همکارانش ، توده سنگ موجود در اين نواحی سـايه دار . دار نشان داده شده است

.می تواند رفتار لهيدگی از خود نشان دهد

- ٢٣ -

>>سومفصل <<

مخاطرات زمين شناسی در حين اجرا

- ٢٤ -

مخاطرات زمين شناسی در حين اجرا -١-٣

در اين فصل بصورت خيلی مختصر به بررسی احتمال وقوع مخاطرات زمين شناسـی در حـين اجـرا

برخورد با زونهای آبدار ، ريزش ديواره و سـقف تونـل در مهمترين خطرات را می توان احتمال . می پردازيم

و سقوط بلوکهای سنگی بزرگ ، احتمال وقـوع ) به ويژه زونهای خرد شده اطراف گسلها ( سنگهای ضعيف

پديده مجاله شوندگی در توده سنگهای مسير تونل ، شرايط سينه کـار مخـتلط ، احتمـال حرکـت گسـلها و

نتايج مطالعاتی زمـين شناسـی . دانست . . . ها ، تاثير زلزله ها بر پايداری تونل و ايجاد جابجايی در امتداد آن

مهندسی انجام شده همانطور که انتظار می رفت نشان می دهد که زونهای خرد شده موجود در مسير تونـل

بر اسـاس . ارند د. . . بحرانی ترين شرايط را از نظر ژئومکانيکی ، پايداری جداره ها ، کارکرد ماشين حفار و

اين مطالعات مهمترين زونهای خرد شده مسير تونل را می توان مربـوط بـه دو سيسـتم گسـلی خوانسـار و

در ( ٥/١٨و کيلـومتر ) در ميان واحدهای آهکی کوه چال هنـده ( ٣/٣٤چمن سلطان دانست که به ترتيب

ساده نبوده و متشـکل از مجموعـه گسلهای فوق خطواره هايی . واقع شده اند )واحدهای دگرگونه ژوراسيک

. ای از گسلها با خصوصيات مشابه با هم می باشند

به صورت خالصـه ) KIII و JIIIواحدهای ( ويزگی های ژئومکانيکی زونهای خرد شده اطراف اين گسلها

. ارائه شده است ٣-٣ و ٢-٣ و ١-٣در جدول های

يکی و مکانيکی ماده سنگ خالصه نتايج مربوط به تعيين خواص فيز ١-٣جدول

Physical Properties Mechanical Properties Engineering Geological Water Average DeformationDensity Absorbtion U.C.S Modulus type

۳(gr/cm )

Porosity (%) (%)

Hardness (Mpa) (Gpa)

Massive Limestone ۲٫۷ ۱-۲ ۰٫۵-۱٫۰ ۴-۴٫۵ ۴۰-۸۰ ۱۰-۲۰ Foliated

Limestone ۲٫۷ ۱-۲ ۰٫۵-۱٫۰ ۴-۱٫۵ ۴۰-۷۰ Shale - slate ۲٫۷۲ ۰٫۵-۱٫۵ ۱-۱٫۵ ---- ۵۰ ۵٫۳ Sandstone ۲٫۷۳ ۱-۲ ۰٫۵-۱ ۶٫۵-۷ ۷۰ ۱۰

Quartz Schist ۲٫۷۹ ۰٫۵-۱٫۰ ۰٫۳< ۶٫۰-۷ ۳۰-۵۰ ۱۲-۱۶ Quartzit- ۲٫۸ Very Low Very Low ۷ ۸۰-۱۲۰ ----

- ٢٥ -

Quatz Veines Graphit Schist ۲٫۸ ۰٫۵-۰٫۷ ۰٫۲< ۴-۵٫۵ ۳۰-۶۰ ۱۴-۱۶

نتايج طبق بندی مهندسی توده سنگ ٢-٣جدول

Average Average Average Conditon Water Basic Engineering Spacing RQD

Geological type (cm) (%)

of Discontinuities Conditon RMR G.S.I

Rough, Slightly, weathrred, Non-continious, Filled Massive

Limestone ۵> ۰ ۹۰> with soft and fine grained materials

Wet ۵۹ ۵۰-۵۵

Rough,Slightly,weathrred,Non-continious, Filled Foliated

Limestone ۲۰-۳۰ ۷۰-۹۰ with soft and fine grained materials

Wet ۴۶ ۳۵-۴۰

Rough, Moderately to high weathrred, Non- Crushed

Limeston ۵-۱۰ ۱۰-۲۰ continious, Filled with soft and fine grained materials

Flow ۲۶ ۱۵-۲۵

Smooth to slightly rough, Slightly weathrred, Wet to

Shale - slate ۱۰-۲۰ ۳۰< Continious, Filled with soft and fine grained materials Drippng

۳۵ ۳۰-۳۵

Smooth to slightly rough, Slightly weathrred, Non- Wet to

Sandstone ۴۰-۵۰ ۵۰-۷۰ Continious, Filled with soft and fine grained materials Drippng

۵۲ ۵۰

Smooth , Slightly weathrred, Continious, Filled Wet to Schist -

Quartz Schist ۱۰-۲۰ ۳۰< with soft and fine grained materials Drippng

۴۱ ۳۰-۳۵

Smooth , Slightly weathrred, Continious, Filled Wet to Graphit

Schist ۱۰-۲۰ ۲۵< with soft and fine grained materials Drippng

۳۹ ۳۰-۳۵

Quartzit- Quatz Veines ۴۰ ۷۵-۸۰ ------ ۵۹ ۵۰-

۵۵ Smooth, Moderately to high

weathrred, Non- Wet to Crushed Zone ۵-۱۰ ۱۰-۲۰ Continious, Filled with soft and

fine grained materials Flow ۲۹ ۲۵

- ٢٦ -

نتايج تعيين پارامترهای مقاومتی توده سنگ ٣-٣جدول

Rock mass Strength parameters Engineering Compressiv

e Global Elastic TensileHoke - Brown Criteion strength strengt

h Modulu

s Strengt

h Geological type m s a (Mpa) (Mpa) (Gpa) (Mpa)

