زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

ارزیابی علت پدیده لهیدگی در تونل‌ها بر اساس ریزساختارهای مشاهده شده در سنگ نمک

نویسندگان
دانشگاه اصفهان، دانشکدۀ علوم، گروه زمین‌شناسی
چکیده
سنگ نمک در مقایسه با سنگ‌های سیلیکاته رفتار شکل‌پذیر زیادی را حتی در شرایط پایینی از دما و فشار نشان می‌دهد. بنابراین بررسی ریزساختارهای سنگ نمک در درک مکانیزم‌های دگرشکلی که تغییرشکل سنگ‌ها را کنترل می‌کنند کمک کننده ‌است. در این پژوهش ریزساختارهای موجود در سنگ‌نمک طبیعی متعلق به گنبدنمکی دهکویه با استفاده از روش پراش الکترون‌های برگشتی (EBSD) به‌منظور یافتن علت پدیدۀ لهیدگی در مقیاس میکروسکوپی بررسی شد. بررسی ریزساختاری نشان داد که جریان شکل‌پذیر نمک نتیجۀ عملکرد خزش نابه‌جایی و تبلور مجدد است. برخی از دانه‌ها تغییرشکل درون بلوری مهمی را نشان دادند. تحلیل دگرشکلی دانه‌های تغییر شکل یافته نشان داد که تغییر شکل درون دانه‌ای نتیجه لغزش بر روی سیستم لغزشی <110> (110) و <110> (111) است. لغزش روی چنین سطوحی می‌تواند در همگرایی دیوارۀ تونل نیز مؤثر باشد. ریزساختارهای مشاهده شده در این پژوهش با ریزساختارهای ارائه شده برای نمونه‌های شیستی در منطقۀ هیمالیا قابل قیاس است. از این‌رو، این پژوهش پیشنهاد می‌کند که وقتی سنگ‌های اطراف تونل دربردارندۀ برخی از ریزساختارهای خاص باشند لهیدگی بوقوع می‌پیوندد. به‌نظر می‌رسد نوع سنگ و تاریخچۀ تکتونیکی مهم‌ترین عوامل در وقوع این پدیده هستند.
کلیدواژه‌ها

1. Bestmann M., Piazolo S., Spiers C. J. Prior D. J., "Microstructural evolution during initial stages of static recovery and recrystallization: new insights from in-situ heating experiments combined with electron backscatter diffraction analysis", Journal of Structural Geology, Vol. 27 (2005) 447-457.##. 2. Piazolo S., Bestmann M., Prior D. Spiers C., "Temperature dependent grain boundary migration in deformed-then-annealed material: observations from experimentally deformed synthetic rocksalt", Tectonophysics, Vol. 427 (2006) 55-71. ## 3. Závada P., Desbois G., Schwedt A., Lexa O. Urai J.L., "Extreme ductile deformation of fine-grained salt by coupled solution-precipitation creep and microcracking: Microstructural evidence from perennial Zechstein sequence (Neuhof salt mine, Germany)", Journal of Structural Geology, Vol. 37 (2012) 89-104. ## 4. Shrestha G. L., "Stress induced problems in Himalayan tunnels with special reference to squeezing, Doctoral Thesis, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, Norway.", (2006(.## 5. Carranza-Torres C. Fairhurst, C., "The elasto-plastic response of underground excavations in rock masses that satisfy the Hoek–Brown failure criterion", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 36 (1999) 777-809. ## 6. Goel R., Jethwa J., Paithankar A., "Tunnelling through the young Himalayas-a case history of the Maneri-Uttarkashi power tunnel", Engineering Geology, Vol. 39 (1995) 31-44. ## 7. Hoek E. Marinos P., "Predicting tunnel squeezing problems in weak heterogeneous rock masses", Tunnels and tunnelling international, Vol. 32 (2000) 45-51. ## 8. Jethwa J., Singh B., Singh B., "28 Estimation of ultimate rock pressure for tunnel linings under squeezing rock conditions-a new approach. in Design and Performance of Underground Excavations: ISRM Symposium-Cambridge, UK, 3–6 September 1984, Thomas Telford Publishing (1984). ## 9. Singh B., Jethwa J., Dube A., Singh B., "Correlation between observed support pressure and rock mass quality", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 7 (1992) 59-74. ## 10. Aydan Ö., Akagi T. Kawamoto T., "The squeezing potential of rocks around tunnels; theory and prediction", Rock Mechanics and Rock Engineering, Vol. 26 (1993) 137-163. ## 11. Panthi K. Nilsen B., "Uncertainty analysis of tunnel squeezing for two tunnel cases from Nepal