منو
 کاربر Online
761 کاربر online

عناصر پایداری دامنه

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > زمین شناسی
(cached)

مقدمه

مهمترین عامل در حرکت یک ذره بر روی یک سطح شیبدار ، نیروی گرانشی است. عوامل موثر اصلی در ناپایداری عبارت از شیب دامنه و مقادیر تنشهای عمودی و برشی است. در طبیعت عوامل دیگری نیز در جهت ناپایدار سازی دامنه‌ها عمل می‌کنند که می‌توان آنها را به دو گروه متفاوت تقسیم کرد:


  • اول آنهایی که به نحوی باعث کاهش تنش عمودی می‌شوند.
  • دوم آنهایی که بر مقدار تنش برشی می‌افزایند.

مهمترین عوامل در ناپایدار سازی دامنه‌ها را بررسی می‌کنیم.

آب زیرزمینی

آب زیر زمینی یکی از مهمترین عوامل تسریع کننده حرکات دامنه‌هاست. افزایش آب به معنی افزایش وزن دامنه یا چگالی ظاهری آن است که خود می‌تواند نقشی منفی در پایداری داشته باشد. هر زمان سطح آب یک مخزن به سرعت پایین بیاید، مثل پایین رفتن سطح آب دریا در زمان جزر و پایین رفتن سطح آب مخزن در زمان تخلیه سریع یک سد ، ممکن است بخشهایی از دامنه که بیشتر از آب اشباع است، گسیخته شود. این پدیده بیشتر در مصالح ریزدانه (لای و رس) دیده می‌شود.

در اینگونه موارد که از زهکشی ضعیف برخوردارند. پس از افت آب در مخزن ، دامنه توسط آب اضافی ، که در مناطق به تله افتاده‌اند، بارگذاری می‌شود. بطور کلی فشار آب منفذی باعث کاهش تنش عمودی موثر بر سطح گسیختگی و به زبان دیگر کاهش مقاومت برشی مواد دامنه می‌گردد. یکی از دلایل بالا رفتن فشار منفذی در خاکها ، مخصوصا در انواع ریزدانه که نفوذپذیری کم و قابلیت زهکشی ضعیفی دارند، بارگذاری ناگهانی به روی خاک است که در نتیجه آن خاک متراکم می‌شود. آبهای داخل خاک که این چنین تحت فشار قرار می‌گیرند، چون نمی‌توانند به سرعت از خاک خارج شوند، یک فشار منفی ایجاد می‌نمایند.

در شرایطی که فشار بین منفذی برابر وزن مواد فوقانی ، یا به عبارتی بار وارده به خاک گردد، مقاومت برشی کاهش یافته و جسم حالت آبگونه پیدا می‌کند. پدیده آبگونگی عمدتا در خاکهای ریزدانه ولی با چسبندگی کم دیده می‌شود. در سنگهای درز و شکاف‌دار ، عوامل ناپایداری نه مقدار آب بلکه میزان فشار آن است. از اینرو مقدار کمی آب موجود در یک درز قائم می‌تواند فشار رانشی زیادی ایجاد کند. در خاکها نیز فشار آب ، نقش مهمتری در مقایسه با مقدار آب دارد. از اینروست که گسیختگیها و حرکات بعد از بارندگیهای شدید را نباید به دلیل لغزنده کنندگی آب ، بلکه بیشتر به دلیل بالا رفتن فشار آب منفذی ، دانست.

خشک و مرطوب شدن برخی از مواد تغییر حجم زیادی را به همراه دارد. ایجاد ترک بر اثر انقباض مصالح ، مقاومت را کاهش می‌دهد، در مقابل ، انبساط ناشی از آبگیری ممکن است تاثیر نامطلوبی بر لایه‌ها و سازه‌های اطراف داشته باشد. آب از طرفی عامل موثری در هوازدگی فیزیکی و شیمیایی مواد است. با پیشرفت هوازدگی مقاومت مواد کاهش می‌یابد. علاوه بر آن ترکها و شکافها ، که محلولهایی برای ورود آب‌اند، فراختر می‌شوند. قطعاتی از سنگ که بر اثر هوازدگی از دیواره جدا می‌شوند به شدت مستعد ریزش‌اند.

