بررسی اشکال انحلالی سطحی و میزان توسعه آب زیرزمینی در ساختگاه قطعه 4 تونل قمرود

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه سازه‎های زیرزمینی، شرکت مهندسین مشاور ساحل امید ایرانیان، تهران، ایران

2 دکترا، مؤسسه تحقیقات آب، تهران، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی معدن، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

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

5 استادیار، گروه زمین‏شناسی مهندسی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

قطعه 4 تونل قمرود در پهنه سنندج- سیرجان قرار گرفته است. در این محدوده به دلیل وجود گسل‌های فراوان، نواحی خرد ‌شده و همچنین گسترش قابل‌ توجه حوزه آبریز جریان‌‌های فرعی و اصلی در سطح زمین، تونل با خطر هجوم آب زیرزمینی روبه‎رو بوده است. از سوی دیگر به دلیل برخی محدودیت‎ها مانند روباره زیاد تونل (در برخی نقاط تا حدود 600 متر) و نبود امکان حفاری گمانه‎های اکتشافی تا تراز تونل، پیش‎بینی و برآورد جریان آب زیرزمینی در مسیر حفاری تونل به سختی امکان‌پذیر بوده است. با وجود گسل‎های بسیار در مسیر قطعه 4 تونل قمرود، برخورد دستگاه حفار تمام مقطع تلسکوپی (TBM Double Shield) با جریان‎های پرفشار، می‏توانست ضمن هجوم مقادیر بالایی از آب به درون تونل، سبب تشدید ریزش توده‏سنگ‎ها در پهنه‎های خرد شده و به دنبال آن توقف و انحراف دستگاه از مسیر صحیح حفاری شود. در این مقاله تلاش شده است تا با توجه به کمبود اطلاعات حاصل از گمانه‏ها و مطالعات زیرسطحی، میزان توسعه‌یافتگی جریان آب زیرزمینی در مسیر تونل بر پایه شواهد ژئومورفولوژی و عوارض سطحی منطقه، مورد بررسی قرار گیرد. مدل‌سازی‎های تحلیلی و پیمایش‎های صحرایی در منطقه نشان‎دهنده تطابق نسبی ژئومورفولوژی منطقه با حجم جریان آب در مسیر حفاری تونل است. بر این اساس با توجه به اندازه‎گیری‎های انجام شده در زمینه آب ورودی به تونل، حدود 80 لیتر بر ثانیه آب به این بخش از تونل وارد شده است که با بررسی‎های ژئومورفولوژیکی انجام شده، همخوانی دارد و نتایج نشان‌دهنده آن است که بررسی مورفولوژی و عوارض سطحی زمین، توانسته است در راستای شناخت دقیق‌تر شرایط هیدروژئولوژی منطقه، اطلاعات مفیدی ارائه دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of the surface dissolution forms and development of groundwater in the part 4 of Ghomroud tunnel site

نویسندگان [English]

  • V. Joudaki 1
  • F. Koohiyan-Afzal 2
  • A. Aalianvari 3
  • R. Ajalloeian 4
  • A. Sohrabi-Bidar 5
1 M.Sc., Department of Underground Structures, Sahel Omid Iranian Consultant Engineers Co., Tehran, Iran
2 Ph.D., Water Research Institute, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Mining engineering, Kashan University, Kashan, Iran
4 Professor, Department of Engineering Geology, Isfahan University, Isfahan, Iran
5 Assistant Professor, Department of Engineering Geology, Tehran University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Part 4 of Ghomroud tunnel is located in the Sanandaj-Sirjan geological zone. In this area, due to the existence of numerous faults, crushed zones and significant development of major and minor catchments, the tunnel has been encountered with the risk of groundwater influx. On the other hand, due to some limitations such as thick(up to 600 meters in some localities)overburden over the tunnel and the lack of exploratory drilling down to the tunnel level, it has been difficult to forecast and estimate the groundwater flow in the tunnel route. Due to the existence of numerous faults in part 4 of the Ghomroud tunnel ,encountering of the drilling machine (Double Shield TBM) with high-pressure water could cause influx of large amounts of water into the tunnel and collapse of rock masses in the crushed zones. It hence could cause deviation of the machine and drilling stop. In this article, the lack of data from boreholes led us to try investigating the development of groundwater flow in the tunnel based on geomorphological evidence. Analytical modeling and geomorphological field survey in the area show a relative consistency between geomorphology and volume of water flowing in the tunnel excavation. Therefore, according to measurements conducted on the water entering the tunnel, about 80 liters per second of water flowed into the tunnel, which is in agreement with geomorphological studies. Results show that the study of morphology and surface features could provide useful information in order to identify more precisely the hydrogeologic conditions of the area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ghomroud Tunnel
  • TBM
  • geomorphology
  • Groundwater flow
  • Analytical modeling

آغاسی، ع. و افراسیابیان، ا.، 1378-  هیدروژئولوژی کارست، ترجمه کتابKarst Hydrogeology" " نوشته Milanovic, P. T., 1981، انتشارات طرح تنظیم استانداردهای مهندسی آب کشور، چاپ اول، 396  ص.

