رفتن به مطلب

پست های پیشنهاد شده

dwld5duz027qke10r5jg.jpg

 

1. مقدمه:

 

از آنجايي كه معادن در توليد و اقتصاد هركشوري نقش مهم و اساسي در درآمد ناخالص ملي و ‌صرفه‌جويي‌هاي اقتصادي براي كشور به همراه دارند نقش موادمعدني در اقتصاد هر كشور انكارناپذير است.

 

از سوي ديگر سرمايه‌گذاري براي معدن و امور مربوطه اعم از اكتشاف ـ استخراج و فرآوري مواد معدني نيازمند سرمايه‌گذاري زياد هستند و لازمه اين سرمايه‌گذاري‌ها بازگشت سرمايه اوليه همراه با سود آن است.

 

از اين بابت است كه ميزان امنيت معادن بايد مورد توجه جدي قرار گيرد.

 

با توجه به اينكه ايران كشوري با پهنه لرزه‌خيزي بسيار بالا و روي كمربند آلپ واقع شده است اين موضوع اهميت خود را براي بررسي اين پديده و ايمن‌سازي و مقاوم‌سازي و روش‌هاي مقابله با اين پديده در اثر وقوع زلزله آشكار مي‌سازد.

 

هنگامي متوجه اهميت بيشتر اين بررسي مي‌شويم كه نقشه پراكندگي مناطق فعاليت‌هاي معدني ايران را با نقشه پهنه‌بندي خطر زمين لرزه ايران در كنار هم قرار دهيم و نقاط همسان را با هم مقايسه كنيم.

 

با توجه به نقشه‌هايي كه در شكل يك مشاهده مي‌شود[8] اين دو با هم در بيش از 70 درصد همپوشاني دارند كه اين اطلاعات باعث مي‌شود هرچه بيشتر به بررسي تاثير زلزله‌ها بر معادن بپردازيم.

 

با توجه به اينكه در پروژه‌هاي معدني با معادن روباز و زيرزميني روبه‌رو هستيم در اين قسمت هر دو بخش مختصرا بررسي مي‌شود.

 

در بخش اول كه مربوط به معادن روباز است، روي تاثير زلزله بر معادن روباز و در بخش دوم كه مربوط به معادن زيرزميني مي‌شود، روي تاثير زلزله بر تونل‌ها متمركز مي‌شويم و تونل‌ها را به عنوان شاخصي از تاثير زلزله بر روي معادن زيرزميني بررسي مي‌كنيم.

 

البته دراين تجزيه و تحليل تونل‌هاي معدني را به عنوان زيرمجموعه‌اي از تونل‌ها بحث كرده و در انتها به ذكر تفاوت عملكردي آن مي‌پردازيم.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

2. تاثير زلزله بر معادن روباز:

 

گزارش‌هاي زلزله‌هاي گذشته حاكي از آن است كه عمده خسارت‌ها و صدمات وارد شده در معادن روباز دنيا و ايران به علت رعايت نشدن اصول طراحي معادن ازجمله در طراحي جاده‌ها و پله‌ها و شيب آنها و يا سقوط ماده معدني يا باطله‌ها بر روي ماشين‌آلات و يا سقوط ماشين‌آلات از جاده‌ها بر اثر پديده زمين لغزش يا روانگرايي ناشي از زلزله بوده است.

 

در بررسي معادن روباز در برابر زلزله دو قسمت وجود دارد كه يكي تاثير زلزله بر ساختمان معدن و ديگري تاثير پارامترهاي ناشي از زلزله بر روي ساختمان معدن است[6].

 

2ـ1ـ تاثير زلزله بر ساختمان معدن:

 

دراين قسمت فقط به بررسي تاثير زلزله بر اجزاي اصلي معدن كه شامل كاواك، جاده‌ها، پله‌ها و ماده معدني است مي‌پردازيم و از ذكر جزئيات مربوط به طراحي آنها كه در منابع مختلف ذكر شده است صرف‌نظر مي‌شود:

 

 

2ـ1ـ1ـ ماده معدني:

 

تاثير ناشي از زلزله بر روي مواد معدني به شدت و بزرگي زلزله و همچنين جنس ماده معدني و جنس باطله‌اي كه در آن قرار دارد (در صورت وجود) بستگي دارد.

 

زلزله‌ها عموما باعث ايجاد درز و شكاف و ترك در مواد معدني مي‌شوند كه مي‌خواهيم آنها را به صورت يكپارچه استخراج كنيم (سنگ‌هاي ساختماني) همچنين زلزله‌ها مي‌توانند باعث فرو ريختن ماده معدني و ايجاد خسارت از طريق آن شوند. از طرفي در اثر فروريختن مواد معدني و اختلاط آن با باطله باعث رقيق شدن آن مي‌شود (كاهش عيار).

 

 

2ـ1ـ2ـ پله‌ها:

 

اثر زلزله بر روي پله‌ها بايد در سه مورد ارتفاع پله، عرض پله و شيب پله مورد بررسي قرارگيرد كه پارامتر‌هاي طراحي آنها ذكر نمي‌شود و فقط مواردي كه از لحاظ لرزه‌اي بايد مورد توجه قرار گيرد بيان مي‌شود: عرض پله با توجه به قابليت لرزه‌خيزي منطقه معدن بايد طراحي شود به‌طوري كه ممكن است در اثر زلزله پله‌هاي بالاتر ريزش كرده و كل مسير عرض پله‌ها را ببندند و باعث تخريب وسايل يا ماشين‌آلات شوند كه اين لازمه عريض‌تر بودن پله‌ها را يادآور مي‌شود.

 

از طرف ديگر تاثير عواملي چون زمين لغزش و روانگرايي ناشي از زلزله بر روي عرض پله‌ها هم بايد مورد بررسي قرار گيرد. وجود عوامل تكتونيكي مثل گسل‌ها و نحوه قرارگرفتن آنها نسبت به عرض پله در طراحي يك عرض مناسب براي ايمني در برابر زلزله بايد مورد بررسي قرارگرفته و اعمال شود.

 

پله‌هاي بلند داراي معايبي هستند كه مهمترين آنها غيرايمن بودن آنها است، براي ارتفاع پله‌ها تقسيم‌بندي‌هاي مختلفي ارائه شده است كه اكثرا براساس جنس ماده معدني و يا براساس ماشين‌آلات قابل دسترس، ارتفاع پله‌ها را طراحي مي‌كنند.

 

ولي متاسفانه درطراحي پله‌ها به لرزه‌خيزي منطقه توجهي نمي‌شود. جنس سنگ‌ها و يا ارتفاع قابل دسترسي توسط ماشين‌آلات براي بارگيري ماده معدني به تنهايي نمي‌تواند ضامن ايمن بودن پله از ريزش در مقابل زلزله باشد و بايد پارامترهايي مثل پهنه‌بندي لرزه‌اي منطقه و ميزان شيب پله و احتمال روانگرايي و يا لغزش ناشي از زلزله براي پله‌ها و عوامل تكتونيكي بايد درنظرگرفته شود.

 

درمورد شيب پله‌ها هم بايد قابليت تحرك پله‌ها بر اثر پديده‌هاي روانگرايي و لغزش ناشي از زلزله‌ها و همچنين اثر زلزله بر جهت فرآيندهاي تكتونيكي پله‌ها مورد بررسي قرارگيرد و اين شيب‌ها طوري طراحي شوند كه ايمني كافي را در مقابل تحمل بارهاي ناشي از امواج لرزه‌اي با حداكثر مقداري كه در آن ناحيه ممكن است به‌وجود آيد تحمل كنند.

