دانلود تحقیق سد اروک

چکیده : یه مورد مطالعه در استان خراسان رضوی در شمال شرق ایران واقع شده است .

سد ارواک در فاصله 70 کیلومتری شمال غرب شهر مشهد و در فاصله 5/2 کیلومتری ارواک ، در طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی بر روی رودخانه ارواک واقع می گردد .

این سد یک سد خاکی با هسته رسی به ارتفاع 5/55 متر از بستر رودخانه و طول تاج 415 متر و حجم کل مخزن 30 میلیون متر مکعب می باشد .

هدف از ساخت این سد ، تأمین آب شرب شهر مشهد و کشاورزی اراضی پایین دست می باشد .

در این تحقیقات بررسی های زمین شناسی و ژئوتکنیکی برای ساختگاه سه صورت گرفته است .

ساختگاه سد ارواک و مخزن را آهک و آهکهای مارنی سازند مزدوران و چمن و رسوبات کواترنری تشکیل می دهند .

توده های سنگی محل سد براساس رده بندی های مهندسی Q ، RMR و GSI مورد ارزیابی قرار گرفته است براساس این رده بندی ها توده های سنگی محل سد ، در رده سنگهای مناسب قرار دارند .

برای جلوگیری از هدر رفتن آب و بهسازی توده سنگی و پی آبرفتی و ساختگاه سد از نتایج آزمایشهای لوژان و لفران صورت گرفته استفاده شده است و ارائه راهکار مناسب و ارزیابی عملیات تزریق در تکیه گاه چپ سد ارواک مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفته است که نتیجه موفقیت عملیات تزریق می باشد .

فصل اول : کلیات مقدمه احداث سازه های بزرگ معمولاً بر روی زمین های صورت می گیرد که توان باربری کافی جهت آن سازه را داشته باشند ولی همیشه زمین مرغوب در محل احداث سازه وجود ندارد و بلکه خود انسان باید فکری جهت کیفیت زمین محل احداث سازه داشته باشد استفاده از راهکارهای بهسازی شرایط زمین و نحوه بهسازی آن مهمترین خواسته مهندسان طراح تبدیل شده است .

یکی از مهمترین موارد مورد بررسی در ساختگاه سد ، وضعیت زیر پی می باشد .

پی به مجموعه کف دره و تکیه گاهها که سد بر روی آن قرار می گیرد اطلاق می شود و چون سنگ پی ، سد ارواک از سنگهای آهکی و آهکی مارنی و ندرتاً مارن تشکیل شده ، لذا بررسی ویژگی های ژئوتکنیکی این سنگها امری اجتناب ناپذیر به نظر می رسد .

تراوش در پی و تکیه گاههای سد رابطه مستقیم با نوع سازندهای زمین شناسی و میزان خلل و فرج موجود در آنها دارد .

لذا یکی از پارامترهای بسیار مهم در سد سازی تعیین ساختگاه سد و بررسی خصوصیات زمین شناسی مهندسی و ژئوتکنیکی و همچنین عملکرد نیروهای تکنونیکی در منطقه امری ضروری بنظر می رسد .

به همین دلیل پارامترهای زمین شناسی مهندسی و ژئوتکنیکی در ساختکاه سد مورد بررسی قرار گرفته است .

آزمایش لوژان نیز جهت تعین میزان نفوذ پذیری و پی و تکیه گاههای سد ، جهت بهسازی و ارتفاع کیفیت توده و ارائه راهکار مناسب جهت این امر صورت گرفته است .

در پی آبرفتی نیز چون رسوبات آبرفتی در حدود 21 متر ضخامت دارند و سد بر روی پی آبرفتی قرار می گیرد .

آگاهی از مشخصات این رسوبات ضروری است .

به این منظور آزمایشات آزمایشگاهی بر روی نمونه های اخذ شده از گمانه ها و آزمایش نفوذ پذیری لفران در صحرا بر روی آنها انجام شده است .

در ادامه بررسی تزریق پذیری در تکیه گاه چپ سد ارواک صورت گرفته و نتایج تزریق مورد ارزیابی قرار گرفته است .

اهداف و اهمیت موضوع هدف اصلی طرح ، تأمین آب شرب شهر مشهد و آب مورد نیاز برای کشاورزی اراضی پایین دست سد می باشد .

براساس برآورد انجام شده .

62/0 آب تنظیمی که معادل 97/18 میلیون متر مکعب است جهت آب شرب مشهد اختصاص می یابد.

آبی که به شهر مشهد اختصاص یافته است به لحاظ توریستی بودن شهر مشهد و نیازهای فراوان این شهر به آب شرب حایز اهمیت فراوان می باشد .

بقیه آب موجود در سد معادل 38/0 آب تنظیمی سالیانه جهت مصارف کشاورزی می باشد.

