فرسایش

فرسایش که به آلمانی Abtrage و به فرانسه و انگلیسی Erosion گفته می شود، از کلمهلاتینگرفته شده و عبارت است از فرسودگی و از بین رفتن مداوم خاک سطح زمین ( انتقال یا حرکت آن از نقطه ای به نقطه دیگر در سطح زمین ) توسط آب یا باد. از آغاز پیدایش کره زمین، باد و باران قشر سطحی آن را شسته یا از جا کنده و اجزای آن را از نقطه ای به نقطه دیگر حمل کرده است.  به این تریتب بستر نهرها، مخروط افکنه ها و دلتای رودخانه ها بعضی از چاله ها و خلاصه تپه های شنی به وجود آورده و در نتیجه سطح زمین تدریجا دچار تغییر شکل شده است.  فقط در سایه حمایت پوشش نباتی ( درختان یا سایر گیاهان انبوه ) بوده که فرسایش بسیار کند شده و تعادلی در تشکیل و فرسایش خاک ایجاد گردیده است.  این تعادل مساعد که تحت تأثیر شرایط طبیعی حکمروا شده بود، از زمانی که بشر زمین را به منظور تهیه محصول و بدست آوردنغذا و دیگر مایحتاج خود، مورد کشت و زرع قرار داد یا از آن به عنوان مرتع استفاده کرد، بر هم خورد و زمینها در معرض فرسایش شدید و سریع قرار گرفت.   Erodere

بنابراین، فرسایش قبل از آن که زمین مورد بهره برداری انسان قرار گیرد نیز اتفاق می افتاده ( فرسایش طبیعی ) ولی از وقتی که انسان در آن به کشت و زرع، دامداری و غیره مشغول شده، باعث فرسایش بیش از حد ( فرسایش سریع و شدید ) خاک شده است.  انسان، ابتدا به فرسایش خاک و مسایل ناشی از آن توجهی نداشته است ولی افزایش سریع جمعیت و همچنین عدم توجه به بهره برداری صحیح از زمین، سبب شد که انسان در روی دامنه های پرشیب و ارتفاعات زیاد نیز کشت و زرع کند و برای سیر کردن احشام خود، مراتع را هم بیش از حد و بی موقع مورد چرا قرار دهد.  این عملیات او سبب شد که خاک مقاومت خود را از دست بدهد و بر اثر باران های شدید و آبیاری بی رویه و بادهای تند، بشدت فرسایش یابد، به طوری که زمین بر اثر فرسایش، در بسیاری از موارد حاصلخیزی خود را از دست داده یا بکلی ویران شد.  این وضع سبب شد که انسان متوجه شود که چگونه با اعمال بی رویه خود موجب فرسایش و نابودی خاک شده است.  فرسایش خاک، با اینکه در آغاز کمتر احساس می شود، ولی با گذشت زمان اهمیت تخریبی آن بحدی زیاد می شود که ممکن است پس از چندین سال مثلاً در دوره یک نسل که سی سال فرض شود، خاکی به عمق حدود 30 سانتیمتر از سطح زمین معدوم گردد.  جبران خاک فرسایش یافته، برای طبیعت بویژه در مناطق خشک که شرایط برای تشکیل خاک بسیار نامساعد می باشد بسیار دشوار و طولانی است.  از این رو بخصوص ساکنان مناطقخشک باید در حفظ و جلوگیری از فرسایش آن سعی و همت بیشتری مبذول دارند زیرا به طورطبیعی در این مناطق، هم فرسایش شدید تر است و هم همان طور که ذکر شد، امکانتشکیل خاک کمتر می باشد.  

طبق محاسباتی که صورت گرفته است، به طور کلی برای تشکیل یک سانتیمتر خاک 500 تا800سال زمان لازم است، و اگر حساب کنیم که خاک زراعتی 25 سانتیمتر عمق داشته باشد پس این ضخامت خاک، طی 20 هزار سال کار مداوم طبیعت بوجود آمده است.  

با از دست رفتن این خاک به وسیله یک عامل مخرب نظیر سیل یا بی مبالاتی زارع و غیره بهصورت فرسایش، در حقیقت زحمت چندین هزار ساله طبیعت برای بشر هدر می رود و تازههزاران سال دیگر هم وقت لازم است، تا شاید خاک از دست رفته، جبران گردد.  علت عمده اختلافاتی که از نظر فرسایش بین نقاط خشک و مرطوب وجود دارد، پوشش گیاهی زیاد در نقاط مرطوب است که نقش عمده ای در حفظ خاک ایفا می نماید.  

در مناطق جنگلی و نقاطی که نباتات مرتعی سطح خاک را پوشانیده اند عوامل فرسایش کمتر تأثیر می کند.  در این مناطق، آبهای باران و برف توسط گیاهان در زمین نگهداری می شود.  نباتات با حفظ آب و نفوذ دادن آن در خاک، مانع جاری شدن آب در سطح زمین، و در نتیجه مانع از فرسایش خاک می گردند.  پوشش گیاهی، خاک را در مقابل فرسایش بادی نیز حفظ می کند.  