 

 

2ـ1ـ3ـ جاده‌ها:

 

[7] شيب جاده‌ها معمولا بين 8 تا 12 درصد انتخاب مي‌شود كه انتخاب اين شيب بستگي به فاكتورهاي متعددي دارد. در شرايط عادي سعي برآن است كه شيب بيشتر را انتخاب كنيم چون باعث كوتاه‌تر شدن مسير مي‌شود ولي در شرايط نامساعد جوي مثل برف و يخبندان شيب‌هاي كمتر را انتخاب مي‌كنيم.

 

در احداث جاده‌هاي معدني دو سيستم طراحي وجود دارد:

 

1. سيستم حلزوني يا مارپيچي، 2. سيستم زيگزاگي

 

در سيستم حلزوني جاده در پيرامون معدن و بر روي ديواره احداث مي‌شود و شيب جاده در تمام طول مسير تقريبا يكسان است. اين سيستم عموما در معادن كم عمق استفاده مي‌شود.

 

جهت غلبه برشيب معدن و دسترسي بر افق‌هاي پايين‌تر معدن، جاده‌ها به صورت زيگزاگي طراحي مي‌شوند هركدام از اين دو نوع سيستم به شكل، اندازه و عمق توده سنگ، پايداري شيب و نوع ماشين‌آلات بستگي دارد.

 

در طراحي جاده‌ها بايد به ارتفاع ديواره اطمينان توجه خاصي شود، زيرا درهنگام زمين لرزه‌ها و تكان‌هاي ناشي از آن اين ديواره‌ها مي‌توانند نقش نگهدارنده را ايفا كنند، مسير جاده از بابت قرارگيري بر روي عوامل تكتونيكي نظير گسل‌ها و جنس زمين مورد بررسي قرار گيرد و در صورت مناسب بودن اقدام به احداث جاده شود، در احداث جاده‌ها جنس زمين از بابت پديده‌هاي لغزش و روانگرايي و فرورانش ناشي از زلزله بايد مورد بررسي قرارگيرد.

 

بهترين روش طراحي براي جاده‌ها استفاده از نقشه‌هاي توپوگرافي، زمين شناسي و نقشه‌هايي مثل قابليت روانگرايي و پهنه‌بندي لرزه‌اي است. شيب جاده‌ها بايد با توجه به موقعيت معدن و شرايط موجود اتخاذ شود كه در هنگام تكان‌هاي ناشي از زلزله اين شيب باعث به هم خوردن تعادل كاميون‌ها و ايجاد خسارت نشود.

 

2ـ1ـ4ـ بررسي خسارات ناشي از ساير عوامل:

 

1. شيب كاواك: تابعي از عمق كاواك و نحوه پياده‌سازي پله‌ها و عرض و شيب آنها است كه در تاثير زلزله بر روي معادن موثر است و بايد كل اين محدوده از نظر ايمني در برابر زلزله بررسي شود، كه در واقع كل محدوده معدن در هنگام بررسي به‌عنوان يك سازه كلي در برابر قدرت امواج زلزله و نيروي آن بررسي مي‌شود.

 

2. روش استخراج:روش‌هاي استخراج بايد طوري انتخاب شوند كه در صورت وقوع زلزله باعث خرابي و خسارت‌هاي زياد نشوند. مثلا روش‌هاي استخراجي كه باعث كم شدن ضريب ايمني يا مقاومت قسمتي از توده معدني مي‌شود بايد مورد تجديدنظر قرار گيرد.

 

3. روش‌هاي آتشباري: آتشباري‌هاي موجود در معدن بايد به نحوي كنترل شود كه علاوه بر به‌دست آوردن بهترين نتيجه مورد انتظار موجب ايجاد ناهماهنگي‌هايي (مثل درزه و شكاف‌ها و يا احتمال افزايش قدرت زمين لغزش و روانگرايي و...) كه در اثر زلزله تحريك شده و باعث خسارات زياد مي‌شوند، نباشد.

 

4. هوازدگي سنگ‌ها: هوازدگي مكانيكي و شيميايي به مرور زمان چسبندگي سنگ‌ها را كاهش مي‌دهد. در نتيجه در هنگام وقوع زلزله اثر اين تكان‌ها باعث حركت اين سنگ‌ها بعد از زلزله به صورت زمين لغزش مي‌شود.

 

5. وضعيت لايه‌بندي‌ها و جنس زمين و موقعيت تكتونيكي ناحيه: به علت اينكه در هنگام زلزله امواج فشاري و برشي با برخورد به لايه‌هاي مختلف دچار پراكندگي مي‌شوند و اين باعث افزايش دامنه نوسان‌ها و شدت آنها مي‌شود، از اين رو بايد توپوگرافي و وضعيت خاك منطقه بررسي شود و در موارد لازم اصلاح خاك يا ناهمگوني‌هاي توپوگرافي در دستور كار قرارگيرد.

 

6. گسلش: وجود گسلش در محدوده معدن كه محلي براي خروج انرژي حاصل از زلزله است بايد مورد بررسي قرارگيرد و تا حد امكان از انواع طراحي كه گسلش در جهت اصلي استخراج يا برخورد با ماده معدني قرارگيرد، پرهيز شود.

 

7. بررسي بيشينه شتاب زمين: از آنجايي كه يكي از عوامل مهم در ميزان آسيب‌هاي وارده بيشينه شتاب زمين است كه براساس ضريبي از g ارائه مي‌شود. مطالعه آن ضروري است. چنانچه ميزان شتاب در معادن روباز بينg 2/0 تا g 4/0 باشد آسيب‌هاي وارده مختصر خواهد بود و بيش از اين مقدار باعث خرابي در سطح وسيع خواهد شد[5].

 

2ـ2ـ تاثير پارامتر‌هاي ناشي از زلزله بر روي ساختمان معدن:

 

2ـ2ـ1ـ روانگرايي ناشي از زلزله:

 

روانگرايي در اثر از دست دادن مقاومت لايه‌هاي خاك در معادن اتفاق مي‌افتد كه اين از دست دادن مقاومت خود مي‌تواند شامل از دست دادن مقاومت قسمت‌هاي مختلف تحريك شده توسط زلزله باشد.

 

در مناطق مستعد روانگرايي زلزله‌هاي با شدت و بزرگي متوسط هم مي‌توانند خسارات زيادي را برجاي گذارند. در اين‌گونه مناطق معمولا تنش‌هاي زلزله در مناطق با ساختار خاك دانه‌اي (ماسه و سيلت) اشباع، موجب بالا رفتن فشار آب منفذي و در نتيجه كاهش و از دست رفتن مقاومت خاك مي‌شود و در نتيجه خاك حالت روان به خود مي‌گيرد.

 

اين پديده موجب نشست‌هاي متقارن و يا نامتقارن و چرخش در ساختمان قسمت‌هاي مختلف حول محور ثقل آنها مي‌‌شود.

 

تحقيقات نشان مي‌دهد كه اين پديده مستلزم وجود شرايط زمينه ساز محيطي است كه تحت سه عنوان زير بررسي مي‌شوند: 1. ويژگي‌هاي خاك، 2. وجود محيط اشباع، 3. لرزه‌خيزي منطقه[1]

 

نخستين قدم در راه مبارزه با اين پديده تهيه نقشه‌هاي قابليت روانگرايي و شناسايي نواحي مستعد آن است. مورد ديگري كه در مورد حركات روانگرايي مورد تحقيق قرار گرفته رابطه بين فاصله قسمت روان شده با فاصله از مركز زلزله است كه هرچقدر اين فاصله كمتر باشد، ميزان روانگرايي بيشتر مي‌شود.