از آنجا که در منطقه محل طرح و در اراضی پایین دست محل سد روستاهای ارواک ، فوشان ، پریشته ، دوله ، شیرین ، شوک و خوزستان با جمعیتی معادل 8674 نفر قرار دارند ، اجرای این طرح می توان اثرات سودمندی در منطقه داشته باشد .

با توجه به اینکه شغل اصلی روستائیان منطقه کشاورزی است و در این منطقه حدود 2500 هکتار اراضی کشاورزی وجود دارد اجرای این طرح باعث رونق بیشتر کشاورزی و مانع از مهاجرت روستائیان به شهر می گردد .

بطور کلی در این تحقیق اهداف زیر بررسی شده است : 1- بررسی وضعیت زمین شناسی عمومی منطقه ، زمین شناسی مخزن ، زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی ساختگاه سد .

2- بررسی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مغزه های سنگی بدست آمده از گمانه ها .

3- ارزیابی و تحلیل داده های بدست آمده حاصل از حفر گمانه های اکتشافی 4- تعیین پارامترهای ژئوتکنیکی پی آبرفت 5- بررسی پارامترهای ژئوتکنیکی توده سنگهای ساختگاه سد 6- طبقه بندی مهندسی توده سنگهای آهکی و آهک مارنی ساختگاه سد 7- روشهای بهسازی ساختگاه سد 8- ارزیابی روند تزریق در گمانه های تزریق شده مختصات جغرافیایی ساختگاه سد محل سد مذکور در استان خراسان رضوی و در فاصله 70 کیلومتری شمال غرب شهر مشهد مقدس بر روی یکی از سرشاخه های فرعی کشف رود بنام رودخانه ارواک واقع گردیده است ، محل این سد در طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی می باشد .

مشخصات فنی سد نوع سد سد خاکی با هسته رسی موقعیت 70 کیلومتری شمال غرب شهرستان مشهد نام رودخانه ارواک هدف سد مخزنی جهت تأمین آب شرب و کشاورزی متوسط آورد سالانه رودخانه 77/33 میلیون متر مکعب ارتفاع از پی 5/55 متر طول تاج سد 410 متر عرض تاج سد 10 متر حجم بدنه سد 45/1 میلیون متر مکعب حجم کل مخزن سد در تراز نرمال 30 میلیون متر مکعب حجم مفید مخزن 92/23 میلیون متر مکعب حجم مرده مخزن 08/6 میلیون متر مکعب آب قابل تنظیم سالانه 3/30 میلیون متر مکعب نوع سر ریز اوجی استاندارد با شوت و باکت پرتابی ظرفیت سرریز 7/698 متر مکعب در ثانیه حجم آب خروجی از سرریز 05/1 میلیون متر مکعب طول تونل انحرافی 245 متر قطر تونل انحرافی 4 متر رقوم تاج سد از سطح دریا 5/1303 متر رقوم نرمال از سطح دریا ( کف مخزن ) 1250 متر تراز نرمال آب در مخزن 1295 متر از سطح دریا تراز تقریبی افقی مخزن پس از 50 سال بهره برداری 1260 متر از سطح دریا راههای دسترسی به سد در مسیر جاده مشهد – قوچان ، سمت راست جاده ( حدود 20 کیلومتری مشهد ) شهر طوس قرار دارد ، محل سد در شمال غرب شهر طوس ( حدود 41 کیلومتری) بعد از روستای ارواک به فاصله 5/2 کیلومتری از آن قرار دارد ( شکل 1-1 ) بررسی آب و هوای منطقه و محل پروژه محل سد ارواک در حوضه رسوبی کپه داغ در شمال شرق ایران قرار دارد .این حوضه در امتداد رشته کوههای بلند البرز قرار دارد .

روند اصلی این حوزه شرقی – غربی بوده و به موازات البرز واقع می باشد .

با توجه به روشهای آماری حداکثر بارش محتمل حوزه آبریز ارواک 5/209 میلیمتر اسن و متوسط بارندگی سالانه حوزه آبریز ، محل سد و اراضی پایاب به ترتیب 304 ، 237 و 236 میلیمتر محاسبه گردیده است .

متوسط ماهانه بارندگی در محل سد در جدول (1-1) آمده است .

جدول 1-1- متوسط بارندگی محل سد ارواک به میلی متر فروردین اردیبهشت خرداد تیر مرداد شهریور مهر آبان آذر دی بهمن اسفند 9/51 5/31 7/8 8/0 5/1 1/1 7/5 2/16 7/20 3/27 4/29 2/42 دمای متوسط سالانه 2/7 درجه سانتیگراد برای حوزه و 12 درجه سانتیگراد برای محل طرح مورد نظر است .

مطالعات و بررسی های قبلی مطالعات شناسایی این طرح توسط کمیته آب جهاد خراسان در سال 1365 انجام گرفته است و محل محتمل به عنوان بهترین گزینه جهت احداث سد و سازه های وابسته در نظر گرفته شده است .

