بررسی نقش ساختارهای زمین‌ساختی و چینه شناسی در پیش‎بینی هجوم آب به درون تونل با استفاده از روش سنجش از دور (مطالعه موردی: تونل انتقال آب نوسود، قطعه 1- الف)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 کارشناسی ارشد، گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

در مطالعات زمین‌شناسی حفاری تونل، استفاده از سنجش از دور ماهواره­ای در کنار پیمایش زمینی روشی موثر در ارزیابی خطرات تونل‌سازی به شمار می­آید. در این مطالعه، مسأله برخورد با مناطق مستعد هجوم آب زیرزمینی در قطعه 1- الف تونل انتقال آب نوسود در منطقه مرزی شمال باختر کرمانشاه مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب سنگی منطقه از جنس سنگ‌آهک و شیل است که موجب ایجاد توالی لایه‌های سخت و نرم در ساختگاه تونل شده است. لایه‌های سنگ آهک درزه‌دار و حفره‌دار در تناوب با لایه‌های شیل نفوذناپذیر مهم‌ترین عامل تعیین کننده در هجوم آب به درون تونل نوسود هستند. به دلیل خطر انفجار مین در منطقه، پیمایش زمینی همه مسیر تونل را شامل نمی­شود. همچنین به منظور شناسایی لایه‌های دارای پتانسیل هجوم آب، شواهد آب‌زمین‌شناختی و آب‌‌شناختی در منطقه با استفاده از تصاویر استر بررسی شد. این پژوهش نشان می­دهد که تونل در برخورد با واحدهای Li3 و Li-Sh3 با خطر بالای هجوم آب روبه‌رو است. مشاهدات حفاری تونل نیز نشان می­دهد که عبور تونل از لایه‌های سخت و برخورد با شکستگی‌های باز، عامل اصلی هجوم آب به درون تونل است که با نتایج حاصل از پردازش تصاویر ماهواره­ای انطباق مناسبی دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The role of tectonic structures and stratigraphy in predicting influx of water into the tunnel using remote sensing (Case Study: Nosoud water-transport tunnel, part 1-A)

نویسندگان [English]

  • M. Heydari 1
  • Sharafi M. 2
1 Associate Professor, Department of Geology, Bu Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 M. Sc., Department of Geology, Bu Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

The use of remote sensing combined with field surveys can be used as an economic approach to detect the areas that are susceptible to the influx of water into tunnels. This study aims at investigating potential zones of groundwater influx in part 1-A of the Nosoud water-transport tunnel located in the NW of Kermanshah province. Stratigraphic units of the area are composed of limestone and shale layers, which have formed alternating hard and soft sequences at the tunnel site. Fractured brittle limestone layers alternating with impermeable shale layers are the most important factor controlling the influx of water into the Nosoud tunnel. The danger of possible mine explosions prevented us from a survey along the whole length of the tunnel. Hence we classified these lithologies into two types labeled as Li and Sh which representing limestone and shale respectively. In order to explore layers that could potentially lead to water influx, we used ASTER satellite images to analyze the geohydrologic evidences across the area. Results suggest that the tunnel has a high risk of groundwater influx  in places where the Li3 and Li-Sh3 units are encountered. Moreover, observations during tunnel excavation show that the major cause of water influx into the tunnel are preferentially concentrated in zones where hard layers with open fractures are crossed. This is considerably compatible with the results of satellite image processing model.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tectonic structures
  • Stratigraphy
  • Remote Sensing
  • Water influx
  • Tunnel

Alavi, M.,1994- Tectonics of the Zagros Orogenic belt of Iran: new data and interpretations, Tectonophysics, 229:211–238.

Bedini, E., 2009- Mapping lithology of the Sarfartoq carbonatite complex, southern West Greenland, using HyMap   imaging   spectrometer data, Remote Sensing Environment, 113(6):1208–1219.

Bureau of Reclamation, 1997- Engineering Geology Field Manual, Technical report, United States Government, Washington, DC.

Choi, Y., 2009- Tunneling Analyst: A 3D GIS extraction for rock mass classification and fault zone analysis in tunneling, Computers & Geosciences, 35: 1322-1333.

El Tani, M, 2003- Circular tunnel in a semi-infinite aquifer, Journal of Tunneling and Underground Space Technology, 18: 49-55.

Gloaguen, R., Marpu, P., Niemeyer, I., 2007- Automatic extraction of faults and fractal analysis from remote sensing data, Nonlinear Proc Geophys, 14: 131–138.

Goodman, R. E., Moye, A., Schalwyk, V., Javendel, I., 1965- Groundwater inflow during tunnel driving, Engineering Geology, 39–56.

Hugman, R. H. and Friedman, M., 1979- Effects of Texture and Composition on Mechanical Behavior of Experimentally Deformed Carbonate Rock, American Association of Petroleum Geology Bulletin, 9: 1478-1489. 

ISRM, 1978- Standadization laboratory and field tests, Int. J. of Rock mechanics and Min. Sci. and Geomech Testing and Monitoring –Pergamon Press, Oxford.

Karlsrud, K., 2001- Water control when tunnelling under urban areas in the Olso region, NFF publication, 12: 27–33, NFF.

Kaya, S., Müftüolu, O. and Tüysüz, O., 2004- Tracing the geometry of an active fault using remote sensing and digital elevation model: Ganos segment, North Anatolian Fault zone, Turkey, Int J Remote Sens 25:3843–3855.

Koike, K., Nagano, S. and Ohmi, M., 1995- Lineament analysis of satellite images using a Segment Tracing Algorithm (STA),  Comput. Geosci, 21:1091–1104.

Kresic, N., 1994- Remote sensing of tectonic fabric controlling groundwater flow in Dinaric karst, In proceedings of the tenth thematic conference on geologic remote sensing, 1: 161-167.

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

Philip, G., 2007- Remote sensing data analysis for mapping active faults in the northwestern part of Kangra Valley, NW Himalaya, India. Int J Remote Sens 28:4745–4761

Sinclair, S. W., 1980- Analysis of Macroscopic Fractures on Teton Anticline, Northwestern Montana, M.S. Thesis, Dept. of geology, Texas A&M University, College Station, Texas: 102.

Vincent, R. K, 1997- Fundamentals of Geological and Environmental Remote Sensing, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ : 400.