ساخت زمین شناسی

عامل مهم دیگر در حرکات دامنه‌ها ، نقش ساختهای زمین شناسی نامناسب است. در شرایطی که در توالی از سنگهای رسوبی شیبدار ، لایه‌ها به سمت داخل شیب داشته باشند، دامنه پایدارتر از حالتی است که شیب لایه‌ها به سمت خارج دامنه است. در حالت اول گسیختگی احتمالی با توجه به مقاومت سنگ یکپارچه و درزهای موجود در سنگ انجام می‌شود. در واقع در اینجا جنس سنگ نقش موثری در پایداری دارد. در صورتی که در حالت دوم ، عامل موثر در ناپایداری مقاومت برشی سطوح لایه‌بندی است و مقاومت سنگ یکپارچه در اینجا نقشی ندارد. برخی مواد استعداد بیشتری در ناپایدار سازی دامنه‌ها دارند. وجود یک لایه رسی نفوذ ناپذیر که به سمت خارج دامنه شیب داشته باشد، از آن جمله است.

نظر به اینکه وجود هر نوع گسستگی در دامنه باعث ناپایداری است ، پس هر عاملی که گسستگیهای جدیدی بوجود آورد، نیز از عوامل ناپایدار کننده به حساب می‌آید. بر اثر یخ زدن آب در ترکهای مویی یا فشار ناشی از ریشه گیاهان و سرانجام حل شدن مواد توسط هوازدگی شیمیایی و عوامل متعدد دیگر ، گسستگیها گسترش بیشتری می‌یابند. علاوه بر آن با افزایش فشار ناشی از یخ یا عملکرد ریشه گیاهان ، ممکن است نوعی جابجایی برشی در راستای گسستگی ایجاد شود که می‌تواند مقاومت برشی را کاهش دهد و آن را به حد «مقاومت پس ماند» برساند.

شیب و ارتفاع دامنه

افزایش ارتفاع دامنه توسط خاکریزی بر روی دامنه یا حفاری پاشنه آن و همچنین افزایش شیب دامنه که ممکن است بطور طبیعی یا مصنوعی انجام شود، بر ناپایداری می‌افزاید. تغییر شیب و ارتفاع ممکن است بر اثر نیروهای تکتونیکی نیز انجام شود. آبهای جاری و امواج مهمترین عوامل فرسایش زیر دامنه‌اند. در دامنه‌های مصنوعی ، مخصوصا در سدهای خاکی ، پدیده «رکاب» باعث شسته شدن ذرات ریز از میان ذرات درشتتر می‌شود. در صورتی که رگاب به سطح دامنه کشیده شود، عملکردی مشابه خالی شدن زیر دامنه راه به همراه خواهد داشت.

بارگذرای

یکی از عواملی که می‌تواند باعث افزایش تنش برشی در امتداد یک سطح بالقوه گسیختگی شود، افزایش وزن مواد دامنه ، یا به عبارتی بارگذاری بر روی آن است. بارگذاری می‌تواند بر اثر عوامل طبیعی مثل تجمع آب یا برف در سطح دامنه یا مواد حمل شده از زمین لرزه دیگری ، که در بخشهای بالاتر دامنه اتفاق افتاده است، صورت گیرد. فعالیتهای بشر مانند انبار کردن کانه‌ها یا باطله‌های معدنی یا ریختن زباله و مواد اضافی به روی دامنه ، خاکریزی برای ایجاد راه و ساختمان‌سازی ، همه به دلیل بارگذاری به روی دامنه ، تنش برشی را افزایش می‌دهند. نفوذ آب باران و برف به داخل دامنه باعث افزایش وزن واحد حجم مواد و به زبانی بارگذاری داخلی می‌شود. در دامنه‌های کم شیب افزایش وزن، گرچه بر مقدار تنش برشی می‌افزاید، ولی بیشتر از آن مولفه تنش عمودی را ، که عامل پایداری است، تقویت می‌کند.