مطالعات مرحله اول نیز در سال 1373 از طرف شرکت سهامی آب منطقه ای خراسان به شرکت مهندسین مشاور آب ؟؟؟

واگذار شده و این شرکت به عنوان مشاور تا پایان پروژه سد اوراک انتخاب گردیده است.

روش مطالعه 1-8-1- مطالعات زمین شناسی مطالعات زمین شناسی این طرح با استفاده از گزارش مرحله شناخت وشناسایی ، نقشه های زمین شناسی منطقه ، نقشه های توپوگرافی ، بررسی های صحرایی و استفاده از GPS ( موقعیت یاب ماهواره ای ) انجام گردیده است .

1-8-2- مطالعات لیتپولوژیکی برای مطالعه سنگهای تشکیل دهنده ساختگاه سد و مخزن تعدادی نمونه دستی برداشت شده و مطالعات بر روی آنها صورت گرفته است .

با توجه به بررسی های صورت گرفته ، توده سنگی ساختکاه سد از آهک ، آهک مارنی و کمی صارن تشکیل شده است که این تشکیلات متعلق به سازنده مزدوران با ین ژوراسیک می باشد .

بخشش ، تحتانی مخزن از تشکیلات چمن بید و مزدوران تشکیل شده است.

در بستر ساختگاه نیز رسوبات کواترنری و نهشته های تراسی و واریزه ای دیده می شوند که در فصلهای بعدی توضیح داده شده است .

1-8-3- مطالعات زمین شناسی ساختمانی در این قسمت به بررسی سنگهای منطقه ای و محلی طرح پرداخته شده است که این بررسی ها بر اساس استاندارد انجمن بین المللی مکانیکی (ISRM) صورت گرفته و خصوصیات مهندسی آنها اندازه گیری و ثبت گردیده اند .

اطلاعات حاصل از برداشت شیب و جهت ناپیوستگی ها با استفاده از نرم افزار Dips 3 (Hoek & Diederichs , 1989) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است .

81-4- مطالعات ژئوتکنیکی مطالعات ژئوتکنیکی جهت بدست آوردن پارامترهای ژئوتکنیکی ، مشخصات فیزیکی و مکانیکی واد پوششی و توده سنگی ، تعیین تراز سطح آب زیر زمینی و انجام آزمایشهای صحرایی با استفاده از بررسی 14 حلقه گمانه اکتشافی صورت گرفته است ( جدول 1-2 ) ،مجموع حفاریهای اکتشافی صورت گرفته در سنگ و آبرفت 5/542 متر می باشد .

ضمن انجام عملیات حفاری اکتشافی آزمایشهای نفوذ پذیری لوفران در آبرفت و لوژان در توده سنگ صورت گرفته و نمونه های حاصله جهت انجام مطالعات آزمایشگاهی به آزمایشگاه ارسال شده است .

از نتایج این آزمایشات در این مقاله و تحقیق استفاده شده است .

مطالعات ژئوتکنیکی جهت بدست آوردن پارامترهای ژئوتکنیکی ، مشخصات فیزیکی و مکانیکی واد پوششی و توده سنگی ، تعیین تراز سطح آب زیر زمینی و انجام آزمایشهای صحرایی با استفاده از بررسی 14 حلقه گمانه اکتشافی صورت گرفته است ( جدول 1-2 ) ،مجموع حفاریهای اکتشافی صورت گرفته در سنگ و آبرفت 5/542 متر می باشد .

این آزمایشها در مجموع 46 مورد آزمایش لفران در آبرفت و 75 مورد آزمایش لوژان در توده سنگ انجام گرفته است .

جدول 1-2- عملیات حفاری ژئوتکنیکی گمانه های اکتشافی در محدوده سد 1-8-5- نقشه های زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی از منابع ذکر شده در تهیه این نقشه ها استفاده شده است که شامل برداشت ها و پیمایشهای صحرایی ، نقشه های توپوگرافی ، نقشه های مرجع و موقعیت یاب ماهواره ای ( GPS ) .

این نقشه ها شامل نقشه محل سد با مقیاس 1:500 و نقشه مخزن شد با مقیاس 1:2000 می باشد .

( پیوست 2 ) هیدرو ایزو پیز یا نقشه تراز آب زیرزمینی که حاصل اندازه گیری آب داخل گمانه های اکتشافی می باشد و تراز آب زیر زمینی قسمتهای مختلف سد را نشان می دهد نیز تهیه شده است ( پیوست 2 ) .

فصل دوم : بررسی روشهای تحقیق و لزووم اجرای طرح 2-1- مقدمه : نیاز به آب بشر از دیرباز برآن داشته است تا از روشهای گوناگونی نیاز خود را برآورده سازد یکی از این راهها سد می باشد .

اکثر فعالیتهای سد سازی در گذشته بر پایه تجربه و بدون استفاده از علوم وابسته صورت می گرفته است .