Massive Limestone

۲٫۱۸ ۰٫۰۰۴ ۰٫۵۰

۶ ۴٫۵ ۱۴٫۸ ۸٫۷ ۰٫۱۳

Foliated Limestone

۱٫۵۳ ۰٫۰۰۱ ۰٫۵۱

۱ ۱٫۷ ۸٫۰ ۴٫۰ ۰٫۰۴

Crushed Limeston ۰٫۷۵ ۰٫۰۰۰۱ ۰٫۵۴۴ ۰٫۴ ۴٫۷ ۱٫۳ ۰٫۱

Shale - slate ۰٫۸۸ ۰٫۰۰۰۷ ۰٫۵۱۶ ۱٫۲ ۵٫۹ ۳٫۰ ۰٫۰۴

Sandstone ۳٫۱۹ ۰٫۰۰۴ ۰٫۵۰۶ ۴٫۲ ۱۶٫۶ ۸٫۴ ۰٫۰۹

Schist - Quartz Schist ۰٫۶۹ ۰٫۰۰۰۷ ۰٫۵۱۶ ۱٫۲ ۵٫۲ ۳٫۰ ۰٫۰۵

Graphit Schist ۰٫۶۹ ۰٫۰۰۰۷ ۰٫۵۱۶ ۱٫۱ ۴٫۷ ۲٫۸ ۰٫۰۵

Quartzit- Quatz Veines ۴٫۰۱ ۰٫۰۰۷ ۰٫۵۰۴ ۸٫۰ ۲۷٫۰ ۱۳٫۳ ۰٫۱۷

Crushed Zone ۰٫۶۲ ۰٫۰۰۰۲ ۰٫۵۳۱ ۰٫۵ ۴٫۱ ۱٫۶ ۰٫۰۲

در مسـير تونـل T.B.Mکه موارد ذکر شده از پارامترهای زمين شناسی مهندسی تـاثير گـذار بـر کـارکرد

رديد مواردی نظير احتمال هجوم آب بـه داخـل تونـل ، وجـود رگـه هـای قمرود می باشد چنانچه اشاره گ

کوارتزيتی با درجه سايندگی باال ، وجود تناوب سنگهای سخت و نرم در سينه کـار ، احتمـال وقـوع پديـده

در بخشی از سنگهای مسير ، وجود زونهای خـرد شـده توسـعه يافتـه در (Squeezing)مچاله شوندگی

مـی تواننـد بـر کـارکرد . . . و ) نوان مثال زونهای خرد شده اطراف گسـله خوانسـار به ع ( سنگهای آهکی

T.B.M پيش بينـی دقيـق مـوارد فـوق در مسـير . و ايجاد تاخير در پيشروی ماشين حفار بسيار موثر باشند

. تونل از وظايف اصلی مطالعات زمين شناسی مهندسی حين اجرای تونل خواهد بود

- ٢٧ -

:نهايی نتيجه گيری وجمع بندی ) ٢ -٣

تجارب کار با ماشين های تونلسازی قديمی در موارد متعدد حاکی از عدم توانايی اين ماشين هـا در

ماشينهای جديد تونلسـازی دارای انعطـاف پـذيری . مقابله با شرايط زمين در موقعيتهای مختلف می باشد

ت های باالتر حفـر تونـل را موجـب شـده بيشتر و قابليت های برش باالتر سنگ هستند که اين دو ، سرع

.است

در داخـل يـک منطقـه T.B.Mوقتـی يـک . تخريب تونل اغلب به مناطق گسله مربوط می باشد

عريض گسله که با مواد نرم پر شده است ، کار می کند ، مواد خرد شده بسهولت توسط ماشين جابجا مـی

اند موجب تشکيل يک فرو ريختگی دود کـش ماننـد شود و يا بحرکت در می آيند اين امر به راحتی می تو

شود که قابليت فرو ريختگی های بعدی و گسترده تر در زمينهای سست يا مواد دانه ريز T.B.Mدر باالی

ايـن شـرايط در . بين صفحات گسل را به همراه دارد که می تواند موجـب دفـن ماشـين تونلسـازی شـود

.رين حالت ممکن است و خطر دفن ماشين را افزايش می دهدصورتي که با وجود آب همراه باشد بدت

شرايط نامساعد زمين بايستی در مرحله طراحی تونل پيش بينی و ريسک آنها تعيين شـود و تعيـين

متـری جلـوی ٣٠ تا ١٠مشخصات و ويژگيهای اين شرايط اغلب مستلزم حفر گمانه های پيشتاز در فاصله

اين چنين گمانـه . باشد می رداندن جهت ديسک کاترهای کناری دستگاه و افزايش قطر کاتر با برگ ماشين

منظور حفره هـای کوچـک حـاوی ( هايی ، پيشاپيش برخورد ماشين با مناطق گسله ، آب ، حفره ها يا گاز

را خبـر مـی دهنـد ، ) گازهای تحت فشار که قابليت انفجار و نفوذ به داخل تونل در جريان حفاری را دارند

ن گمانه های پيشتاز ممکن است در حفر تونل تاخير ايجاد نمايند ولی هدفشان کمـک بـه کـاهش اين چني

. احتمال وقوع يک فاجعه بالقوه می باشند