سد ارواک
فهرست مطالب
عنوان
چکیده
فصل اول – کلیات
1-1- مقدمه
1-2- اهداف و اهمیت موضوع
1-3- مختصات جغرافیایی ساختگاه سد
1-4- مشخصات فنی
1-5- راههای دسترسی به سد
1-6- بررسی آب و هوایی منطقه و محل پروژه
1-7- مطالعات و بررسی های قبلی
1-8- روش مطالعه
1-8-1- مطالعات زمین شناسی
1-8-2- مطالعات لیتپولوژیکی
1-8-3- مطالعات زمین شناسی ساختمانی
1-8-4- مطالعات ژئوتکنیکی
1-8-5- نقشه های زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی
فصل دوم – بررسی روشهای تحقیق و لزوم اجرای طرح
2-1- مقدمه
2-2- اهمیت احداث سد و انتخاب نوع آن
2-3- سدهای خاکی
2-4- انواع سدهای خاکی
2-5- ساختگاه سد سنگهای کربناتی
2-5-1- سنگ آهک
2-5-2- بررسی خصوصیات مهندسی سنگ آهک
2-5-3- برخی از پارامترهای سنگهای آهکی
2-5-4- بررسی انحلال پذیری سنگ آهک
2-6- روش تحقیق
2-6-1- زمین شناسی
2-6-2- ویژگی های ژئوتکنیکی سنگ بکر
2-6-3- طبقه بندی مهندسی توده سنگ
2-6-3-1- طبقه بندی RMR و Q
2-6-3-2- طبقه بندی اندیس مقاومت زمین شناسی ( GSI )
2-6-4- ویژگی های ژئوتکنیکی توده سنگی
2-6-5- مطالعه خواص ژئوتکنیکی آبرفت محل پی
فصل سوم – زمین شناسی
3-1- مقدمه
3-2- زمین شناسی عمومی منطقه
3-2-1- ژئومورفولوژی
3-2-2- سنگ چینه شناسی
3-2-2-1- ژوراسیک
3-2-2-1-1- سازند کشف رود
3-2-2-1-2- سازند چمن بید
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 تیرگان
3-2-2-2-3- سازند سرچشمه
3-2-2-2-4- سازند سنگانه
3-2-2-2-5- سازند آیتامیر
3-2-2-2-6- سازند آبدراز
3-2-2-7- سازند آبتلخ
3-2-2-2-8- سازند نیزار
3-2-2-2-9- سازند کلات
3-2-2-2-10- سازند نفته
3-2-3- پالئوژن
3-2-3-1- سازند پسته لیق
3-2-3-2- سازند چهل کمان
3-2-3-3- سازند خانگیران
3-2-3-4- نئوژن
3-2-4- نهشته های کواترنر ( رسوبات جوان )
3-2-5- زمین ساخت منطقه ای
3-3- زمین شناسی مهندسی ساختگاه سد
3-3-1- ژئومورفولوژی محل سد
3-3-2- زمین ساخت محل سد
3-3-3- ناپیوستگی های تکیه گاه سد
3-3-3-1- بررسی ویژگی های مهندسی درزه ها
3-4- هیدروژئولوژی ساختگاه سد
3-4-1- بررسی سطح آب زیر زمینی در گمانه های اکتشافی
3-4-2- بررسی میزان نفوذ پذیری در توده سنگی و مصالح آبرفتی ساختگاه سد
فصل چهار – بررسی خواص ژئوتکنیکی آبرفت ساختگاه سد
4-1- مقدمه
4-2- بررسی ویژگی های خاکها
4-3- طبقه بندی رسوبات آبرفتی ساختگاه سد
4-4- بررسی خواص هیدرولیکی مصالح آبرفتی
4-4-1- آزمایش نفوذ پذیری لونران
4-4-2- قطعه لوفران پایین تر از سطح آب زیر زمین ( GWL)
4-4-2-1- آزمایش با بارخیزان
4-4-2-2- آزمایش با بار ثابت
4-4-2-3- آزمایش با بار افتان
4-4-3- محاسبه ضریب نفوذ پذیری
4-4-3-1- محاسبه ضریب نفوذ پذیری آزمایش با بار خیزان
4-4-3-2- محاسبه ضریب نفوذ پذیری آزمایش با بار ثابت