از اوایل قرن بیستم پیشرفت قابل توجهی در این امر صورت گرفت و نیاز بشر باعث شد تا با این سازه بطور علمی و کلاسیک برخورد شود تاریخچه اجرای سدها و کارهای وابسته نشانگر آن بوده است که هیچ سازه ای در برابر تخریب و استهلاک یا ویرانی ، کاملاً به دور از خطر نیست .

رفتار معدودی از مصالح طبیعی واقعاً همگن می باشد .

پیش بینی تغییر در حالات زمین شناسی یا صالح می بایست برآگاهی کامل از سیستم های کاملاً پیچیده زمین شناسی ، که بخشی از شرایط ناحیه ای – منطقه ای می باشد ، استوار باشد ، در نتیجه علوم کاربردی زمین شناسی از پیش به مثابه بخشی از سرمایه گذاری های انتخاب محل سد و طراحی سدهای بزرگ پذیرفته شود .

2-2- اهمیت احداث سد و انتخاب نوع آن سدها سازه هایی هستند که برای محصور نمودن آب استفاده می شوند که از این آب محصور شده برای مقاصد مختلفی چون آب شرب شهری ، جهت کشاورزی ، تولید نیروی برق ، مقابله با سیلابها و .

.

استفاده می شود .

در بین سدها سدهای چند منظوره نیز وجود دارند که چندین نیاز را برآورده می کنند .

مهمترین عوامل در انتخاب نوع سد ، شکل و زمین شناسی دره محل احداث می باشد در دست رسی بودن مصالح نیز یکی از عوامل موثر در انتخاب نوع سد می باشد .

سدهای خاکی برای آنکه دامنه ای پایدار داشته باشند محتاج قاعده ای گسترده و عریض اند ، در نتیجه این سدها در مقایسه با سدهای بستی دارای ارتفاع مشابه ، تنش های کمتری را بر زمین وارد می کنند .

مصالح سازنده خاکی حالتی شکل پذیر دارند و می توانند تغییر شکل های ناشی از نشست پی را به مراتب بهتر از سدهای بستنی که حالت صلب و یکپارچه دارند .

تحمل کنند از این رو برای مناطقی که سنگ پی مقاوم در نزدیکی سطح زمین قرار ندارد ، سد خاکی ترجیح داده می شود ( معماریان 1377 ) .

2-3- سدهای خاکی سد خاکی یکی از قدیمی ترین تأسیسات ساختمانی است که انسان بدلیل نیازهای اولیه اش در زمینه عملیات کشاورزی و تأمین آب شروب مبادرت به ایجاد آن کرده است .

بطور کلی ، می توان گفت ، سد خاکی ، ساختمان یا تأسیساتی است که بر روی رودخانه یا مسیل و با استفاده سدهای خاکی بدون ملات به منظور ذخیره و بالا آوردن سطح آب در پشت آن ساخته می شود .

بدنه اصلی سدهای خاکی معمولاً از مصالح بدون ملات نظیر لاشه سنگ ، قلوه سنگ ، شن ، ماسه ، لای و رس بطور مخلوط یا مجزا و به صورت همگن یا منطقه بندی شده ساخته می شود .

بنابراین مشخصه کلی این سدها یکپارچه نبودن بدنه اصلی سد است .

( رحیمی ، 1382 ) 2-4- انواع سدهای خاکی سدهای خاکی بر حسب کمیت و کیفیت مصالح بکار برده شده و نیز متناسب با روش ساخت ممکن است به دو صورت طبقه بندی شوند ( رحیمی ، 1382 ) : الف – طبقه بندی بر حسب نوع مصالح 1- سدهای خاکی همگن (Homogneous Earth Dams) 2- سدهای خاکی غیرهمگن با هسته قائم یا شیبدار (Zoned Earth Dams) 3- سدهای سنگریز باغشای نفوذپذیر یا سدهای خاکی غشایی (Rockfill Dams With Impervions Membrane) ب ) طبقه بندی بر حسب روش اجراء : 1- روش ساخت به کمک آب 2- روش ساخت به کمک ماشین آلات تراکم 3- روش ساخت به کمک انفجار 2-5- پی سنگ کربناتی 2-5-1 سنگ آهک سنگهای کربناته به سنگهایی رسوبی اطلاق می شود که بیش از 50 درصد آن کانیهای کربناتی باشد و ممکن است به 90 درصد نیز برسد .

بیشتر کانیهای تشکیل دهنده سنگ کربناته شامل کلیست و دولومیت می باشد .

واژه سنگ آهک بطور کلی به سنگی اطلاق می شود که در آن بخش کربناته عمدتاً کلیت باشد .

مارن نیز به سنگی گفته می شود که 35 تا 65 درصد آن را کانیهای کربناته تشکیل دهند و دارای کانیهای رسی نیز باشند و از نظر مقاومت سست تر از سنگ آهک می باشد (Pettijohn,1975) 2-5-2 – بررسی خصوصیات مهندسی سنگ آهک در تقسیم بندی مهندسی سنگهای آهکی موارد مهم شامل مقاومت ، اندازه دانه ، تخلخل و دانسیته می باشد که در جدول (2-1 ) نشان داده شده است .