Himalaya", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 44 (2007) 67-76. ## 12. Shamsoddin M. S. Maarefvand P., "Engineering geological study of NWCT tunnel in Iran with emphasis on squeezing problems", Indian Geotechnical Journal, Vol. 44 (2014) 357-369. ## 13. Ajalloeian R., Moghaddam B., Azimian A., "Prediction of Rock Mass Squeezing of T4 Tunnel in Iran", Geotechnical and Geological Engineering, Vol. 35 (2017) 747-763. ## 14. Yassaghi A. Salari-Rad H., "Squeezing rock conditions at an igneous contact zone in the Taloun tunnels, Tehran-Shomal freeway, Iran: a case study", International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 42 (2005) 95-108. ## 15. Sulem J., Subrin D.,., Monin N., Lascols, J., "Anisotropic closure in squeezing rocks: the example of Saint-Martin-la-Porte access gallery", Rock mechanics and rock engineering, Vol. 46 (2013) 231-246. ## 16. Mezger F., Anagnostou G. Ziegler H.-J., "The excavation-induced convergences in the Sedrun section of the Gotthard Base Tunnel", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 38 (2013) 447-463. ## 17. Pennock G., Drury M., Peach C., Spiers C., "The influence of water on deformation microstructures and textures in synthetic NaCl measured using EBSD", Journal of structural geology, Vol. 28 (2006) 588-601. ## 18. Prior D. J., Wheeler J., Peruzzo L., Spiess R. Storey C., "Some garnet microstructures: an illustration of the potential of orientation maps and misorientation analysis in microstructural studies", Journal of Structural Geology, Vol. 24 (2002) 999-1011. ## 19. Wheeler J., Prior D., Jiang Z., Spiess R., Trimby P., "The petrological significance of misorientations between grains", Contributions to Mineralogy and Petrology, Vol. 141 (2001) 109-124. ## 20. جهانی س.،"تکتونیک نمک، چین‌خوردگی و گسلش در زاگرس و خلیج فارس"، مجموعه مقالات سی امین گردهمایی علوم زمین (1390). ## 21. Jahani S., Callot J.-P., Letouzey J., Laotte D., "The eastern termination of the Zagros Fold-and-Thrust Belt, Iran: Structures, evolution, and relationships between salt plugs, folding, and faulting", Tectonics, Vol. 28 (2009). ## 22. Talbot C. J., "Extrusions of Hormuz salt in Iran", Geological Society, London, Special Publications, Vol. 143 (1998) 315-334. ## 23. مرادی س.، "استفاده از داده های استر در تحلیل ارتباط سنگ-شناسی و پتانسیل‌های معدنی گنبد نمکی دهکویه، شمال شرقی لار"، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه شیراز (1393)، 140. ## 24. Bosák P., "Salt plugs in the eastern Zagros, Iran: results of regional geological reconnaisance: Institute of Geology, Academy of Sciences of the Czech Republic (1998). ## 25. Jahani S., Callot J.-P., de Lamotte D. F., Letouzey J., Leturmy P., "The salt diapirs of the eastern Fars province (Zagros, Iran): A brief outline of their past and present, in Thrust Belts and Foreland Basins", (2007) Springer 289-308. ## 26. معماریان ح.، "زمین‌شناسی ساختاری، مؤسسه انتشارات دانشگاه تهران"، تهران، چاپ دوم، (1388) 842 . ## 27. Passchier C. Trouw R., "Microtectonics, Second, Revisited and Enlarged Edition", Springer-Verlag, Berlin Heidelberg (2005)366. ## 28. محجل م.، "میکروتکتونیک، ترجمۀ کتاب Microtectonics نوشتۀ Passchier, C. W. & Trow, R, A. J.,"، مرکز نشر آثار علمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، چاپ اول، (1388) 742 . ## 29. Schleder Z., Urai J. L., "Microstructural evolution of deformation-modified primary halite from the Middle Triassic Röt Formation at Hengelo, The Netherlands", International Journal of Earth Sciences, Vol. 94 (2005) 941-955. ## 30. Urai J. Spiers C., "The effect of grain boundary water on deformation mechanisms and rheology of rocksalt during long-term deformation", in Proc. 6th Conf. Mech. Beh. of Salt (2007). ## 