مطالعات لرزه خیزی(Seismicity studies)
امروزه انجام مطالعات لرزه خیزی و بررسی های ژئوتکنیکی برای هر سازه ای یک اصل علمی و پذیرفته شده است. مطالعات لرزه خیزی برای هر منطقه به شرح زیر انجام می شود:
کلیات
- جغرافياي گستره.
- ضرورت مطالعه.
- اهداف.
- روش کار.
- محدوديت‌ها
- مشخص نمودن اجزاي کار.
- تعيين نيازهاي مطالعاتي و حدود آنها.
جمع‌آوري و تهيه نقشه‌ها و داده‌ها و اطلاعات مورد نياز از مدارک موجود در گستره طرح
- نقشه جغرافيايي گستره طرح.
- نقشه زمين‌شناسي گستره طرح.
- نقشه گسله‌هاي مهم و اصلي گستره طرح .
- داده‌هاي زمين‌لزره‌هاي تاريخي و دستگاهي از کتب و سايت‌هاي موجود.
لرزه زمين ساخت گستره طرح
- معرفي گسلهاي کاري و لرزه‌زا از منابع موجود.
- تعيين درازاي گسلها از منابع موجود.
- برآورد توان لرزه‌زايي گسلهاي گستره طرح از روابط موجود.
- تعیین ساز و کار گسلهای مهم نزدیک سایت.
لرزه‌خيزي گستره طرح
- بررسي داده‌هاي زمين لرزه‌هاي تاريخي و دستگاهي از نظر بزرگا، محل رويداد و عمق کانوني.
- ترسيم موقعيت زمين لرزه‌هاي رويداده با توجه به محل سايت.
- حذف پيشلرزه‌ها و پسلزره‌ها بر پاية روابط موجود در کنار قضاوت و تجربة کارشناسي.
- برآورد پارامترهاي لرزه‌خيزي در گستره طرح براساس روش کيکو 2000.
- برآورد دورة بازگشت و نرخ رويداد زمينلرزه‌ها براساس روش کيکو 2000.
- تخمين احتمال عدم رويداد زمين‌لرزه در گستره طرح براساس روش کيکو 2000.
تحليل خطر زمين لرزه
- انتخاب روابط کاهندگي مناسب(در صورت امکان استفاده از چند رابطة کاهندگي با استفاده از درخت منطقي و حداقل 3 رابطه).
- مدل‌سازي گسلهاي کاري، مهم و لرزه‌زا در گستره طرح.
- برآورد میزان خطر زلزله با روش تعینی (Deterministic).
- برآورد ميزان خطر زلزله احتمالاتی (Probabilistic) براي سطوح خطر 475 و 2475 ساله با استفاده از نرم‌افزار SEISRISK III.
- تهيه جداول و نمودار احتمال فزوني شتاب در سطوح خطر 475 و 2475 ساله در ساختگاه.
- مطالعات دینامیک آبرفت با استفاده از نرم افزار Deep Soil.
- تعیین شتاب حداکثر زمین در اعماق مختلف آبرفت برای سطوح مختلف عملکردی.
- بررسی تغییرات شتاب حداکثر زلزله بر حسب عمق.
- تهیه طیف شتاب، طیف سرعت و طیف جابجایی ویژه ساختگاه.
- بررسی اثر جهتداری (Directivity) و جابجایی ماندگار (Fling Step).
- بررسی خطرات ناشی از زمین لغزه و گسلش.
- کنترل روابط و مقادیر حاصله با نشریه 038.
جمع بندی و تدوین گزارش نهایی
پس از اتمام مطالعات مهندسی، گزارش نهایی مطالعات لرزه خیزی شامل تحلیل های مهندسی ارائه خواهد گردید.
در همه مراحل، پیشنهادات و محدودیت های ذکر شده در نشریه 626 سازمان برنامه و بودجه کشور، نشریه 038 (آیین نامه طراحی لرزه ای تاسیسات و سازه های صنعت نفت)، استاندارد 2800 مدنظر قرار خواهد گرفت.
