ارزیابی و تحلیل خطر زمین لغزش و رانش زمین
پایدارسازی زمین لغزش ها و رانش ها

تحلیل خطر و ارزیابی و آناليز پايداري شيبها و شیروانیها و زمین لغزشها به طور معمول به منظور دستيابي به طراحي كاربردي و مناسب و ايمن شيبها و شيروانها مثل معادن روباز و سدسازیها و راه سازيها و راه آهن و ... و يا بررسي شرايط تعادل و پايداري شيبها و شيروانهاي طبيعي انجام مي شوند. تكنيك آناليزهاي انتخاب شده به شرايط ساختگاه و پتانسيل نوع گسيختگي بستگي دارد البته در اين انتخاب توجه دقيق و مناسب به تغييرات مقاومت مصالح و همچنين محدوديتها و ضعفهاي ذاتي و ماندگاري که براي هر روش وجود دارد، قابل توجه مي باشد.يك مهندس ژئوتکنیک امروزه با گستره وسيعي از روشهاي آناليز پايداري شيبها و شيروانهاي سنگي و خاكي روبرو است كه اين گستره از تكنيكهاي پايداري تعادل حدي تا روشهاي پيچيده عددي را شامل مي شود. امروزه با توجه به كاربرد وسيع روشهاي عددي موجود، براي يك مهندس لازم و ضروري است كه به طوركامل محدوديتهايي كه به طورذاتي و ماندگار به همراه روشهاي مختلف مي باشند را به خوبي و به طوركامل درك نمايد. به طور مثال روشهاي تعادل حدي هنوز هم به عنوان يك روش خيلي رايج و معمول در حل مسائل مهندسي ژئوتکنیک شيبهاي سنگي و خاکی كاربرد دارند هر چند كه اكثر گسيختگي ها شامل تغييرات دروني پيچيده و شكستگي هايي هستند كه شباهت كمي با فرض بلوك صلب دو بعدي دارند در حاليكه اين فرض يك فرض رايج و الزامي دراكثر روابط آناليز برگشتي تعادل حدي مي باشد. شروع يك مكانيزم گسيختگي ممكن است شامل حركات لغرشي باشد كه مي توان آنرا با مسائل تعادل حدي آناليز نمود ولي درادامه اين پروسه و مكانيزم با تغييرشكلهاي تصاعدي و پيشرونده و شكستگيهاي وسيع و بزرگ داخلي از توده شيب همراه است. عوامل شروع لغزش ممكن است پيچيده باشند و براي آناليزهاي استاتيكي ساده به راحتي و سادگي قابل حصول نباشند. آناليزهاي تعادل حدي ممكن است براي گسيختگي از نوع بلوك ساده درطول درزه و تركها، خيلي خوب و مناسب باشند. طراحي و آناليز يك شيب فقط با استفاده از آناليزهاي تعادل حدي زمانيكه شيب در اثر مكانيزمهاي پيچيده مثل خزشهاي تدريجي و پيش رونده و تغيير شكلهاي داخلي شكسته مي شود، ممكن است ناكافي باشد لذا لازم است مطالعه روشهاي مختلف آناليز پايداري موضعي و کلي شيبهاي سنگي و خاکی به طور دقیق بررسي گردد. این شرکت با در اختیار داشتن مهندسین و متخصصین ژئوتکنیک توانمند و با تجربه در زمینه لند اسلاید و زمین لغزش ها LANDSLIDE با پایان نامه های آکادمیک مرتبط با موضوعات زمین لغزش و رانش ( پایان نامه کارشناسی ارشد آقای مهندس حامد رمضانی در رابطه با زمین لغزش سیمره بزرگترین زمین لغزش و رانش زمین در جهان) آمادگی ارائه خدمات مهندسی و اجرایی در این زمینه ها میباشد.

زمين لغزش يك فرآيند زمين شناسي است كه شامل حركت خاك و سنگ از يك شيب و شيرواني به سمت پايين مي باشد. زمين لغزه ها همچنين يك ريسك وخطر مشخصه زمين شناسي مي باشند که موجب خسارت به تجهيزات، ساختمانها و شبكه هاي حمل و نقل مي شوند. خوشبختانه صدمات و تلفات جاني در زمين لغزش ها خيلي كم بوده است.
زمين لغزه يا زمين لغزش حركت و جابجايي توده سنگ ناپايدار، خاك تحكيم نشده و يا خرده سنگها و قلوه سنگها و تكه سنگهايي است كه به سمت پايين يک شيرواني سراريز مي شوند. سرعت و نرخ حركت زمين لغزه ها ازسريع تا خيلي كم متغير است. يك زمين لغزه مي تواند شامل احجام كم و يا زيادي از مصالح باشد.
