بررسی پایداری شیب های سنگی و خاکی-(بخش دوم)
تجزیه تحلیل ناپایداری دامنه ها:
پس از اینکه عوامل بروز ناپایداری یا عوامل مخرب در دامنه ها شناسایی شدند، بایستی بتوان در خصوص عوامل مقاومتی دامنه ها نیز اظهار نظر کرد. در نهایت با مقایسه تقابل نیروهای مقاوم و نیروهای مخرب می توان در خصوص پایداری یا ناپایداری شیروانی ها قضاوت کرد. جمع آوری اطلاعات ساختاری توده سنگ در کنار دانستن خواص فیزیکی و مکانیکی ماده سنگ از ارکان روش های بررسی پایداری دامنه های سنگی است. در این مبحث به طور مختصر و مفید سعی شده است اهم این روش ها معرفی شوند. از اینرو شما را به مطالعه مطلب دعوت می نمایم:
جمع آوری اطلاعات برای بررسی پایداری شیب
برداشت اطلاعات ساختاری← پیمایش سطحی
برداشت اطلاعات ساختاری ← پیمایش سطحی← استفاده از کمپاس-کلینومتر
برداشت اطلاعات ساختاری ← پیمایش سطحی← استفاده از گوشی و تبلت هوشمند
با استفاده از حسگرهای شتاب سنج و مغناطیس سنج که در گوشیهای هوشمند و یا تبلتها وجود دارد، میتوان شیب و جهت شیب سطوح را اندازه گرفت. برای این منظور چندین اپلیکیشن به صورت تجاری در دسترس هستند که برای بسیاری از افراد قابل دانلود هستند که از مهمترین آنها عبارتند از:
♦GeoID، ارائه شده توسط دانشگاه ملی سئول کرة جنوبی،
♦Lambert Clinomete ارائه شده توسط دانشگاه کیل آلمان،
♦Fieldmovee Clino ارائه شده توسط شرکت نرمافزاری Midland Valley و…. که همگی تقریباً عملکرد مشابهی دارند.
نکته ی 1: همانند روش کمپاس-کلینومتر، در استفاده از تمامی این قبیل برنامه ها باید دقت شود تا دستگاه در نزدیکی قطعات فلزی یا مغناطیسی و یا سایر قطعات الکتریکی که ایجاد میدان میکنند قرار نگیرند.
نکته ی 2: روش اندازه گیری با گوشی های هوشمند دیجیتال نیز نیاز به دقت زیاد و میانگین گیری از اندازه گیری های مختلف دارد.
نکته ی 3: بررسی ها نشان داده است که گوشی های با نسخه ی قدیمی سیستم عامل اندروید، ناپایداری زیادی در نتایج اندازه گیری ها ایجاد می کنند.
نکته ی 4: گوشی های برند اپل (iPhone) نسبت به بقیه برندها پایداری بهتر و دقیق تری در نتایج اندازه گیری ها دارند و این امر مستقیماً با کیفیت حسگرهای بکار رفته در گوشی ارتباط دارد.
برداشت اطلاعات ساختاری ← پیمایش سطحی ← فتوگرامتری
برداشت اطلاعات ساختاری ← پیمایش سطحی← اسکنر لیزری
برداشت دیجیتال اطلاعات ساختاری←استفاده از تکنیک های استریوسکوپی←اجرای عملیات درزه نگاری مجازی
برداشت اطلاعات ساختاری← پیمایش سطحی ← فتوگرامتری و اسکنر لیزری
روشهای درزه نگاری دیجیتال در رابطه با جمع آوری انبوه اطلاعات از توده سنگ و همچنین رفع مشکل ایمنی و عدم وجود دستری به دامنه های سنگی مزایا و برتری های زیادی نسبت به روشهای دستی سنتی دارند. این روش ها زمان عملیات برداشت را بسیار کاهش می دهند به طوری که به صورت متوسط حدود کمتر از یک ساعت برای برداشت زمان لازم است (بدون در نظر گرفتن عملیات پردازش بر روی داده ها در دفتر کار) و این در حالی است که در روش های سنتی در طول یک ساعت امکان برداشت سطوح بیش از 10 مترمربع امکان پذیر نیست.
این روشها محدودیتهایی نیز دارندکه عبارتند از:
- چنانچه دامنه ی سنگی دارای پوشش گیاهی بوده و یا با تورهای سیمی محافظت شده باشد، با روشهای دورسنجی نمیتوان ابر نقاط مناسبی جهت برداشت ناپیوستگیها به دست آورد.