 

اقدامات جهت جلوگيري از آسيب:

 

امروزه، در بحث روانگرايي و راه‌هاي مقابله با آن روش اصلاح خاك براي كاهش خطرات مطرح شده است كه براي معادن روش‌هاي زيرتوصيه شده است:

 

الف) متراكم‌سازي خاك: كه خود شامل روش‌هاي زيراست:

 

1. روش‌هاي ارتعاشي، 2. تراكم ديناميكي، 3. تراكم توسط انفجار، 4. تزريق تراكمي، 5. گسترش ناحيه‌اي تراكم

 

ب) روش‌هاي زهكشي: سطح آب‌هاي زيرزميني در وقوع روانگرايي‌ها بسيار مهم است، اين امر به‌خصوص در مورد معادني كه در حين استخراج به آب برخورد مي‌كنند بسيار حائز اهميت است به طوري كه يكي از شاخص‌ها هنگام تهيه نقشه‌هاي پهنه‌بندي قابليت روانگرايي، مناطق توجه به وجود آب زيرزميني و سطح عمق آنها است.

 

 

2ـ2ـ2ـ زمين لغزش ناشي از زلزله:

 

زمين لغزش در معادن بر اثر نيروي ثقل زمين كه همواره به سوي پايين است اتفاق مي‌افتد در وقوع اين پديده نقش زلزله به عنوان يكي از عواملي است كه تحريك‌كننده وقوع زمين لغزش است.

 

بر اين اساس از طبقه‌بندي موسوم به طبقه‌بندي وارنر (1976) كه براساس ويژگي‌هاي اساسي زمين لغزش عنوان شده است استفاده مي‌كنيم اين طبقه‌بندي در جدول يك آورده شده است.

 

شناخت پيكرشناسي زمين لغزش به طور عمده باعث كمك زيادي جهت تشخيص مناطق مستعد براي اين پديده است كه در شكل 2 ارائه شده است كه اين شكل توسط سازمان يونسكو (1990) و IAEG تهيه شده كه نشان‌دهنده پلان و مقطع كلي از يك زمين لغزش است. (w عرض، Lطول)

 

براي نمونه يك نوع از واژگوني و پهلوي لغزش كه در معادن مي‌تواند رخ دهد در شكل 2 و شكل 3 آورده شده است:

 

همچنين ساير عواملي كه مي‌توانند باعث پديده زمين لغزش در معادن باشند در زير نام برده مي‌شود كه بي‌شك زلزله هم مي‌تواند براي آنها عاملي تحريك‌كننده‌تر باشد و خسارت‌هاي ناشي از آنها را بالا ببرد كه عبارتند از:

 

1. تغييرات گراديان شيب 2. بارگذاري اضافي به وسيله ساختن بندها، خاكريزها و مصالح بي‌مصرف 3. تغييرات در آب موجود 4. تغييرات در پوشش گياهي 5. هوازدگي سنگ‌ها ناشي از يخ زدن يا ذوب شدن 6. حفاري بر روي دامنه‌هاي نامطمئن 7. نشت آب از تاسيسات 8. حضور مواد برش يافته تا درزه‌دار، ترك خورده 9. تفاوت در نفوذپذيري و يا سختي مواد 10. بالاآمدگي ناشي از فعاليت‌هاي تكتونيكي 11. ذوب شدن برف‌ها 12. فرسايش زيرزميني (انحلال، جوشش)

 

مسلما موارد ديگري كه زلزله بتواند بر روي آنها تاثير گذاشته و باعث افزايش شدت زمين لغزش و ايجاد خسارت در معادن روباز باشد به اين تعداد محدود نمي‌شود.

 

زمين لغزه‌ها شرايط مربوط به استخراج در معادن سنگ‌هاي ساختماني غيرمتراكم را آسان مي‌سازند ولي از جهت ديگر در صورت ضعيف بودن پي مصالح و همچنين بهره‌برداري غيرعلمي از معدن ممكن است خطرآفرين باشد و تمام شيب را با خطر مواجه كند و باعث لغزش عمومي شيب شود.

 

به‌عنوان مثال در استخراج بعضي سنگ‌ها مثل بازالت و غيره از معادن بلوك‌هايي از سنگ در داخل لايه‌هاي سست زيرين فرو مي‌روند و اين مسئله كار استخراج را با مشكل روبه‌رو مي‌كند به طوري كه با پايين‌تر رفتن سنگ‌ها لازم است تراز راه‌هاي دسترسي را بالاتر ببرند[2]. (همانند شكل 4)

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

ru98o0i261574ibnzuk.jpg

 

 

3. برآورد آسيب‌پذيري معادن روباز:

 

در اين بررسي ناچار به استفاده از مولفه‌هايي هستيم كه به شكل خاص براي معادن تعريف نشده‌اند. پيش‌بيني نيروي وارد بر ساختمان معدن از سوي زمين در هنگام زلزله كه به‌طور ناگهاني و با سرعت زياد به سازه اعمال مي‌شود و اثر آن بر روي ساختمان معدن به صورت يك نيروي ماند يا اينرسي پديدار مي‌شود به بررسي ميزان خطرپذيري هر زلزله يا احتمال وقوع آن در يك بازه زماني خاص و نيز ميزان خطرپذيري ساختمان معدن وابسته است[6].

 

براين اساس ما سطوح خطر را طبق آيين‌نامه 2800 ايران و UBC و تعميم آن براساس ساختمان معادن و دوره تناوب بازگشت زلزله و اصل عدم قطعيت و قانون تكرار گوتنبرگ ـ ريشتر بيان مي‌كنيم.

 

 

3ـ1ـ سطوح خطر زلزله:

 

الف) سطح خطر يك (آيين‌نامه 2800 ) يعني زلزله‌اي با خطر (يا احتمال وقوع) 10 درصد در 50 سال (دوره 475 ساله)

 

ب) سطح خطر 2 يعني زلزله‌اي با احتمال وقوع 2 درصد در 50 سال (دوره 2500 ساله) [8]

 

 

3ـ2ـ سطوح عملكرد:

 

1. خدمات رساني بي‌وقفه (o): يعني بدون وقفه از ساختمان معدن جهت برداشت استفاده مي‌شود و تنها احتمال ايجاد خرابي‌هاي جزئي وجود دارد.

 

2. قابليت استفاده بي‌وقفه (Io): ايجاد خرابي‌هاي جزئي اما با قابليت حفظ بهره‌برداري.

 

3. ايمني جاني (LS): در اين حالت خسارات جاني وجود ندارد اما ساختمان معدن آسيب مي‌بيند.

 

4. آستانه فرو ريزش (CP): خرابي گسترده در ساختمان معدن ولي بدون فرو ريختن كلي و خسارات جاني ممكن است وجود داشته باشد[7].

 

 

3ـ3ـ قانون تكرار گوتنبرگ ـ ريشتر:

 

[4] گوتنبرگ و ريشتر در فاصله سال‌هاي بسيار زياد اطلاعاتي براي زلزله‌هاي جنوب كاليفرنيا جمع‌آوري كرده و آنها را برحسب تعداد زلزله‌هايي كه بزرگي آنها در خلال اين دوره از مقادير مختلفي تجاوز مي‌كرد تنظيم كردند.

 

آنها براي تعريف سرعت تجاوز ميانه سالانه (m ) زلزله‌اي به بزرگي m، تعداد تجاوز از هراندازه را به طول پريود زماني تقسيم كرده‌اند. همچنان كه انتظار مي‌رود سرعت ميانه تجاوز سالانه زلزله‌هاي كوچك بيشتر از زلزله‌هاي بزرگ است.

