پروژه سد اروک

توضیحات محصول

دانلود پروژه سد اروک با فرمت ورد ودر 142 صفحه قابل ویرایش

قسمتی از متن پروژه

فهرست مطالب

عنوان

چکيده

فصل اول – کليات

1-1- مقدمه

1-2- اهداف و اهميت موضوع

1-3- مختصات جغرافيايي ساختگاه سد

1-4- مشخصات فني

1-5- راههاي دسترسي به سد

1-6- بررسي آب و هوايي منطقه و محل پروژه

1-7- مطالعات و بررسي هاي قبلي

1-8- روش مطالعه

1-8-1- مطالعات زمين شناسي

1-8-2- مطالعات ليتپولوژيکي

1-8-3- مطالعات زمين شناسي ساختماني

1-8-4- مطالعات ژئوتکنيکي

1-8-5- نقشه هاي زمين شناسي و زمين شناسي مهندسي

فصل دوم – بررسي روشهاي تحقيق و لزوم اجراي طرح

2-1- مقدمه

2-2- اهميت احداث سد و انتخاب نوع آن

2-3- سدهاي خاکي

2-4- انواع سدهاي خاکي

2-5- ساختگاه سد سنگهاي کربناتي

2-5-1- سنگ آهک

2-5-2- بررسي خصوصيات مهندسي سنگ آهک

2-5-3- برخي از پارامترهاي سنگهاي آهکي

2-5-4- بررسي انحلال پذيري سنگ آهک

2-6- روش تحقيق

2-6-1- زمين شناسي

2-6-2- ويژگي هاي ژئوتکنيکي سنگ بکر

2-6-3- طبقه بندي مهندسي توده سنگ

2-6-3-1- طبقه بندي RMR و Q

2-6-3-2- طبقه بندي انديس مقاومت زمين شناسي ( GSI )

2-6-4- ويژگي هاي ژئوتکنيکي توده سنگي

2-6-5- مطالعه خواص ژئوتکنيکي آبرفت محل پي

فصل سوم – زمين شناسي

3-1- مقدمه

3-2- زمين شناسي عمومي منطقه

3-2-1- ژئومورفولوژي

3-2-2- سنگ چينه شناسي

3-2-2-1- ژوراسيک

3-2-2-1-1- سازند کشف رود

3-2-2-1-2- سازند چمن بيد

3-2-2-1-3- سازند مزدوران

3-2-2-2- کر تا سه

3-2-2-2-1- سازند شورجه

3-2-2-2-2- سازند تيرگان

3-2-2-2-3- سازند سرچشمه

3-2-2-2-4- سازند سنگانه

3-2-2-2-5- سازند آيتامير

3-2-2-2-6- سازند آبدراز

3-2-2-7- سازند آبتلخ

3-2-2-2-8- سازند نيزار

3-2-2-2-9- سازند کلات

3-2-2-2-10- سازند نفته

3-2-3- پالئوژن

3-2-3-1- سازند پسته ليق

3-2-3-2- سازند چهل کمان

3-2-3-3- سازند خانگيران

3-2-3-4- نئوژن

3-2-4- نهشته هاي کواترنر ( رسوبات جوان )

3-2-5- زمين ساخت منطقه اي

3-3- زمين شناسي مهندسي ساختگاه سد

3-3-1- ژئومورفولوژي محل سد

3-3-2- زمين ساخت محل سد

3-3-3- ناپيوستگي هاي تکيه گاه سد

3-3-3-1- بررسي ويژگي هاي مهندسي درزه ها

3-4- هيدروژئولوژي ساختگاه سد

3-4-1- بررسي سطح آب زير زميني در گمانه هاي اکتشافي

3-4-2- بررسي ميزان نفوذ پذيري در توده سنگي و مصالح آبرفتي ساختگاه سد

فصل چهار – بررسي خواص ژئوتکنيکي آبرفت ساختگاه سد

4-1- مقدمه

4-2- بررسي ويژگي هاي خاکها

4-3- طبقه بندي رسوبات آبرفتي ساختگاه سد

4-4- بررسي خواص هيدروليکي مصالح آبرفتي

4-4-1- آزمايش نفوذ پذيري لونران

4-4-2- قطعه لوفران پايين تر از سطح آب زير زمين ( GWL)