زمین لرزه

ایجاد لرزشهای طبیعی یا مصنوعی ، مثل زمین لرزه ، لرزشهای ناشی از آتشبازی یا فعالیتهای ساختمانی می‌تواند تنش برشی را در طول یک سطح بالقوه گسیختگی افزایش دهد. بطور کلی مواد داخل دامنه در حالت تعادل پایدار قرار دارند. در زمان ایجاد زمین لرزه طیفی نوسانات ایجاد می‌شود که می‌تواند باعث بارگذاری چرخه‌ای شود که در نتیجه تنش برشی افزایش می‌یباد. در مواد ناپیوسته دانه‌ای ، بر اثر لرزش ممکن است بخشی از چسبندگی ذرات از بین برود. از طرف دیگر لرزشها ممکن است تراکم مواد را به همراه داشته باشند. در چنین مواردی اگر آب داخل دامنه نتواند به سرعت زهکشی شود، فشار منفذی به سرعت بالا خواهد رفت که ممکن است به آبگونگی مصالح ریزدانه ماسه‌ای یا گسیخته شدن مواد پرکننده شگستگیها منجر شود.

وضعیت تنش

در مواردی که در منطقه مورد مطالعه نیروهای افقی جهتدار (نیروهای تکتونیکی) فعال راستای آن در ارتباط با سطح دامنه از جهت یابی مناسبی برخوردار باشد، ممکن است مسایلی را بوجود آورد. در صورت حفاری عمیق در چنین دامنه‌هایی ، اگر مصالح قابلیت خمیر مانندی خوبی داشته باشند متورم شده و در مواردی که ترد و شکننده باشند ترکهایی به موازات سطح دامنه در آنها ایجاد خواهد شد که «درز رهایی» نامیده می‌شوند. از مقدار ، فاصله و ابعاد این درزها به سمت داخل دامنه به سرعت کاسته می‌شود. این درزها باعث رها شدن قطعات و ورقه‌هایی از سنگ و ریزش آنها به پای دامنه می‌شود. این پدیده با فراوانی و اهمیت بیشتری در زمان حفر تونلها و فضاهای زیر زمینی دیده می‌شود.

پرتگاهها و دامنه‌هایی که بر اثر فرسایش سریع دیواره رود و ساحل دریا تشکیل می‌شوند یا آنهایی که توسط انسان در سنگ حفاری می‌شوند، معمولا تغییراتی در وضعیت تنش زمین ، مخصوصا در بخشهای نزدیک به سطح دامنه ایجاد می‌کنند. این تغییرات علاوه بر وضعیت تنش زمین در قبل از حفاری به جهت یابی و شکل دامنه نیز ارتباط دارد. بطور کلی در بخشهای مقعر دامنه معمولا تنشهای فشاری و در بخشهای محدب پیش آمده تنشهای کششی ایجاد می‌شود.

گیاهان

سیستم به هم پیچیده ریشه درختان باعث افزایش چسبندگی و استحکام خاک می‌شود. درختان علاوه بر محکم نگاهداشتن طبقات لغزنده سطحی توسط ریشه‌هایشان ، مقدار زیادی از آب ورودی به خاک را جذب و مصرف کرده و در نتیجه دامنه را سبکتر می‌کنند. البته در مواردی درختان می‌توانند نقش ناپایدار کننده داشته باشند. درختانی که در شکاف سنگها می‌رویند، بر اثر رشد ریشه‌هایشان ، شکافها را به تدریج فراختر می‌کنند. از طرفی ، کاشتن درختان جدید بر روی یک دامنه باید با احتیاط صورت گیرد، چون ممکن است وزن آنها عامل برای افزایش ناپایداری شود.

مباحث مرتبط با عنوان




تعداد بازدید ها: 20279


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..