تغییرات مکانی

مطالعاتی که در زمینه رابطه تلفات خاک و آب و هوا در مقیاس جهانی انجام شده است، نشان می دهد که فرسایش در جاهایی به حداکثر خود می رسد که میانگین بارندگی موثر سالانه آن 300 میلی متر باشد.  منظور از بارندگی موثر مقدار بارانی است که در شرایط مشخص درجه حرارت بتواند مقدار معینی رواناب ایجاد نماید.  در وضعیتی که مقدار بارندگی کمتر از 300 میلی متر باشد با افزوده شدن بارندگی، فرسایش نیز افزایش می یابد. البته افزایش بارندگی باعث بهتر شدن پوشش گیاهی نیز می شود و این خود سطح خاک را بهتر محافظت می کند.  اما در وضعیتی که مقدار بارندگی سالانه بیشتر از 300 میلی متر باشد، نقش حفاظتی پوشش گیاهی بر عوامل فرسایش فزونی گرفته، در نتیجه با افزوده شدن بارندگی میزان تلفات خاک کاهش پیدا می کند.  شاهد هایی نیز در دست است، که اگر نزولات جوی افزایش یابد، بارندگی و رواناب ناشی از آن ممکن است به حدی زیاد باشد که خود باعث افزایش تلفات خاک گردد.  در 20 ساله اخیر اطلاعات زیادی در زمینه بار رسوب در رودخانه ها جمع آوری شده است.  هر چند این داده ها به دلیل اشکالات فنی در اندازه گیری بار بستر و کمبود اندازه گیریهای املاح محلول آب بیشتر مربوط به مواد معلق می باشد ولی از نظر شناخت معقول الگوی فرسایش آبی در دنیا به خوبی می توان از آنها استفاده کرد.  عمده ترین نتیجه ای که از این شناخت حاصل شده، آن است که مناطق نیمه خشک و نیمه مرطوب دنیا بخصوص در چین، هندوستان، غرب آمریکا، روسیه مرکزی و نواحی مدیترانه ای ، سخت در معرض فرسایش قرار دارند.  مشکل فرسایش خاک در این مناطق همراه با نیاز شدید به حفاظت آب و موضوع حساس بودن شرایط اکولوژیکی محیط است.  به طوری که حذف پوشش گیاهی، چه به صورت چرای دام و چه به صورت برداشت محصول، باعث کاهش سریع مواد آلی شده که خراب شدن خاک و خطر کویری شدن را در پی خواهد داشت.  

از دیگر مناطقی که با فرسایش شدید روبرو می شوند نواحی کوهستانی مانند آند، هیمالایا قره قوم، بخشی از کوههای راکی، بریدگیهای دره ای آفریقا و مناطق پوشیده از خاکهایآتشفشانی، مانند جاوه، جزیره جنوبی نیوزلند، گینه جدید پایو و قسمتهایی از آمریکای مرکزی را می توان نام برد.  

سومین مناطق دنیا که با خطر فرسایش روبرو بوده، مناطقی هستند که در آنها شکل زمین و خاک نتیجه اقلیمهای گذشته است.  هر چند این زمینها در حال حاضر ظاهرا پایدار به نظر می رسند ولی کوچکترین کار تخریبی این پایداری را از بین می برد.  باتلر از روی اصول چینه شناسی و کاربرد آن در لایه میانی خاک در دشتها و تپه ماهورهای جنوب شرقی استرالیا شاهدهایی را پیدا کرد که دلالت بر وجود دوره های ثبات، که در آن خاک روی زمین تشکیل شده است، و دوره های عدم ثبات، که در آن خاک فرسایش یافته و یا در آن محل رسوب گذاری شده است، دارد.  از جایی که فرسایش با شدت زیاد صورت گرفته است و آثار آن امروزه به صورت خندقهایی در حوالی کانبرا یا فرسایش بادی در گندمزارهای سوان هیل در ویکتوریا مشاهده می شود ولی احتمالا این فرسایش، که نتیجه تغییر شدید در آب و هوا بوده است، قبل از اسکان گرفتن انسان در این نواحی به وقوع پیوسته است.  در تحلیل داده های فرسایش باید دقت کافی به عمل آید.  زیرا سرعت فرسایش بستگی به وسعت منطقه مورد مطالعه نیز دارد.  قسمتی از رسوبات جداشده از تپه ها، خاکریزها، و یا خاکبرداریها، همراه با آب، راهی رودخانه ها می شوند.  اما بخشی از آنها در طول مسیر در دامنه تپه ها و یا دشت ها بجا مانده و موقتا در آن جا ذخیره می شوند.  چون حوضه های بزرگ، نسبتا، زمینهای بیشتری را که مناسب رسوب گذاری است دارند، لذا میزان فرسایش در واحد سطح در حوضه های کوچک زیاد تر بوده و با افزایش وسعت حوضه از مقدار آن کاسته می شود.  نسبتی از مقدار خاک فرسایش شده که بصورت رسوب وارد رودخانهمی شود به نام نسبت انتقال رسوب نامیده میشود.  متاسفانه در این مورد مطالعات زیادی انجام نشده است، زیرا غالبا فقط مقدار تولید رسوب مورد نظر بوده است حال آنکه نسبتحمل رسوب بسته به وسعت حوضه بین 3 تا 90 درصد متغیر است.  

تغییرات زمانی

اکثر ژئومورفولیستها معتقدند که قسمت عمده فرسایش در اثر وقایعی صورت می گیرد کهشدت و فراوانی وقوع آنها متوسط است، زیرا وقایع بسیار شدید بقدری دیر اتفاق می افتند که نقش آنها در فرسایش خاک در یک دوره زمانی معین عملا ناچیز است.  مفهوم فراوانی " وقوع _ مقدار " توسط ولمن و میلر در مطالعات حمل رسوب رودخانه به کار برده شده است.  این پژوهشگران دریافتند که عامل اصلی رسوب، بارانهایی است که شدت آنها از شدت وقایعی که بالاترین فراوانی را دارند بیشتر است.  