4-4-2-1- آزمايش با بارخيزان

4-4-2-2- آزمايش با بار ثابت

4-4-2-3- آزمايش با بار افتان

4-4-3- محاسبه ضريب نفوذ پذيري

4-4-3-1- محاسبه ضريب نفوذ پذيري آزمايش با بار خيزان

4-4-3-2- محاسبه ضريب نفوذ پذيري آزمايش با بار ثابت

4-4-3-3- محاسبه ضريب نفوذ پذيري آزمايش با بار افتان

4-4-4- نفوذ پذيري مصالح آبرفتي ساختگاه سد

4-5- بررسي نفوذ پذيري گروههاي مختلف رسوبات مصالح آبرفتي ساختگاه سد

4-6- بررسي پارامترهاي مقاونتي و تراکمي مصالح آبرفتي ساختگاه سد

4-6-1- آزمون نفوذ استاندارد ( SPT )

4-6-2- آزمون نفوذ مخروطي ( CPT )

4-6-3- رابطه بين

فصل پنجم – بررسي خصوصيات ژئوتکنيکي توده سنگ

5-1- مقدمه

5-2- آزمايشات برجاي مکانيک سنگ

5-3- ارزيابي کيفي توده سنگ براساس ضريب RQD

5-4- بررسي خصوصيات هيدروليکي توده سنگ

5-4-1- مسيرهاي هيدروليکي سنگ

5-4-2- آزمايش فشار آب

5-4-3- آزمايش لوژان

5-4-3-1- روشهاي مختلف تعيين عدد لوژان

5-4-3-2- حساسيت آزمايش لوژن

5-4-5- نفوذ پذيري توده سنگي ساختگاه سد

فصل ششم – بررسي ويژگي هاي ژئوتکنيکي سنگ بکر و طبقه بندي مهندسي توده هاي سنگي

6-1- مقدمه

6-2- بررسي هاي آزمايشگاهي

6-2-1- ويژگي هاي فيزيکي

6-2-1-1- تخلخل

6-2-1-2- ميزان جذب آب

6-2-1-3- وزن واحد حجم سنگها

6-2-2- ويژگيهاي مکانيکي

6-2-2-1- مقاومت فشاري تک محوري

6-2-2-1- زاويه اصطکاک داخلي

6-2-2-2-مقاومت چسبندگي

6-3- طبقه بندي مهندسي سنگ بکر

4-6- رده بندي مهندسي توده سنگ ساختگاه سد ارواک

6-4-1- انواع مختلف طبقه بندي

6-4-1-1- طبقه بندي ژئو مکانيکي RMR

6-4-1-2- طبقه بندي Q

6-4-1-3- طبقه بندي GST

فصل هفتم – نتيجه گيري و پيشنهادات

7-1- نتيجه گيري

7-2- پيشنهادات

فهرست منابع فارسي

فهرست منابع لاتين

چکيده :

يه مورد مطالعه در استان خراسان رضوي در شمال شرق ايران واقع شده است . سد ارواک در فاصله 70 کيلومتري شمال غرب شهر مشهد و در فاصله 5/2 کيلومتري ارواک ، در طول جغرافيايي و عرض جغرافيايي بر روي رودخانه ارواک واقع مي گردد . اين سد يک سد خاکي با هسته رسي به ارتفاع 5/55 متر از بستر رودخانه و طول تاج 415 متر و حجم کل مخزن 30 ميليون متر مکعب مي باشد . هدف از ساخت اين سد ، تأمين آب شرب شهر مشهد و کشاورزي اراضي پايين دست مي باشد .