(Fookes &Higginbottom,1975) ) .

برخی از خصوصیات ژئو مکانیکی سنگ های (Bell , آهکی که در انگلستان توسط ( Bell ,1981)بدست آمده اند در جدول (2-2 ) ارائه شده است .

همانگونه که در این جدول دیده می شود چگالی این سنگها با افزایش سن آنها افزایش می یابد و به همین ترتیب از مقدار تخلخل آنها کاسته می شود .

سن سنگ بر مقاومت و نحوه و نحوه تغییر شکل سنگهای کربناته تأثیر می گذارد .

و نیز هر چه سنگ آهک قدیمی تر باشد .

مدول یانگ آن افزایش می یابد .

(Fookes & Hawkins,1988) میزان تراوایی سنگ آهک نیز با افزایش سن ، کاهش می یابد (,2000) لاله های ضخیم افقی سنگ آهک که نسبتاً فاقد حفره های انحلالی باشند ، پی های بسیار مناسبی برای ایجاد سد بوده و قابلیت بارگذاری بالایی را دارند .

در مقابل سنگهای آهکی با لایه های نازک ، بسیار چین خورده یا سنگ آهک واجد حفره های انحلالی ، پی های نامناسبی می باشند .

امکان لغزش و سرخوردن در لایه های نازک و توالی های چین خورده سنگ آهک انتظار می رود .

بطور مشابه اگر لایه های آهک بوسیله لایه های از رس یا شیل جدا شده باشند ، مخصوصاً وقتیکه مایل ( شیبدار ) هستند بصورت یک سطح لغزش رفتار کرده و موجب حرکت و گسیختگی سنگ کردند (Bell,2000) .

2-5-3- برخی از پارامترهای سنگهای آهکی تخلخل 53% تا 4/13 درصد نفوذپذیری : در آزمایشگاه تا سانتی متر بر ثانیه در صحرا تا سانتی متر بر ثانیه شاخص بار نقطه ای 25% تا 8 مگا پاسکال (Goodman,1,8,) زوایه اصطکاک داخلی 35 تا 45 درجه سختی نسبی 40 مدول یانگ نسبت پواسون 22/0 – 19/0 مقاومت فشاری تک محوری مقاومت برشی تک محوری (Rzhevsky & Novik,1,71) فشاری باربری خالص برای آهکهای سخت آهکهای لایه ای در حالت سالم آهک های سست (Peck.etal,1974) 2-5-4 – بررسی انحلال پذیری سنگ آهک آب باران دارای خاصیت اسیدی کمی می باشد که این خاصیت با حل شدن مواد درون زمین و سطح قابل افزایش می باشد .

هر چه آب سردتر باشد درجه خورندگی آن بیشتر می شود و هر چه میزان بی کربنات در آب کمتر باشد ، سرعت حل شدن کربنات جدید بیشتر می شود .

آبهای شیرین می توانند تا ppm 400 کربنات کلسیم را در خود حل نمایند .

در اثر انحلال آب در محل درزه ها ، با گذشت زمان در محل این در زه ها حفره های انحلالی تشکیل می شود .

قابلیت انحلال در دراز مدت معنا دارد ، زیرا فرآیند انحلال در سنگ آهک بسیار آهسته صورت می گیرد و به همین دلیل انحلالهایی که در عهد حاضر صورت می گیرد باعث خرابی نمی شوند و آنچه که مسئله دار است تأثیر انحلالهای گذشته و قدیمی می باشد .

پدیده حفره دار شدن سنگهای آهکی را کارستی شدن گویند .

کارستی شدن سنگهای آهکی می تواند بصورت سطحی و ناشی از عملکرد باران و آبهای جاری و عمقی در نتیجه فرایند زیرزمینی صورت می گیرد .

بزرگ تر شدن منافذ اولین تأثیر فرسایش است که در نتیجه این امر جریان آب افزایش یافته و بدین ترتیب حل شدگی بیشتری در سنگ صورت می گیرد .

حفرات کارستی مشکلات متعددی را در زمان احداث و بهره برداری سدها ایجاد می کنند که از میان آنها می توان قابلیت باربری نامناسب و آبگذاری را نام برد .

بنابراین در زمان مکان یابی و شناسایی ساختگاه سد ، در سنگهای آهکی با بررسیهای دقیق باید امکان وجود حفرات کارستی را مشخص نمود .

چون در برخی نقاط حفرات کارستی چنان شرایط نامطلوبی را بوجود می آورند که به هیچ وجه نمی توان سازه را در آن احداث نمود .

2-7-5- نمونه های اجرایی کارستها در ایران 1- وجود حفره کارستی در سنگهای آهکی تکیه گاه راست سد کاره مشهد که با 2000 متر مکعب بتن مسدود گردیده است .

