پایان نامه تهیه و ارائه نرم افزار کنترل پایداری شیروانی های سنگی

تعداد صفحات: 143 فرمت فایل: word کد فایل: 10002162
سال: 1386 مقطع: مشخص نشده دسته بندی: پایان نامه مهندسی عمران
قیمت قدیم:۲۰,۹۰۰ تومان
قیمت: ۱۸,۸۰۰ تومان
دانلود مقاله
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه تهیه و ارائه نرم افزار کنترل پایداری شیروانی های سنگی

    پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ”M.Sc“

    مهندسی عمران – سازه های هیدرولیکی 

    چکیده :

    سیستم کوه ها، با در نظر گرفتن شیبهای تند و ارتفاعات بلندشان در نظام طبیعت مشخص می شوند. ریزش و ناپایداری شیروانی های خاکی و سنگی در جدار سدها، جاده ها و سایر موارد مشابه ، از پدیده های مخرب رایجی هستند که عموماً به چشم می خورند. ساختار زمین ساختی ضعیف ، سطوح با شیب زیاد و ناهموار، تغییرات شدت بارندگی همراه با رگبارهای موسمی و غیره همگی منجر به افزایش درجه ناپایداری و کاهش ضریب اطمینان در کل ساختار شیروانی می شوند، خواه این شیروانی خاکی باشد یا سنگی . تقریباً یک پنجم از مساحت کره زمین را کوه ها تشکیل می دهند. در این بررسی ، تحلیل پایداری شیروانی ها در یک مقیاس منطقه ای برای دامنه های رشته کوه های البرز واقع شده در شمال ایران مورد مطالعه قرار می گیرد. هدف از این تخمین پارامترهای مقاومت سنگ و سپس کنترل پایداری شیروانی به کمک ضریب اطمینان محاسبه شد، می باشد.

    مقدمه :

    شیب های سنگی (Rock-slopes) ناپایدار که در برش های سنگی جدار سد ها وجود دارند از جمله خطرهای بزرگ این سازه ها به شمار می آیند. اطمینان از پایداری این دامنه ها نیازمند ارزیابی ساختار سنگهای در برگیرنده این شیب هاست . بررسی وضعیت پایداری و ارائه طرح نگهدارنده لازم برای تثبیت آنها از آنجا اهمیت می یابد که هر ساله در جهان خسارت های زیادی ناشی از لغزش های سنگی (Rock-slides) و سنگ افت ها (Rock-falls) روی می دهد.گسیختگی دامنه ای بیش از آنکه به ویژگی های سنگ بکر منطقه وابسته باشد، از وضعیت ناپیوستگی های سنگ پیروی می کند. در بررسی های رایج ارزیابی شیب های سنگی روش های کاربردی و تجربی را به همراه روشهای تحلیلی و ریاضی که می توانند از روش های تعادل حدی تا مدل های پیچیده ریاضی را شامل شوند، در بر می گیرد. چنین روش های کاربردی باید مهندسین و زمین شناسان را با هر درجه ای از توانایی و مهارت به طراحی و ارزیابی وضعیت پایداری شیب های جاده بدون نیاز به محاسبات پیچیده ، قادر سازد.

    فصل اول :

     کلیات

    ١-١-  هدف :

    تقریباً یک پنجم از مساحت کره زمین را کوه ها تشکیل می دهند و این کوه ها از جوان ترین و حساس ترین سیستم های سیاره ما هستند. حجم کثیری از برفها و یخها می توانند از عوامل بالقوه مخاطراتی همچون ناپایداری شیروانهای خاکی و سنگی باشند.

    این مخاطرات با عوض شدن شرایط محیطی تغییر می کنند. با توجه به ارتفاعات بلند این نوع مناطق و دسترسی مشکل به آنها، نیازی مبرم به یک پشتیبانی و حمایتی مستمر می باشد، تا اینکه از این پدیده طبیعی تفهیمی بهتر حاصل شود و بتوان جهت کاهش خطرات ناشی از این پدیده در ایجاد شرایطی پایدار در این نواحی کوشید.