همچنین انجام مطالعات لرزه خیزی خاص، برای خطوط لوله نفت و گاز و تاسیسات جانبی مربوط به آنها به شرح زیر می باشد:
مطالعات ژئوتکنیک و لرزه خیزی در مسیر خط لوله
برای کلیه مسیر خط لوله و انشعابات خط لوله لازم است مطالعات زیر صورت گیرد:
- به منظور شناسایی لایه های تحت الارضی در طول مسیر خط لوله در فواصل تقریبی هر یک کیلومتر باید یک چال شناسایی حفر شود. درصورتی که ساختار زمین، حفر گمانه اضافه را ایجاب کند مشاور با مشخص کردن دلایل امر و دقت کافی در انتخاب محل چال های شناسایی، بایستی نسبت به حفر چال اقدام نماید.
- حداکثر عمق هر چال شناسایی 3 متر یا رسیدن به سنگ کف یا لایه¬های سیمانته یا قطعات درشت سنگ خواهد بود(هر کدام کمتر باشد). از هر چال شناساییی حداقل یک نموننه برداشت گردد. نمونه های اخذ شده در محل، تشریح نظری خواهند شد. برای هر چال شناسایی مقاطع معرف (Borehole) می بایست تهیه و سطوح آب زیرزمینی در صورت برخورد بر روی آن درج گردد.
- در صورت برخورد با منطقه سنگی، با حفر گمانه های بیشتر ابتدا و انتهای منطقه سنگی مشخص گردد.
- تعیین بالاترین حد سطح آب زیرزمینی در فصول مختلف سال در 20 سال گذشته با جمع آوری اطلاعات محلی و منابع رسمی و ذکر آن در گزارش، تعیین عمق حفاری کانال لوله و عمق آب شستگی رودخانه ها و مسیل ها با حفر گمانه هایی در بستر آن ها، عمق گمانه ها در بستر رودخانه ها ومسیل ها بستگی به عمق آب شستگی داشته و این گمانه ها از لحاظ فاصله ارتباطی با گمانه های قبل و بعد ندارد.
- نمونه های اخذ شده طبق روش های استاندارد بسته بندی و به آزمایشگاه ارسال و تا کسب اطلاع از کارفرما در آزمایشگاه نگه داری می گردد.
اهم آزمایشات صحرایی و آزمایشگاهی و خدمات مهندسی به شرح زیر است:
- آزمایش دانه بندی خاک و طبقه بندی در سیستم USCS یک آزمایش برای هر چال شناسایی
- آزمایش تعیین میزان سولفات و کربنات و بی کربنات موجود در خاک یک آزمایش در هر چال شناسایی
- اندازه گیری PH خاک (ASTM G51/ASTM D4927)یک آزمایش در هر چال شناسایی
- اندازه گیری کلر موجود در خاک(ASTM D516) یک آزمایش در هر چال شناسایی
- آزمایش میکروبی(ASTM D4412) SRB
- مقاومت الکتریکی خاک(ASTM G27) (برای تعیین میزان خورندگی خاک)
- اندازه گیری مقدار سولفات موجود در خاک
- آزمایشات دیگر که شناسایی خاک منطقه را مشخص می نماید
- ارائه خصوصیات فیزیکی واحدهای خاکی تا عمق حداکثر 3 متر.
- ارائه نتایج آزمایشگاهی و نتیجه گیری از آن ها
- ارائه ارزیابی پایداری شیب دیواره کانال لوله و ترانشه های R.O.W
- تعیین محدوده های از مسیر خط لوله که مسیر در معرض خطر غرقاب قرار دارد. بررسی روش های مختلف جلوگیری ازشناور شدن لوله نظیر نصب وزنه های بتنی (تعیین فواصل بین وزنه ها) یا استفاده از ژئوسنتتیک ها با تعیین وزن مخصوص شناوری خاک و تعیین روش بهینه
- تعیین مناطق سنگی و مشخص نمودن شیوه حفر کانال(انفجاری، کمپرسور، بیل مکانیکی و...)