در اين تحقيقات بررسي هاي زمين شناسي و ژئوتکنيکي براي ساختگاه سه صورت گرفته است . ساختگاه سد ارواک و مخزن را آهک و آهکهاي مارني سازند مزدوران و چمن و رسوبات کواترنري تشکيل مي دهند . توده هاي سنگي محل سد براساس رده بندي هاي مهندسي Q ، RMR و GSI مورد ارزيابي قرار گرفته است براساس اين رده بندي ها توده هاي سنگي محل سد ، در رده سنگهاي مناسب قرار دارند . براي جلوگيري از هدر رفتن آب و بهسازي توده سنگي و پي آبرفتي و ساختگاه سد از نتايج آزمايشهاي لوژان و لفران صورت گرفته استفاده شده است و ارائه راهکار مناسب و ارزيابي عمليات تزريق در تکيه گاه چپ سد ارواک مورد ارزيابي و تحليل قرار گرفته است که نتيجه موفقيت عمليات تزريق مي باشد .

فصل اول : کليات

1-1- مقدمه

احداث سازه هاي بزرگ معمولاً بر روي زمين هاي صورت مي گيرد که توان باربري کافي جهت آن سازه را داشته باشند ولي هميشه زمين مرغوب در محل احداث سازه وجود ندارد و بلکه خود انسان بايد فکري جهت کيفيت زمين محل احداث سازه داشته باشد استفاده از راهکارهاي بهسازي شرايط زمين و نحوه بهسازي آن مهمترين خواسته مهندسان طراح تبديل شده است .

يکي از مهمترين موارد مورد بررسي در ساختگاه سد ، وضعيت زير پي مي باشد . پي به مجموعه کف دره و تکيه گاهها که سد بر روي آن قرار مي گيرد اطلاق مي شود و چون سنگ پي ، سد ارواک از سنگهاي آهکي و آهکي مارني و ندرتاً مارن تشکيل شده ، لذا بررسي ويژگي هاي ژئوتکنيکي اين سنگها امري اجتناب ناپذير به نظر مي رسد .

تراوش در پي و تکيه گاههاي سد رابطه مستقيم با نوع سازندهاي زمين شناسي و ميزان خلل و فرج موجود در آنها دارد . لذا يکي از پارامترهاي بسيار مهم در سد سازي تعيين ساختگاه سد و بررسي خصوصيات زمين شناسي مهندسي و ژئوتکنيکي و همچنين عملکرد نيروهاي تکنونيکي در منطقه امري ضروري بنظر مي رسد . به همين دليل پارامترهاي زمين شناسي مهندسي و ژئوتکنيکي در ساختکاه سد مورد بررسي قرار گرفته است .

آزمايش لوژان نيز جهت تعين ميزان نفوذ پذيري و پي و تکيه گاههاي سد ، جهت بهسازي و ارتفاع کيفيت توده و ارائه راهکار مناسب جهت اين امر صورت گرفته است . در پي آبرفتي نيز چون رسوبات آبرفتي در حدود 21 متر ضخامت دارند و سد بر روي پي آبرفتي قرار مي گيرد . آگاهي از مشخصات اين رسوبات ضروري است .

به اين منظور آزمايشات آزمايشگاهي بر روي نمونه هاي اخذ شده از گمانه ها و آزمايش نفوذ پذيري لفران در صحرا بر روي آنها انجام شده است . در ادامه بررسي تزريق پذيري در تکيه گاه چپ سد ارواک صورت گرفته و نتايج تزريق مورد ارزيابي قرار گرفته است .

1-2- اهداف و اهميت موضوع

هدف اصلي طرح ، تأمين آب شرب شهر مشهد و آب مورد نياز براي کشاورزي اراضي پايين دست سد مي باشد . براساس برآورد انجام شده . 62/0 آب تنظيمي که معادل 97/18 ميليون متر مکعب است جهت آب شرب مشهد اختصاص مي يابد. آبي که به شهر مشهد اختصاص يافته است به لحاظ توريستي بودن شهر مشهد و نيازهاي فراوان اين شهر به آب شرب حايز اهميت فراوان مي باشد . بقيه آب موجود در سد معادل 38/0 آب تنظيمي ساليانه جهت مصارف کشاورزي مي باشد. از آنجا که در منطقه محل طرح و در اراضي پايين دست محل سد روستاهاي ارواک ، فوشان ، پريشته ، دوله ، شيرين ، شوک و خوزستان با جمعيتي معادل 8674 نفر قرار دارند ، اجراي اين طرح مي توان اثرات سودمندي در منطقه داشته باشد . با توجه به اينکه شغل اصلي روستائيان منطقه کشاورزي است و در اين منطقه حدود 2500 هکتار اراضي کشاورزي وجود دارد اجراي اين طرح باعث رونق بيشتر کشاورزي و مانع از مهاجرت روستائيان به شهر مي گردد .