انواع اصلي حركتهاي زمين لغزه اي عبارتند از: پرتاب شدن ، لغزش و جاري شدن
اما معمولاً تركيبي از موارد فوق رايج و متداول مي باشد. مصالح مي توانند به صورت بلوكهاي سالم يا به صورت خيلي تغيير شكل يافته و خرد شده لغزش کنند، همچنين يك شيب مي تواند خيلي قائم باشد و يا داراي يك شيب ملايم باشد. عوامل طبيعي كه روي پايداري شيب موثر هستند شامل موارد زير مي شود:
مشخصه هاي مکانيکي خاك و سنگ، مثل مقاومت و نفوذ پذيري و حضور و نحوه قرار گيري درزه و تركها وساير ناپيوستگيها، شيب شيراوني و نحوه قرارگيري خود شيب، بارندگي و ساير منابع وجود آب، وجود و حضور زمين لغزه هاي قديمي و تند شدن شيب شيروانيها ناشي از فرسايش و بارندگي، عوامل القايي از جانب بشر شامل برداشتن تكيه گاهها و پنجه هاي شيروانيها و افزايش سربار در بالاي شيب و شيرواني ميباشد.
هرگاه توازن بين نيروهاي رانشي و نيروهاي اصطكاكي و مقاومتي مصالح روي شيب از ميان برود، زمين لغزه اتفاق مي افتد. البته برخي از تغييرات در شيبها موجب پيدايش اين عدم توازن مي شوندكه مي تواند شامل افزايش فشار آب حفره اي و يا به صورت تغيير آرايش بار روي شيب و شيرواني باشد. زمين لرزه هم مي تواند يك عامل خيلي مهم در وقوع زمين لغزه در خيلي از مناطق دنيا باشد در واقع علت وقوع يک زمين لغزه تركيبي از عوامل مختلفي مي باشد كه با يكديگر عمل مي كنند و موجب ناپايداري يک شيب مي شوند.

براي گسيختگي هاي برشي صفحه اي، مكانيزم گسيختگي نسبتاً ساده و به راحتي قابل توضيح ميباشد. هرگاه سنگي كه حالت تكيه گاه براي صفحه گسيختگي بلوك سنگي شيب را دارد توسط حفاري و يا هر عامل ديگري جابجا شود، گسيختگي شروع خواهد شد. شكل و محل قرارگيري سطح گسيختگي منحصراً بوسيله نحوه قرارگيري درزه و تركها و ناپيوستگيها تعيين مي شود. اگر نيروها و تنشهاي رانشي از مقاومت برشي درزه و تركها فراتر روند گسيختگي رخ ميدهد.
وقتيكه هندسه يك شيب به گونه اي باشد که تركها و درزه ها درامتداد خود به سطح شيب برسند يعني آن تركها در امتداد خويش تا سطح روي شيب ادامه داشته باشند، خصوصيات و ويژگيهاي مقاومتي درزه و ترك و ناپيوستگيها و همچنين مصالح و سنگ سالم، به همراه شرايط و وضعيت تنش در داخل شيب با درنظر گرفتن شرايط آبهاي زير زميني و فشار آب حفره اي، همه اين عوامل بر اينكه آيا گسيختگي شروع خواهد شد يا خير، حاكم هستند. اين موارد همچنين براي گسيختگي گوه اي ساده نيز قابل اعمال مي باشد. نيروهاي رانشي براي گسيختگيهاي صفحه اي و گسيختگيهاي گوه اي معمولاً وزن خود بلوك سنگي جدا شده هستند، براي يك شيب اشباع و يا تا حدي اشباع، فشار آب زير زميني( حفره اي)مي تواند به عنوان يك نيروي رانشي اضافي عمل نمايد و تنش قائم نرمال را روي سطح لغزش كاهش دهد. اگر چه نيروهاي رانشي مدهاي گسيختگي خيلي پيچيده مثل گسيختگي چند مسيره و يا گسيختگيهاي برشي و دوراني در اصل و قانون يك نوع هستند (مثل گسيختگي برشي صفحه اي) ولي مكانيزم واقعي گسيختگي خيلي پيچيده مي باشد. يك شيب سنگي مرتفع و پر درزه و ترک را تقريباً مي توان به عنوان يك شيب با مصالح دانه اي در نظر گرفت. بنابراين شباهتهاي بسياري با يكي از انواع خاكها خواهد داشت، اما يك تفاوت خيلي مهم، اين است كه خاكهاي ماسه اي و دانه اي اغلب مصالح اصطكاكي هستند و خاكهاي رسي و ريز دانه اي اغلب جزء مصالح چسبنده( داراي چسبندگي) مي باشند، در حاليكه يك توده سنگ احتمالاً هم به عنوان مصالح اصطكاكي( زاويه اصطكاك موثر) و هم چسبنده ( چسبندگي موثر )رفتار مي كند، بنابراين اين نكته را بايد به خوبي هنگام انتقال تجربيات حاصل شده از رفتار شيبها و شيروانهاي خاكي به رفتار شيبهاي سنگي در نظر گرفت.
