مقدمه:

جهــت تحلیــل و بررســی سیســتم هــاي نگهدارنــده فضــاهاي زیــر زمینــی ، شــناخت ویژگیهــاي مقاومتی و تغییر شکل پـذیري تـوده سـنگهاي در برگیرنـده ایـن گونـه فضـاها از اهـداف اصـلی مـی باشد. عمدتاً تـوده سـنگها داراي درزه و ناپیوسـتگی هـاي سـاختاري مـی باشـد کـه آنـالیز آنهـا نیـاز به مبانی تئوري و تجربـی قـوي دارد. ازجملـه رده بنـدي هـاي تجربـی در ایـن زمینـه مـی تـوان بـه

RMR کـه بـر اسـاس آخـرین نسـخه اصـلاح شـده کـه توسـط بنیاوسـکی نوشـته شـده (Bieniawski 1989) و انــدکس مقاومــت زمــین شناســی GSI کــه توســط هــوك (Hoek 1995) نوشــته شــده اســت اشاره نمود.

۸۴

مجموعه مقالات نهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم تهران، ۱۳۸۴

زمین شناسی:

منطقه مورد مطالعـه شـامل تنـاوبی از شـیل و ماسـه سـنگ بـوده، کـه ایـن تـوده هـاي سـنگی جـزو سازند شمشک با سـن ژوراسـیک مـی باشـند. ایـن سـازند در اکثـر نـواحی ایـران بـه جـز مکـران و زاگرس شناسـایی شـده اسـت و کـم وبـیش نشـان دهنـده یـک محـیط رسـوبی کـم عمـق کـولابی-

ساحلی می باشد. در ایـن سـازند لایـه هـاي ذغـالی بـا گسـتردگی کـم مشـاهده مـی گـردد ولـی در ناحیــه اصــفهان تــاکنون گــزارش نشــده اســت. ایــن ســازند در مســیر متــروي اصــفهان در قطعــه جنوبی از تناوب شیل و ماسـه سـنگ تشـکیل شـده اسـت. گسـلهاي عمـده مشـاهده شـده در مسـیر تونــل عبارتنــد از گســل صــفه بــا رونــد شــمالی جنــوبی، گســل کــوه ســفید-کــوه دنبــه و گســل دستگرد-صفه.

طبقه بندي مهندسی توده سنگها:

بــه منظــور طبقــه بنــدي تــوده ســنگ از طبقــه بنــدي ژئومکــانیکی (Bieniawski, 1989) RMR ،

شـاخص کیفـی تونـل زنـی در سـنگ (Barton et al. 1974) Q و انـدیس مقاومـت زمـین شناسـی GSI (Hoek & Brown 1997) اســتفاده گردیــده اســت. میــانگین و محــدوده Q و RMR و GSI بدســت آمده براي توده سنگهاي در برگیرنده مسیر مترو در جدول شماره ۱ نشان داده شده است.
توده سنگهاي شیلی با هـوازدگی متوسـط تـا بـالا، داراي درزه هـایی بـا میـزان بازشـدگی ۱-۵ میلیمتـر، فاصله ناپیوستگی هـا ۶۰-۲۰۰ میلیمتـر، طـول ناپیوسـتگی ۱۰-۲۰ متـر، داراي سـطحی صـاف همـراه بـا خش لغـزش، پرکننـده کلسـیتی-رسـی داراي حالـت نـرم تـا کمـی سـخت و از لحـاظ رطوبـت داراي حالـت چکـهاي تـا جریـانی مـیباشـد. تـوده سـنگهاي ماسـهاي داراي سـطحی زبـر گـاهی همـراه بـه خشلغزش پرکننده سیلیسی-رسی داراي حالـت نـرم تـا سـخت بـوده و دیگـر شـرایط ناپیوسـتگی هـاي آن شبیه توده سنگهاي شیلی می باشد. از مقـادیر جـدول مشـاهده مـی گـردد کـه طبقـه بنـدي Q نسـبت به RMR، توده سنگ را ضعیف تر ارزیابی میکند. (جدول شماره (۱
پارامتر
RMR Q GSI
واحد سنگ
شیل ۲۰-۴۵ ۰/۰۱۳-۰/۳۴ ۳۰-۴۰
۳۵a /17a 35a
ماسه سنگ ۳۰-۴۸ ۵-۰/۵ ۳۷-۴۸
۴۱a 2/8a 42a