بطور کلي در اين تحقيق اهداف زير بررسي شده است :

1- بررسي وضعيت زمين شناسي عمومي منطقه ، زمين شناسي مخزن ، زمين شناسي و زمين شناسي مهندسي ساختگاه سد .

2- بررسي خصوصيات فيزيکي و مکانيکي مغزه هاي سنگي بدست آمده از گمانه ها .

3- ارزيابي و تحليل داده هاي بدست آمده حاصل از حفر گمانه هاي اکتشافي

4- تعيين پارامترهاي ژئوتکنيکي پي آبرفت

5- بررسي پارامترهاي ژئوتکنيکي توده سنگهاي ساختگاه سد

6- طبقه بندي مهندسي توده سنگهاي آهکي و آهک مارني ساختگاه سد

7- روشهاي بهسازي ساختگاه سد

8- ارزيابي روند تزريق در گمانه هاي تزريق شده

1-3- مختصات جغرافيايي ساختگاه سد

محل سد مذکور در استان خراسان رضوي و در فاصله 70 کيلومتري شمال غرب شهر مشهد مقدس بر روي يکي از سرشاخه هاي فرعي کشف رود بنام رودخانه ارواک واقع گرديده است ، محل اين سد در طول جغرافيايي و عرض جغرافيايي مي باشد .

1-4- مشخصات فني سد

نوع سد سد خاکي با هسته رسي

موقعيت 70 کيلومتري شمال غرب شهرستان مشهد

نام رودخانه ارواک

هدف سد مخزني جهت تأمين آب شرب و کشاورزي

متوسط آورد سالانه رودخانه 77/33 ميليون متر مکعب

ارتفاع از پي 5/55 متر

طول تاج سد 410 متر

عرض تاج سد 10 متر

حجم بدنه سد 45/1 ميليون متر مکعب

حجم کل مخزن سد در تراز نرمال 30 ميليون متر مکعب

حجم مفيد مخزن 92/23 ميليون متر مکعب

حجم مرده مخزن 08/6 ميليون متر مکعب

آب قابل تنظيم سالانه 3/30 ميليون متر مکعب

نوع سر ريز اوجي استاندارد با شوت و باکت پرتابي

ظرفيت سرريز 7/698 متر مکعب در ثانيه

حجم آب خروجي از سرريز05/1 ميليون متر مکعب

طول تونل انحرافي 245 متر

قطر تونل انحرافي 4 متر

رقوم تاج سد از سطح دريا 5/1303 متر

رقوم نرمال از سطح دريا ( کف مخزن ) 1250 متر

تراز نرمال آب در مخزن 1295 متر از سطح دريا

تراز تقريبي افقي مخزن پس از 50 سال بهره برداري 1260 متر از سطح دريا

1-5- راههاي دسترسي به سد

در مسير جاده مشهد – قوچان ، سمت راست جاده ( حدود 20 کيلومتري مشهد ) شهر طوس قرار دارد ، محل سد در شمال غرب شهر طوس ( حدود 41 کيلومتري) بعد از روستاي ارواک به فاصله 5/2 کيلومتري از آن قرار دارد ( شکل 1-1 )

1-6- بررسي آب و هواي منطقه و محل پروژه

محل سد ارواک در حوضه رسوبي کپه داغ در شمال شرق ايران قرار دارد .اين حوضه در امتداد رشته کوههاي بلند البرز قرار دارد . روند اصلي اين حوزه شرقي – غربي بوده و به موازات البرز واقع مي باشد .