 

متفاوت بودن سرعت سالانه تجاوز براي يك اندازه خاص معمولا به دوره بازگشت زلزله‌هاي بزرگتر از آن اندازه نسبت داده مي‌شود. هنگامي‌كه لگاريتم سرعت سالانه زلزله‌هاي جنوب كاليفرنيا در مقابل اندازه آنها رسم شد يك رابطه خطي مشاهده شد. قانون گوتنبرگ ـ ريشتر در نتيجه براي تكرار زلزله‌ها به‌صورت زير به‌دست مي‌آيد:

 

 

كه در آنجا m سرعت ميانه تجاوز سالانه از اندازه m وa ميانه تعداد سالانه زلزله‌هاي با اندازه بزرگتر يا مساوي صفر و b بيان‌كننده احتمال نسبي زلزله‌هاي كوچك و بزرگ است.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

4. تاثير زلزله برتونل‌ها (به‌عنوان شاخصي براي معادن زيرزميني):

 

 

4ـ1ـ اثر وضعيت قرارگيري تونل:

 

مشخصات و ويژگي‌هاي تونل‌ها و نحوه ساخت آنها در تاثيرپذيري آنها از زلزله موثراست. در اين بخش وضعيت قسمت‌هاي مختلف مربوط به تونل‌ها بيان شده و اثر هركدام در تاثيرپذيري تونل‌ها را بررسي مي‌كنيم:

 

 

الف ـ عمق تونل:

 

تونل‌ها در مقابل زلزله، نسبت به ساير سازه‌هاي سطحي بسيار پايدارترند چرا كه جابه‌جايي زمين، دامنه حركات، شتاب و سرعت ذره‌اي زمين عموما با زياد شدن عمق، كاهش مي‌يابد. مخصوصا اگر زمين نرم باشد، به طوري كه در مواردي شتاب زلزله در عمق بيش از 50 متر، حدود 40 درصد كاهش يافته است.

 

البته ذكر اين نكته نيز ضروري است كه اگرچه شتاب و بعضي پارامترهاي ديگر در عمق زمين كمتر از لايه‌هاي سطحي است ولي فركانس زلزله به منبع توليد موج بستگي دارد و تابع عمق زمين نيست. البته بايد به اين نكته نيز توجه داشت كه ميزان جابه‌جايي ناشي از گسلش در عمق بيشتر از سطح است.

 

 

ب ـ شكل و اندازه تونل:

 

هرچقدر مقطع تونل بزرگتر باشد، حساسيت آن به زلزله بيشتراست. يكي از موارد، بزرگ بودن موضعي تونل‌ها، در تقاطع‌ها است. همچنين وجود دو يا چند تونل در كنار هم معمولا باعث تمركز تنش‌هاي استاتيكي در محيط بين تونل‌ها مي‌شود. همين حالت در هنگام گذر موج زلزله كه نوعي تنش است، اتفاق مي‌افتد.

 

 

ج ـ وضعيت لايه‌بندي و جنس زمين:

 

امواج توليد شده در حين حركت، تحت تاثير خواص زمين قرار مي‌گيرند. امواج فشاري و برشي در سطح برخورد با لايه‌هاي مختلف دچار انكسار و انعكاس مي‌شوند و اين باعث افزايش يا كاهش دامنه نوسان‌ها مي‌شود. ازطرف ديگر، شرايط و وضعيت خاك تحت‌الارضي و حتي توپوگرافي يك ناحيه ممكن است عامل افزايش اساسي در شدت جنبش‌هاي سطح زمين شود. تقويت شتاب در انباشته‌هاي نرم بيشتر از مقدار آن در انباشته‌هاي سفت است.

 

 

دـ روش‌هاي مختلف براي ساخت تونل‌ها:

 

با توجه به شرايط ساختگاهي و زمين ساختي روش مناسب انتخاب مي‌شود. روش‌هايي كه بيشتر معمول هستند روش حفاري ،آتشباري و خاكبرداري است. نحوه ساخت تونل، تاثير بسيار زيادي بر اثرپذيري از امواج زلزله دارد، چرا كه در روش حفاري، خاك اطراف كاملا دست نخورده باقي مي‌ماند و از طرف ديگر اين‌گونه تونل‌ها معمولا در جايي ساخته مي‌شوند كه عمق قرارگيري تونل زياد باشد، ولي در تونل‌هاي سطحي مانند تونل‌هاي مترو، اغلب از روش خاكبرداري و پوشش سيماني استفاده مي‌شود[3].

 

 

هـ ـ گسلش (جابه‌جايي و گسيختگي در گسل):

 

گسلش از ويژگي‌هاي زلزله به‌شمار نمي‌رود، در حوزه تونلسازي، به دليل ويژگي اصلي اين سازه‌ها كه طولاني بودن آنها است، احتمال تقاطع اين سازه‌ها با محل گسلش، بسيار زياد و تقريبا امري اجتناب‌ناپذير است. به‌دليل اهميتي كه گسلش در امر تونلسازي دارد، اين موضوع به صورت جداگانه در بخش بعدي مورد بررسي قرارگرفته است.

 

 

5ـ اهميت مطالعه گسلش در طراحي تونل‌ها و ساختگاه‌هاي زيرزميني:

 

جابه‌جايي برشي در يك پهنه باريك در دو طرف گسل آثار تخريبي شديدي بر روي سازه‌هاي زيرزميني خواهد داشت. تنش‌هاي حاصل از گسلش در مقاطع تونل يا ساير سازه‌هاي زيرزميني، مي‌توانند به مراتب از تنش‌هاي حاصل از لرزش و ارتعاش بيشتر باشند. طراحي تونل‌ها به نحوي كه بتوانند در برابر جابه‌جايي‌هاي چند سانتيمتري تا چند متري ناشي از گسلش مقاومت كنند، نيز از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيست، بدين لحاظ، مطالعه خطرگسلش در مسير يك تونل و يا ساير سازه‌هاي زيرزميني از اهميت خاصي برخوردار است.

 

در واقع بسياري از سازه‌هاي زيرزميني و به‌خصوص تونل‌هاي معادن كه داراي تقاطع‌هايي با گسل‌ها هستند باعث آسيب‌پذيري آنها بر اثر حركت گسل مي‌شود. به همين جهت در حين بررسي‌هاي ساختگاه براي ساخت سازه‌هاي زيرزميني بايد به وجود گسل‌ها توجه خاصي شود تا بتوان با شناخت كامل آنها، پيشگيري‌هاي لازم را در جهت كاهش ميزان صدمات ناشي از گسلش انجام داد.

 

در اين راستا، نه تنها مكان گسل‌هاي فعال بايد دقيقا شناسايي شود، بلكه بايد نوع گسل و نحوه حركت گسل در گذشته، انتخاب مناسب براي طراحي و اهميت و يا تاثير گسلش در كاربري سازه زيرزميني نيز دقيقا بررسي شود[6]. جابه‌جايي گسل ميزان حركت آن را در جهات مختلف نشان مي‌دهد.

 

حركت‌هاي گذشته گسل‌ها مي‌توانند براي پيش‌بيني نوع حركت، ميزان جابه‌جايي و زمان احتمالي گسلش در آينده مورد استفاده قرار گيرند و انتخاب رويداد مناسب نيز مي‌تواند امكان طراحي بهينه و اقتصادي سازه را فراهم آورد.