آقانباتی، ع.، 1383-  زمین‎شناسی ایران، انتشارات سازمان زمین‎شناسی و اکتشافات معدنی کشور، چاپ اول، 586 ص.

جودکی، و. و اجل‏لوئیان، ر.، 1392- تأثیر پایان‎نامه‎های دانشجویی در جهت رشد صنعت تونل‎سازی (مطالعه موردی تونل بلند قمرود)، فصلنامه علمی ترویجی صنعت و دانشگاه، سال ششم، شماره 19 و 20، صص. 59 تا 80. 

جودکی، و. و اجل‏لوئیان، ر.، 1394- نقش شرایط زمین‎شناسی و سنگ‎شناسی سازندها در رخداد مخاطرات حفاری (مطالعه موردی تونل قمرود)، فصلنامه علمی پژوهشی علوم زمین، سال بیست و پنجم، شماره 97، صص. 151 تا 162.

جودکی، و.، 1391- بازنگری ژئوتکنیکی قطعه 3 و 4 مسیر تونل انتقال آب قمرود، پایان‏نامه کارشناسی ارشد گرایش زمین‎شناسی مهندسی، دانشکده تحصیلات تکمیلی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد زاهدان.

جودکی، و.، اجل‏لوئیان، ر. و ملارضایی، ف.، 1390- لزوم مقاوم‎سازی محتاطانه و محافظه‎کارانه پوشش داخلی تونل قمرود به عنوان حیاتی‎ترین شریان انتقال آب در کشور، چهارمین کنفرانس ملی مهندسی عمران: مقاوم‎سازی و حفظ بناهای ماندگار، اراک.

حسن‎پور، ج. و ارومیه‎ای، ع1385- ارزیابی اعتبار روش‎های مختلف تخمین جریان آب ورودی به تونل‎های سنگی (مطالعه موردی تونل قمرود)، هفتمین کنفرانس ملی تونل ایران، دانشگاه صنعتی شریف، صص. 574 تا 581. 

عالی‎انوری، ع.، 1384- تخمین میزان نفوذ آب به تونل‎های سنگی با نگرشی خاص به تونل انتقال آب قمرود، پایان‏نامه کارشناسی ارشد گرایش مهندسی اکتشاف معدن، دانشکده مهندسی معدن- متالوژی و نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

عالی‎انوری، ع.، کتیبه، ه.، شریف‏زاده، م. و فرهادیان، ه.، 1388- محاسبه جریان ناگهانی و اولیه آب به درون تونل‎های سنگی مطالعه موردی تونل انتقال آب قمرود، هشتمین کنفرانس ملی تونل ایران، دانشگاه تریبت مدرس، صص. 196 تا 204. 

کتیبه، ه. و عالی‎انوری، ع.،  1385- تخمین جریان نشت آب زیرزمینی به تونل انتقال آب قمرود توسط نرم‏افزار TunSeep‏، هفتمین کنفرانس ملی تونل ایران، دانشگاه صنعتی شریف، صص. 371 تا 379. 

مهری، ح.، 1383- ارزیابی آب‎های هجومی به داخل عملیات معدنی تونل انتقال آب قمرود و ارائه مدل زهکشی آن، پایان‏نامه کارشناسی ارشد گرایش مهندسی اکتشاف معدن، دانشکده تحصیلات تکمیلی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب.

 

References

Aalianvari, A., Katibeh, H. and Sharifzadeh, M., 2012- Application of fuzzy Delphi AHP method for the estimation and classification of Ghomrud tunnel from groundwater flow hazard, Arabian Journal of Geosciences, Volume 5, Issue 2, pp. 275-284.

Alavi, N. M., 1994- Tectonics of the Zagros Orogenic belt of Iran : New data and interpretation. Tectonophysics, Vol. 229 (3): 211 – 238.

Barton,  N., 2000- TBM Tunnelling in jointed and faulted rock, Balkema, the Netherlands,  pp. 3–104, 147–149.

Celik, M. and Onsal, N., 1999- Grounwater Circulation In the allochthonous Limestone Unite Between Lake Gridev and Kaxanplnarl Spring, Antallya, South­western Turkey, Springer Hydrogeology journal. V.7. n.5. p. 483-489.

Cooper, A. H., Farrant, A. R. and Price, S. J., 2011- The use of karst geomorphology for planning, hazard avoidance and development in Great Britain,Geomorphology, Vol. 134 (1–2): 118–131.

Cvijić, J., 1893- Das Karstphänomen. Geographische Abhandlungen herausgegeben von A. Penck 5, 218–329.

De Waele, J. Plan, L and Audra, P., 2009- Recent developments in surface and subsurface karst geomorphology: An introduction, Geomorphology, Volume 106 (1-2), Pages 1–8.