با توجه به روشهاي آماري حداکثر بارش محتمل حوزه آبريز ارواک 5/209 ميليمتر اسن و متوسط بارندگي سالانه حوزه آبريز ، محل سد و اراضي پاياب به ترتيب 304 ، 237 و 236 ميليمتر محاسبه گرديده است . متوسط ماهانه بارندگي در محل سد در جدول (1-1) آمده است .

جدول 1-1- متوسط بارندگي محل سد ارواک به ميلي متر

دماي متوسط سالانه 2/7 درجه سانتيگراد براي حوزه و 12 درجه سانتيگراد براي محل طرح مورد نظر است .

1-7- مطالعات و بررسي هاي قبلي

مطالعات شناسايي اين طرح توسط کميته آب جهاد خراسان در سال 1365 انجام گرفته است و محل محتمل به عنوان بهترين گزينه جهت احداث سد و سازه هاي وابسته در نظر گرفته شده است . مطالعات مرحله اول نيز در سال 1373 از طرف شرکت سهامي آب منطقه اي خراسان به شرکت مهندسين مشاور آب ؟؟؟ واگذار شده و اين شرکت به عنوان مشاور تا پايان پروژه سد اوراک انتخاب گرديده است.

1-8- روش مطالعه

1-8-1- مطالعات زمين شناسي

مطالعات زمين شناسي اين طرح با استفاده از گزارش مرحله شناخت وشناسايي ، نقشه هاي زمين شناسي منطقه ، نقشه هاي توپوگرافي ، بررسي هاي صحرايي و استفاده از GPS ( موقعيت ياب ماهواره اي ) انجام گرديده است .

1-8-2- مطالعات ليتپولوژيکي

براي مطالعه سنگهاي تشکيل دهنده ساختگاه سد و مخزن تعدادي نمونه دستي برداشت شده و مطالعات بر روي آنها صورت گرفته است . با توجه به بررسي هاي صورت گرفته ، توده سنگي ساختکاه سد از آهک ، آهک مارني و کمي صارن تشکيل شده است که اين تشکيلات متعلق به سازنده مزدوران با ين ژوراسيک مي باشد . بخشش ، تحتاني مخزن از تشکيلات چمن بيد و مزدوران تشکيل شده است. در بستر ساختگاه نيز رسوبات کواترنري و نهشته هاي تراسي و واريزه اي ديده مي شوند که در فصلهاي بعدي توضيح داده شده است .

1-8-3- مطالعات زمين شناسي ساختماني

در اين قسمت به بررسي سنگهاي منطقه اي و محلي طرح پرداخته شده است که اين بررسي ها بر اساس استاندارد انجمن بين المللي مکانيکي (ISRM) صورت گرفته و خصوصيات مهندسي آنها اندازه گيري و ثبت گرديده اند . اطلاعات حاصل از برداشت شيب و جهت ناپيوستگي ها با استفاده از نرم افزار Dips 3 (Hoek & Diederichs , 1989) مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است .

81-4- مطالعات ژئوتکنيکي

مطالعات ژئوتکنيکي جهت بدست آوردن پارامترهاي ژئوتکنيکي ، مشخصات فيزيکي و مکانيکي واد پوششي و توده سنگي ، تعيين تراز سطح آب زير زميني و انجام آزمايشهاي صحرايي با استفاده از بررسي 14 حلقه گمانه اکتشافي صورت گرفته است ( جدول 1-2 ) ،مجموع حفاريهاي اکتشافي صورت گرفته در سنگ و آبرفت 5/542 متر مي باشد . ضمن انجام عمليات حفاري اکتشافي آزمايشهاي نفوذ پذيري لوفران در آبرفت و لوژان در توده سنگ صورت گرفته و نمونه هاي حاصله جهت انجام مطالعات آزمايشگاهي به آزمايشگاه ارسال شده است . از نتايج اين آزمايشات در اين مقاله و تحقيق استفاده شده است .