 

تاثير گسلش بر كاربري طرح نيز بايد به دقت مشخص شود.[3] به عنوان مثال، در تونل‌هاي راه‌آهن حساسيت زيادي در برابر جابه‌جايي وجود دارد، زيرا، امكان قطع شدن ريل‌ها يا مختل شدن سيستم آنها به واسطه جابه‌جايي حاصل از گسلش خسارات زيادي ايجاد مي‌كند.

 

در مقابل در تونل‌هاي انتقال آب حتي اگر جابه‌جايي قابل‌توجهي نيز رخ دهد خطر جاني زياد نخواهد بود و سيستم انتقال آب نيز مي‌تواند با مقداري تفاوت در دبي به كار خود ادامه دهد.

 

 

5ـ1ـ تخمين ميزان جابه‌جايي گسل‌ها:

 

عبوردادن تونل‌ها و ديگر سازه‌هاي خطي از مناطقي كه فاقد گسل هستند معمولا به سادگي امكان‌پذير نيست. بنابراين لازم است كه ميزان جابه‌جايي گسل‌ها براي ارزيابي در طراحي از قبل محاسبه شود.

 

اين ارزيابي مي‌تواند بر روي گسل خاصي كه از محل ساخت سازه زيرسطحي مي‌گذرد و يا بر پايه تحليل گسيختگي‌هاي سطحي لرزه‌اي انجام شود.

 

مورد اول احتياج به مطالعات صحرايي بسياري دارد و در اكثر موارد امكان برآورد صحيح و مطمئن از آن وجود ندارد.

 

در واقع حتي در پهنه‌هاي گسله كاملا شناخته شده‌اي نظير گسل سن آندرياس و يا گسل آناتولي، تعداد گسيختگي‌هاي كاملا شناخته شده نسبتا كم است و پيش‌بيني جابه‌جايي بر اثر داده‌هاي محلي نمي‌تواند چندان قابل اعتماد باشد.

 

در واقع با اين كار نمي‌توان مطمئن شد كه گسلش‌هاي آينده از مقدار برآورد شده با داده‌هاي محلي بيشتر باشد. بنابراين، در اكثر نواحي فعال لرزه‌اي بهترين تخميني كه از جابه‌جايي و گسلش مي‌تواند انجام شود براساس داده‌هاي جهاني است.

 

بر اين اساس روابط زيادي جهت تعيين رابطه بين ميزان جابه‌جايي گسل نسبت به مولفه‌هاي ديگري ارائه شده است كه از آن ميان مي‌توان به دو رابطه كه توسط دكتر نوروزي و همكاران در سال 1371 ارائه شده است اشاره كرد:[3] شكل(5):

 

 

(بزرگاي موج سطحي(Ms) و جابه‌جايي حاصل از گسلش (D برحسب متر)

رابطه و نمودار در شكل 6 نشان‌دهنده رابطه بين طول گسل و جابه‌جايي حاصل از گسلش است:

كه شامل رابطه‌هاي زيراست:

 

 

5ـ2ـ اقدامات لازم جهت جلوگيري خسارات ناشي از گسلش:

 

معمولا طراحي تونل‌هاي معدني يا ساير سازه‌هاي زيرزميني به‌گونه‌اي كه بتوانند در برابر گسلش مقاومت كنند، اقتصادي نيست.

 

لذا سعي مي‌شود كه با تعيين محل دقيق گسل‌ها با روش‌هاي زمين‌شناسي و ژئوفيزيكي از برخورد تونل‌ها با آنها حتي‌المقدور ممانعت به عمل آيد. اين عمل به خصوص در نواحي فعال زمين ساختي و در مورد سازه‌هاي خطي نظير تونل‌ها مشكل است.

 

چنانچه امكان دوري از گسل مقدور نباشد، معمولا با قبول مقداري جابه‌جايي در مقطع تونل سعي مي‌شود كه در محل برخورد تونل با گسل اتصالاتي تعبيه شود تا صدمات را به حداقل ممكن كاهش دهد و امكاناتي نيز براي بازسازي سريع در نظر گرفته شود.

 

بدين منظور مي‌توان با استفاده از نقاط ضعف عمدي در تونل (نظير درزه‌هاي ساختماني و...) صدمات را در قسمت‌هاي خاصي متمركز كرد. روش ديگر كاهش صدمات ناشي از گسلش در تونل‌ها، افزايش سطح مقطع در محل تقاطع با گسل است.

 

در اين مورد در محل برخورد تونل و گسل، سطح مقطع را به اندازه جابه‌جايي قابل انتظار بر اثر گسلش بزرگتر در نظر مي‌گيرند و قسمت اضافي را با سنگ ريزه پر مي‌كنند. چنانچه گسلش اتفاق افتد، سطح مقطع حاصله برابر با سطح مقطع مفيد مورد نياز است. اين عمل در مورد خط متروي لوس آنجلس انجام شده است.

 

در اين تونل زيرزميني در محل برخورد تونل با گسل ‌هاليوود سطح مقطع به اندازه دو متركه برابر با حداكثر جابه‌جايي محتمل ناشي از گسلش بود بزرگتر از سطح مقطع سايرنقاط، طراحي و اجرا شد و قسمت اضافي با سنگ ريزه پرشد. شكل (7) نحوه طراحي را در محل برخورد با گسل‌هاليوود نشان مي‌دهد[ 3].

 

 

5ـ3ـ پيشنهادات ارائه شده براي محل برخورد گسل‌ها با تونل[7]:

 

ـ درزه‌هاي لرزه‌اي در فواصل نزديكي قرار داده شوند.

 

ـ مقاومت برشي كل اطراف درزه‌ها طوري باشد كه رابطه صادق باشد. در اين رابطه R مقاومت برش درزه، q حداقل بار طراحي عرضي بر واحد طول مجرا و L فاصله بين درزه‌ها است.

 

ـ اگر ناحيه گسله، فعال تشخيص داده شده است و يا مجرا بسيار حائز اهميت باشد، در انتهاي تجهيزات نگهدارنده و نواحي ضعيف مجرا بايد مقاوم‌سازي انجام گيرد.

 

ـ اگر امكان تغييرمكان زيادي وجود دارد سطح مقطع بزرگتر از حد مورد نياز طراحي و ساخته شود.

 

ـ در نواحي گسله، تغييرات در هندسه مجرا (به جز در درزه‌هاي لرزه‌اي) تغييرات ناگهاني جهت تقاطع‌ها، نبايد انجام شود.

 

ـ سيستم پوشش بايد به گونه‌اي طراحي شود كه در اثر حركت گسل كارآيي خود را از دست ندهد. به اين منظور مي‌توان پوشش را در نقاط ضعف به صورت نواري در عرض تونل و با مصالح انعطاف‌پذير، نظير ورقه‌هاي فولادي اجرا كرد.

 

ـ افزايش ضريب اطمينان در طراحي ورودي يا خروجي تونل‌ها.

 

6. علت اهميت بررسي ارتعاشات زلزله در مورد گسلش:

 

هرچند گسيختگي زمين در اثر گسلش، روانگرايي و زمين لغزش مي‌تواند اثرات ويرانگري را بر سازه‌هاي زيرزميني وارد كند، ولي صدمات ناشي از ارتعاشات زلزله به دلايل زير به مراتب مهمتر از اين صدمات هستند:

 

ـ صدمات ناشي از گسيختگي (نظير گسلش يا زمين لغزش) در نواحي خاصي اتفاق مي‌افتند كه مي‌توان با مطالعه دقيق زمين‌شناسي مهندسي از قبيل اين نواحي را شناسايي كرده و تمهيداتي را در آنها در نظر گرفت ولي ارتعاش مي‌تواند در اثر جنبش هرگسلي در فواصل دور يا نزديك به فضاهاي زيرزميني ايجاد شود و شدت آن نيز مي‌تواند بسيار متغير باشد.