31. Schléder Z., Urai J. L., "Deformation and recrystallization mechanisms in mylonitic shear zones in naturally deformed extrusive Eocene-Oligocene rocksalt from Eyvanekey plateau and Garmsar hills (central Iran)", Journal of Structural Geology, Vol. 29 (2007) 241-255. ## 32. Trimby P. W., Drury M. R., Spiers C. J., "Recognising the crystallographic signature of recrystallisation processes in deformed rocks: a study of experimentally deformed rocksalt", Journal of Structural Geology, Vol. 22 (2000) 1609-1620. ## 33. Trimby P. W., Prior D. J., Wheeler J., "Grain boundary hierarchy development in a quartz mylonite", Journal of Structural Geology, Vol. (1998) 917-935. ## 34. Reusch E., "Über eine besondere Gattung von Durchgängen im Steinsalz und Kalkspath", Annalen der Physik, Vol. (1867) 441-451. ## 35. Wang Z., "Mechanical Properties of Crystalline Materials", Material Science and Engneering, Vol. 208 (1966). ## 36. Barreiro J. G., Lonardelli I., Wenk H., Dresen G., Rybacki E., Ren Y. Tomé C., "Preferred orientation of anorthite deformed experimentally in Newtonian creep", Earth and Planetary Science Letters, Vol. 264 (2007) 188-207. ## 37. Elyaszadeh R., Sarkarinejad K. Prior D. J., "Intracrystalline deformation of garnet, wollastonite and pectolite grains during development of a crenulation cleavage in the sheared skarn", Journal of Structural Geology, 101 (2017) (15-25). ## 38. Drury M. R., Urai J. L., "Deformation-related recrystallization processes", Tectonophysics, Vol. 172 (1990) 235-253. ## 39. Wenk H., Canova G., Molinari A., Mecking H., "Texture development in halite: comparison of Taylor model and self-consistent theory", Acta metallurgica, Vol. 37 (1989) 2017-2029. ## 40. Talbot C., Alavi M., "The past of a future syntaxis across the Zagros", Geological Society, London, Special Publications, Vol. 100 (1996) 89-109. ## 41. Callot J. P., Jahani S., Letouzey J., "The role of pre-existing diapirs in fold and thrust belt development", Thrust belts and foreland basins, Vol. 16 (2007) 309-325. ## 42. Shea W. T. Kronenberg A. K., "Rheology and deformation mechanisms of an isotropic mica schist", Journal of Geophysical Research: Solid Earth, Vol. 97 (1992) 15201-15237. ## 43. نوربهشت ا.، "مقدمه‌‌ای بر بلورشناسی"، انتشارات دانشگاه اصفهان، اصفهان، چاپ چهارم، (1383) 233. ## 44. Brander L., Svahnberg H. Piazolo S., "Brittle-plastic deformation in initially dry rocks at fluid-present conditions: transient behaviour of feldspar at mid-crustal levels", Contributions to Mineralogy and Petrology, Vol. 163 (2012) 403-425. ## 45. Fukuda J.-i., Okudaira T., Satsukawa T. Michibayashi K., "Solution-precipitation of K-feldspar in deformed granitoids and its relationship to the distribution of water", Tectonophysics, Vol. 532 (2012) 175-185. ## 46. Menegon L., Pennacchioni G., Heilbronner R. Pittarello L., "Evolution of quartz microstructure and c-axis crystallographic preferred orientation within ductilely deformed granitoids (Arolla unit, Western Alps)", Journal of Structural Geology, Vol. 30 (2008) 1332-1347. ## 47. Hickman S. H., Evans B., "Experimental pressure solution in halite: the effect of grain/interphase boundary structure", Journal of the Geological Society, Vol. 148 (1991) 549-560. ## 48. Swannell N., Palmer M., Barla G. Barla M., "Geotechnical risk management approach for TBM tunnelling in squeezing ground conditions", Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 57 (2016) 201-210. ## 49. Wang C. Bao L., "Predictive analysis of stress regime and possible squeezing deformation for super-long water conveyance tunnels in Pakistan", International Journal of Mining Science and Technology, Vol. 24 (2014) 825-831. ##