2- سد اکباتان همدان که پی سد تناوبی از مارن و سنگ آهک بوده است بخش کارستی برداشته شدهو 25000 متر مکعب بتن جایگزین شده است .

3- سد درودزن در شیراز که سنگ آهک درزه دار و حفره دار تکیه گاه سمت چپ به علت حفرات نشتی آب داشته است .

4- در سد کارون 1 وجود تناوبی از سنگ آهک آسماری ، شیل و مارن در دیواره های جانبی ( بویژه تکیه گاه راست ) باعث شده قبل از احداث سد ، غملیات ویژه ای برای بهسازی صورت گیرد .

5- سد کریت در 60 کیلومتری طبس بر روی آهک های تریاس میانی و مارن واقع گردیده که تنها در یک مقطع 5 متری در عملیات تزریق یک حفره کارستی باعث تزریق 30 تن سیمان شده است .

6- نمونه های دیگر وجود کارست در سد کالجیک در ترکیه ، سد جیحیان در کشور چین می باشند .

سیمان شده دوباره متبلور شده .

جدول 2-1- طبقه بندی رسوبات کربناتی خالص برای مقاصد مهندسی (Fookes & Higgin botton , 1975 ) مرزهای تقریبی با نقطه چین نشان داده شده اند .

نام سنگ آهک برای سنگ هایی است که حداقل دارای استحکام متوسط باشد یا مقاومت فشاری تک محوری آنها بیشتر از Mpa 5/12 باشد .

) جدول 2-2 خواص ژئومکانیکی در سنگهای کربناتی ( Bell , 1981) 2-6- روش تحقیق در این تحقیق به خصوصیات زمین شناسی مهندسی ساختگاه سد ارواک پرداخته شده است و با توجه به آزمایشهای صحرایی و آزمایشگاهی به طبقه بندی خصوصیات حاصل شده از نتایج آزمایشها می پردازیم و در نهایت با جمع بندی و دید کلی نتایج مختلف به بررسی نتایج حاصله جهت کیفیت ساختگاه سد پرداخته شده است .

2-6-1- زمین شناسی جهت مطالعات زمین شناسی محور و مخزن سد اقدام به بررسی های صحرایی و تهیه نقشه های زمین شناسی مخزن و محور سد شده است و سپس مطالعات ژئومورفولوژیکی و زمین شناسی صورت گرفته است .

جهت بررسی ناپیوستگی ها و خصوصیات مهندسی در فروشگاهها اقدام به مطالعه و بررسی تکتونیک و برداشتهای صحرایی ناپیوستگی های موجود در محل سد شده است .

جهت بررسی وضعیت هیدرولوژیکی منطقه از نتایج گمانه های اکتشافی استفاده شده است .

2-6-2- ویژگی های ژئوتکنیکی سنگ بکر جهت بررسی ویژگی های تکتونیکی سنگ از مغزه های حاصل از گمانه های حفر شده بر طبق استاندارد ISRM (1981) و ASTM (1984) استفاده شده است .

با استفاده از نتایج آزمایشهای صورت گرفته خواص فیزیکی و مکانیکی سنگها ، حاصل شده است .

ودر انتها طبقه بندی مهندسی سنگ بکر با استفاده از چهار سیستم طبقه بندی انجمن زمین شناسی ، طبقه بندی انجمن بین المللی مکانیک سنگ ( ISRM , 1981) طبقه بندی دبیرومیلر (1966) صورت گرفته است .

2-6-3- طبقه بندی مهندسی توده سنگ جهت طبقه بندی مهندسی توده سنگهای محل ساختگاه سد از سد سیستم طبقه بندی (Bieniawaski,1989) RMR (Bartonetal,1974)Q و طبقه بندی GST استفاده شده است .

2-6-3-1- طبقه بندی RMR و Q طبقه بندی RMR و Q از فراوانترین طبقه بندی های مهندسی توده سنگها می باشند که در طرحهای مهم و بزرگ مهندسی نظیر سد سازی ، تونل سازی و .

استفاده می شوند .

در هر دو روش از پارامترهای کمی نظیر اطلاعات و داده های زمین شناسی ، مهندسی و غیره برای بررسی کیفیت توده های سنگی استفاده می شود .

وجه مشترک بین RMR و Q در این است که در هر دو طبقه بندی محاسبه نرخ کیفی نهایی توده های سنگی بطور شاخص از پارامترهای مشابه استفاده می شود .

(Hoek , 2000 ) بزرگترین تفاوت بین این دو سیستم ، عدم وجود پارامتر تنش در سیستم RMR می باشد (H0ek, 2000) .

در سیستم Q پارامترهای تنش و تعداد دسته درزه ها در سنگ بطور مستقیم در نظر گرفته می شوند ولی در RMR این پارامترها غیر مستقیم تأثیر خود را ایفا می کنند ( Tugrul , 1998 ) .