1-8-5- نقشه هاي زمين شناسي و زمين شناسي مهندسي

از منابع ذکر شده در تهيه اين نقشه ها استفاده شده است که شامل برداشت ها و پيمايشهاي صحرايي ، نقشه هاي توپوگرافي ، نقشه هاي مرجع و موقعيت ياب ماهواره اي ( GPS ) . اين نقشه ها شامل نقشه محل سد با مقياس 1:500 و نقشه مخزن شد با مقياس 1:2000 مي باشد . ( پيوست 2 )

هيدرو ايزو پيز [1] يا نقشه تراز آب زيرزميني که حاصل اندازه گيري آب داخل گمانه هاي اکتشافي مي باشد و تراز آب زير زميني قسمتهاي مختلف سد را نشان مي دهد نيز تهيه شده است ( پيوست 2 ) .

فصل دوم : بررسي روشهاي تحقيق و لزووم اجراي طرح

2-1- مقدمه :

نياز به آب بشر از ديرباز برآن داشته است تا از روشهاي گوناگوني نياز خود را برآورده سازد يکي از اين راهها سد مي باشد . اکثر فعاليتهاي سد سازي در گذشته بر پايه تجربه و بدون استفاده از علوم وابسته صورت مي گرفته است . از اوايل قرن بيستم پيشرفت قابل توجهي در اين امر صورت گرفت و نياز بشر باعث شد تا با اين سازه بطور علمي و کلاسيک برخورد شود تاريخچه اجراي سدها و کارهاي وابسته نشانگر آن بوده است که هيچ سازه اي در برابر تخريب و استهلاک يا ويراني ، کاملاً به دور از خطر نيست . رفتار معدودي از مصالح طبيعي واقعاً همگن مي باشد . پيش بيني تغيير در حالات زمين شناسي يا صالح مي بايست برآگاهي کامل از سيستم هاي کاملاً پيچيده زمين شناسي ، که بخشي از شرايط ناحيه اي – منطقه اي مي باشد ، استوار باشد ، در نتيجه علوم کاربردي زمين شناسي از پيش به مثابه بخشي از سرمايه گذاري هاي انتخاب محل سد و طراحي سدهاي بزرگ پذيرفته شود .

2-2- اهميت احداث سد و انتخاب نوع آن

سدها سازه هايي هستند که براي محصور نمودن آب استفاده مي شوند که از اين آب محصور شده براي مقاصد مختلفي چون آب شرب شهري ، جهت کشاورزي ، توليد نيروي برق ، مقابله با سيلابها و . . . استفاده مي شود . در بين سدها سدهاي چند منظوره نيز وجود دارند که چندين نياز را برآورده مي کنند .

مهمترين عوامل در انتخاب نوع سد ، شکل و زمين شناسي دره محل احداث مي باشد در دست رسي بودن مصالح نيز يکي از عوامل موثر در انتخاب نوع سد مي باشد . سدهاي خاکي براي آنکه دامنه اي پايدار داشته باشند محتاج قاعده اي گسترده و عريض اند ، در نتيجه اين سدها در مقايسه با سدهاي بستي داراي ارتفاع مشابه ، تنش هاي کمتري را بر زمين وارد مي کنند . مصالح سازنده خاکي[2] حالتي شکل پذير دارند و مي توانند تغيير شکل هاي ناشي از نشست پي را به مراتب بهتر از سدهاي بستني[3] که حالت صلب و يکپارچه دارند . تحمل کنند از اين رو براي مناطقي که سنگ پي مقاوم در نزديکي سطح زمين قرار ندارد ، سد خاکي ترجيح داده مي شود ( معماريان 1377 ) .

2-3- سدهاي خاکي

سد خاکي يکي از قديمي ترين تأسيسات ساختماني است که انسان بدليل نيازهاي اوليه اش در زمينه عمليات کشاورزي و تأمين آب شروب مبادرت به ايجاد آن کرده است .