محل قرار گيري سطح گسيختگي( كم عمق و يا عميق) به وسيله روابط بين زاويه اصطكاك و چسبندگي مصالح تعيين مي شود. در مصالح كاملاً چسبنده سطح گسيختگي معمولاً تمايل به عميق بودن دارد. اين نكته را مي توان به اين صورت توضيح داد که چسبندگي با افزايش تنش قائم تقريباً ثابت است در حاليكه مؤلفه اصطكاكي مقاومت برشي با افزايش عمق و افزايش تنش نرمال افزايش پيدا ميكند، بنابراين با افزايش عمق درمصالح اصطکاکي مقاومت برشي افزايش پيدا مي کند و امکان گسيختگي عميق کمتر ميشود. تنشهاي نرمال و قائم بزرگتر در داخل شيب با مصالح اصطكاكي به مقاومتهاي برشي بزرگتري نتيجه مي شود. از طرفي عمق سطح گسيختگي همچنين به اختلاف بين زاويه شيب و زاويه اصطكاك داخلي مصالح نيز وابسته است. فاكتور ديگري كه مي تواند روي شكل سطح گسيختگي تاثير داشته باشد پوش گسيختگي مصالح شيب و شیروانی است. پوش گسيختگي خيلي خميده ممكن است به يك سطح گسيختگي خيلي عميق نتيجه شود.در نهايت تشخيص اينكه چه پارامترهايي شكل نهايي سطح گسيختگي را تعيين ميكنند نياز به مشاهدات دقيق صحرايي و اندازه گيريهايي از رفتار گسيختگي سه بعدي مي باشد.

يك پديده رايج براي خاك و هم براي سنگ اين موضوع مي باشد كه يك سطح گسيختگي با يك حالت و وضعيت يكسان نمي تواند در سراسر شيب و شيرواني توسعه و گسترش يابد بلکه بايد يك مكانيزم فعال و پيش رونده از گسيختگي حضور داشته باشد تا به گسيختگي و شكستگي كامل شيب منجر شود. شرح توسعه و گسترش گسيختگي حتي براي خاكهاي همگن خيلي سخت مي باشد. مكانيزم گسيختگي پيش رونده در خاكها توسط Bishop توضيح داده شد. در خاكهايي با رفتارخيلي ترد و شكننده، گسيختگي پيش رونده خيلي مستعد مي باشد. براي مثال اگر بين مقاومت حداكثر برشی و مقاومت پسماند برشي اختلاف زيادي وجود داشته باشد ، چنين مصالحي خيلي مستعد گسيختگي پيش رونده مي باشند.
مكانيزم گسيختگي پيش رونده در يك شيب بدين گونه است كه مقاومت برشي به مقدار حداکثر خود در يك نقطه از شيب مي رسد و افزايش ناگهاني پيدا ميكند، ولي در نهايت به يك توزيع تنش ناشي از مقاومت برشي كمتر مصالح شيب ( مقاومت برشي پسماند) منجر مي شود. اين باز توزيع تنش موجب ميشود نقاطي به حد گسيختگي و جاري شدن برسند كه اين خود دوباره باعث باز توزيع بيشتري از تنش مي شود و اين فرآيند همين طور ادامه پيدا ميكند؛ به اين ترتيب گسيختگي مي تواند گسترش و توسعه پيدا کند. در نتيجه گسيختگي براي شيبهايي كه به نظر مي رسند پايدار باشند گسترش و توسعه پيدا ميکند چرا که براي شرايط پايداري کلي شيب فقط به مقاومت برشي حداکثر توجه شده بود اما در جايي در داخل شيب گسيختگي موضعي در حال گسترش و پيشرفت مي باشد. رفتار گسيختگي پيش رونده براي شيبهاي سنگي كه رفتار ترد و شكننده از خود نشان ميدهند قابل مشاهده است.
سوال قابل توجه و جالبي كه اكنون در اينجا مطرح مي باشد اين است كه اين چنين گسيختگي از كجا آغاز مي شود. 1974 Skempton، يافت كه اولين علامت و نشانه قابل مشاهده، باز شدن يك ترك كششي در تاج شيب است. در برخي موارد هم اين ترک تا پنجه شيب ادامه پيدا ميكند. نتايج تقريباً مشابهي هم توسط ترزاقي بدست آمد، اين موضوع در هر صورت اثبات نميكند كه گسيختگي صرفاً از تاج شيب و شيرواني آغاز شود يك گزينه ديگراين است كه گسيختگي از پنجه شيب شروع شود، يعني جائيكه بزرگترين مقدار تنش برشي يافت مي شود.