4-4-3-3- محاسبه ضریب نفوذ پذیری آزمایش با بار افتان
4-4-4- نفوذ پذیری مصالح آبرفتی ساختگاه سد
4-5- بررسی نفوذ پذیری گروههای مختلف رسوبات مصالح آبرفتی ساختگاه سد
4-6- بررسی پارامترهای مقاونتی و تراکمی مصالح آبرفتی ساختگاه سد
4-6-1- آزمون نفوذ استاندارد ( SPT )
4-6-2- آزمون نفوذ مخروطی ( CPT )
4-6-3- رابطه بین
فصل پنجم – بررسی خصوصیات ژئوتکنیکی توده سنگ
5-1- مقدمه
5-2- آزمایشات برجای مکانیک سنگ
5-3- ارزیابی کیفی توده سنگ براساس ضریب RQD
5-4- بررسی خصوصیات هیدرولیکی توده سنگ
5-4-1- مسیرهای هیدرولیکی سنگ
5-4-2- آزمایش فشار آب
5-4-3- آزمایش لوژان
5-4-3-1- روشهای مختلف تعیین عدد لوژان
5-4-3-2- حساسیت آزمایش لوژن
5-4-5- نفوذ پذیری توده سنگی ساختگاه سد
فصل ششم – بررسی ویژگی های ژئوتکنیکی سنگ بکر و طبقه بندی مهندسی توده های سنگی
6-1- مقدمه
6-2- بررسی های آزمایشگاهی
6-2-1- ویژگی های فیزیکی
6-2-1-1- تخلخل
6-2-1-2- میزان جذب آب
6-2-1-3- وزن واحد حجم سنگها
6-2-2- ویژگیهای مکانیکی
6-2-2-1- مقاومت فشاری تک محوری
6-2-2-1- زاویه اصطکاک داخلی
6-2-2-2-مقاومت چسبندگی
6-3- طبقه بندی مهندسی سنگ بکر
4-6- رده بندی مهندسی توده سنگ ساختگاه سد ارواک
6-4-1- انواع مختلف طبقه بندی
6-4-1-1- طبقه بندی ژئو مکانیکی RMR
6-4-1-2- طبقه بندی Q
6-4-1-3- طبقه بندی GST
فصل هفتم – نتیجه گیری و پیشنهادات
7-1- نتیجه گیری
7-2- پیشنهادات
فهرست منابع فارسی
فهرست منابع لاتین
چکیده :
یه مورد مطالعه در استان خراسان رضوی در شمال شرق ایران واقع شده است . سد ارواک در فاصله 70 کیلومتری شمال غرب شهر مشهد و در فاصله 5/2 کیلومتری ارواک ، در طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی بر روی رودخانه ارواک واقع می گردد . این سد یک سد خاکی با هسته رسی به ارتفاع 5/55 متر از بستر رودخانه و طول تاج 415 متر و حجم کل مخزن 30 میلیون متر مکعب می باشد . هدف از ساخت این سد ، تأمین آب شرب شهر مشهد و کشاورزی اراضی پایین دست می باشد .
در این تحقیقات بررسی های زمین شناسی و ژئوتکنیکی برای ساختگاه سه صورت گرفته است . ساختگاه سد ارواک و مخزن را آهک و آهکهای مارنی سازند مزدوران و چمن و رسوبات کواترنری تشکیل می دهند . توده های سنگی محل سد براساس رده بندی های مهندسی Q ، RMR و GSI مورد ارزیابی قرار گرفته است براساس این رده بندی ها توده های سنگی محل سد ، در رده سنگهای مناسب قرار دارند . برای جلوگیری از هدر رفتن آب و بهسازی توده سنگی و پی آبرفتی و ساختگاه سد از نتایج آزمایشهای لوژان و لفران صورت گرفته استفاده شده است و ارائه راهکار مناسب و ارزیابی عملیات تزریق در تکیه گاه چپ سد ارواک مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفته است که نتیجه موفقیت عملیات تزریق می باشد .