علاوه بر تغییرات فرسایش به دلیل مقدار و فراوانی وقوع بارشها، شدت فرسایش دارای نوسانات فصلی می باشد.   این موضوع را از نحوه اثر رژیم  بارندگی در فصلهای خشک و مرطوب می توان بخوبی درک کرد.  پوشش گیاهی با کمی تاخیر چرخه ای مشابه بارندگی را دنبال می کند.  حساس ترین زمان از نظر فرسایش اوایل فصل مرطوب است.  که در آن بارندگی زیاد ولی پوشش گیاهی که بتواند خاک را محافظت کند فقیر است.  بنابراین نقطه اوج فرسایش نسبت به نقطه اوج بارندگیها زودتر اتفاق می افتد.  در مورد زمین های زراعتی و در شرایطی که رژیم بارندگی نامشخص باشد الگوی تغییرات فصلی فرسایش نیز کم و بیش پیچیده خواهد بود.  معمولاً اگر فاصله بین شخم تا سبز کردن گیاه مواجه با بارندگی ها یا باد شدید باشد، خطر فرسایش افزایش می یابد.  لذا در اروپا و از جمله انگلستان بهار را می توان فصل حداکثر فرسایش به شمار آورد.  نوع بهره وری زمین و فرسایش با یکدیگر رابطه نزدیک دارند.  در صورتی که از زمین استفاده نامعقول به عمل آید میزان فرسایش به شدت افزایش می یابد.  در چنین شرایطی اثرات وقایع ژیومورفولوژیکی متوسط و شدید بسیار خطرناک خواهد بود.  در هر حال از تحلیل های تاریخی و ژئومورفولوژیکی چنین نتیجه گیری می شود که فرسایش یک فرایند طبیعی است و اگر انسان از زمین استفاده نامعقول به عمل آورد میزان آن افزایش می یابد.  لذا در فرسایش خاک هم جنبه های محیطی طبیعی دخالت دارد و هم جنبه های فرهنگی.

انواع فرسایش

الف - تقسیم بندی انواع فرسایش بر اساس انواع عوامل فرسایشی در طبیعت دونیرو، یا دو عامل وجود دارد که باعث جابجایی خاک یا به عبارت دیگر فرسایش خاک می شود ؛ آب و باد.  بنابراین عامل فرسایش یا آب است یا باد.  ولی امکان دارد که به علل مختلف از جمله فقر یا عدم پوشش گیاهی، شیب تند، ریزدانه یا یکنواخت بودن خاک دانه ها و غیره، خاک به وسیله باد یا آب بشدت فرسایش یابد و اشکال مختلف فرسایش مانند سطحی، شیاری، خندقی و غیره را بوجود بیاورد.  

ب - تقسیم بندی انواع فرسایش بر اساس تأثیر طبیعت و دخالت انسان قبلا بطور اختصار توضیح دادیم که فرسایش از آغاز پیدایش کره زمین و قبل از پیدایش بشر اتفاق می افتاده است، ولی از وقتی که انسان زمینها را مورد کشت و زرع و بهره برداری قرار داده است، با اعمال بی رویه خود، موجب برهم زدن تعادل طبیعت ( از آن جمله، تشکیل خاک به مقدار کم ولی فرسایش خاک به مقدار زیاد ) و در نتیجه باعث فرسایش شدید خاک شده، به حدی که در بسیاری از نقاط، آن را به ویرانی کشانیده است.  

بنابراین فرسایش را از این نظر که به طور طبیعی صورت گرفته یا انسان در آن دخالتی داشته است نیز می توان بر دو نوع تقسیم کرد ؛ فرسایش طبیعی یا بطنی و فرسایش سریع یا مخربفرسایش طبیعی یا بطنی که فرسایش عادی هم نامیده می شود پیوسته در طبیعت بهوسیله آب و باد صورت گرفته و می گیرد و نتیجه تأثیر قوه ثقل، سرازیری دامنه ها، جریان آب سطحی در روی زمین، وجود نهرها و رودها و یخچالها و غیره است.  عمل این نوع فرسایش کند و هماهنگ با تولید خاک است.  

فرسایش سریع یا مخرب همانطور که ذکر شد نتیجه تأثیر اعمال بشر است.  فرسایش ناشی از اعمال انسان باعث کاهش حاصلخیزی خاک و حتی نابودی آن شده است.  انسان آنچنان باعث فرسایش سریع و شدید و در نتیجه کاهش حاصلخیزی و نابودی خاک شده است که امروزه وقتی صحبت از فرسایش و راههای مبارزه با آن می شود بیشتر منظور همین فرسایش سریع یا فرسایش ناشی از دخالت انسان است.  

مراحل مختلف فرسایش

فرسایش خاک چه توسط باد صورت بگیرد و چه توسط آب، خواه عادی باشد یا سریع، دارای سه مرحله است ؛

الف - مرحله کنده شدن خاک از جای خود : در این مرحله، ابتدا خاکدانه ها بر اثر از بین رفتن هوموس و کلوییدهای خاک چسبندگی خود را از دست می دهد و از هم می پاشد، در نتیجه خاک آماده فرسایش می گردد.  در چنین وضعی، خاک سطح الارض که حاصلخیزترین قسمت خاک است، به طور ناگهانی با تدریج به وسیله آب یا باد از جای خود کنده می شود.  پس از فرسایش خاک رویی، خاک غیر حاصلخیز زیری یا سنگ مادر آن ظاهر می گردد.  

ب - مرحله حمل یا انتقال خاک به وسیله آب یا باد : چون ذرات چسبندگی خود را از دست داده است نمی تواند در مقابله جریان های شدید آب ها یا بادهای تند مقاومت کند، درنتیجه از جای خود کنده می شود و به نقطه دیگری منتقل می شود. در مورد فرسایش آبی معمولاً مواد از منطقه مرتفع تر به محل پست تر منتقل می شود.  