بطور کلي ، مي توان گفت ، سد خاکي ، ساختمان يا تأسيساتي است که بر روي رودخانه يا مسيل و با استفاده سدهاي خاکي بدون ملات به منظور ذخيره و بالا آوردن سطح آب در پشت آن ساخته مي شود . بدنه اصلي سدهاي خاکي معمولاً از مصالح بدون ملات نظير لاشه سنگ ، قلوه سنگ ، شن ، ماسه ، لاي و رس بطور مخلوط يا مجزا و به صورت همگن يا منطقه بندي شده ساخته مي شود . بنابراين مشخصه کلي اين سدها يکپارچه نبودن بدنه اصلي سد است . ( رحيمي ، 1382 )

2-4- انواع سدهاي خاکي

سدهاي خاکي بر حسب کميت و کيفيت مصالح بکار برده شده و نيز متناسب با روش ساخت ممکن است به دو صورت طبقه بندي شوند ( رحيمي ، 1382 ) :

الف – طبقه بندي بر حسب نوع مصالح

1- سدهاي خاکي همگن (Homogneous Earth Dams)

2- سدهاي خاکي غيرهمگن با هسته قائم يا شيبدار (Zoned Earth Dams)

3- سدهاي سنگريز باغشاي نفوذپذير يا سدهاي خاکي غشايي

(Rockfill Dams With Impervions Membrane)

ب ) طبقه بندي بر حسب روش اجراء :

1- روش ساخت به کمک آب

2- روش ساخت به کمک ماشين آلات تراکم

3- روش ساخت به کمک انفجار

2-5- پي سنگ کربناتي

2-5-1 سنگ آهک

سنگهاي کربناته به سنگهايي رسوبي اطلاق مي شود که بيش از 50 درصد آن کانيهاي کربناتي باشد و ممکن است به 90 درصد نيز برسد . بيشتر کانيهاي تشکيل دهنده سنگ کربناته شامل کليست و دولوميت مي باشد . واژه سنگ آهک بطور کلي به سنگي اطلاق مي شود که در آن بخش کربناته عمدتاً کليت باشد .

مارن نيز به سنگي گفته مي شود که 35 تا 65 درصد آن را کانيهاي کربناته تشکيل دهند و داراي کانيهاي رسي نيز باشند و از نظر مقاومت سست تر از سنگ آهک مي باشد (Pettijohn,1975)

2-5-2 – بررسي خصوصيات مهندسي سنگ آهک

در تقسيم بندي مهندسي سنگهاي آهکي موارد مهم شامل مقاومت ، اندازه دانه ، تخلخل و دانسيته مي باشد که در جدول (2-1 ) نشان داده شده است . (Fookes &Higginbottom,1975) ) . برخي از خصوصيات ژئو مکانيکي سنگ هاي (Bell , آهکي که در انگلستان توسط( Bell ,1981)بدست آمده اند در جدول (2-2 ) ارائه شده است .

همانگونه که در اين جدول ديده مي شود چگالي اين سنگها با افزايش سن آنها افزايش مي يابد و به همين ترتيب از مقدار تخلخل آنها کاسته مي شود . سن سنگ بر مقاومت و نحوه و نحوه تغيير شکل سنگهاي کربناته تأثير مي گذارد .

و نيز هر چه سنگ آهک قديمي تر باشد . مدول يانگ آن افزايش مي يابد . (Fookes & Hawkins,1988) ميزان تراوايي سنگ آهک نيز با افزايش سن ، کاهش مي يابد (Bell,2000) لاله هاي ضخيم افقي سنگ آهک که نسبتاً فاقد حفره هاي انحلالي باشند ، پي هاي بسيار مناسبي براي ايجاد سد بوده و قابليت بارگذاري بالايي را دارند . در مقابل سنگهاي آهکي با لايه هاي نازک ، بسيار چين خورده يا سنگ آهک واجد حفره هاي انحلالي ، پي هاي نامناسبي مي باشند . امکان لغزش و سرخوردن در لايه هاي نازک و توالي هاي چين خورده سنگ آهک انتظار مي رود . بطور مشابه اگر لايه هاي آهک بوسيله لايه هاي از رس يا شيل جدا شده باشند ، مخصوصاً وقتيکه مايل ( شيبدار ) هستند بصورت يک سطح لغزش رفتار کرده و موجب حرکت و گسيختگي سنگ کردند (Bell,2000) .