- تعیین محدوده هایی از مسیر که لوله احتیاج به پوشش مکانیکی دارد
- تعیین رطوبت نسبی خاک
- تعیین درجه حرارت خاک در عمق دفن لوله در هر گمانه
- ارزیابی شیب شیروانی پایدار کانال لوله
- ارائه اطلاعات فرسایش پذیری واحدهای سنگی و خاکی
- ارائه مقاطع توپوگرافی و زمین شناسی محل تلاقی خط لوله با آبراهه ها با بررسی های کارشناسی
- تعیین عمق عبور لوله در کل مسیر خط لوله و در محل تقاطع با آبراهه ها، بررسی نشست احتمالی و تعیین عرض بستر آب عبوری، مشخص نمودن محدوده پوشش بتنی یا وزنه های بتنی روی لوله با درنظر گرفتن فرسایش خاک در دوره های 25، 50 و 100 ساله.
- ارزیابی پتانسیل روانگرایی خاک در زمین انعطاف پذیر و آبدار
- ارائه مقاطع معرف چال های شناسایی وسطوح آب های زیرزمینی(در صورت برخورد)
- تعیین محل میله و کوره قنوات و ارائه توصیه های فنی در مورد پر نمودن یا تغییر جهت آن ها در صورت لزوم.
- ارائه توصیه های فنی در جهت حفاظت از لوله
- تعیین نوع سیمان مصرفی برای بتن در محلی که نیاز به کار بتنی دارد
- ارائه نتایج آزمایشات آزمایشگاهی و پروفیل تغییرات شیمیایی خاک در طول مسیر
- ارائه مقطع زمین شناسی پیوسته تا عمق حداکثر 3 متر در طول مسیر خط لوله
- بررسی پایداری جاده سرویس در مدت بهره برداری از پروژه و ارائه راه های لازم
- در صورتی که جهت اصلاح پایداری نیاز به حمل مصالح باشد ارائه مشخصات مصالح یاد شده و بررسی معادن موجود در محل و ارائه گزارش از کیفیت، توانایی تامین و فاصله آن ها
- نتیجه گیری از آزمایشات و ارائه توصیه های فنی(مانند شیوه حفر کانال لوله در فصول مختلف، مناسب بودن خاک محل جهت سرند کردن به منظور ریختن در اطراف لوله و...)
مطالعات ژئوتکنیک و لرزه خیزی در تاسیسات
به منظور شناسایی خصوصیات فیزیکی و پارامترها مکانیکی خاک محل تاسیسات نیاز به حفر گمانه های تحقیقاتی به عمق متوسط 35 متر و حداکثر 50 متر یا رسیدن به سنگ بستر(هر کدام که عمیق تر باشد) می باشد. لازم به ذکر است در صورت برخورد با سنگ بستر حفاری می بایست تا عمق حداقل 3 متر ادامه یابد.
تعیین محل، عمق و تعداد گمانه ها بر اساس PLOT PLAN اولیه(چیدمان تجهیزات) به نحوی توزیع گردد که پوشش مناسبی از وضعیت ژئوتکنیکی محل به وِزه در محل مخازن بزرگ و کلیه تاسیسات و ساختمان های اصلی ارائه دهد. نمونه های اخذ شده می بایست پس از تشریح نظری، طبق روش استاندارد بسته بندی شده و به آزمایشگاه ارسال گردد.
