آشنایی

یکی از وظایف مهم زمین شناسی مهندسی تشخیص احتمال وقوع فرایندهای مخرب زمین شناسی و ارایه روشهای مقابله با آنهاست، به نحوی که نتوانند به تاسیسات عمرانی مورد نظر آسیب وارد آورند. گروهی از حوادث طبیعی فعال کنونی (فرایندهای ژیودینامیک) ، مثل سیل و زمین لرزه ، که شاید نتوان آنها را «بلایای زمین شناسی» نیز نامید، قادرند ضمن ایجاد تلفات جانی ، خسارات جبران ناپذیری نیز به سازه مهندسی وارد آورد.

برخی از این خطرها ، از جمله زمین لرزه و نشست و فروریزش زمین ، در نقاط جغرافیایی خاص اتفاق می افتد. در صورتی که انواع دیگر مثل گسیختگی دامنه‌ای یا جریان سیل ، ممکن است در هر جایی که شرایط آماده باشد به وقوع پیوندد. نکته دیگر اینکه از فعالیت برخی از آنها می توان جلوگیری کرد، ولی وقوع برخی دیگر اجتناب ناپذیری است. تمام حوادق و بلایای زمین شناسی ، که معمولا به طور طبیعی اتفاق می افتند، ممکن است بر اثر دخالت انسان نیز ایجاد شود. در مواردی ، بزرگی و تواتر رخداد این خطرهای القایی به مراتب بیشتر از حالت طبیعی آن است.

مهمترین فرایندهای ژیودینامیکی

• سیل :
  سیلها نتیجه جریان ناگهانی آب سطحی حاصل از بارش ، مخصوصا رگبارند. در مواردی نیز تخریب سدهای طبیعی ایجاد شده بر اثر زمین لرزه‌ها در جلو مسیر آب ، یا هجوم آب به ساحل که ناشی از مد بیش از اندازه است، می تواند سیلهای بزرگی را ایجاد نماید. نواحی ساحلی و دره رودها در اقلیمهای خشک مستعدترین نقاط برای ایجاد سیل اند. وقوع یک سیل رابطه ای مستقیم با شرایط توپوگرافی و اقلیمی دارد.

بشر با ساختمانسازی در دشت سیلابی خود را در معرض خطرهای ناشی از سیلاب قرار می دهد. یکی از دلایل ایجاد سیل در بسیاری نقاط ، استخراج آب زیرزمینی ، نفت و گاز از زمین است که اغلب نشست منطقه وسیعی از زمین را به همراه دارد. با فرونشینی زمین ، قابلیت سیل گیر بودن آن نیز افزایش می‌یابد. کنترل سیلاب معمولا پرخرج و محتاج احداث سیل بندها و تمهیدات دیگر است. از نوشت زمین نیز می توان با تزریق همزمان آب در موقع استخراج نفت یا گاز جلوگیری به عمل آورد.

• فرسایش :
  فرسایش سطح زمین بر اثر آب جاری ، نیروی امواج ، جریان باد و یخچالها ایجاد می شود. در صورتی که فرسایش در مناطق مرتفع ایجاد شود قادر است دامنه‌ها را ناپایدار نموده و باعث رسوبگذاری در دریاچه‌ها و مخازن بشود. وقوع فرسایش در خشکی‌ها تابعی از پوشش گیاهی ، وضعیت توپوگرافی ، شرایط آب و هوایی و زمین شناسی است.

حذف پوشش گیاهی موجود ، جهت انجام فعالیتهای عمرانی و افزایش شیب دامنه‌ها ، از عوامل مهم افزایش سرعت جریان آب سطحی و تسریع فرایند فرسایش توسط انسان است. افزایش فرسایش در یک محل ، به معنی افزایش رسوبگذاری در نواحی پایین است که آب ساکن وجود دارد. افزایش رسوبگذاری در این نقاط ضمن صدمه زدن به محیط زیست جانداران آبزی ، ظرفیت ذخیره سیلاب محیط را کاهش می دهد.

• گسیختگی دامنه‌ها :
  ریزش ، لغزش و جریان خاک و سنگ در سراشیبها نتیجه هوازدگی و تخریب مصالح طبیعی افزایش شیب دامنه بر اثر فرسایش و فعالیتهای تکتونیکی و عوامل دیگری چون زمین لرزه و بارندگی و ذوب برفهاست. وقوع این حوادث عمدتا وابسته به وضعیت توپوگرافی ، زمین شناسی و اقلیمی منطقه است. حرکات توده‌هایی از مصالح در بستر دریاها معمولا ناشی از زمین لرزه‌ها ، نیروی امواج و بارگذاری ناشی از رسوبگذاری است. گرچه در برخی شرایط زمین شناسی احتمال وقوع حرکات دامنه‌ای بیشتر است ولی گسیختگی طبیعی دامنه‌ها اغلب وابسته به شدت و درجه اشباع زمین است.