ج - مرحله تجمع و انباشته شدن مواد : بادرفتها ( موادی که توسط باد حمل می شود ) هر جا به مانعی ( گیاه، دیوار، سنگ و غیره ) برخورد کند  فورا بر روی زمین می افتد.  و در همانجا بر روی هم انباشته می شود. این مواد در شرایط فوق العاده تشکیل تپه های بزرگ و حتی توده های عظیم شنی یا ماسه ای شبیه کوه را می دهد، مانند توده های عظیم ماسه ای جنوب شرقی  ایران که با ارتفاع حدود 200 متر سطحی به طور متوسط 162 کیلومتر در 52 کیلومتر را اشغال کرده است.  آبرفتها ( رسوباتی که توسط آب حمل می شود ) بتدریج که از شدت جریان آب و شیب زمین کاسته می شود از حرکت باز می ماند و در سطح زمین رسوب می کند.  ( ابتدا ذرات درشت تر و بعد ذرات ریزتر ) در بعضی موارد تجمع مواد آبرفتی بقدری زیاد است که یک طبقه رسوبی قابل توجهی  را تشکیل می دهد.  همان طور که قبلا هم ذکر شد فرسایش موجب تخریب و نابودی خاک می شود ولی نباید فراموش کرد که بسیاری از خاکهای خوب کشاورزی هم رسوبات حاصل از فرسایش است.  و بدیهی است که برای تشکیل یک چنین رسوبات حاصلخیز، باید خاک هکتارها  زمین که چندین برابر سطح تشکیل شده می باشد نابود شود.  

اشکال مختلف فرسایش

شکل ظاهری فرسایش آبی با شکل ظاهری فرسایش بادی فرق دارد.  بعلاوه فرسایش آبی یا بادی خود بر اثر شدت و ضعف عوامل فرسایشی و مساعد بودن یا نامساعد بودن شرایطمحیطی برای فرسایش به اشکال مختلف در می آید.  روی همین اصول است که در نقاط مختلفودر شرایط متفاوت، زمین به درجات مختلف و به اشکال مختلف فرسایش یافته است. الف - فرسایش سطحی یا سفره ای : عمل عامل فرسایشی در این فرسایش، در تمام سطح زمین است.  این شکل فرسایش بیشتر منشأ بادی دارد ولی طبیعی است که فرسایش آبی نیز ابتدا به طور سطحی اتفاق می افتد که به علت فرسایش یکنواخت در تمام سطح، کمترمحسوس می گردد.  این نوع تخریب با ظهور لکه های سفید و روشن در سطح نمودار می شودکه نشان دهنده تخریب و از بین رفتن سطحی ترین قسمت زمین آن هم به صورت لکه لکه است.  اختلاف رنگ بین قسمت های فرسایش یافته و فرسایش نیافته علامت این تخریب استزیرا قسمت رویی به علت دارا بودن مواد آلی، غالبا تیره رنگ می باشد.  البته ظهور این لکه های روشن اغلب در نقاطی که عاری از پوشش گیاهی است یا در نواحی که تازه شخم زده شده است بیشتر دیده می شود.  در کشور ما این شکل فرسایش بادی در کلیه نواحی بیابانی بویژه دشت لوت و حواشی دشت کویر جلگه سیستان و بلوچستان مشاهده می شود.  علامت دیگر این شکل فرسایش وجود ریگ و سنگریزه های آزاد در سطح زمین است مانند سطح دشتهای سنگی ریگی.  در این نقاط باد ذرات ریز را برده و ذرات درشت تر باقی مانده است.  جمع شدن خاک نرم در پای بعضی از بوته ها و تجمع آن در محل های گود، علامت دیگری از این نوع فرسایش است.  

ب - فرسایش شیاری یا آبراهه ای : منشأ این شکل از فرسایش اغلب باران است و در پیدایش آن عامل شیب بسیار موثر است.  و در دامنه کوهها و حتی در سطح زمینهای کم شیب نیز بسهولت دیده می شود.  این شکل فرسایش، پیشرفته تر از فرسایش سفره ای بوده و ممکن است به صورت خطوط موازی نیز ظاهر شود که ابتدا کم عمق است ولی به سرعت عمیق تر می شود. این شکل فرسایش تا زمانی که سنگ مادر ظاهر نشده است به نام فرسایش شیاری خوانده می شود، فرسایش شیاری زمین های لخت، مراتع کم گیاه، اراضی و زمینهای مزروعی بویژه دیمزارها را بیشتر مورد حمله قرار می دهد.  این شکل از فرسایش در اغلب نقاط ایران به عنوان مثال در کوههای هزاردره و در راه لشکرک و کوهپایه های بختیاری در راه بین شوشتر و اهواز زیاد دیده می شود.  در نقاطی از نواحی بیابانی که تحت تأثیر بادهای شدید قرار می گیرد فرسایش شیاری دیده می شود.  این شکل از فرسایش در اثر بهم پیوستن چاله های ریزی که خاک آنها را باد برده است، بوجود می آید که البته به وضوحی شیارهای آبی ، مشخص نیست.  