Edgell, H., 1993- Karst and Water Resources in the Hyper arid Area of Northeastern Saudi Arabia, International Symposium on Water Resources in Karsts with Special Emphasis on Arid and Semi Arid zone. Iran. p. 320.

El Tani, M., 2003- Circular tunnel in a semi-infinite aquifer. Tunn Undergr Space Technol 18:49–55.

Ford, D. C. and Williams, P. W., 2007- Karst Hydrogeology and Geomorphology, John Wiley and Sons Ltd., Chichester, United Kingdom. 562 pp.

Freeze, R. A. and Cherry, J. A., 1979- Groundwater. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, TIC: 217571.

Goodman, R., Moye D, Schalkwyk, A. and Javendel. I., 1965- Groundwater inflow during tunnel driving. Eng Geol 1:150–162.

Heuer, R. E., 1995- Estimating rock-tunnel water inflow. Proceedings of the Rapid Excavation and Tunneling Conference, June, pp 18–21.

Hezarkhani, A., 2006- Hydrothermal evolution of the Sar-Cheshmeh porphyry Cu–Mo deposit, Iran: evidence from fluid inclusions. Journal of Asian Earth Sciences, 28 (4), 409-422.

Janjic, M., 1962- Prilog poznavanju podzemnih fenomena u karstu (Contribution to knowledge of underground phenomena in karst). Vesnik Geozavoda Beograd Yugoslavia.

Katibeh, H. and Aalianvari,  A., 2009- Development of a New Method for Tunnel Site Rating from Groundwater Hazard Point of View, Journal of Applied Sciences, Vol 9 pp. 1496-1502.

Khorsandi, A. and  Miyata, T., 2007- Fault determination due to sinkhole array on Lar valley, northeast of tehran (Iran), ACTA CARSOLOGICA Journal,  , Volume 36, Issus 2, pp.,203-208.

Kusumayudha, B., Ten, M., Notosiswoyo, S. and Sayoga, R., 2000- Fractal Analysis of River, Cave Systems, and Topography of the Gunungsewu Karsts Area, Cen­tral Java, Indonesian, Springer Hydrogeology jour­nal. v.8. n.3, p. 271-278.

Lei, S., 1999- An analytical solution for steady flow into a tunnel. Ground Water 37:23–26.

Maurice, L., Atkinson, T. C., Williams, A. T., Barker, J. A. and Farrant, A. R., 2010- Catchment scale tracer testing from karstic features in a porous limestone, Journal of Hydrology, Vol. 389 (1-2): 31-41.

Mikulec, S. and Trumic, A., 1976- Engineering works in karst regions of Yugoslavia. Proceeding book Karst Hydrology and Water Resources, W.R.P., Colorado, USA.

Movahednejad, A. E., 2008- Deep tunnelling in fault zone case study in Kuhrang 3 water conveyance tunnel, World Tunnel Congress, Underground Facilities for Better Environment and Safety, India.

Raymer, J. H., 2003- Predicting groundwater inflow into hard-rock tunnels: estimating the high-end of the permeability distribution. RETC, pp 201–217.

SCE (Sahel Consultant Engineers), 2005- Engineering report: Engineering Geological Review and Summary Report on Adverse Geology Situations in Tunnel Driven Path, (Parts III and IV of Ghomroud Water Conveyance Tunnel), SHL 2019 UNGR MTUN RM RP 003 DO.

Sharifzadeh, M. and Hemmati Shaabani, A., 2006- TBM tunneling in adverse rock mass with emphasis on TBM jamming accident in Ghomroud water transfer tunnel, Van Cotthem, Charlier, Thimus and Tshibangu (eds), May 9-12, Liege, Belgium,  pp. 643-647.

Stocklin, J., 1968- Structural history and tectonics of Iran : a review. American Association Petroleum Geologists, Bulletin., Vol. 52 (7), 1229 – 1258.

Stocklin, J., 1977- Structural correlation of the Alpine range between Iran central Asia. Memoire Hors-Serve No.8 dela Societe Geologique de France, 8: 333-353.

Tseng, D., Tsai, B. and Chang, L., 2001- A case study on ground treatment for a rock tunnel with high groundwater ingression in Taiwan, International Journal of Tunnelling and Underground Space Technology, vol. 16,  175-183.

Veni, G., 1999- A Geomorphological Strategy for Conducting Environmental Impact Assessments in Karst Areas, Geomorphology, Vol. 31 (1): 151-180.

Wenner, D. and Wannenmacher, H., 2009- Alborz service tunnel in Iran: TBM tunneling in difficult ground conditions and its solution, proceeding of 8th Iranian Tunneling Conference, pp. 342-353.

White, W. B., 1988- Geomorphology and Hydrology of Karst Terrains, Oxford University Press, New York. 464 pp.

 Zarei, H. R., Uromiyehi A. and Sharifzadeh, M., 2010- Identifying geological hazards related to tunneling in carbonate karstic rock- Zagros, Iran, Arabian Journal of Geosciences, In press, Online available:Pp.1-8, DOI 10.1007/s12517-010-0218-y.