فصل اول : کلیات
1-1- مقدمه
احداث سازه های بزرگ معمولاً بر روی زمین های صورت می گیرد که توان باربری کافی جهت آن سازه را داشته باشند ولی همیشه زمین مرغوب در محل احداث سازه وجود ندارد و بلکه خود انسان باید فکری جهت کیفیت زمین محل احداث سازه داشته باشد استفاده از راهکارهای بهسازی شرایط زمین و نحوه بهسازی آن مهمترین خواسته مهندسان طراح تبدیل شده است .
یکی از مهمترین موارد مورد بررسی در ساختگاه سد ، وضعیت زیر پی می باشد . پی به مجموعه کف دره و تکیه گاهها که سد بر روی آن قرار می گیرد اطلاق می شود و چون سنگ پی ، سد ارواک از سنگهای آهکی و آهکی مارنی و ندرتاً مارن تشکیل شده ، لذا بررسی ویژگی های ژئوتکنیکی این سنگها امری اجتناب ناپذیر به نظر می رسد .
تراوش در پی و تکیه گاههای سد رابطه مستقیم با نوع سازندهای زمین شناسی و میزان خلل و فرج موجود در آنها دارد . لذا یکی از پارامترهای بسیار مهم در سد سازی تعیین ساختگاه سد و بررسی خصوصیات زمین شناسی مهندسی و ژئوتکنیکی و همچنین عملکرد نیروهای تکنونیکی در منطقه امری ضروری بنظر می رسد . به همین دلیل پارامترهای زمین شناسی مهندسی و ژئوتکنیکی در ساختکاه سد مورد بررسی قرار گرفته است .
آزمایش لوژان نیز جهت تعین میزان نفوذ پذیری و پی و تکیه گاههای سد ، جهت بهسازی و ارتفاع کیفیت توده و ارائه راهکار مناسب جهت این امر صورت گرفته است . در پی آبرفتی نیز چون رسوبات آبرفتی در حدود 21 متر ضخامت دارند و سد بر روی پی آبرفتی قرار می گیرد . آگاهی از مشخصات این رسوبات ضروری است .
به این منظور آزمایشات آزمایشگاهی بر روی نمونه های اخذ شده از گمانه ها و آزمایش نفوذ پذیری لفران در صحرا بر روی آنها انجام شده است . در ادامه بررسی تزریق پذیری در تکیه گاه چپ سد ارواک صورت گرفته و نتایج تزریق مورد ارزیابی قرار گرفته است .
1-2- اهداف و اهمیت موضوع
هدف اصلی طرح ، تأمین آب شرب شهر مشهد و آب مورد نیاز برای کشاورزی اراضی پایین دست سد می باشد . براساس برآورد انجام شده . 62/0 آب تنظیمی که معادل 97/18 میلیون متر مکعب است جهت آب شرب مشهد اختصاص می یابد. آبی که به شهر مشهد اختصاص یافته است به لحاظ توریستی بودن شهر مشهد و نیازهای فراوان این شهر به آب شرب حایز اهمیت فراوان می باشد . بقیه آب موجود در سد معادل 38/0 آب تنظیمی سالیانه جهت مصارف کشاورزی می باشد. از آنجا که در منطقه محل طرح و در اراضی پایین دست محل سد روستاهای ارواک ، فوشان ، پریشته ، دوله ، شیرین ، شوک و خوزستان با جمعیتی معادل 8674 نفر قرار دارند ، اجرای این طرح می توان اثرات سودمندی در منطقه داشته باشد . با توجه به اینکه شغل اصلی روستائیان منطقه کشاورزی است و در این منطقه حدود 2500 هکتار اراضی کشاورزی وجود دارد اجرای این طرح باعث رونق بیشتر کشاورزی و مانع از مهاجرت روستائیان به شهر می گردد .