     

    ١-٢- پیشینه تحقیق :

    پیشینه مطالعات صورت گرفته در این تحقیق جهت انجام مطالعه موردی مربوط به زمانی دور می باشد. لذا تصمیم بر آن شد که ابتدا این اطلاعات جمع آوری شده و سپس مجددًا مورد بررسی واقع شوند. سیستم یک کوه ، با در نظر گرفتن شیبهای تند و ارتفاعات بلند آن در نظام طبیعت مشخص می شود. ریزش و ناپایداری شیروانی های خاکی و سنگی در جدار سدها، جاده ها و سایر موارد مشابه ، از پدیده های مخرب رایجی هستند که عموماً به چشم می خورند. ساختار زمین ساختی ضعیف ، سطوح با شیب زیاد و ناهموار، تغییرات شدت بارندگی همراه با رگبارهای موسمی و غیره همگی منجر به افزایش درجه ناپایداری و کاهش

    ضریب اطمینان در کل ساختار شیروانی می شوند، خواه این شیروانی خاکی باشد یا سنگی . گاه در پایین دست این شیب های سست و ناپایدار جمعیت کثیری از انسانها زندگی می کنند و به فعالیتهای اجتماعی و اقتصادی خود مشغولند و همچنین شریان ها و جاده هایی از این نواحی می گذرند که مسیر اصلی تردد این مردمان می باشند و گاهی از اوقات شاهد حوادث دلخراشی برای این افراد هستیم که عامل این وقایع ، سست و ناپایدار بودن سطوح شیبدار آن مناطق می باشد. از این رو جهت ارتقاء سطح کیفیت زندگی و رفاه انسانهایی که در این مناطق با چنین شرایط ساختاری زمین زندگی می کنند، می بایستی که اطلاعات لازمه را از وقوع خطرات احتمالی در اختیارشان گذاشت . [٧]

    ایران با توپوگرافی عمدتاً کوهستانی فعالیت زمین ساختی و لرزه خیزی زیاد، شرایط متنوع زمین شناسی و اقلیمی ، عمده شرایط طبیعی را برای ایجاد طیف وسیعی از زمینلغزش ها داراست . زمین لغزش در ایران بعنوان یک بلای طبیعی ، سالیانه خسارات جانی و مالی فراوانی به کشور وارد می سازد. اگر برای بلایای طبیعی دیگر احتمال وقوع هر از چندگاهی قائل شویم ، پتانسیل وقوع پدیده لغزش در کشور را باید هر لحظه در نظر گرفت . بر اساس یک برآورد اولیه ، سالیانه ٥٠٠ میلیارد ریال خسارت های مالی از طریق زمینلغزش ها بر کشور تحمیل می شود و این در صورتی است که از بین رفتن منابع طبیعی غیرقابل بازگشت به حساب آورده نشوند. این پدیده همه ساله در اکثر استان های کشور موجب خسارت های اقتصادی به سدها، راه ها، خطوط آهن ، خطوط انتقال نیرو و ارتباطات ، کانال های آبیاری و آبرسانی ، تأسیسات معدنی ، تأسیسات استخراج ، پالایش نفت و گاز، شبکه شریان های حیاتی داخل شهرها، کارخانه ها و مراکز صنعتی ، دریاچه های مصنوعی و طبیعی ، جنگل ها و مراتع و منابع طبیعی ، مزارع و مناطق مسکونی و روستاها گشته یا آنها را مورد تهدید قرار می دهد. این نوشتار ابتدا به تعریف ناپایداری شیب و واژه شناسی آن می پردازد. در این بررسی ، تحلیل پایداری شیروانی ها در یک مقیاس منطقه ای برای دامنه های رشته کوه های البرز واقع شده در شمال ایران مورد مطالعه قرار می گیرد. این بررسی به برنامه ریزی صحیح و قانونمند نمودن ساخت و اجرای سازه ها یی که در این چنین مناطقی که مستعد ناپایدار شدن شیروانی ها هستند، کمک بسزایی خواهد نمود.

    رشته کوه البرز از لحاظ جغرافیایی در شمال کشور و در راستای شرقی غربی واقع شده است که از وجه شمالی به مناطق پر باران و مرطوب و از وجه جنوبی به مناطق خشک محدود می شود. [١]

     

    ١-٣- روش کار و تحقیق :

    ازآنجاییکه در شرایط خاص و ویژه امکان انجام آزمایشات الزاماً مقدور نمی باشد لذا در این بررسی سعی بر این است که با کمک گرفتن از مشاهده شرایط ظاهری سنگ به پارامترهای مقاومت سنگ دست می یابیم ، که این دستیابی مستلزم تهیه یک برنامه کامپیوتری می باشد که خود با در دست داشتن یک سری روابط کلی مربوطه حاصل می شود. سپس با کمک پارامترهای مقاومت محاسبه شده به محاسبه ضریب اطمینان توسط  نرم افزار GEO-SLOPE می پردازیم .

