ارزیابی پتانسیل روانگرایی پی‌آبرفتی ساختگاه سد مخزنی چپرآباد بر اساس نتایح آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه زمین شناسی مهندسی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

یکی از دلایل برجسته ویرانی سازه‌های مهندسی در حین زمین‌لرزه، گسترش پدیده‌ روانگرایی در پی‌های خاکی با مصالح غیرچسبنده و اشباع است. عـلل خرابی در اثر پدیده روانگرایی شامل 1) کاهش ظرفیت بارب‍ــری، 2) نشست زیـاد (غیرمجاز)، 3) گسترش جانبی، 4) جریان خاک و 5) نوسان زمین است.
پتانسیل روانگرایی پی‌‌های خاکی به مشخصات موج ناشی از زمین‌لرزه، نوع خاک، تاریخچه زمین‌شناسی، فشار محصورکننده، نفوذپذیری، چگالی نسبی، میزان رطوبت، ویژگی‌های دانه‌بندی خاک و غیره بستگی دارد. 
سد ‌چپرآباد، از نوع خاکی با هسته رسی و ارتفاع 5/44 متر از پی با ظرفیت مخزن 127 میلیون مترمکعب است که در 75 کیلومتری جنوب شهرستان ارومیه واقع در استان آذربایجان‌غربی در حال اجراست. بستر ساختگاه سد از رسوبات‌آبرفتی با‌ ستبرایی حدود60 متر تشکیل‌شده است و تکیه‌گاه‌های آن روی      سنگ‌های‌آهکی و شیستی با سن پرکامبرین و اینفراکامبرین قرار می‌گیرد. در این‌ مقاله، ضمن بررسی ویژگی‌های زمین‌شناسی مهندسی ساختگاه، پتانسیل روانگرایی پی آبرفتی، بر پایه نتایج حاصل از آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) نیز بررسی شده است. در ‌این‌ رابطه، ضمن معرفی آخرین یافته‌ها و روابط موجود برای محاسبه ضرایب اصلاح (rd)، (MSF)، (Ks) و (CN) همچنین از آنها در ارزیابی پتانسیل روانگرایی پی‌آبرفتی ساختگاه نیز استفاده شده است. نتیجه‌ بررسی‌‌ها نشان می‌دهد که ضریب اطمینان پی آبرفتی ساختگاه سد چپرآباد در مقابل روانگرایی، در بیشتر نقاط کمتر از یک بوده و با توجه به بافت دانه‌بندی مصالح که بیشتر ماسه‌ای است وقوع پدیده روانگرایی در هنگام زمین‌لرزه بسیار محتمل است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

SPT - Based Liquefaction Assessment of Alluvial Foundation atChapar-Abad Dam

نویسندگان [English]

  • G. Barzegari
  • A. Uromeihy
Department of Geology, Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Development of liquefaction in saturated cohesionless deposits is one of the most dramatic causes of damage in civil structures during earthquakes. The potential damage caused by liquefaction includes: 1) loss of bearing capacity, 2) excessive settlement, 3) lateral spreading, 4) flow failure, and 5) ground oscillation.
 The liquefaction susceptibility of a specific deposit is affected by many factors for example, wave-induced liquefaction characteristics, soil type, geological history, confining pressure, permeability, relative density, water content, and properties of the soil grain size.
Chapar-Abad Dam is an inhomogeneous earth-fill dam with height and crest length of 44.5 and 427 meters, respectively. The reservoir capacity is 127 million cubic meters. The dam which is under construction is located about 75 km southeast of UromiehCity, in West-Azerbaijan province. The foundation materials include 60 meters of alluvium deposits overlying the bedrock layers of carbonate units. The abutments consist of carbonate and schistose layers of Precambrian age. In this paper the potential of liquefaction of the site is evaluated according to the SPT results form in-situ tests performed in boreholes driven into the depth of alluvial deposits. Furthermore, recently modified relations of correction factors such as stress reduction factor (rd), earthquake magnitude scaling factor for cyclic stress ratios (MSF), overburden correction factor for cyclic stress ratios (Ks), and the overburden normalization factor for penetration resistances (CN) are presented and used in liquefaction assessment of alluvial foundation at Chapar-Abad Dam. The results indicate the possibility of liquefaction and instability of granular soils during earthquake and any types of strong motions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Engineering geology
  • Liquefaction
  • correction factors
  • SPT
  • Chapar-abad Dam

جلالی، ح.، 1366- «ارزیابی روانگونگی خاکها در زلزله»، مجموعه مقالات  اولین سمینار سدسازی ایران.