بطور کلی در این تحقیق اهداف زیر بررسی شده است :
1- بررسی وضعیت زمین شناسی عمومی منطقه ، زمین شناسی مخزن ، زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی ساختگاه سد .
2- بررسی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مغزه های سنگی بدست آمده از گمانه ها .
3- ارزیابی و تحلیل داده های بدست آمده حاصل از حفر گمانه های اکتشافی
4- تعیین پارامترهای ژئوتکنیکی پی آبرفت
5- بررسی پارامترهای ژئوتکنیکی توده سنگهای ساختگاه سد
6- طبقه بندی مهندسی توده سنگهای آهکی و آهک مارنی ساختگاه سد
7- روشهای بهسازی ساختگاه سد
8- ارزیابی روند تزریق در گمانه های تزریق شده
1-3- مختصات جغرافیایی ساختگاه سد
محل سد مذکور در استان خراسان رضوی و در فاصله 70 کیلومتری شمال غرب شهر مشهد مقدس بر روی یکی از سرشاخه های فرعی کشف رود بنام رودخانه ارواک واقع گردیده است ، محل این سد در طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی می باشد .
1-4- مشخصات فنی سد
نوع سد سد خاکی با هسته رسی
موقعیت 70 کیلومتری شمال غرب شهرستان مشهد
نام رودخانه ارواک
هدف سد مخزنی جهت تأمین آب شرب و کشاورزی
متوسط آورد سالانه رودخانه 77/33 میلیون متر مکعب
ارتفاع از پی 5/55 متر
طول تاج سد 410 متر
عرض تاج سد 10 متر
حجم بدنه سد 45/1 میلیون متر مکعب
حجم کل مخزن سد در تراز نرمال 30 میلیون متر مکعب
حجم مفید مخزن 92/23 میلیون متر مکعب
حجم مرده مخزن 08/6 میلیون متر مکعب
آب قابل تنظیم سالانه 3/30 میلیون متر مکعب
نوع سر ریز اوجی استاندارد با شوت و باکت پرتابی
ظرفیت سرریز 7/698 متر مکعب در ثانیه
حجم آب خروجی از سرریز 05/1 میلیون متر مکعب
طول تونل انحرافی 245 متر
قطر تونل انحرافی 4 متر
رقوم تاج سد از سطح دریا 5/1303 متر
رقوم نرمال از سطح دریا ( کف مخزن ) 1250 متر
تراز نرمال آب در مخزن 1295 متر از سطح دریا
تراز تقریبی افقی مخزن پس از 50 سال بهره برداری 1260 متر از سطح دریا
1-5- راههای دسترسی به سد
در مسیر جاده مشهد – قوچان ، سمت راست جاده ( حدود 20 کیلومتری مشهد ) شهر طوس قرار دارد ، محل سد در شمال غرب شهر طوس ( حدود 41 کیلومتری) بعد از روستای ارواک به فاصله 5/2 کیلومتری از آن قرار دارد ( شکل 1-1 )
1-6- بررسی آب و هوای منطقه و محل پروژه
محل سد ارواک در حوضه رسوبی کپه داغ در شمال شرق ایران قرار دارد .این حوضه در امتداد رشته کوههای بلند البرز قرار دارد . روند اصلی این حوزه شرقی – غربی بوده و به موازات البرز واقع می باشد .
با توجه به روشهای آماری حداکثر بارش محتمل حوزه آبریز ارواک 5/209 میلیمتر اسن و متوسط بارندگی سالانه حوزه آبریز ، محل سد و اراضی پایاب به ترتیب 304 ، 237 و 236 میلیمتر محاسبه گردیده است . متوسط ماهانه بارندگی در محل سد در جدول (1-1) آمده است .