 

ـ ارتعاش منحصر به قسمت خاصي از تونل يا فضاي زيرزميني نمي‌شود و خسارت حاصله در كل مسير تونل يا فضا مي‌تواند ايجاد شود ولي گسلش يا زمين لغزش (و تا حدودي روانگرايي) در قسمت‌هاي محدودي از مسير اثر مي‌گذارند و به كل سيستم آسيب نمي‌رسانند.

 

ـ ارتعاشات ناشي از زلزله مي‌تواند به شكل امواج مختلف طولي، عرضي يا برشي فضاي زيرزميني را تحت تاثير قرار دهند و لذا تغيير شكل‌هاي گوناگوني در مقاطع يا سازه‌هاي زيرزميني در اثر ارتعاش امكان وقوع دارد.

 

امواج اوليه يا P كه به موازات محور طولي تونل يا سازه زيرزميني انتشار مي‌يابند، تونل را در جهت طولي دچار فشار يا كشش مي‌كنند كه مي‌تواند باعث ايجاد ترك‌هاي كششي يا خردشدگي‌هاي فشاري در امتداد آن شود.

 

امواج برشي يا S كه بخش اصلي انرژي را انتقال مي‌دهند، چنانچه در جهت طولي تونل انتشار يابند باعث ارتعاش در جهت عمود برمحور تونل شده و با ايجاد جابه‌جايي‌هاي برش، آسيب‌هاي زيادي را به فضاي زيرزميني وارد مي‌كنند.

 

چنانچه جهات برخورد اين امواج با تونل مايل يا عمود بر محورتونل باشد، باز هم اشكال ديگري از تغيير مكان در فضاي زيرزميني ايجاد مي‌شود. در حالي‌كه گسيختگي‌هاي ناشي از گسلش يا زمين لغزش معمولا جهت تغيير شكل از بررسي‌هاي ساختگاهي قابل پيش‌بيني است.

 

 

7. بررسي بيشينه شتاب زمين براي سازه‌هاي زيرزميني:

 

از معيارهاي مهم در طراحي و علت اصلي آسيب‌ها، بيشينه شتاب سطح زمين در هنگام زلزله است كه براساس ضريبي از g شتاب جاذبه زمين سنجيده مي‌شود. اگر شتاب سطحي بيشينه تا g2/0 باشدآسيبي به تونل وارد نمي‌شود و چنانچه اين شتاب بين g2/0 تا g5/0 باشد، صدمات خفيف را شاهد خواهيم بود و از شتاب بيشينه g5/0 به بالا، انتظار آسيب‌هاي شديدتري را خواهيم داشت. (شكل 8)

 

شكل 8 نشان‌دهنده اين است كه سازه‌هاي زيرزميني در برابر زلزله نسبت به سازه‌هاي سطحي آسيب‌پذيري كمتري دارند ولي سازه‌هاي ايمن و مقاومي نيستند و لذا براي طراحي و ساخت آنها هم بايد دقت بيشتري مبذول شود.

 

در مورد تونل‌هاي معدني بايد خاطر نشان كرد كه موارد ديگري چون انفجار،كار با ماشين‌هاي حفرتونل تمام مقطع و يا اينكه ديگر انواع ماشين‌ها موجب شدت يا كم شدن اثر زمين لرزه‌ها بر روي تونل‌هاي معدني مي‌شوند. [8]

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

spu7z480pzrd6g2rgnmx.jpg

 

 

8. اثرامواج مختلف برسازه زيرزميني:

 

8ـ1ـ امواج فشاري:

 

امواج فشاري PW، معمولا همراه با امواج برشي افقي Hsw هستند. HSW مولفه قائم و PW مولفه محوري امواج فشاري است.

 

PW بر روي سازه‌هاي زيرزميني فشار و كشش طولي ايجاد مي‌كند در حالي كه HSV سازه خاكي را به جنبش جانبي وادار مي‌كند.

 

HSW اثري جدي بر روي سازه‌هاي بلند دارد ولي تاثير چنداني بر روي سازه‌هاي زيرزميني ندارد.

 

تونل‌ها و سازه‌هاي زيرزميني طولي انعطاف‌پذير، براساس انعطاف‌پذيري اتصال حلقوي بر اثرات امواج Hsw فائق مي‌آيند.

Pw سريع‌ترين موج انتشار يافته از زلزله است بنابراين نخستين موجي است كه ساختگاه سازه خاكي را تحت تاثير قرار مي‌دهد.

 

 

8ـ2ـ امواج برشي قائم:

 

امواج برشي قائم اصلي‌ترين نوع امواجي هستند كه حدودا شامل دوسوم انرژي آزاد شده هستند vsw باعث جابه‌جايي قائم سيستم سازه‌اي مي‌شود كه براي سازه‌هاي بزرگ بسيارخطرناك است ولي تاثير زيادي بر روي تونل‌ها و سازه‌هاي زيرزميني ندارد زيرا كه اثر آن را به‌وسيله اتصالات انعطاف‌پذير جذب مي‌كند.

 

Vsw نسبت به Hsw كندتر حركت مي‌كند، لذا فاصله زماني بين Hsw,vsw كاملا وابسته به فاصله ساختگاه تا مركز است.

 

 

8ـ3ـ امواج رايلي:

 

در امواج رايلي، جهت چرخش ذرات در بالاترين قسمت آنها، خلاف جهت حركت موج است و حركات ذرات در سطح مسير به صورت بيضي است كه قطربزرگ آن عمود بر انتشار موج است.

 

امواج رايلي همانند امواج برشي قائم براي سازه‌هاي بزرگ عمل مي‌كنند. سيستم‌هاي زيرزميني محتمل تغيير مكان‌هاي قائم براساس ارتفاع آنها مي‌شوند.

 

 

8ـ4ـ امواج لاو:

 

اين امواج شكل ويژه‌اي از امواج Hsw هستند كه جابه‌جايي‌هاي جانبي با عمق خاك كاهش مي‌يابد.

اين امواج تنها عامل تهديدكننده سازه‌هاي زيرزميني هستند.

 

سازه تحت تاثير اين امواج محتمل تغييرات ديناميكي جانبي مي‌شود. مقدار جابه‌جايي جانبي بين بالا و پايين سازه متفاوت است.

 

اگراضافه تنش ايجاد شده توسط امواج لاو، از مرز ايمني فزوني يابد، سختي جانبي سازه زيرزميني بايد براي متناسب شدن با شرايط بارگذاري افزايش يابد. [8]

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

9. بررسي تغيير شكل‌هاي ايجاد شده در تونل:

 

پاسخ فضاهاي زيرزميني در برابر ارتعاشات ناشي از زلزله مي‌تواند به سه شكل تغييرشكل‌هاي محوري ـ انحنايي(خمشي) و حلقه‌اي باشد.

 

 

9ـ1ـ تغيير شكل‌هاي محوري و انحنايي:

 

تغييرشكل‌هاي محوري معمولا زماني رخ مي‌دهد كه امتداد انتشار موج و امتداد تونل تقريبا موازي باشد.

در صورت وقوع چنين حالتي، مناطق اطراف تونل تحت كشش و فشار متناوب قرار مي‌گيرند.

 

تغيير شكل‌هاي انحنايي زماني اتفاق مي‌افتد كه امتداد موج و امتداد تونل مايل باشد و چون معمولا تنش حاصل از موج زلزله در بالا و پايين تونل نامتقارن است، تغيير شكل‌ها در هر صورت خمشي خواهد بود.