جدول شماره :(۱) طبقه بنديهاي توده سنگهاي در برگیرنده تونل

a میانگین عددي

۸۵

برآورد پارامترهاي ژئومکانیکی توده سنگهاي دربرگیرنده مسیر تونلهاي متروي اصفهان

• تعیین پارامتر هاي ژئو مکانیکی توده سنگهاي شیلی بر اساس RMR

تـوده سـنگهاي شـیلی در برگیرنـده مسـیر تونـل از لحـاظ وضـعیت سـاختاري و شـرایط هـوازدگی تغییرات زیـادي را نشـان مـی دهنـد. بـرآورد پارامترهـاي ژئومکـانیکی ایـن تـوده سـنگها بـه کمـک رده بندي RMR بدست آمده بـراي تـوده هـاي شـیلی میـزان RMR بـین ۲۰ تـا ۴۵ مـی باشـد کـه بـه صـورت میـانگین ۳۵ در نظـر گرفتـه شـده اسـت. نتـایج حاصـله در جـدول شـماره (۲) نشـان داده شده است.

پارامتر میزان محاسبه شده

حداقل حداکثر میانگین

مقاومـت تراکمـی تـک محـوري مـاده سـنگ ۹,۴ ۳۶ ۲۲
Mpa

مقاومت کششی ماده سنگ ۱,۳ ۲,۴ ۱,۸۷

مقاومت فشارشی (Mpa) 0,131 1,91 0,68

مقاومت کششی (Mpa) 0,067 0,312 0,168

مدول الاستیسیته (Gpa) 2,6 3,14 3

مدول برشی (Gpa) 0,25 0,314 0,3

جدول :(۲) پارامترهاي ژئومکانیکی توده هاي شیلی بر اساس RMR

• تعیین پارامتر هاي ژئو مکانیکی توده هاي ماسه سنگی

توده سنگها عمدتاً بـه دو نـوع عمـده در مسـیر متـرو شـکل گرفتـه انـد کـه عبارتنـد از ماسـه سـنگ سخت (s) و ماسه سنگ با سـختی کمتـر .(ss) ایـن دونـوع ماسـه سـنگ ازنظـر مقاومـت مـاده سـنگ باهمدیگر اختلاف نشان می دهند.

• تعیین پارامترهاي ژئو مکانیکی ماسه سنگ سخت (ss) بر اساس RMR

جهت برآورد پـارامتر هـاي ژئومکـانیکی تـوده هـاي سـنگی میـزان RMR بـراي ماسـه سـنگ سـخت

(s) بــین ۳۵-۴۸ کــه بصــورت میــانگین ۴۲ در نظــر گرفتــه شــده اســت. نتــایج حاصــله در جــدول شماره (۳) نشان داده شده است.

۸۶

مجموعه مقالات نهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم تهران، ۱۳۸۴

پارامتر میزان عددي محاسبه شده

حداقل حداکثر میانگین

مقاومـت تراکمـی تـک محـوري مـاده سـنگ ۵۰ ۷۸ ۶۷
(Mpa)

مقاومت کششی ماده سنگ ۵ ۵,۳ ۵,۲

مقاومت فشارشی (Mpa) 1,56 5,43 3,038

مقاومت کششی (Mpa) 0,45 0,77 0,606

مدول الاستیسیته (Gpa) 3 3,18 3,107

مدول برشی (Gpa) 0,3 0,318 0,3107

جدول :(۳) پارامترهاي ژئومکانیکی توده هاي ماسه سنگ سخت((ss بر اساس RMR

• تعیین پارامترهاي ژئو مکانیکی ماسه سنگ با سختی کمتر (s) بر اساس RMR

جهــت بــرآورد پــارامتر هــاي ژئومکــانیکی تــوده هــاي ســنگی میــزان RMR بــراي ماســه ســنگ بــا سختی کمتر (ss) بـین ۳۰-۴۵ کـه بصـورت میـانگین ۳۸ در نظـر گرفتـه شـده اسـت. نتـایج حاصـله در جدول شماره (۴) نشان داده شده است.
پارامتر میزان محاسبه شده

حداقل حداکثر میانگین

مقاومـت تراکمـی تـک محـوري مـاده سـنگ ۲۱ ۳۴ ۲۹
Mpa

مقاومت کششی ماده سنگ ۱,۶۵ ۵,۲ ۳,۴۵

مقاومت فشارشی (Mpa) 0,502 1,809 1,062

مقاومت کششی (Mpa) 0,123 0,678 0,347

مدول الاستیسیته (Gpa) 2,903 3,146 3,049

مدول برشی (Gpa) 0,2903 0,3146 0,3049

جدول :(۴) پارامترهاي ژئومکانیکی توده هاي ماسه سنگی با سختی کمتر (s) بر اساس RMR

۸۷