جدول 1-1- متوسط بارندگی محل سد ارواک به میلی متر
|
فروردین
|
اردیبهشت
|
خرداد
|
تیر
|
مرداد
|
شهریور
|
مهر
|
آبان
|
آذر
|
دی
|
بهمن
|
اسفند
|
|
9/51
|
5/31
|
7/8
|
8/0
|
5/1
|
1/1
|
7/5
|
2/16
|
7/20
|
3/27
|
4/29
|
2/42
|
دمای متوسط سالانه 2/7 درجه سانتیگراد برای حوزه و 12 درجه سانتیگراد برای محل طرح مورد نظر است .
1-7- مطالعات و بررسی های قبلی
مطالعات شناسایی این طرح توسط کمیته آب جهاد خراسان در سال 1365 انجام گرفته است و محل محتمل به عنوان بهترین گزینه جهت احداث سد و سازه های وابسته در نظر گرفته شده است . مطالعات مرحله اول نیز در سال 1373 از طرف شرکت سهامی آب منطقه ای خراسان به شرکت مهندسین مشاور آب ؟؟؟ واگذار شده و این شرکت به عنوان مشاور تا پایان پروژه سد اوراک انتخاب گردیده است.
1-8- روش مطالعه
1-8-1- مطالعات زمین شناسی
مطالعات زمین شناسی این طرح با استفاده از گزارش مرحله شناخت وشناسایی ، نقشه های زمین شناسی منطقه ، نقشه های توپوگرافی ، بررسی های صحرایی و استفاده از GPS ( موقعیت یاب ماهواره ای ) انجام گردیده است .
1-8-2- مطالعات لیتپولوژیکی
برای مطالعه سنگهای تشکیل دهنده ساختگاه سد و مخزن تعدادی نمونه دستی برداشت شده و مطالعات بر روی آنها صورت گرفته است . با توجه به بررسی های صورت گرفته ، توده سنگی ساختکاه سد از آهک ، آهک مارنی و کمی صارن تشکیل شده است که این تشکیلات متعلق به سازنده مزدوران با ین ژوراسیک می باشد . بخشش ، تحتانی مخزن از تشکیلات چمن بید و مزدوران تشکیل شده است. در بستر ساختگاه نیز رسوبات کواترنری و نهشته های تراسی و واریزه ای دیده می شوند که در فصلهای بعدی توضیح داده شده است .
1-8-3- مطالعات زمین شناسی ساختمانی
در این قسمت به بررسی سنگهای منطقه ای و محلی طرح پرداخته شده است که این بررسی ها بر اساس استاندارد انجمن بین المللی مکانیکی (ISRM) صورت گرفته و خصوصیات مهندسی آنها اندازه گیری و ثبت گردیده اند . اطلاعات حاصل از برداشت شیب و جهت ناپیوستگی ها با استفاده از نرم افزار Dips 3 (Hoek & Diederichs , 1989) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است .
81-4- مطالعات ژئوتکنیکی
مطالعات ژئوتکنیکی جهت بدست آوردن پارامترهای ژئوتکنیکی ، مشخصات فیزیکی و مکانیکی واد پوششی و توده سنگی ، تعیین تراز سطح آب زیر زمینی و انجام آزمایشهای صحرایی با استفاده از بررسی 14 حلقه گمانه اکتشافی صورت گرفته است ( جدول 1-2 ) ،مجموع حفاریهای اکتشافی صورت گرفته در سنگ و آبرفت 5/542 متر می باشد . ضمن انجام عملیات حفاری اکتشافی آزمایشهای نفوذ پذیری لوفران در آبرفت و لوژان در توده سنگ صورت گرفته و نمونه های حاصله جهت انجام مطالعات آزمایشگاهی به آزمایشگاه ارسال شده است . از نتایج این آزمایشات در این مقاله و تحقیق استفاده شده است .
این آزمایشها در مجموع 46 مورد آزمایش لفران در آبرفت و 75 مورد آزمایش لوژان در توده سنگ انجام گرفته است .
جهت دریافت فایل سد ارواک لطفا آن را خریداری نمایید