2-6-3-2- طبقه بندی اندیس مقاومت زمین شناسی (GST) اندیس مقاومت زمین شناسی (GST) توسط هوک (1995) ، هوک و همکاران (1995) و هوک و همکاران (1998) معرفی شده تا سیستمی را برای ارزیابی کاهش در مقاومت توده های سنگی ، در شرایط مختلف زمین شناسی ، ارائه نماید (Hoek , 2000) 2-6-4- ویژگی های ژئوتکنیکی توده سنگی از آزمایشات برجا جهت تعین خصوصیات ژئوتکنیکی استفاده شده است .

شاخص کیفی توده سنگ توسط دبیر (1964) به عنوان شاخصی برای ارزیابی کمی سنگ معرفی شد .

از این آزمایشات برای تعیین کیفیت توده سنگ براساس ضریب RQD و ارزیابی خصوصیات هیدولیکی توده سنگ می باشد .

که این امر توسط مغزه های حاصل از گمانه های اکتشافی انجام شده است .

ارزیابی خصوصصیات هیدرولیکی توده سنگ و تعین نفوذپذیری توده سنگ یکی از مهمترین پارامترها برای طراحی پروژه های سد سازی است .

(Lashkarpour&Ghafoori,2002) جهت تعیین خصوصیات هیدرولیکی از ارزیابی آزمایشات فشار آب در گمانه های حفاری شده استفاده می شود و برای هر مرحله از آزمایش یک عدد لوژان حاصل می شود که این عدد تعیین کننده مقدار لوژان مربوط به آزمایش فشار آب می باشد .

(Ewert , 1992 ) .

برای بدست آوردن عدد لوژان چهار روش محاسبه نفوذ پذیری بر پایه آبگذری (Lugeon, 1933) ، نفوذ پذیری از روی نمودار میله ای (Houlsby , 1976 ) ، نفوذ پذیری از روی نمودارهای فشار – آبگذری (Combefort,1988) و نفوذ پذیری از روی نمودارهای فشار و آبگذری براساس شرایط ژئومکانیکی (Ewert , 1998 ) استفاده می شود .از نمودارهای ترسیم شده نیز می توان رفتار درزه های سنگ که تزریق در آنها صورت گرفته بررسی کرد .

2-6-5- مطالعه خواص ژئوتکنیکی آبرفت محل پی برای این منظور آزمایشات آزمایشگاهی نظیر دانه بندی [ASTM : C 136 ] ، حدود اتربرگ [ASTM , D4318] و تعیین درصد رطوبت [ASTM , D2216 ] صورت گرفته است و طبقه بندی مصالح نیز براساس طبقه بندی یونیفاید صورت گرفته است .

از آزمایشهای در جامانند آزمون نفوذ مخروط و آزمون نفوذ استاندارد در داخل گمانه های حفاری شد جهت تعیین خصوصیات مقاوتی و هیدرولیکی خاک استفاده شده است .

جهت تعیین نفوذ پذیری مصالح آبرفت محل پی ، آزمایشهای لفران به روشهای بار ثابت و بار افتان در گمانه های حفر شده صورت گرفته است و نفوذ پذیری مصالح مختلف تعیین شده است .

فصل سوم : زمین شناسی 3-1- مقدمه امروزه استفاده از دانش زمین شناسی و کاربرد آن در علوم مختلف نمی توان به سادگی گذشت .

در اجرای طرحهای بزرگ عمرانی مانند سد سازی ، برج سازی و نیروگاهها و .

هر چند مقاوم سازی آنها امری معقولانه و آینده نگرانه است ولی مقاوم سازی سازه بدون اطلاع از زمینی که روی آن سازه اجرا می شود امری بیهوده می باشد .

بررسی دقیق زمین شناسی و شناخت فرانیدهای مختلف آن و خواص قسمتهای مختلف زمین به ما کمک می کنند تا رفتار آینده زمین را شناسایی کنیم و با توجه به رفتار زمین نوع سازه را انتخاب کنیم .

3-2- زمین شناسی عمومی منطقه 3-2-1- ژئومورفولوژی در شمال فرورفتگی کشف رود – اترک یک سری کوههای موازی قرار گرفته است و برآمدگی مهمی را بین این فرو رفتگی و دشت های پست ترکمنستان تشکیل می دهند .

جهت کوهها همان جهت چین خوردگی ها است که بصورت رشته هائی بدنبال هم قرار گرفته و در دره تجن قطع می شوند .

رشته ها بترتیب از شمال غرب به جنوب شرق کپه داغ ، گل سوداغ ، الله اکبر و هزار مسجد است .

مرتفع ترین قلل در کپه داغ به ارتفاع 3240 متر می رسد .

وجود سازندهای مختلف با مقاومت متفاوت در مقابل فرسایش باعث شده است که کپه داغ از رشته ارتفاعات متفاوتی بموازات یکدیگر تشکیل گردد .