- در روش اسکنر لیزری هرچقدر فاصله سطوح برداشت از اسکنر دور باشد، دانسیته ی ابر نقاط به دست آمده کاهش یابد و عملاً برای فواصل بیش از 10 الی 15 متر داده های به دست آمده دیگر برای ارزیابی واقعی دامنه مناسب نیستند.
- در روش فتوگرامتری از نظر تئوری محدودیت فاصله وجود ندارد ولی با افزایش فاصله ی دوربین تصویر برداری از سطوح برداشت، دقت مدل ایجاد شده با این روش کاهش مییابد.
- هزینه ی سرمایه گذاری روش های برداشت دیجیتال به طور قابل توجهی بیشتر از روش ساده ی کمپاس-کلینومتر است.
همچنین پس از برداشت، پردازش اطلاعات و به دست آوردن ابر نقاط مدل سه بعدی توده سنگ در روش MLS حدود یک ساعت و در روش SfM-MVS با فرض حصول مدل با رزولوشن و دقت زیاد حدود بیش از هشت ساعت زمان لازم دارد. اگرچه به نظر میرسد استفاده از تکنیک SfM-MVS بسیار زمانبر است، اما بسیاری از مدت زمانی که طی میشود کاربر کاملاً آزاد است و این کامپیوتر است که عمل پردازش و تجزیه تحلیل داده ها را بر عهده دارد. از این رو همچنان زمانبری این روشها برای کاربر بسیار کم است.به طوری که بسته ی کامل این روشها که شامل تجهیزات مورد نیاز (اسکنر قابل حمل GeoSLAM) و نرمافزار مخصوص پردازش داده ها (برنامه ی GeoSLAM Hub) در روش MLS بوده و همچنین پهپاد مورد نیاز در روش SfM-MVS و نرمافزار مورد نیاز برای پردازش تصاویر آن (مثل برنامه ی AsisoftPhotoScan/Metashape) دارای قیمتی حدود 58 هزار دلار آمریکا (250 میلیون تومان با نرخ ارز دولتی سال 98) برای روش MLS و حدود 5 هزار دلار (25 میلیون تومان با نرخ ارز دولتی سال 98) برای روش SfM-MVS است [3]. البته به هزینه های مذکور بایستی هزینه ی تهیه ی یک کامپیوتر با قابلیت گرافیکی متوسط به بالا را نیز اضافه نمود.
تعیین سینماتیکی سازوکار شکت درتوده سنگ دارای شرایط کنترل ساختاری
تحلیل سینماتیکی شکست صفحه ای
تحلیل سینماتیکی شکست گوه ای
تحلیل سینماتیکی شکست دایره ای
تحلیل سینماتیکی شکست واژگونی
تعیین ضریب ایمنی
- ضریب ایمنی در شیب های موقت کوچکی که نزدیک به اماکن و یا راههای مهم نیستند (مثل معادن)، تجربه نشان داده است که ضریب ایمنی 1/3 برای پایدارسازی شیب ها کافی است. اما در شیب های متوسط یا مرتفع مشرف به جاده ها و تاسیسات دائمی معدنی بهتر است حداقل ضریب ایمنی 2 درنظر گرفته شود.
- توجه شود، در صورت تشخیص نادرست سازوکار شکست، بالا گرفتن ضریب ایمنی نمی تواند تضمین کننده پایداری باشد.
- در مواردی که مقدار واقعی برخی پارامترهای ورودی مورد تردید است، با انجام تحلیل حساسیت، تغییرات ضریب ایمنی در اثر تغییر این پارامتر باید محاسبه شود.
روش های تحلیل پایداری شیب
1) روش های تجربی: (الف) رده بندی SMR، (ب) رده بندی MRMR،
2) روش های تحلیلی (تعادل حدی): (الف) شکست دایره ای (بیشاپ، جانبو)، (ب) شکست صفحه ای،(ج) شکست گوه ای،
(د) شکست واژگونی،
3) روش های عددی: (الف) روش های پیوسته (اجزای محدودFEM و تفاضل محدودFDM)،(ب) روش های ناپیوسته (اجزای مجزاDEM، جریان ذراتPFC)
تحلیل به روش تعادل حدی بعلاوه ی تحلیل جریان آب با روش اجزای محدود
تحلیل پایداری شیب
- ارتفاع دامنه: 60 متر
- توده سنگ شدیداً درزه دار (معادل خاک)
- وجود جریان آب زیرزمینی
- با کمک مقادیر قطعی پارامترهای ورودی، سطح برش توسط نرمافزار محاسبه شد
- با کمک تحلیل احتمالی، توزیع احتمال لغزش دامنه با فاکتور ایمنی 1/024 برابر با %40 درصد برآورد شد.