یکی از عوامل مهم تحریک گسیختگی دامنه‌ای توسط بشر ایجاد برشها و حفاریها در روی دامنه است. علاوه بر اینها حذف پوشش گیاهی ، احداث خاکریز بر روی دامنه و تغییر در شرایط زهکشی طبیعی ، که منجر به وروز آب به دامنه می شود، از دیگر عوامل موثر در حرکات دامنه است.

• نشست و فروریزش زمین :
  وقوع فروریزش یا نشست طبیعی سطح زمین اغلب محدود به زمینهای غاردار و حفره‌دار آهکی است. در چنین شرایطی آب و هوا عاملی تعیین کننده است. ایجاد غار بر اثر حل شدن آهک در آب زیرزمینی به کندی تمام انجام می شود و فروریزش ناشی از آن نیز به ندرت اتفاق می افتد. در مقابل اگر در ناحیه‌ای با سنگهای غاردار ، برای مدتی سطح آب زیرزمینی به مقدار قابل ملاحظه‌ای پایین برود، فشار روباره در سقف غار افزایش یافته و احتمال فروریزش بیشتر می شود.

نشست و فروریزش زمین اغلب در نتیجه فعالیتهای بشر نیز صورت می گیرد. نشست تدریجی ولی قابل پیش بینی زمین ، سیل گیر بودن منطقه را افزایش می دهد یا اینکه باعث ایجاد شکستگی و گسل می شود که ممکن است ناحیه وسیعی را متاثر سازد و بالاخره ممکن است به سازه‌های موجود صدمه بزند.

نشست محلی زمین ممکن است بر اثر اشباع خاکهای فروریزنده ، مثل رسها یا آبرفتهای دره ای در اقلیمهای خشک ، آبکشی از زمین برای ایجاد حفاری و گوربرداری در آن و تغییر شکل و کمانش بیش از حد دیوارهای حایل گوربرداریها ایجاد می شود. نشست زمین در مقیاس ناحیه‌ای معمولا بر اثر استخراج سیالات (آب ، نفت و گاز) از زمین بر وقوع می پیوندد.

مهمترین عامل فروریزش زمین که باعث ایجاد حفره‌ای در سطح می شود افت سطح استیابی در سنگهای آهکی و دیگر سنگهای قابل حل است. پایین رفتن سطح آب زیرزمینی از یک طرف سرعت حل شدن مواد را افزایش داده و از طرفی فشار روباره را در سقف غارها بیشتر می کند. نتیجه نهایی هردو آنها ریزش سقف غار و ایجاد حفره و سوراخ در سطح زمین است.

• زمین لرزه :
  آثار زمین لرزه در سطح زمین به صورت کج شدن و گسل خوردن سنگها و لرزش زمین ، قابل تشخیص است. زمین لرزه علاوه بر تاثیر مستقیم بر سازه‌ها ممکن است باعث آبگونگی یا روانگرایی برخی از خاکها و نشست برخی دیگر شود. تاثیر زمین لرزه بر آب دریاها و دریاچه‌ها به صورت امواج عظیم (تسوناحی) تظاهر می کند. زمین لرزه‌ها پدیده‌هایی جغرافیایی اند، یعنی الزاما در همه جا به وقوع نمی پیوندند.

احتمال وقوع زمین لرزه در یک محل را تا حدی می توان از روی زمین لرزه‌های تاریخی و ثبت شده قبلی و در سالهای اخیر توسط تحلیل برخی از نتایج مطالعات ژیوفیزیکی ، پیش بینی کرد.

زمین لرزه ممکن است بر اثر تزریق مایعات در چاه‌های عمیق و احتمالا بر اثر استخراج سیالات از زمین نیز ایجاد شود. زمین لرزه‌های القایی علاوه بر آن در مخازن سدهایی که ارتفاع بیش از 100 متر دارند نیز مشاهده شده است. در این نوع وزن مخزن و مهمتر از آن فشار آب بین منفذی زیاد باعث لغزندگی و ایجاد جابجایی در امتداد سطوح ضعف سنگ می گردد و به این ترتیب زمین لرزه ایجاد می گردد.

• آتشفشانی :
  فعالیت آتشفشانها منجر به جریانهای گاه فاجعه آمیز گدازه و ابرها و غبارهای آتشفشانی می شود. ته نشست غبارها و خاکسترها ، پوشش گیاهی را از بین برده و تغییراتی را در محیط زمین شناسی به وجود می آورد. این خاکسترها ممکن است بر اثر گذشت زمان به رسهای منبسط شونده تبدیل شوند. امکان وقوع «آتشفشان» در یک محل از روی نشانه‌های سطحی و شواهد تاریخی امکان پذیر است ولی تعیین زمان وقوع یک آتشفشان امکان پذیر نیست.

مباحث مرتبط با عنوان