ج - فرسایش چاله ای : این شکل تخریب بیشتر منشا بادی دارد.  چاله ها در اثر توسعهفرسایش سطحی و بزرگتر شدن چاله های کوچک نخستین، بوجود می آید.  در بسیاری از نقاط دشت لوت و حواشی دشت کویر سطح های وسیعی از زمین دیده می شود که بر اثر باد به صورت چاله - چاله در آمده است.  این چاله ها نشان دهنده فرسایش بادی شدید در این نواحیاست. بادهای شدید، موادی را که از کندن این چاله ها بدست می آورد، کیلومتر ها با خود میبرد.  این شکل فرسایش و انتقال ماسه از نقطه ای به نقطه دیگر نه تنها در ایران بلکه در سایر نواحی خشک و بیابانی جهان نیز دیده می شود.، به عنوان مثال ماسه های سرخ رنگ بیابانلیبی که به سوی شمال تا سواحل ایتالیا حمل شده است.  

د - فرسایش خندقی یا نهری : منشأ این فرسایش، آب است.  در این فرسایش عمق و عرض زمینهای فرسایش یافته بیشتر از فرسایش شیاری است.  و بر اثر پیشرفت فرسایش شیاری بوجود می آید، به این نحو که شیارها به هم می پیوندد و در نتیجه زمین بیشتر شسته می شود و نهرها یا خندق هایی در سطح زمین تشکیل می گردد.  در این تخریب سنگ مادر ظاهر می شود و آنقدر عمیق و عریض است که گاو آهن قادر به عبور از آنها نیست.  عمق خندقها به یک متر یا بیشتر می رسد و بتدریج شکل آنها تغییر می کند.  این عمل در صخره های سست، خاکهای رسی، رسی آهکی  بیشتر دیده می شود.  و بیشتر در محدوده آب و هوای خشک و نواحی که تغییرات درجه حرارت در فصول مختلف در آنجا شدید است ظاهر می گردد.  این شکل از فرسایش در اکثر نواحی ایران به عنوان مثال در اصفهان، شیراز، کوهپایه های استان خراسان دیده می شود.  بهترین نمونه های آن نواحی کویری و بیابانی ایران بخصوص در سطح کوههای لخت و گنبدهای نمکی مشاهده می گردد.  

ه - فرسایش سیلابی : فرسایش سیلابی یک تخریب ساده نیست.  در مناطق کوهستانی وحتی در زمینهای سست جلگه ای فرسایش شیاری و خندقی ممکن است به فرسایش سیلابی تبدیل گردد.  در این فرسایش جریان آب بویژه آبهای گل آلود، حامل ریگ و شن و غیره،موجب شسته شدن اطراف آن و حمل مواد بیشتر با خود می گردد.  با این عمل، زمین هایدیواره بستر، استحکام و قدرت خود را از دست می دهد و بتدریج در مواقع جاری شدنسیلابهای شدید حتی به طور ناگهانی ریزش می کند.  و امکان دارد که موجب تخریب و ویرانیمزارع و دهاتی که در جوار این مسیل ها واقع شده اند بشود.  با افزایش مواد خاکی در آب، وزنمخصوص آن بیشتر و قدرت و نیروی درهم کوبنده آن زیادتر می گردد.  در ایران این شکلفرسایش یبشتر در مواقعی که آب بر اثر بارندگی ها افزایش می یابد، دیده می شود.  هر ساله به اکثر رودخانه های ایران، براثر سیلابهای شدید خسارات زیادی وارد می آید.  این شکلفرسایش نه تنها در مناطق کوهستانی و تپه ماهورها زیاد دیده می شود بلکه در جلگه ها ودشتها هم امکان بوجود آمدن آن هست.  از آن جمله لاتها و کوچه ها را می توان نام برد.  لاتها وکوچه ها بیشتر بر اثر جاری شدن سیلابهای شدید در سطح زمینهای رسی و یا آهکی به طورکلی زمینهای ریزدانه بوجود می آید.  فرسایش سیلابی به عنوان مثال در جلگه ها و دشتهایورامین و گرمسار دیده می شود.  مانند لات سوداغلان، لات کردوان، لات شاهبداغ و...  درگرمسار.  و - فرسایش توده ای : این نوع فرسایش در روی زمین اغلب به شکل عوارض زمین که معرف حرکات خاک در گذشته است ظاهر می گردد. این حرکات عبارتست از تورم و بالا آمدن خاک،سرخوردگی، خزیدن زمین و ریزش خاک.  در فرسایش توده ای قسمتی از خاک دامنه کوهها بهحرکت در می آید که یا ممکن است بر اثر اشباع شدن خاک طبقه رویی از آب و نفوذناپذیری خاکطبقه زیری، خاک رویی به حرکت در می آید یا ممکن است بر اثر لغزش این عمل اتفاق بیفتد. بهاین معنی که توده ای از کوه از محل اولیه خود جدا می شود و در محل دیگری قرار می گیرد یاممکن است در نتیجه ریزش باشد که در این حالت قسمتی از کوه ریزش می کند و در سطحهای پایین تر روی هم انباشته می شود.  فرسایش بهمن نیز از این شکل فرسایش محسوبمی شود که در مناطق کوهستانی بوقوع می پیوندد و علاوه بر این که خسارات جانی و مالیزیادی ممکن است ببار بیاورد، باعث از بین رفتن خاک هم می شود.

زمایش  تعیین درصد رطوبت    (Moisture Test)
الف ـ مقدمه
آزمایش تعیین درصد رطوبت احتمالاً رایج ترین و ساده‌ترین نوع آزمایش آزمایشگاهی مکانیک خاک است که می‌تواند بر روی خاکهای دست خورده یا دست نخورده انجام شود.
ب ـ مراحل آزمایش
1-     به کمک یک ترازو، جرم یک ظرف خشک و تمیز (MC)را اندازه بگیرید.  ظرف محتوی نمونه، غالباً فلزی است.  شماره ظرف و جرم آن باید روی فرم اطلاعات ثبت شوند.
2-     خاک مرطوب را داخل ظرف قرار دهید.  جدول 1 حداقل وزن لازم جهت انجام آزمایش تعیین درصد رطوبت را برحسب بعد بزرگترین دانه تشریح می‌نماید.