2-5-3- برخي از پارامترهاي سنگهاي آهکي

تخلخل 53% تا 4/13 درصد

نفوذپذيري :

1- در آزمايشگاه تا سانتي متر بر ثانيه

2- در صحرا تا سانتي متر بر ثانيه

شاخص بار نقطه اي 25% تا 8 مگا پاسکال (Goodman,1,8,)

زوايه اصطکاک داخلي 35 تا 45 درجه

سختي نسبي 40

مدول يانگ

نسبت پواسون 22/0 – 19/0

مقاومت فشاري تک محوري

مقاومت برشي تک محوري (Rzhevsky & Novik,1,71)

فشاري باربري خالص

1- براي آهکهاي سخت

2- آهکهاي لايه اي در حالت سالم

3- آهک هاي سست (Peck.etal,1974)

2-5-4 – بررسي انحلال پذيري سنگ آهک

آب باران داراي خاصيت اسيدي کمي مي باشد که اين خاصيت با حل شدن مواد درون زمين و سطح قابل افزايش مي باشد . هر چه آب سردتر باشد درجه خورندگي آن بيشتر مي شود و هر چه ميزان بي کربنات در آب کمتر باشد ، سرعت حل شدن کربنات جديد بيشتر مي شود . آبهاي شيرين مي توانند تا ppm 400 کربنات کلسيم را در خود حل نمايند . در اثر انحلال آب در محل درزه ها ، با گذشت زمان در محل اين در زه ها حفره هاي انحلالي تشکيل مي شود . قابليت انحلال در دراز مدت معنا دارد ، زيرا فرآيند انحلال در سنگ آهک بسيار آهسته صورت مي گيرد و به همين دليل انحلالهايي که در عهد حاضر صورت مي گيرد باعث خرابي نمي شوند و آنچه که مسئله دار است تأثير انحلالهاي گذشته و قديمي مي باشد . پديده حفره دار شدن سنگهاي آهکي را کارستي شدن گويند . کارستي شدن[4]سنگهاي آهکي مي تواند بصورت سطحي و ناشي از عملکرد باران و آبهاي جاري و عمقي در نتيجه فرايند زيرزميني صورت مي گيرد . بزرگ تر شدن منافذ اولين تأثير فرسايش است که در نتيجه اين امر جريان آب افزايش يافته و بدين ترتيب حل شدگي بيشتري در سنگ صورت مي گيرد .

حفرات کارستي مشکلات متعددي را در زمان احداث و بهره برداري سدها ايجاد مي کنند که از ميان آنها مي توان قابليت باربري نامناسب و آبگذاري را نام برد . بنابراين در زمان مکان يابي و شناسايي ساختگاه سد ، در سنگهاي آهکي با بررسيهاي دقيق بايد امکان وجود حفرات کارستي را مشخص نمود . چون در برخي نقاط حفرات کارستي چنان شرايط نامطلوبي را بوجود مي آورند که به هيچ وجه نمي توان سازه را در آن احداث نمود .

2-7-5- نمونه هاي اجرايي کارستها در ايران

1- وجود حفره کارستي در سنگهاي آهکي تکيه گاه راست سد کاره مشهد که با 2000 متر مکعب بتن مسدود گرديده است .

2- سد اکباتان همدان که پي سد تناوبي از مارن و سنگ آهک بوده است بخش کارستي برداشته شدهو 25000 متر مکعب بتن جايگزين شده است .

3- سد درودزن در شيراز که سنگ آهک درزه دار و حفره دار تکيه گاه سمت چپ به علت حفرات نشتي آب داشته است .

4- در سد کارون 1 وجود تناوبي از سنگ آهک آسماري ، شيل و مارن در ديواره هاي جانبي ( بويژه تکيه گاه راست ) باعث شده قبل از احداث سد ، غمليات ويژه اي براي بهسازي صورت گيرد .