 

تنش‌هاي ديناميكي حاصل از امواج لرزه‌اي به تنش‌هاي استاتيكي موجود در جداره تونل يا فضاي زيرزميني و سنگ‌هاي مجاور آن افزوده مي‌شوند.

 

در اثر افزايش تنش‌هاي فشاري حاصل از بارگذاري ديناميكي امكان ايجاد خردشدگي و حالت پوسته شدن در محيط فضاي زيرزميني وجود دارد.

 

تنش‌هاي لرزه‌اي كششي باعث كاهش تنش‌هاي استاتيكي فشاري موجود در محل شده و اين خود ايجاد تنش‌هاي كششي مي‌‌كند كه نتيجه آن بازشدن درزه‌ها و در نتيجه كاهش مقاومت برشي، سست شدن پيج سنگ‌ها و نهايتا ريزش سنگ از سقف يا جداره‌هاي تونل است.

 

براي تعيين تغيير شكل‌هاي محوري و انحنايي مي‌توان از مدل‌هاي يك بعدي استفاده كرد.

شايد ساده‌ترين راه بدين منظور در نظرگرفتن تونل به عنوان يك تيرسازه‌اي و انجام تحليل‌هاي مربوطه روي آن باشد.

 

اما براي مغارها و تونل‌هاي بزرگتر لازم است از مدل‌هاي سه بعدي جهت برآورد اين تغييرشكل‌ها استفاده كرد. روابط زير مي‌توانند جهت تخمين تنش‌هاي ميدان آزاد به كارروند.[3]

 

 

 

 

در اين روابط:

 

، حداكثرتنش محوري max ،حداكثر تنش برشي ،دانسيته مصالح.Vp، سرعت موجVpeak،p ، سرعت اوج ذره‌اي در جهت انتشار. Vs، سرعت موج s Vn,peak، سرعت اوج ذره‌اي در جهت عمود برانتشار.

 

 

9ـ2ـ تغييرشكل حلقه اي:

 

تمركز تنش‌هاي حلقه‌اي حاصل از تغييرشكل را مي‌توان با استفاده از روابط مربوط به ميدان آزاد تنش به شرح زيربرآورد كرد.

 

رابطه (8)

 

رابطه (9)

 

در اين روابط k1 فاكتور تمركزتنش ديناميكي براي موج p است و k2 فاكتور تمركزتنش ديناميكي براي موج s است و مطابق شكل 9 تعيين مي‌شود.

 

 

10. برآورد خطرآسيب پذيري تونل‌ها: [3]

 

داده‌هاي ورودي مورد نياز :

 

ـ مكان ژئوفيزيكي تونل‌ها(طول و عرض).

 

ـ حداكثر شتاب زمين و حداكثر جابه‌جايي زمين (PGD,PGA) در محل تونل.

 

ـ كلاس‌بندي تونل‌ها.

 

تعاريف مربوط به سطح آسيب به تونل‌ها:

 

ـ DS1 بدون آسيب.

 

ـ DS2 آسيب جزئي.

 

آسيب جزئي به تونل‌ها شامل ترك‌هاي جزئي در پوشش تونل (خرابي فقط نياز به يك تعمير سطحي داشته باشد) و افتادن چند سنگ و يا نشت جزئي زمين در ورودي تونل.

 

ـ DS3 خرابي متوسط.

 

به صورت ترك‌هاي متوسط در پوشش و فرو ريزش سنگ تعريف مي‌شود.

 

ـ DS4 خرابي گسترده.

 

به صورت نشست‌هاي جدي در ورودي تونل و ترك‌هاي گسترده در پوشش تونل.

 

ـ DS5 خرابي كلي.

 

ترك‌هاي جدي در پوشش تونل كه ممكن است شامل ريزش احتمالي باشد.

 

 

10ـ1ـ برآورد خطر براي تونل‌هاي معدني:

 

به علت تفاوت ساختاري تونل‌هاي معدني كه داراي قابليت زياد باربري و مجبور به تحمل ساير عوامل (مانند انفجار، نوع ماشين‌هاي حفاري و...) نيز هستند برآورد خطر براي آنها بسيارمشكل است و نياز براي مطالعه بيشتر در اين زمينه را روشن مي‌سازد.

 

به دليل عدم وجود يك منحني خاص براي تونل‌هاي معدني از نمودار منحني خرابي در سطوح مختلف براي همه تونل‌ها، بر‌اي بررسي تونل‌هاي معدني استفاده مي‌كنيم [3] كه قسمت عمودي نمودار نشان‌دهنده ميزان خرابي‌ها است. (شكل 10)

 

اين شكل نشان‌دهنده اين است كه هر چه ميزان تغيير شكل كمتر باشد ميزان خرابي‌ها به حداقل خواهد رسيد.

 

11. تفاوت عملكردي تونل‌هاي معادن:

 

الف ـ روش حفاري:

 

در معادن، تونل‌ها معمولا به وسيله تجهيزات حفاري دستي(مثل پيكور) و يا اينكه به روش انفجار حفاري شده و به سوي جلو پيش مي‌روند بايد اثر اين موارد را نيز در نظر گرفت.

 

چنانچه خود اين انفجارها باعث ايجاد يك سري ناهمگني‌ها در تونل مي‌شود كه مي‌تواند عامل تحريك كننده مثبتي براي خرابي در هنگام لرزش‌هاي بزرگتر و پايه‌اي توسط زلزله باشد.

 

 

ب ـ جنس لايه معدني:

 

جنس لايه كه تونل در آن يا براي رسيدن به آن حفر مي‌شود در نوع تاثير امواج زلزله بر روي تونل نقش انكارناپذيردارد.

 

 

ج ـ وجود آب در تونل:

 

وجود آب در تونل هم مي‌تواند باعث سستي لايه‌ها شده و سبب تشديد اثر امواج زلزله و ايجاد حالت‌هاي روانگرايي يا لغزش در تونل شود.

 

 

دـ گسلش:

 

از آنجا كه برخي از انواع گسل‌ها محل مناسبي براي حركت محلول‌هاي كاني ساز هستند، پس ممكن است كه پديده گسلش و بزرگي اثرات در تونل‌هاي معادن با شدت بيشتري ديده شود (اثرات گسلش در قسمت قبل بحث شد)

 

 

ي ـ اندركنش تونل و سازه‌هاي مجاور:

 

مسلما اثراندركنش ديناميكي سازه‌هاي مجاور تونل بر روي بار وارده بر روي آنها به هنگام زلزله خيلي موثر است كه اين اندركنش بستگي به فاصله بين تونل با تونل يا سازه‌هاي ديگر اطرافش دارد كه نسبت به قطر تونل‌ها سنجيده مي‌شود بنابراين در معادن بايد دقت كرد كه اين فاصله‌ها (مخصوصا بين دو تونل و ديوار بين آنها) به خوبي و با ايمني بالايي در نظر گرفته شود. مسلما اينها تنها موارد موجود نيستند كه در مورد تونل‌هاي معدني بتوان مطرح كرد و به شدت نياز به مطالعه اين موارد در جامعه احساس مي‌شود.

 

در ساير موارد مي‌توان گفت آنچه كه در مورد تونل‌ها و سازه‌هاي زيرزميني ديگر بحث شد در مورد تونل‌هاي معدني نيز صادق است[5].

