سد اروک

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 .

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 .

فهرست مطالب :
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

منابع و ماخذ :
1-    اجل لوئيان . ر ، محمدي . د ، 1380 ، معيارهاي تجربي گسيختگي در سنگ ، انتشارات دانشجو همدان ، 205 صفحه .
2-    اجل لوئيان . ر ، 1382 ، رده بندي توده سنگ ، روش کاربردي در مهندسي عمران ، 182 صفحه .
3-    افشار حرب . ع ، 1373 ، زمين شناسي کپه داغ ، انتشارات سازمان زمين شناسي کشور ، شماره 11 ، 275 صفحه .
4-    اصانلو . م ، 1375 ، روشهاي حفاري ، مرکز نشر صدا تهران ، 469 صفحه.
5-    توکلي . ب ، 1376 ، مباني زمين شناسي مهندسي ، انتشارات دانشگاه پيام نور ، 240 صفحه .
6-    درويش زاده . ع ، زمين شناسي ايران ، 1380 ، انتشارات امير کبير تهران ، 901 صفحه .
7-    رحيمي . ح ، 1382 ، سدهاي خاکي ، انتشارات دانشگاه تهران ، 671 صفحه.
8-    سدهاي ايران ، 1372 ، انتشارات کميته ملي سدهاي بزرگ ايران .
9-    شرکت مهندسين مشاور آب پوي ، 1373 ، گزارش مرحله شناخت سد ارداک .
10-    طاحوني . ش ، 1381 ، اصول مهندسي ژئوتکنيک ( مکانيک خاک ، انتشارات پارس آئين تهران ، 831 صفحه .
11-    طاحوني . ش ، 1382 ، اصول مهندسي ژئوتکنيک ( مهندسي پي ) ، انتشارات پارس آئين تهران ، 992 صفحه .
12-    طاهري ، د ، 1379 ، بررسي اثر پارامترهاي زمين شناسي مهندسي بر روي تزريق پذيري و طراحي پرده آب در سد کارون 3 ، پايان نامه کارشناسي ارشد ، دانشگاه ترتبيت مدرس .
13-    عليزاده ، 1 ، 1367 ، اصول هيدرولوژي کاربردي ، انتشارات آستان قدس رضوي ، 519 صفحه .
14-    فاروق حسيني . م ، 1379 ، درآمدي بر مکانيک سنگ ، انتشارات نشر کتاب دانشگاهي تهران ، 296 صفحه .
15-    فيهمي فر . سروش . ح ، هجيري آذر . م ، 1383 ، طبقه بندي پيشنهادي سنگها براساس شاخص رطوبت ، و زمين کنفرانس مکانيک سنگ ايران ، صفحه 523- 511 .
16-    فهيمي فر . ا ، سروش . ح ، 1380 ، آزمايشات مکانيک سنگ مباني نظري و استانداردها ، شرکت سهامي آزمايشگاه فني و مکانيک خاک .
17-    وفائيان . م ، 1376 ، خواص مهندسي سنگها ، تئوريها و کاربردهاي ارجايي ، 420 صفحه .
18-    هوک . ا ، 1381 ، مهندسي سنگ کاربردي ، ترجمه عبدالرضا طاهريان ، انتشارات دهخدا تهران ، 512 صفحه .