اهم آزمایشات آزمایشگاهی و صحرایی به شرح زیر است:
- تعیین گستره خاک دستی و توصیه های لازم در خصوص کار در این محدوده ها
- تعیین هندسه لایه های خاک، انجام آزمایشات دانه بندی و هیدرومتری خاک و تعیین طبقه بندی خاک
- اخذ نمونه دست خورده و دست نخورده
- انجام آزمایشات ضربه و نفوذ استاندارد در فواصل هر 5/1 متر و اخذ نمونه دست نخورده شلبی در خاک چسبنده
- انجام آزمایشات SPT، CPT، Cross Hole، Vane Shear Test
- انجام آزمایشات مربوط به خواص فیزیکی خاک
- انجام آزمایشات مکانیکی خاک
- انجام آزمایش های پیزومتری
- تعیین ظرفیت باربری و مقاومت خاک
- تعیین نشست خاک
- تعیین ضریب رانش جانبی خاک و توصیه های لازم در خصوص سازه های نگه دارنده
- تعیین تراز آب زیرزمینی و نوسانات آن
- اناجم آزمایشات شیمیایی آب
- بررسی پتانسیل روان شدگی، راهکار مقابله با آن و تعیین پارامترهای طراحی
- تعیین وزن مخصوص و درصد رطوبت خاک
- تعیین عمق یخبندان خاک و عمق استقرار پی
- نحوه پایدارسازی ترانشه ها در کوتاه مدت و درازمدت
- سیستم زهکشی و کنترل سطح آب های زیرزمینی
- شیب پایداری خاکریز و نحوه خاکریزی
- ارائه روش های بهسازی خاک و تعیین روش بهینه با جزییات کامل
- ارائه روش های مناسب برای اجرای پی مخازن و ارزیابی انواع پی ها و تعیین روش بهینه با جزییات کامل
- ارائه فرآیند تست هیدروستاتیک کلیه مخازن با توجه به نشست خاک
- تعیین ظرفیت باربری شمع ها در صورت استفاده از شمع
- ظرفیت باربری دینامیکی پی های ماشین آلات
- مطالعات لرزه خیزی، لرزه زمین ساخت و خطر زمین لرزه منطقه طرح
- ارائه راهنمایی های لازم در مورد آماده نمودن زمین و دفع علف و گیاهان هرز و تعیین عمق قشر خاک نامرغوب سطحی و...
- آزمایشات تعیین مقدار سولفات خاک و سایر آزمایش های شیمیایی خاک از قبیل اندازه گیری PH، مقدار پس مانده بخار آب، مقدار منیزیم، آمونیوم و کلر
- تعیین نوع سیمان مصرفی برای کارهای گوناگون با توجه به شرایط محیطی و منابع آب محل
- توصیه لازم در خصوص مشخصات بتن در کارهای مختلف بتنی
- تعیین درصد CBR وت وصیه های لازم در خصوص زیرسازی و اجرای جاده ها
- تعیین محل قرضه ها و تامین مصالح مثل شن، ماسه، خاک های مهندسی و مصالح اساس و زیر اساس و... و فاصله حمل
- آزمایش صفحه بارگذاری
- آزمایش زاویه اصطکاک و چسبندگی خاک
- نمایش محل گمانه های تحقیقاتی در PLOT PLAN با مختصات UTM.
- ارائه اطلاعات لازم وراهنمایی های مربوطه در مورد طراحی سازه های گوناگون مثل دیوارهای حائل، ضرایب اصطکاک پی، تورم خاک و...
- تعیین مقدار قابلیت نفوذ آب در خاک در اعماق مختلف چاه های فاضلاب تا عمق 15 متری و پیشنهادات لازم در مورد دفع آب های سطحی و فاضلاب و...
- تعیین محل حلقه های چاه و تونل های قنوات وراهنمایی لازم در جهت مهار کردن حلقه های چاه و تونل های قنوات در صورت موجود بودن
- انجام آزمایش مقاومت الکتریکی برای تشخیص میزان خورندگی خاک
- راهنمایی و ارائه پارامترهای مختلف مورد ملزوم در خصوص لوله کشی های گوناگون و حفاظت آن ها در برابر خورندگی و زنگ زدائی و مشابه آن.
- تعیین احجام کاری ابنیه های فنی و ژئوتکنیکی توصیه شده و برآورد هزینه آن ها
- بررسی نیاز به مطالعات تکمیلی و در صورت نیاز، تهیه شرح کار این مطالعات.