روشن‌ضمیر، م. ع. و شکرانی، ح.، 1382- ‍‍«مهندسی پی»، انتشارات مؤسسه علمی دانش‌پژوهان برین.

سازمان آب منطقه‌ای آذربایجان غربی، 1377- «طرح  تأمین آب و شبکه‌ی آبیاری و زهکشی دشت نقده؛ مطالعات  مرحله‌ی اول؛ جلد دوم؛ گزارش زمین‌شناسی و ژئوتکنیک».

سازمان آب منطقه‌ای آذربایجان غربی، 1381- «طرح  تأمین آب و شبکه‌ی آبیاری و زهکشی دشت نقده؛ مطالعات  مرحله‌ دوم؛ مطالعات ژئوتکنیکی پی آبرفتی سد مخذنی چپرآباد».

نبوی، ح.، 1355- «دیباچه‌ای بر زمین‌شناسی ایران»، انتشارات سازمان زمین‌شناسی کشور.

 

References

Blake, T. F., 1996 - “Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils”, Journal of Geotechnical and Geo environmental Engineering, ASCE.

 Cetin, K. O., 2000 - “SPT - Based Probabilistic and Deterministic Assessment of  Seismic Soil Liquefaction Initiation Hazard”, Pacific Earthquake Engineering   Research Report No. PEER-2000/05

Christian H. G., 2001 - “A numerical investigation of the seismic response of the aggregate pier foundation system". Thesis submitted to the Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and StateUniversity.

Idriss, I.M. and Boulanger, R. W., 2004 - “Semi-empirical procedures for evaluating liquefaction potential during earthquakes” Department of Civil & Environmental Engineering University of California, Davis, Proceedings of the 11th ICSDEE & 3rd ICEGE.

Kayen, R. E., 1992 -  “Evaluation of SPT, CPT, and Shear Wave-Based Methods for Liquefaction Potential Assessment using Loma Prieta Data”, Proceedings of the 4th Japan-U.S. Workshop on Earthquake Resistant Design of Lifeline Facilities and Countermeasures for Soil Liquefaction, Hamada, M. and O’Rourke, T. D., eds.

Kramer, S.L., 1996 - “Geotechnical Earthquake Engineering”. Prentice Hall. UpperSaddleRiver.

Liao, S. S. C. & Whitman, R. V., 1986 - “Catalogue of Liquefaction and Non-liquefaction Occurrences during Earthquakes”, Research Report, Department of Civil Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts.

Rauch, A.F., 1998 - Personal Communication. (as cited in Youd, T. L. 2001 - “Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils”, Journal of Geotechnical and Geo environmental Engineering, ASCE.

Seed, R. B., 2003 - “Recent advances in soil liquefaction engineering: a unified and consistent framework” 26th Annual ASCE Los Angeles Geotechnical Spring Seminar.

Seed, H. B. & Idriss, I. M., 1967 - “Analysis of Soil Liquefaction: Niigata Earthquake”, Journal of Soil Mechanics & Foundations Division, ASCE, 93(SM3).

Seed, H.B. & Idriss, I.M., 1995 - “Ground Motions and Liquefaction During Earthquakes”, publication no. 75-95-2.

Seed, H.B. & Idriss, I.M., 1971 - “Simplified Procedure for Evaluating Soil Liquefaction Potential”, Journal of Soil Mechanics & Foundations Division, ASCE, 97(SM9).

Sitharam, T.G., 2004 - “Dynamic properties and liquefaction potential of soils” Department of Civil Engineering, Indian Institute of Science, Bangalore 560 012, India.

U.S. Army Corps of Engineer Service, 2004 - “Seepage Control”, Engineer Manual, EM 1110-2-2300, Dept. of the Army. Office of the Chief of Engineers. Washington, D.C.

Xenaki V.C. & Athanasopoulos G. A., 2003 - Liquefaction resistance of sand-mixtures: an experimental investigation of the effect of fines. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, No.23.

Youd, 2001 - “Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE,127(10).