کارشناسی مفهوم علمی ۶ آذر ۱۳۹۶ زمان خواندن: ۵ دقیقه

پردازش داده های ژئوتکنیکی در عملیات های صحرایی

در این پست می‌خوانید:

در یک گزارش، داده های ژئوتکنیکی را می توان به صورت توضیحی شرح داد یا این که بخشی از اطلاعات را به صورت جداول، نمودارها، تصاویر و شکل ارائه کرد. تجربه نشان داده است که تصویری از یک پدیده یا فرایند زمین شناسی که ممکن است جای کمی را در گزارش اشغال کند قادر است اطلاعاتی فراتر از چند صفحه توضیحات درباره آن موضوع خاص را منتقل نماید؛ به همین ترتیب یک جدول می تواند انبوهی از داده ها را که شرح و ذکر آن ها در متن باعث سردرگمی خواننده خواهد شد به گونه ای معقول دسته بندی نماید، به نحوی که به سادگی قابل رجوع و استفاده باشند.

به نظر می رسد که کسب مهارت در نمایش داده های ژئوتکنیکی ، چه به صورت نوشته در متن گزارش چه به صورت نمودار، جدول و اشکال باید مورد توجه مهندسان قرار گیرد. آن دسته از اطلاعات خامی را که نتوان در پایان عملیات اکتشافی تحلیل و طبقه بندی نمود و برای استفاده در طراحی های مهندسی آماده کرد، در واقع سرمایه و اوقات گرانبهایی ست که به دور ریخته شده است.

از این رو در این نوشتار کوشش شده است تا برخی از روش های تصحیح داده های ژئوتکنیکی قرائت شده در عملیات های مختلف و تهیه داده های مستدل پوشش داده شود.

تعیین وضعیت لایه ها

بررسی های زیرزمینی معمولا پرهزینه و وقت گیر است و علاوه بر آن در بیشتر موارد همه اطلاعات مورد نیاز را در اختیار قرار نمی دهد. به زبان ساده تر، اطلاعاتی که از بررسی های زیرزمینی به دست می آید تنها جزئی از واقعیت را بیان می کند و ما مجبوریم برای رسیدن به مقادیر حقیقی از روش های مختلفی استفاده کنیم. به عنوان مثال وقتی از یک گمانه ده متر مغزه ماسه سنگی به دست می آید، ضخامت حقیقی ماسه سنگی در آن محل الزاماً ده متر نخواهد بود؛ یا وقتی در دیواره تونل یا ترانشه شیب لایه ها را اندازه می گیریم به ندرت مقادیر حقیقی شیب را قرائت می کنیم (شکل1)

شکل 1

مشکل مواجهه با مقادیر ظاهری، منحصر به بررسی های عمقی نیست و در زمان عملیات صحرایی، پردازش داده های ژئوتکنیکی و تهیه نقشه های زمین شناسی نیز بسیار اتفاق می افتد که پوشش سطحی و گیاه منطقه را فراگرفته و لایه ها تنها در برخی نقاط، آن هم در جهاتی خاص رخنمون داشته باشند. حالتی را تصور کنید که در یک منطقه جنگلی بر اثر حفاری مربوط به احداث یک راه جدید بخشی از لایه ها در دیواره خاکبرداری شده رخنمون پیدا کنند. در اینجا نیز مجبوریم مقادیر شیب و ضخامت ظاهری لایه ها را اندازه گیری نموده و سپس با استفاده از روش های موجود، مقادیر واقعی آن ها را تعیین نماییم.