 

12. مدل‌هاي خرابي تونل‌ها:

 

1. تغيير شكل مقطع تونل،

 

2. به وجود آمدن ترك يا بازشدن درزه‌ها،

 

3. ريزش از سقف يا ديواره‌ها،

 

4. جابه‌جايي محور تونل در محل تقاطع با گسل[3]،

 

5. پوسته‌اي شدن سقف و ديواره‌ها كه در اثر انعكاس امواج فشاري در برخورد با سطح تونل به وجود مي‌آيد،

6. آسيب در ورودي و خروجي تونل كه البته اين نوع آسيب‌ها از نوع آسيب‌هاي سطحي هستند[7]

 

13. عوامل آسيب رساننده به تونل‌ها در هنگام زلزله:

 

1. حركت گسل‌هاي متقاطع با تونل،

 

2. لغزش بلوك‌هاي سست، شكست زمين و ريزش خاك.

 

3. لرزش و ارتعاش و آسيب ديدگي پوشش،

 

4. تاثير عوامل ناشي از زلزله مثل روانگرايي و زمين لغزش[3]

 

 

14.نتايج مطالعات ثبت شده: [3]

 

بر پايه مطالعات شارما و جاد كه از طي 192 گزارش در 85 مورد زلزله تهيه كرده‌اند نتايج زير را با توجه به پارامترهاي ذكرشده براي تونل‌ها ارائه داده‌اند:

 

ـ 35 درصد از كل موارد آسيب ديده، در عمق كمتر از 50 متر قرار داشته‌اند و براي اعماق بيشتر از 50 متر، به طور قابل ملاحظه‌اي آسيب كمتري مشاهده شده است و براي اعماق بيش از 300 متر آسيب سنگيني ديده نشده است.

 

ـ 73 درصد ازتونل‌هاي واقع در سنگ‌هاي رسوبي و 79 درصد از تونل‌هاي واقع در سنگ‌هاي ريزشي آسيب ديده‌اند و تنها يك درصد از تونل‌هاي واقع در سنگ‌هاي دگرگوني دچار آسيب ديدگي شده‌اند.

 

ـ 42 درصد ازكل موارد آسيب ديده در تونل‌هاي بدون پوشش گزارش شده است، با توجه به اينكه پوشش در تونل‌هاي پوشش دار براي پايداري استاتيكي طراحي شده بودند.

 

ـ بيش از 80 درصد از خرابي‌ها در موارد با بزرگي زلزله بالاي 6 ريشتر هستند.

 

ـ 71 درصد از مواردي كه تا 25 كيلومتري مركز زلزله قرار دارند، دچار آسيب شده‌اند و 75 درصد از كل آسيب ديدگي‌ها در فاصله كمتر از 5 كيلومتر از مركز زلزله مشاهده شده است.

 

ـ در 79 درصد از موارد آسيب ديده، بيشينه شتاب بيش از g51/0 به ثبت رسيده است. در اين نوع جمع‌بندي‌ها، اطمينان به صحت و دقت گزارش‌ها نقش اساسي در نتيجه‌گيري صحيح بازي مي‌كنند.

 

در ضمن بايد توجه داشت كه هرچقدر مجموعه داده‌ها كامل‌تر و بزرگتر باشد، نتيجه‌گيري‌هاي دقيق‌تر و قابل اطمينان‌تري انجام مي‌شود.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

نتيجه‌گيري:

با توجه به مطالب مطرح شده و بررسي نقشه‌ها و جداول و ساير داده‌ها كه به صورت بسيار خلاصه در اين مقاله ذكر شد اهميت ايمني لرزه‌اي و لزوم ايمن‌سازي و مقاوم‌سازي در برابر اين پديده طبيعي يك ضرورت است.

 

با توجه به انواع روش‌هاي مطالعاتي اعم از مطالعه گسل‌ها، مطالعات زمين‌ساختي و با عنايت به پهنه‌بندي و ژئومورفولوژي و همچنين با بررسي عواملي مثل روانگرايي و زمين لغزش ناشي از زلزله و با استناد به روش‌هاي آماري به اين نتيجه مي‌رسيم كه كشور ايران به شدت در معرض خطرات و آسيب‌هاي ناشي از زلزله قرار دارد و بايد براي مقابله با اين خطرات راهكارهاي ايمن‌سازي و مقاوم‌سازي و انواع استانداردهاي رايج در جهان استفاده شود.

 

در بررسي معادن روباز با توجه به ساختار ساختماني اين‌گونه معادن مي‌توان گفت كه علاوه بر نحوه طراحي اجزاي مختلف معدن روش‌هاي استخراج، بارگيري و ساير عوامل نيز برشدت آسيب‌هاي ناشي از زلزله دخالت دارند.

 

در اين‌گونه معادن علاوه بر آثار ويرانگر خود زلزله پديده‌هايي نيز تحت اثر وقوع زلزله احتمال آسيب رساندن به معدن را بيشتر مي‌كنند مانند زمين لغزه و روانگرايي ناشي از زلزله كه ممكن است همزمان يا بعد از زلزله اتفاق بيافتد.

 

در مورد تونل‌ها بايد گفت كه عوامل آسيب رساننده به تونل‌ها در هنگام زلزله عبارتند از:

 

ـ لرزش و ارتعاش و آسيب ديدگي پوشش يا ديواره تونل

 

ـ لغزش بلوك‌هاي سست، شكست زمين و ريزش خاك

 

ـ حركت گسل‌هاي متقاطع با تونل

 

و عواملي كه بر رفتار تونل‌ها در هنگام زلزله‌ها تاثيرگذارند عبارتند از:

 

ـ قطر تونل

 

ـ عمق تونل

 

ـ نوع خاك ساختگاه (رسوبي، سنگي)

 

ـ صليب پوشش تونل

 

ـ منطقه قرارگيري تونل

 

و با توجه به نوع و مدل‌هاي خرابي تونل كه ذكر شده است مي‌توان به اين نتيجه رسيد كه سازه‌هاي زيرزميني برخلاف تصور عمومي، زياد هم در برابر زلزله ايمن نيستند و امكان خرابي در آنها وجود دارد.

 

اميد است با رعايت تمام نكات ايمني و مقاوم‌سازي بيشتر و اصولي و همچنين انجام مطالعات بيشتر و بهتر و به روزرساني سيستم مديريت بحران خسارات و آسيب‌ها را در زلزله‌هاي احتمالي آينده در معادن به حداقل ميزان آن برسانيم.

 

منابع:

 

1. كمك پناه، علي، (1374)، كلان پهنه‌بندي قابليت و احتمال روانگرايي ايران، دومين كنفرانس زلزله‌شناسي و مهندسي زلزله

 

2. نيك‌انديش، نسترن(1373)، زمين لغزش و عوامل آن، مقالات معاونت آبخيزداري جهاددانشگاهي

 

3. وجودي، مهدي،(1382)، تاثيرزلزله برسازه‌هاي زيرزميني، نشريه، پژوهشگاه بين المللي زلزله‌شناسي و مهندسي زلزله

 

4. ‌هالاسي. د. س (1367، چاپ اول) زمين لرزه، (ترجمه عباس كريمي‌بيك‌آبادي)، شركت انتشارات علمي و فرهنگي.

 

 

5.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.
, geological survey

 

6.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.
, global earthquake center

 

7. www.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.
national eartquake information center

 

8.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.
پايگاه ملي داده‌هاي علوم زمين كشور.

 

 

 

دكتر سيدتقي نعيمي، عضو هيات علمي دانشگاه اميركبير و كارشناس رسمي دادگستري

مهندس مهدي مجدخياوي، مهندسي معدن، دانشكده تحصيلات تكميلي، دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران جنوب

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از ۷۵ اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به عنوان یک لینک به جای

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.


×
×
  • جدید...