در این میان یکی از واحدهای سنگی کم ارتفاع ، سازند کشف رود است که فرسایش بیشتری را خصوصاً در بخشهای عمدتاً شیلی متحمل گردیده است .

مقاومت کم شیبها سبب شده تا رودخانه کشف رود به سهولت بستر خود را در آن حفر کند و از شمال مشهد تا آق دربند در منتهی الیه مرز جنوبی کپه داغ در آن جریان یابد .

سهولت فرسایش سنگهای سازند کشف رود سبب شده است که رودخانه رود از دشت سیلابی وسیعی برخوردار گردد و مئاندرهای وسیعی را تشکیل دهد .

3-2-2- سنگ چینه شناسی طبق بررسی های انجام شده محدوده مورد نظر در حوزه رسوبی کپه داغ قرار گرفته است .

این ؟؟؟

پس از کوهزایی سیمرین درشین یعنی هنگامی که ظاهراً تصادم و برخورد ایران و توران خاتمه یافت بصورت حوضه رسوبی درآمده و در آن از ژوراسیک تامیوسن ، رسوبات ضخیمی ( حدود 8000 متر ) بدون نبود چینه شناسی مهم ، ولی یا رخساره های متنوع روی هم انباشته شده است (Bebri an & king , 1981) .

این رسوبات اساساً شامل شیل ، آهک ، مارن ماسه سنگ و گاهی گنگلومرا و سنگ های تبخیری است که در انتها بوسیله لایه های قرمز رنگ خشکی مشابه تشکیلات قرمز بالایی به سن بعد از اولیگوسن زیرین ، یا احتمالاً میوسن پوشیده می شود ( نبوی و 1355 ) مجموع سری های مذکور ، بصورت دگر شیب در زیر گنگلومرای پلیوسن قرار دارد .

این زون بصورت باریکه طویلی در شمال خراسان و ادامه بخش شمالی آن در ترکمنستان شوروی قرار دارد .

بنابراین ، منطقه مرزی شمال شرقی ایران با ترکمنستان به شمار می آید .

حد جنوبی کپه داغ به بینالود محدود می شود .

حد شمالی آن با فلات توران گسلی است ( درویش زاده و 1380 ) .

جهت شناخت بیشتر سرگذشت زمین شناسی خلاصه ای از سازنده های مختلفی که تا کنون در حوزه رسوبی کپه داغ شناسی شده است بشرح زیر بیان می گردد .

3-2-2-1- ژوراسیک 3-2-2-1-1- سازند کشف رود نام آن از رودخانه کشف رود که در جنوب شرق کپه داغ جاری است ، گرفته شده است این سازند به ژوراسیک میانی ( باژوسین ) تعلق دارد ( سید امامی :‌گفته شفاهی ) و ضخامت آن به 1800 متر و از گنگلومرا ، ماسه سنگ و شیل با فسیل دوکفه ای پوسیدونیا تشکیل شده است .

مرز زیرین سازند کشف رود در مقطع تیپ با ناپیوستگی روی سازند آق دربند و در انتها با ناپیوستگی همشیب زیر سازند مزدوران ( ژوراسیک بالایی ) قرار می گیرد ( زمین شناسی ایران – خسرو تهرانی – پیام نور ) 3-2-2-1-2- سازند چمن بید نام آن از دهکده چمن بید واقع در غرب بجنورد گرفته شده است و ضخامت مقطع تیپ آن 1700 تا 2000 متر می رسد و از آهکهای خاکستری تیره تا سیاه دانه ریز با میان لایه هایی از شیل و مارن تشکیل شده است .

در این سازند فراوانی آمونیت مشابه آمونیت های سازند و لیچای در البرز مرکزی است .

این سازند روی سازند باش کلاته و زیر سازند مزدوران قرار دارد .

(پیام نور – خسرو تهرانی ) 3-2-2-1-3- سازند مزدوران لیتولوژی این سازند از پایین به بالا عبارتست از تناوب مارن ، مارن آهکی با لایه های آهکی نازک تا ضخیم ( بخش تحتانی ) ، آهک های مارنی نازک لایه با بین لایه های آهکی ( بخش میانی ) و آهک های دولومیتی و آهک های رسی ماسیو ( بخش فوقانی ) می باشد .

جناحین محور سد در تحتانی ترین بخش این سازند ( تناوب مارن و آهک ) واقع شده است .

ضخامت این بخش از سازند مزدوران که محور سد بر روی آن قرار می گیرد طبق اندازه گیری های انجام شده 250 متر است .

این سازند بطور هم شیب بر روی سازند قدیمی تر یعنی سازند چمن بید (ژوراسیک میانی ) که مخزن سد در آن قرار گرفته است ، قرار دارد .

بخش های مارنی و مارنی آهکی این سازند به سمت شرق کپه داغ بطور تدریجی به آهک دولومیتی ماسیو تبدیل می شود .