سنگ مصالح خيلي ترد و شكننده تري نسبت به رس (خاک) است و اين موضوع دليلي است به اينکه مكانيزمهاي گسيختگي در خاك بطور كامل در شيبهاي سنگي قابل استفاده نمي باشند، به عبارت ديگر سنگ بايد نرم و خميري باشد تا اينكه گسيختگي برشي دوراني در آن توسعه و گسترش پيدا كند.
عوامل مهم در پايداري شيبها و شيروانها عبارتند از:
- ساختار زمين شناسي
- تنشهاي سنگ و شرايط آبهاي زير زميني
- مقاومت درزه و تركها و ناپيوستگيها و سنگ سالم
- هند سه شيب كه شامل زاويه شيب و خميدگي و انحناي شيب است.
- حوادث و پديده هاي ناشي از زمين لرزه و بار گذاري ديناميکي
- شرايط و وضعيت آب و هوايي
- زمان
ليست فوق خيلي جامع و کامل نيست ولي در هر صورت نشانگر آن است كه تشخيص پايداري شيبها مشكل است. اين عوامل همچنين مد گسيختگي يك شيرواني سنگي را مشخص ميكنند و اين نكته بايد توجه شود كه تشخيص پايداري يك شيب بايد بر اساس مد گسيختگي كه انتظار مي رود براي آن شيب اتفاق بيفتد، باشد.
اصولاً ارزيابي پايداري شيب بر اساس مقاومت برشي توده لغزنده خاك يا سنگ صورت مي گيرد. طبق معيار موهر _ كولمب مقاومت برشي براي توده لغزنده به صورت زير تعيين مي شود:
مقاومت برشي در دو حالت زهكشي شده و زهكشي نشده بررسي مي شود. در حالت زهكشي شده، فشارهاي آب منفذي تحليل رفته و مقاومت هاي موثر بسيج مي شوند، اين حالت اغلب در پايداري بلند مدت شيب مطرح است. در پايداري كوتاه مدت، زهكشي انجام نگرفته و تنشهاي كل در مقاومت برشي در نظر گرفته مي شوند. تحليل پايداري شيب در شرايط كوتاه مدت بر مبناي تنشهاي كل و يا موثر قابل انجام است اما از آنجائيكه تخمين فشارهاي منفذي درون توده لغزنده بسادگي امكان پذير نيست، معمولاً روش آناليز بر مبناي تنشهاي كل نتايج بهتري به دست مي دهد. پايداري در حالت بلند مدت نيز بايستي مورد بررسي قرار گيرد. دراين حالت فشارهاي منفذي قابل اندازه گيري و جريان زهكشي حالت پايدار داشته و از تنشهاي موثر جهت بدست آوردن مقاومت برشي استفاده ميگردد. مقاومت اوج از مقاومت پسماند بيشتر است و چسبندگي در حالت پسماند نزديك به صفر مي شود.
روش عادي تشخيص گسيختگي استفاده از تصوير استريوگرافيک مي باشد كه با استفاده از اين روش تشخيص اينكه كدام تركيب از درزه و تركها در حالت سينماتيكي به گسيختگي منجر مي شود قابل انجام است. داده هاي ورودي شامل زاويه ميل ( شيب) و راستاي آن مي باشد كه از نقشه برداري سطحي از مجموعه درزه و تركهاي از قبل موجود به دست مي آيند. استفاده از روش استرئوگرافيك به منظور تعيين پايداري مثلاً يك گوه سنگي با فرض اينكه هيچ چسبندگي روي سطح گسيختگي وجود ندارد قابل استفاده است هر چند كه درزه هاي مختلف داراي زاويه هاي اصطكاك مختلفي باشند. بنابراين در استفاده از استرئوگرافيك بايد توجه شود كه از روش ديگري كه مكمل اين روش باشد مثل روشهاي تعادل حدي استفاده شود تا پايداري و يا عدم پايداري يك شيرواني به طور كامل ارزيابي و بررسي شود. روش استرئوگرافيك فقط به آن دسته از گسيختگيهايي كه سطح گسيختگي از يك صفحه و يا تركيبي از صفحات گسيختگي مختلف مرتبط با يكديگر تشكيل شده، محدود شده است. در واقعيت و در طبيعت سطح گسيختگي مي تواند خيلي پيچيده باشد به ويژه براي شيبها و شيروانيهايي در مقياس خيلي بزرگ، بنابراين برخي از ساده سازيها نيز در اينجا لازم است.