 جدول 1: حداقل جرم لازم نمونه خاک برای آزمایش تعیین درصد رطوبت.

ج ـ محاسبات

درصد رطوبت (w ) خاک به عنوان جرم آب موجود در خاک (Mw) تقسیم بر جرم خشک (Ms) تعریفشده و بر حسب "درصد" بیان می‌شود:

که در آن

Mw= جرم آب موجود در خاک                      Ms= جرم خاک خشک

Mc= جرم ظرف خالی                               Mwc= جرم ظرف بعلاوه خاک مرطوب

Mdc= جرم ظرف بعلاوه خاک خشک

مقدار درصد رطوبت خاک غالباً‌ بر حسب نزدیکترین 1/0 یا 1 درصد بیان می‏شود.  درصد رطوبت خاک می‌تواند بین 0 تا 1200 درصد متغیر باشد.  درصد رطوبت صفر بیانگر یک خاک خشک است.  نمونه‌ای از یک خاک خشک، شن یا ماسه تمیز در شرایط آب و هوایی بسیار گرم است.  خاکهای آلی بیشترین درصد رطوبت را دارند.

د ـ اشتباهات معمول

4-     اضافه شدن رطوبت به نمونه پس از خشک کردن و قبل از توزین ثانویه.

ه ـ جامدات محلول
بسیاری از خاکها حاوی جامدات محلول می‌باشند.  برای مثال در مورد خاکهای واقع در کف اقیانوس، آب بین ذرات جامد خاک احتمالاً‌ دارای همان غلظت نمک آب دریا خواهد بود.  مثال دیگر وجود کاتیونهای متمایل به سطوح ذرات رسی می‌باشد.  بهنگام خشک کردن خاک، این کانیها و یونهای محلول، جزیی از جرم جامدات (MS) می‌شوند.  درمورد اغلب خاکها این اثر، حداقل تغییرات را در درصد رطوبت ایجاد می‏کند.

و ـ اثرات دما

1-     ماسه اوتاوا : درصد رطوبت این خاک حدوداً 24 درصد است.

  از جمله سازه به شکل یک شبکه متشکل از محورهای عمود بر هم تقسیم شده باشد و موقعیت محورهای مزبور نسبت به محورها یا نقاط مشخصی نظیر محور جاده، بر زمین بر ساختمان مجاور و غیره تعیین شده باشد. ( معمولاً محورهای یک امتداد با اعداد 3،2،1و...  شماره گذاری می شوند و محورهای امتداد دیگر با حروف  C-B-A و...  مشخص می گردند.  همچنین باید توجه داشت ستونها و فونداسیونهایی را که وضعیت مشابهی از نظر بار وارد شده دارند، با علامت یکسان نشان می دهند : ستون را با حرف C  و فونداسیون را با حرف F  نشان میدهند.  ترسیم مقاطع و نوشتن رقوم زیر فونداسیون، رقوم روی فونداسیون، ارتفاع قسمت های محتلف پی، مشخصات بتن مگر، مشخصات بتن، نوع و قطر کلی که برای بریدن میلگرد ها مورد نیاز است باید در نقشه مشخص باشد.  قبل از پیاده کردن نقشه روی زمین اگر زمین ناهموار بود یا دارای گیاهان و درختان باشد، باید نقاط مرتفع ناترازی که مورد نظر است برداشته شود و محوطه از کلیه گیاهان و ریشه ها پاک گردد. سپس شمال جغرافیایی نقشه را با جهت شمال جغرافیایی محلی که قرار است پروژه در آن اجرا شود منطبق می کنیم ( به این کار توجیه نقشه می گویند) پس از این کار، یکی از محورها را (محور طولی یا عرضی ) که موقیعت آن روی نقشه مشخص شده است، بر روی زمین، حداقل با دو میخ در ابتدا و انتها، پیاده می کنیم که به این امتداد محور مبنا گفته می شود ؛ حال سایر محورهای طولی و عرضی را از روی محور مبنا مشخص می کنیم ( بوسیله میخ چوبی یا فلزی روی زمین ) که با دوربین تیودولیت و برای کارهای کوچک با ریسمان کار و متر و گونیا و شاقول اجرا می شود.  حال اگر بخواهیم محلفونداسیون را خاکبرداری کنیم به ارتفاع خاکبرداری احتیاج داریم که حتی اگر زمین دارای پستی و بلندی جزیی باشد نقطه ای که بصورت مبنا (B. M) باید در محوطه کارگاه مشخص شود ( این نقطه بوسیله بتن و میلگرد در نقطه ای که دور از آسیب باشد ساخته می شود).
نکات فنی و اجرایی مربوط به خاکبرداری: داشتن اطلاعات اولیه از زمین و نوع خاک از قبیل : مقاومت فشاری نوع خاک بویژه از نظر ریزشی بودن، وضعیت آب زیر زمینی، عمق یخبندان و سایر ویژگیهای فیزیکی خاک که با آزمایش از خاک آن محل مشخص می شود، بسیار ضروری است.  درخاکبرداری پی هنگام اجرا زیر زمین ممکن است جداره ریزش کند یا اینکه زیر پی مجاور خالی شود که با وسایل مختلفی باید شمع بندی و حفاظت جداره صورت گیرد ؛ به طوری که مقاومت کافی در برابر بارهای وارده داشته باشد یکی از راه حلهای جلوگیری از ریزش خاک و پی ساختمان مجاور، اجرای جز به جز است  که ابتدا محل فونداسیون ستونها اجرا شود و در مرحله بعدی، پس از حفاری تدریجی، اجزای دیگر دیوار سازی انجام گیرد.
نکات فنی و اجرایی مربوط به خاکریزی و زیر سازی فونداسیون : چاههای متروکه با شفته مناسب پر می شوند و در صورت برخورد محل با قنات متروکه، باید از پی مرکب یا پی تخت استفاده کرد یا روی قنات را با دال بتن محافظ پوشاند.  از خاکهای نباتی برای خاکریزی نباید استفاده کرد.  ضخامت قشرهای خاکریز برای انجام تراکم 15 تا 20 سانتیمتر است.  برای انجام تراکم باید مقداری آب به خاک اضافه کنیم و با غلتکهای مناسب آن را متراکم نمایی، البتهخاکریزی و تراکم فقط برای محوطه سازی و کف سازی است و خاکریزی زیر فونداسیون مجازنمی باشد.  در برخی موارد، برای حفظ زیر بتن مگر، ناچار به زیر سازی فونداسیون هستیم، اما ممکن است ضخامت زیر  سازی  کم باشد ( حدود 30 سانتیمتر ) در این صورت می توان با افزایش ضخامت بتن مگر زیر سازی را انجام داد و در صورت زیاد بودن ارتفاع زیر سازی، می توان با حفظ اصول فنی لاشه چینی سنگ با ملات ماسه سیمان انجام داد.
بتن مگر چیست؟
بتن با عیار کم سیمان زیر فونداسیون که بتن نظافت نیز نامیده می شود معمولاً به ضخامت 10 تا 15 سانتیمتر و از هر طرف 10 تا 15 سانتیمتر بزرگتر از خود فونداسیون ریخته میشود.
قالب بندی فونداسیون چگونه است؟
قالب بندی باید از تخته سالم بدون گره به ضخامت حداقل 5.  2 سانتیمتر یا ورقه های فلزی صاف یا از قالب آجری (تیغه 11 سانتیمتری آجری یا 22 با اندود ماسه سیمان برای جلوگیری از خروج شیره بتن ) صورت گیرد.  لازم به یادآوری است که پی های عادی می توان با قرار دادن ورقه پلاستیکی ( نایلون) در جداره خاکبرداری از آن به عنوان قالب استفاده کرد.
تذکر: در آرماتور بندی فاصله میله گردها تا سطح آزاد بتن در مورد فونداسیون نباید از 4 سانتیمتر کمتر باشد.