    فصل دوم :

    زمین لغزش و علل آن

    ٢-١- تعاریف :

    مکانیک سنگ : علمی است که از نظر تئوری و عملی ، عکس العمل های سنگ را درمقابل نیروهای وارده بررسی مینماید. این رشته شاخه ای از علم مکانیک است و مورد استفاده آن در مسایل مربوط به راه و ساختمان از قبیل سد سازی ، احداث تونل ، ساخت وتوسعه بنادر و ... می باشد. این تعریف توسط متخصصین مکانیک سنگ پیشنهاد شده است . ممکن است در بدو امر به نظر برسد که این رشته قسمتی از علم مکانیک است و نقش زمین شناسی و یا راه و ساختمان در این رشته ناچیز است ولی تعریف گفته شده تعریف جامعی است ، عبارت “عکس العمل سنگ را در مقابل نیروهای وارده “ بقدری کلی است که میتوان مسائل گوناگون را در مقیاسهای مختلف بررسی نمود. از مطالعه مکانیزم تغییر فرم کریستالهای معدنی که تحت تنشهای ایجاد شده در محیط فشار و درجه حرارت انجام میشوند گرفته تا مطالعه پایداری شیروانی های سنگی و تونل و یا مطالعه مکانیزم حرکات قشری زمین همگی در حیطه این تعریف قرار می گیرند.

    ناپایداری شیب : حرکت توده ای از مواد تشکیل دهنده زمین ، از یک شیب به سمت پایین را زمینلغزش یا ناپایداری شیب مینامند.

    سنگ لغزش : سنگ لغزش ها، آن دسته از حرکات دامنه ای می باشند که الگوی دگرریختی ، برشی محض و توده ی جابجا شده در امتداد یک سطح گسیختگی یا پهنه برشی معین می باشد. شکل صفحه گسیختگی عموماً محصول مکانیک و زمین شناسی توده است .

    عامل حرکت توده مواد، نیروی جاذبه و دلیل حرکت ، قرارگرفتن مواد در یک حالت ناپایدار است . بنابراین می توان گفت زمانی زمین مستعد حرکت می شود که نوعی ناپایداری (به هر دلیل ) در یک شیب به وجود آید.

    سنگ دست نخورده : به سنگی میگویند که بتوان از آن نمونه گیری کرد و در آزمایشگاه روی آن آزمایشهای لازم را انجام داد این سنگ باید عاری از درزها و لایه ها و یا مشخصاتی که موجب عدم تداوم در ساختمان سنگ میشود باشد. [١]

     

    ٢-٢- اهمیت زمین شناسی در مکانیک سنگ :

    معمولاً توده های سنگی موجود در زمین و یا خارج شده از آن قشرهایی می باشند که مورد بررسی ما قرار میگیرند. این قشرها دارای بعضی خصوصیات فیزیکی ویژه که بستگی به نوع سنگ و تأثیر دورانهای زمین شناسی است ، میباشد. در یک ناحیه تحت بررسی مجموع وقایعی که درطول تاریخ زمین شناسی بوقوع پیوسته ، متخصصین را بسوی لیتولوژی خاص و همینطور بسوی ساختهای زمین شناسی و همینطور مطالعه نواحی فشارهای وارد برسنگ سوق می دهد. در مکانیک سنگ عملی و بخصوص در زمینه های مهندسی عمران و مهندسی معدن اولین قدم مستلزم انتخاب راه حل مقدماتی و بررسی پایداری ساختمان مورد نظر است . لذا ازطریق استفاده ازمعادلات ریاضی و خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ عوامل پایداری تجزیه و تحلیل می شوند. باید در نظر داشت که چون در بعضی از موارد خواص مکانیکی سنگ باید بطور تقریب در معادلات ریاضی منظور گردد در نتیجه صحت معادلات بدست آمده نمی تواند بیشتر از درستی خواص تقریبی سنگ باشد. خواص مکانیکی یک نمونه دست نخورده در آزمایشگاه ممکن است با خواص مکانیکی توده سنگی که نمونه از آن برداشته شده است متفاوت باشد. به همین علت متخصصین بر روی انجام آزمایشهای در محل یا به اصطلاح صحرایی تأکید می ورزند. [١]