منابع لاتين :
1- Altug , S . , 1990 . Oymapinar Arch Dam , Turkey : foundation treatment in karstic Limestone and reservoir curtains . Inteernaional commission on large Dams ( ICOD ) , pp.193-212.Antalya,Turkey.
2- Alvarez , L.,1982. Characteristics of Plastic Concrete of the Diaphragm wall of convento Viejo Dam . ICOLD , Rio de Janeiro.
3-Anon,1979 . The description of rock masses for engineering purposes . Working parly Report . Quarterly Journal Engineering Geolag, 10 , pp.355-388.
4- Bell,F.G.,2000.Engineering Properties of Soils and Rocks .Blakwell science , London , Uk , pp .
5-Berberian , M.,King,G.C.P.,1981.Towards a paleogeoraphy and tectonic evolution of Iran . Canadian joural of Earth Sciences , Vol . 18 , No . 2 , pp.210-256.
6- Bieniawski , T., 1989 . Engineering rock mass classifications . Wiely , Interscience , New York .
7-Brown, E.T.,1981.Characterization Testing & monitoriong , Pergamon press Ltd,page.212.
8-Combcfort, H.,1968.Bodeninjektion stechnik . Baur Verlay Wies baden , Berlin,pp.543.
9-Deere , D.U.,Lambardi , G.,1985 . Grouting slurries – Thick or thin , Issue in Dam grouting , W.it . Barer , ed.,ASCE , New York , pp.156-164.
10-Deere, D.U.,Miller,R.P.,1996. Engineering classification and index properties for in tact rock , Tech , Rept No. Afwl , TR,65,116 Air force Weapons labs , Kirthland Airforce Base , New Mexico , page.308.
11-Ewert, F.k.,1992 . Evaluation and interpretation of water pressure tests . Proceeding of conference of Instiution of civil Engineers , grouting in the ground , Thomas Telford, London , pp.141-162.
12-Ewert, F.K.,1998b. Permeability, Groutability and Grouting of Rocks, Part 2: Permeability Testing by Means of Water Pressure Tests . Dam Engineering , Nol . VIII,Issue 2,pp.123-175.
13-Goodman , R.E.,1989 . Introduction to rock mechanics . John Wily , New York .
14-Hanjal,I.,Marton, J., Regele,Z.,1984.Construction of Diaphragm Walls . John Wiley and Sons .  USA .
15-Haw lee,c.,Farmer, J., 1993 . Fluid Flow in discontinuos rocks . Page.169.
16-Herak , M.,Stringfield , N .T.,1972 . karst . Elsevier publ.co., New York .
17-Hoek, E.,1994 . strength of rock and masses . ISRM News Journal , Val.2(2) , pp.4-
18-Hoek,E.,Marinos, P., Benissi , M.,1998 . Applicability of the Geologicl strength Index ( GSI ) Classification for very weak and sheared rock masses , The case of the Athens Schist Formation . Bull . Engg . Geol .Env . Val . 57(2) , pp.151-160
19-Houlsby , A.C.,1976 . Interpretation of the Lugeon water test . Vol . 4,pp.303-313.
20-Houlsby , A.C.,1977. Engineering of Grout curtains to standerd . ASCE Journal of Geotechnical Division , Vol . 103 ( G79 ) , pp.953-970.
21-Iqbal , H.K.,1998 . a Text book of Geotecnical Engineering . prrntice – Hall of India , New Dehli , pp.422.
22-Kasim , A.G.,Chu, M., Jensen , C.N., 1986. Field Correlatin of cone and standard penetrion Tests . Journal of Geotechnical Engineering , ASCE, Vol . 112,No.3,pp.368-372.
23-Krizek,R., Michel , D., Helal , M., Borden , R.,1992 . Engineering Properties of Acrlate Polymer Grout . Grouting , Soil Improvement and Geosynthetics . Geoteechical Special Publication , No.30 , New York : ASCE , pp.712-724.
24-Krizck , R.J., Schwarz , L.G.,Peppr , S.F., 1993. Bleed rheology of cement grouts . conference of Grouting in Rock and Concrete, Balkema , pp.56-64.
25-Kutzner , C.,1985 . Conideration on rock permeability and Grouting criteria. 15 th ICOLD , Q58, pp.315-328.
26-Kutzner , C.,1988.Grouting theory and practice . Elsevier,pp.250
27-Lashkaripour , G.R,Ghafoori,M.,2002 . The engineering geology of the Tabarak Abad Dam . Engineering Geology , Vol . 66 (3-
4),pp.233-239.
28-Lugcon , M., 1933 . Barrages at Geology , Dunod , Paris .
29-Miyakawa , k., Tanaka,k., 2000. Detection of hydraulic pathwas in Fractured Rock Masses and Estimation of conductivity by a Newly Developed Tv Equipped Flowmetter . Engineering Geology , Vol . 56, No . 1-2 , pp.19.
30-Palmestrom , A.,1982 . The Nolumetric Joint count – a useful and simple measure of the degree of rock jointing , Proc 4 th Int , cong . IAEG , New Dehli,pp.221-228.
31-Peck,R.B.,Hausen, W.E. , Thornburn , T.H.,1974. Fofoandation Engineering . John Wiley , Sesond Edition , chapter 22 , pp.512.
32-Pettijohn,F.J.,1975 . Sedimentary Rocks . 3 rd edition , Harper and Row , New York .
33-Priest.S.D.,1993.Discontinuity analysis for rock engineering . page.473.
34-Randolph . Alan F.,1960 . Plastics Englineering Hand book .3d ed . New York : The socicty of the plastics Industry : New York ; Reinhold Publishing ; London : chpman and Hall , Ltd .
35-Robertson,P.k.,Campanella,R.G.,1983.Interpretation of Cone Penetration Tests.Part I:Canadian Geotechnical Journal,Vol.20,No.4,pp.718-733.
36- Romanov,D.,Gabrovsek,F.,Dreybrodt,W.,2003.Dam Sites in Soluble rocks a model of increasing Leakage by dissolutional Widening of fractures beneath adam.Engineering Geology,Vol.70,pp.17-35.
37- Rzhevsky,V.,Novik,G.,1971.The Physics of Rocks.Mir Pubishers.
38- Schmertmann,J.H.,Henry,J.F.,1992.A Design Theory for Compaction Grouting .In Grouting Soil Improvement and Geosynthetics,edited by R.H.Borden.ASCE,Geotechnical Special Publication,No.30,Reston,VA:ASCE,pp.215-228.
40- Soderberg,A.D.,1979,Expect the Unexpected foundation for dams in karst,Bull Assoc.Engineering Geology ,Vol.VVl,No.3,pp.409-426.
41- Tugrul,A.,1998.The application of rock mass classification system to underground excavation in weak Limestone,Ataturk dam,Turkey. Journal of engineering geology,pp.337-345.
42- Turkmen,S.,Ozguler,E.,taga,H.,Karaogullarindan, T.,2002.Seepage problems in the karstic limestone foundation of the kaleclk Dam ( South Turkey ) . Engineering Geology , Vol . 63 , pp.247-257.
43-Uromeihy , A.,2000 . The Lar Dam ; an example of infrastructural development in a gcologically active karstic region . Journal of Asian Earth Scienes , Vol . 18,pp.25-31.
44-Xu, R.,Yan, F.,2004. karst geology and engineering treatment in the Geheyan project on the Qingjiang River , China . Engineering Geology , Vol . 76 , pp.155-164.
45- Yang, C.P.,2004 . Estimating Cement take and grout efficiency on Foundation improvement for Li – Yu – Tan dam . Engineering Geology , Vol . 75 , pp.1-14.