نقش شرایط زمین‎شناسی و سنگ‎شناسی سازندها در رخداد مخاطرات حفاری (مطالعه موردی تونل قمرود)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه ژئوتکنیک، شرکت مهندسین مشاور هراز راه، تهران، ایران

2 استاد، گروه زمین‏ شناسی مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

در مطالعه موردی حاضر به دلیل روباره زیاد تونل قمرود (در برخی نقاط تا حدود 600 متر) و همچنین وجود پهنه‌های گسلی و خرد شده فراوان در مسیر طرح، عملیات حفاری با مخاطرات لهیدگی و ریزش توده‏سنگ‌ها روبه‌رو شد. در قطعه‌های 3 و 4 این تونل، مجموعه این عوامل، سبب توقف‌های مکرر و طولانی‏مدت ماشین‏ حفار تمام‌مقطع (حدود 600 روز) شد. محدوده عملیاتی این طرح در پهنه زمین‏شناسی سنندج- سیرجان است. سنگ‌های موجود در این پهنه به دلیل تحمل جنبش‌های زمین‌ساختی بسیار، دارای درجه دگرگونی متوسط به بالا هستند که سبب تبلور دوباره و جهت‏یافتگی کانی‌ها شده است. در پژوهش حاضر ضمن تهیه مقاطع نازک سنگ برای انجام مطالعات میکروسکوپی، با تأکید بر ویژگی‌های سنگ‌شناسی سازندها به بررسی نقش شرایط زمین‏شناسی مسیر تونل در رخداد مخاطرات حفاری پرداخته ‏شده است. از این ‎رو با پیمایش سطحی در راستای محور تونل از رخنمون‎های سطحی و نیز از توده‎سنگ‎های درون تونل چندین نمونه سنگ برای مطالعه انتخاب شد. بیشتر مشکلات در واحدهای متورق سازند ژوراسیک و در مقاطعی رخ داده است که عملکرد گسل‎ها و نیز روبارة زیاد تونل (تنش برجای زیاد)، شرایط زمین‎شناسی نامساعدی را ایجاد کرده است. نتایج حاصل بیانگر این حقیقت است که خواص سنگ‌شناسی (بافت، کانی‎شناسی و ...) در توده‎سنگ‎های ضعیف متورق (شیست، اسلیت، گرافیت‎شیست) و تناوب این تشکیلات با واحدهای مستحکم (رگه‎های کوارتزی و کوارتزیتی)، در کنار  دیگر عوامل زمین‏شناسی، بر رخداد مخاطرات و توقف‌های تی‎بی‎ام مؤثر بوده‎ است. نتایج آزمون اندیس سایش سورشار نیز نشانگر سختی و استحکام بالای رگه‎های کوارتزیتی است که استحکام آنها، نقش آشکاری در ایجاد شرایط سینه‎کار مختلط و تشدید مخاطرات (در زمین‎های فشارنده و ریزشی) داشته‎ است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Role of Geological Conditions and Petrology of Formations on Excavation Hazards (Case Study of Ghomroud Tunnel)

نویسندگان [English]

  • V Joudaki 1
  • R Ajalloeian 2
1 M.Sc., Department of Geotechnics, Haraz rah Consultant Engineers,Tehran, Iran
2 Professor, Department of Engineering Geology, Isfahan University, Isfahan, Iran
چکیده [English]

In the present case study, a thick overburden above the Ghomroud tunnel locally reaching about 600 meters plus the existence of many fault/crushed zones along the tunnel led the full-face Tunnel Boring Machine (TBM) to encounter squeezing and collapsing of materials. In parts 3 and 4 of the tunnel, a combination of these problems caused long-term and frequent pausing in digging processes (about 600 days). The plan is situated in the Sanandaj-Sirjan geological zone. Because of intense tectonic deformations through time, this zone consists of series of rock units, which have experienced moderate to high metamorphisms that caused schistosity and recrystallization of minerals. In the present paper, in addition to preparing thin sections of rocks for microscopic studies, the role of geological conditions with an emphasis on formation petrology is investigated to explore excavation hazards along the tunnel. Hence, by traversing along the axis of the tunnel, several samples were taken from the rocks exposed on surface and from those in the tunnel. Most problems occur in the foliated Jurassic rock units and in sections where faults and relatively thick tunnel overburden (high in-situ stress) have made the geological condition unfavorable. Results show that the petrological properties (texture, mineralogy, etc.) of the extensively foliated rock masses (schist, slate, graphite schist) and their interbedding with strong units (Quartz and quartzite veins) along with other geological factors have been effective on the occurrence of hazards and TBM pausing. Results of Cerchar abrasiveness index test also indicate high hardness and strength of quartzite veins, which played an important role in creating mixed face conditions and amplifying the hazards in easily squeezing and collapsing materials.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tunnel Boring Machine (TBM)
  • petrology
  • squeezing
  • Collapsing
  • Thin Sections
  • Cerchar
  • Mixed Face Condition