      

    Abstract:

    Mountain systems are characterized by substantial gradients in environmental

    characteristics due to rapid and sharp altitudinal gradients. Landslide is one of the

    most visible and commonly perceived destructive phenomenons of most of the hill-

    slopes mountain systems that occurs in dams, roads and similar cases. Weak

    geological structure, steep and rugged surface, high altitude variation along with

    monsoon triggers result the high degree of fragility in the whole mountain system

    and decreasing the factor of safty in both soil slopes and rock slopes. Nearly one-

    fifth of the world’s land surface is under mountainous topography. Slope stability

    analysis on regional scale has been carried out for the part of Mount Alborz district

    in north of Iran. The aim of the study is to estimate the rock strength parameters and

    then to control the slope stability using the calculated safety factor. 

  • فهرست و منابع پایان نامه تهیه و ارائه نرم افزار کنترل پایداری شیروانی های سنگی

    فهرست:

    شماره صفحه

     

    چکیده ..................................................................................................................................          ١٥

    مقدمه ...................................................................................................................................          ١٦

     

    فصل اول : کلیات .............................................................................................................          ١٧

    ١-١) هدف ................................................................................................................................          ١٨

    ١-٢) پیشینه تحقیق ....................................................................................................................          ١٨

    ١-٣) روش کار و تحقیق ...............................................................................................................          ١٩

     

    فصل دوم : زمینلغزش و علل آن...............................................................................          ٢٠

    ٢-١) تعاریف ..............................................................................................................................          ٢١

    ٢-٢) اهمیت زمین شناسی در مکانیک سنگ .....................................................................................          ٢١

    ٢-٣) اهمیت سنگ شناسی یا مطالعه انواع سنگها...............................................................................          ٢٢

    ٢-٤) بررسی سنگ از لحاظ زمین شناسی .........................................................................................          ٢٣

    ٢-٥) تئوری شکنندگی سنگ ........................................................................................................          ٢٣

    ٢-٦) چگونگی شکست .................................................................................................................          ٢٣

    ٢-٧) توسعه شکستگی .................................................................................................................          ٢٧

    ٢-٨) شکست سنگ تحت اثر فشار .................................................................................................          ٣٢

    ٢-٩) آزمایشات برای تعیین قابلیت تغییر شکل ..................................................................................          ٣٥

    ٢-١٠) طبقه بندی زمینلغزش ها....................................................................................................          ٣٦

    ٢-١١) معرفی اجزاء مختلف یک زمینلغزش .......................................................................................          ٣٧6

    ٢-١٢) توصیف ابعاد زمینلغزش .......................................................................................................          ٣٩

    ٢-١٣) اثر زمینلغزش ها و ابزارهای ابتکاری کاهش آثار زمینلغزش بر محیط طبیعی ....................................          ٤١

     ٢-١٣-١) اثرات بر پیکرشناسی سطح زمین .............................................................................         ٤٢

     ٢-١٣-٢) زمینلغزش های مناطق خشکی ................................................................................         ٤٢

     ٢-١٣-٣) نرخ پسروی شیب در اثر عملکرد زمینلغزش...............................................................          ٤٩

     ٢-١٣-٤) اتلاف منابع خاک ................................................................................................          ٥١

    ٢-١٣-٥) عقب نشینی صخره های ساحلی .............................................................................          ٥٢

     ٢-١٣-٦) زمینلغزش های زیردریایی ......................................................................................         ٥٤

     ٢-١٣-٧) پیکرشناسی دره ..................................................................................................          ٥٨

     ٢-١٣-٨) اثرات انسداد زمینلغزشی .......................................................................................          ٥٩

    ٢-١٣-٩) اثرات رسوبات ناشی از زمینلغزش بر آبراهه ها............................................................          ٦٤

    ٢-١٣-١٠) اثرات زمینلغزش بر جنگلها و علفزارها....................................................................          ٦٧

    ٢-١٤) طبقه بندی مهندسی توده سنگ های درزه دار...........................................................................          ٩١

     ٢-١٤-١) تعیین خاصیت کیفیت سنگ (RQD) ..................................................................           ٩٤