منبع: وبلاگ اسماعیل محمدی - mohandesi-sakhteman.blogfa.com

امروزه متداولترین نوع پی در ساختمانها، پی نواری میباشد. اما با وجود استفاده عمومی از این پیها به نظر میرسد که هنوز در روش طراحی این پی ها ابهاماتی وجود دارد، که نیاز به بحث و بررسی آنها میباشد. در این مقاله ابتدا به روش معمول در طراحی این پی ها توسط همکاران اشاره کوتاهی میشود و در قسمت بعدی ابهامات موجود در این روش طراحی مطرح و مورد بررسی قرار میگیرد.
-روش معمول در طراحی پی های نواری
معمولآ مهندسان محاسب پی های نواری را با فرض صلبیت نسبی پی در مقایسه با خاک زیر پی و در نتیجه با فرض توزیع یکنواخت و یا خطی تنش در زیر پی و بدون استفاده از برنامه های کامپیوتری مبتنی بر تئوریهای اجزاء محدود (نظیر نرم افزار SAFE) طراحی میکنند. برای طراحی از 2 ترکیب بارگذاری زیر مطابق آیین نامه ACI استفاده میشود.
1) 1.4D+1.7L
2) 0.75(1.4D+1.7L+1.87E) (D بار مرده، L بار زنده و E بار زلزله میباشد )

سپس با در نظر گرفتن کل مجموعه پی ها به عنوان یک عضو سازه ای گشتاور دوم اینرسی این مجموعه در هر دو جهت اصلی سازه و حول نقطه مرکز سختی پی محاسبه میشود. همچنین با محاسبه مجموع بارهای ثقلی و لنگرهای موجود در مرکز سختی پی، برای هر یک از دو حالت بارگذاری بالا و با استفاده از فرمول توزیع تنش در زیر پی محاسبه میشود.

با به دست آمدن توزیع تنشها در زیر پی، هر یک از نوارهای پی به صورت یک تیر چند دهانه یکسره که بار تیر برابر حاضلضرب تنش زیر پی در عرض پی و به صورت گسترده و تکیه گاههای آن در واقع همان ستونها میباشند، توسط برنامه هایی نظیر SAP2000 مورد آنالیز قرار گرفته و با محاسبه مقادیر لنگرها در نقاط مختلف، مقدار آرماتورهای مورد نیاز در بالا و پایین نوارهای پی محاسبه میشود. (معمولآ در جهت اطمینان و راحتی محاسبات تنش وارد بر نوارهای پی به صورت یکنواخت و برابر تنش ماکزیمم زیر پی در نظر گرفته میشود).در مرحله آخر در دهانه های بادبندی شده مقدار آرماتورهای بالا در زیر ستونها و آرماتورهای پایین در وسط دهانه مقداری افزایش داده میشود.(حدود 50 درصد)

-برخی ابهامات و اشکالات موجود در این روش

اما همانطور که در ابتدا نیز اشاره شد، این روش دارای ابهامات و اشکالاتی میباشد؛ اشکالاتی که باعث تفاوت بعضـآ بسیار زیاد مابین نتایج روش فوق الذکر با روش طراحی کامپیوتری (بر اساس نرم افزار SAFE) میشود. به این ابهامات در زیر اشاره میشود:

1- اولین ابهام در فرض صلب بودن پی میباشد. برای آنکه یک پی به صورت صلب فرض شود، باید یکی از دو شرط زیر ارضا شود:

الف- در صورتی که مقدار بار و فاصله ستونهای مجاور تفاوتی بیش از 20 در صد نداشته باشند و میانگین طول دو دهانه مجاور کمتر از باشد.