برای پایدار سازی این دامنه، اولین کاری که به ذهن می رسد، زهکشی و کاهش سطح آب زیرزمینی است.برای این منظور تونلی در تراز کف دامنه و داخل آن اجرا شده تا آب زیر زمینی را زهکشی کند.همانطور که از هیستوگرام ضریب ایمنی مشخص است، این کار بسیار موثر بود و دامنه با احتمال %98 درصد پایدار است.ضریب ایمنی در این حالت برابر با 1/2 به دست آمد.
راه حل دوم، کاهش شیب کلی دامنه به مقدار 5 درجه است. اما مشاهده می شود که این کار به طور تعجب آوری موجب افزایش احتمال ناپایداری دامنه شد. همانطور که از هیستوگرام ضریب ایمنی مشخص است، این کار موثر نبود و دامنه با احتمال %43 درصد ناپایدار است (در مقایسه با %40 درصد قبلی).ضریب ایمنی در این حالت برابر با 1/01 به دست آمد.
راه حل سوم، کاهش بار دامنه به منظور کاهش نیروهای مخرب است. مشاهده می شود که این کار نسبتاً موجب افزایش پایداری دامنه شد.همانطور که از هیستوگرام ضریب ایمنی مشخص است، این کار نسبتاً موثر بوده و دامنه با احتمال %80 درصد پایدار .ضریب ایمنی در این حالت برابر با 1/1 به دست آمد.
و راه حل چهارمی که به ذهن می رسد، اجرای پشته های حائل در پاشنه ی دامنه است. ساده ترین کار برای این منظور، انباشت باطله ها در پاشنه ی دامنه است.مشاهده می شود که این کار به خوبی موجب افزایش پایداری دامنه شد و حتی پروفایل لغزش دامنه هم تغییر کرده است. همانطور که از هیستوگرام ضریب ایمنی مشخص است، این کار بسیار موثر بوده و دامنه با احتمال %98 درصد پایدار است).ضریب ایمنی در این حالت برابر با 1/2 است.
نکته: راه حل نهایی با در نظر گرفتن امکانات اجرایی، توانایی های اقتصادی و میزان تاثیرگذاری، یکی از راه حل های پیشنهادی یا ترکیبی از آنها اتخاذ می شود.
روش های پیشگیری و درمان ناپایداری دامنه ها
1- تغییر هندسه ی شیب:(الف) کاهش شیب دامنه، (ب) باربرداری از بالای دامنه،(ج) اجرای سازه ها یا پشته های حائل در پاشنه ی دامنه
2- زهکشی دامنه (Drainage)(الف) انحراف آبهای سطحی و جلوگیری از نفوذ آب در دامنه، (ب) کاهش سطح آب زیرزمینی
3- تقویت مصالح دامنه (Reinforcement)(الف) نصب پیچ سنگ و کابل،(ب) اجرای دیوار نگهدارنده،(ج) اجرای شمع (Pile) در لایه های ضعیف
4- جلوگیری و کاهش سقوط سنگ(الف) نصب تور سیمی،(ب) احداث حصار (Barrier)،(ج) احداث جان پناه (Shelter)
مشکلات زهکشی دامنه:
(1) هزینه ی زیاد، (2) انسداد مسیرهای زهکش با گذشت زمان، (3) تخریب تجهیزات زهکشی سطحی توسط عوامل محیطی
استفاده از آتشباری کنترل شده در پایداری دامنه ها، اغلب بسیار موثر است.
استفاده از بولدزر در حفاری دامنه های شدیداً خورد شده از نظر پایداری دامنه بسیار بهتر از استفاده از آتشباری است.
بتن پاشی دامنه ها به منظور پایدار سازی آن باید با دقت اجرا شود.
بهتر است نصب کابل های تزریقی و شبکه توری فلزی به همراه شاتکریت استفاده شود.
اجرای سازه های نگهبان اگر چه پر هزینه است، اما در برخی موارد چاره ی دیگری وجود ندارد.
یک راه حل بسیار ساده و موثر در پایدار سازی شیء های کوچک استفاده از گابیون است.
استفاده از حصار در کنترل سنگ های پرتاب شده از دامنه ها در مناطق کوهستانی رایج است.
بخش دوم فیلم دوره بررسی پایداری شیب های سنگی و خاکی:
مدرس: دکتر سید احمد مهری شال
دانلود فایل Pdf محتوای فوق
خرید و دانلود فایل PowerPoint محتوای فوق
خرید و دانلود فایل PowerPoint محتوای فوق
لطفاً درخواست خود را به آدرس ایمیل rockbench.ir@yahoo.com ارسال نمایید.