تعیین شیب حقیقی

شیب حقیقی یک لایه یا هر ساخت صفحه ای دیگر در واقع بزرگترین شیبی است که در آن صفحه با سطح افق می سازد. شیب حقیقی در جهتی عمود بر امتداد ساخت صفحه ای، اندازه گیری می شود. در زمین شناسی معمولاً شیب را با درجه نشان می دهند، در صورتی که در کارهای مهندسی بیشتر شیب را با درصد یا در هزار بیان می کنند. به عنوان مثال وقتی گفته می شود که شیب یک راه پنج درصد است، به این معنی ست که در هر صد متری که به طور افقی در طول راه حرکت کنیم پنج متر اختلاف ارتفاع خواهیم داشت. تبدیل شیب ها از درجه به درصد و در هزار به آسانی امکان پذیر است. (شکل2)

شکل 2

در مواردی که شیب ظاهری لایه و زاویه بین امتداد لایه و جهت اندازه گیریِ شیب ظاهری در دست است با انجام یک محاسبه ساده می توان مقدار شیب حقیقی لایه را به دست آورد. برای تسریع عملیات می توان از جدول یا نمودارهایی که به این منظور تهیه شده است نیز استفاده کرد. (شکل های 3و2)

شکل 3

در برخی حالات مخصوصاً در زمان رسم نیمرخ های زمین شناسی، نیاز به آگاهی از میزان شیب ظاهری لایه در امتداد نیمرخ داریم. در این موارد می توان محاسبات را به طور معکوس انجام داد و با در دست داشتن شیب حقیقی، شیب ظاهری را به دست آورد.

پیشنهاد مطالعه : آشنایی با روش های ژئوفیزیک لرزه ای

تعیین ضخامت لایه

گفتیم که مقادیر ضخامت لایه به منظور پردازش داده های ژئوتکنیکی که در امتداد دیواره یک تونل، در طول یک گمانه و یا در جهت یک نیمرخ زمین شناسی اندازه گیری می شود، الزاماً ضخامت حقیقی لایه سنگی نخواهد بود و بسته به شرایط، عواملی چون شیب لایه، شیب توپوگرافی و جهت اندازه گیری در مقدار ضخامت اندازه گیری شده موثر است.(شکل4) در این جا نیز می توان با استفاده از روش مثلثاتی یا توسط نمودار مقدار ضخامت حقیقی لایه یا واحد سنگی را به دست آورد.

شکل 4

تعیین عمق لایه

حفر گمانه یکی از روش های مطمئن برای دستیابی به اطلاعات دست اول از شرایط زمین شناسی زیر سطحی و پردازش داده های ژئوتکنیکی است. در مواردی که مرحله شناسایی های سطحی به خوبی انجام شده باشد، در زمان طراحی شبکه اکتشاف زیرزمینی، این امکان وجود دارد که علاوه بر تعیین محل و دیگر مشخصات مورد نیاز گمانه، عمق تقریبی برخورد حفاری به سنگ بستر، مناطق شکسته، لایه های آب دار، بخش های سست و ریزشی و پدیده های مشابه، در نموداری رسم و در اختیار حفار قرار گیرد. این نمودار پیش بینی در صورتی که از دقت مناسبی برخوردار باشد ضمن راهنمایی حفاران، باعث صرفه جویی در هزینه و زمان می شود. در یک منطقه در حال اکتشاف با افزایش تعداد گمانه های حفر شده بر دقت نمودارهای پیش بینی حفاری افزوده می شود.

در نمودارهای برداشت صحرایی گمانه های عمیق، یا مناطق دارای زمین شناسی پیچیده، معمولاً در یک ستون پیش بینی اولیه، در ستون دیگر نتایج حاصل از حفاری و مغزه گیری و بالاخره در ستون سوم یافته های حاصل از نمودارگیری ژئوفیزیکی درج می شود. در ستون چهارم این نمودار، کاوشگر ضمن مقایسه و تحلیل این سه نوع داده، شرایط واقعی حکمفرما در زیر زمین را استنتاج و رسم می نماید. (شکل 5) در گزارش نهایی اکتشافی یک گمانه معمولاً تنها نتیجه نهایی (ستون چهارم) درج می شود.

شکل 5

عمق برخورد به یک لایه خاص را به چند صورت می توان تعیین کرد. البته استفاده از هریک از این روش ها مستلزم آن است که اطلاعاتی از وضعیت لایه مورد نظر در سطح زمین یا یک گمانه دیگر در دست باشد. در شکل 6 و 7 روش های تعیین عمق لایه خاک آورده شده است.