    ٢-١٤-٢) چگونگی هوازدگی .............................................................................................           ٩٤

    ٢-١٤-٣) مقاومت فشاری یک محوری سنگ سالم .................................................................           ٩٥

    ٢-١٤-٤) فاصله بین درزه ها یا لایه بندی ها ...........................................................................           ٩٧

    ٢-١٤-٥) جهت امتداد و شیب لایه ها .................................................................................           ٩٨

    ٢-١٤-٦) بازشدگی درزه ها ...............................................................................................           ٩٩

    ٢-١٤-٧) ممتد بودن درزه ها .............................................................................................          ٩٩

    ٢-١٤-٨) میزان نفوذ آبهای زیرزمین ..................................................................................          ١٠٠

    ٢-١٤-٩) خاصیت کیفی سنگ ............................................................................................          ١٠٠

    فصل سوم: تخمین پارامترهای مقاومت سنگ

     و محاسبه ضریب اطمینان ....................................................................         ١٠٢

    ٣-١) مطالعه پایداری سنگ در لغزش ...............................................................................................         ١٠٣

    ٣-٢) تاریخچه ای کوتاه درباره بسط معیار شکست هوک - براون....................................................          ١٠٥

    ٣-٣) پارامترهای ورودی و روابط کلی ...............................................................................................         ١٠٧

    ٣-٣-١) مقاومت فشاری تک محوری ماده سنگ دست نخورده ci..............................................          ١٠٧

    ٣-٣-٢) شاخص مقاومت زمین شناسی  GSI.........................................................................          ١٠٨

    ٣-٣-٣) ثابت هوک - براون برای ماده سنگ دست نخورده mi .....................................................         ١١٠

    ٣-٣-٤) فاکتور برهم خوردگی سنگ D...................................................................................         ١١١

    ٣-٤) آزمایش سه محوری ..............................................................................................................          ١١٢

    ٣-٥) برنامه کامپیوتری محاسبه c وφ...............................................................................................         ١١٣

    ٣-٦) معرفی نرم افزار Geo-Slope................................................................................................          ١١٤

     

    فصل چهارم : مطالعه موردی (کنترل پایداری شیروانی سنگی

     واقع در غرب و  پایین دست سد لتیان ) .................................          ١١٥

    ٤-١) اطلاعات کلی و عکسها در رابطه با سد لتیان .............................................................................          ١١٦

    ٤-٢) محاسبه پارامترهای  و c برای شیروانی سنگی سد لتیان ............................................................          ١٢٥

    ٤-٣) محاسبه محاسبه ضریب اطمینان S.F برای شیروانی سنگی سد لتیان ..............................................         ١٢٨

    ٤-٤) کنترل پایداری شیروانی مشرف به سد و محاسبه ضریب اطمینان .....................................................         ١٣٣

     

    فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات ...................................................................       ١٣٩

    نتیجه گیری .................................................................................................................................       ١٤٠

    پیشنهادات .................................................................................................................................         ١٤٠

     

    منابع و ماخذ ............................................................................................................................     ١٤١

    فهرست منابع فارسی .......................................................................................................................     ١٤١

    فهرست منابع انگلیسی .....................................................................................................................     ١٤١

    سایت های اطلاع رسانی ...................................................................................................................     ١٤١

    چکیده انگلیسی ..............................................................................................................................     ١٤٢

     

    منبع:

    - مهندسی سد های خاکی [دکتر سعید خرقانی ، مهندس ناصر فخاری ]

    فهرست منابع انگلیسی :

    2- HOEK-BROWN FAILURE CRITERION – 2002 EDITION [Evert Hoek, Carlos

    Carranza-Torres, Brent Corkum]

    3- A brief history of the development of the Hoek-Brown failure criterion [Evert

    Hoek]

    4- GSI – A geologically friendly tool for rock mass strength estimation [Marinos, P

    and Hoek, E.]

    5- An evaluation of slope stability classification [HACK, ROBERT]

    6- Rock quality designation (RQD) after twenty years [Deere D.U.]

    7- GIS Approach for Slope Stability Risk [Govind Acharya]

    8- Rock mass properties [Unknown]

     

    سایت های اطلاع رسانی :

    9- www.ngdir.ir

    10- www.rocscoence.com

    11- www.geo-slope.com 

ثبت سفارش
عنوان محصول
قیمت