ب- در صورتی که پی نواری، نگهدارنده یک سازه صلب باشد که به خاطر سختی سازه، اجازه تغییر شکلهای نامتقارن به سازه داده نمیشود. برای تعیین سختی سازه باید به کمک یک آنالیز، سختی مجموعه پی، سازه و دیوارهای برشی ُرا با سختی زمین مقایسه نمود .(جزییات و فرمولهای این قسمت درکتب مختلف موجود میباشد).

معمولآ مهندسان محاسب از شرط اول استفاده نموده و صلب بودن پی را نتیجه میگیرند. اما اشکال اساسی آنجاست که اکثریت ساختمانهای متداول، پیش شرط این شرط را دارا نمیباشند و اساسآ این شرط برای این ساختمانها قابل استفاده نمیباشد. زیرا با توجه به آنکه اکثریت ساختمانها دارای سیستم سازه ای بادبندی میباشند، در ترکیب بار زلزله در دو ستون مجاور یک دهانه بادبندی، به علت آنکه در یک ستون نیروی فشاری قابل توجه و در ستون دیگر نیروی کششی قابل توجه به وجود می آید، بار این دو ستون (با در نظر گرفتن علامن بارها) اختلافی بسیار بیشتر از 20 درصد دارند و به این جهت شرط الف به طور کلی غیر قابل استفاده میباشد. و اگر پی دارای شرایط صلبیت باشد، بر اساس شرط دوم میباشد و نه شرط اول.

2-دومین خطایی که در این روش وجود دارد، محدود کردن ترکیب بارها به تنها دو ترکیب بار میباشد و حداقل یک ترکیب بار مهم دیگر نادیده گرفته شده میشود.

3) 0.75*(1.2D+1.87E)

این ترکیب بار از آنجا دارای اهمیت میباشد که با توجه به حذف بار زنده و کاهش ضریب بارهای مرده، مقدار نیروی کششی (اصطلاحآ uplift) در ستونهای دهانه های بادبندی به مقدار قابل توجهی افزایش می یابد، که این مساله سبب بالا رفتن مقدار آرماتور بالا در زیر ستونها در روش محاسبه با نرم افزار SAFE و در نتیجه اختلاف بیشتر مابین نتایج دو روش با همدیگر میشود.

3-اما عمده ترین ابهام و ایراد وقتی به وجود می آید که پس از محاسبه مقادیر تنشها، نوارهای پی به صورت تیرهای یکسره در نظر گرفته شده و تنشهای زیر پی به صورت بار خارجی به تیر واردمیشود و تیر مورد آنالیز قرار میگیرد. این روش تا وقتی که در هر نوار فقط دو ستون وجود داشته باشد (سازه معین باشد)، هیچ ایرادی ندارد. اما ایرادها وقتی ایجاد میشود که در هر نوار تعداد ستونها 3 و یا بیشتر باشد. در این حالت نوارها به صورت تیر نامعین در می آیند. مقادیر واکنشها و تلاشهای داخلی در تیرهای نامعین بستگی کامل به شرایط مرزی تیر و معادلات سازگاری حاصل از شرایط مرزی دارد و در صورت تفاوت شرایط مرزی، صرف آنکه شرایط ظاهری آنها شبیه هم باشد، نمیتواند دلیل قانع کننده ای جهت برابر دانستن نتایج آنالیز برای دو حالت باشد. برای یک تیر چند دهانه یکسره شرایط مرزی به شرح زیر است:

الف- صفر بودن تغیییر مکانها در محل تکیه گاهها

ب- مساوی بودن مقدار دوران ها در حد مرزی چپ و راست هر یک از تکیه گاهها (شرط به هم پیوستگی تیر)

اما در نوارهای پی شرط مرزی الف در بالا به شکل دیگری میباشد.با توجه به آنکه پی به صورت تیر بر بستر ارتجاعی در نظر گرفته میشود، مقدار تنش در هر نقطه ضریبی از مدول عکس العمل زمین میباشد((q=Ks.d و به این ترتیب تغییر مکان در محل تکیه گاهها (و هر نقطه دیگر از پی) بر خلاف شرط الف صفر نمیباشد و برابر حاصل تقسیم تنش موجود بر مدول عکس العمل زمین میباشد(d=q/Ks). ضمن آنکه در این حالت اساسآ مقادیر واکنشهای تکیه گاهی (که همان نیروهای موجود در ستونها میباشند) موجود است و مقادیر تلاشهای داخلی تیر باید به گونه ای محاسبه گردند که با این واکنشها همخوانی داشته و در تعادل باشند. این در حالی است در تحلیل نتایج حاصل از این روش مقادیر واکنشهای تکیه گاهی با نیروهای موجود در ستونها تفاوت بسیاری دارد که خود نشاندهنده غلط بودن این روش میباشد. به طور مثال در ستونهای پای بادبند که ممکن است که یک نیروی کششی قابل توجه وجود داشته باشد بر اساس نتایج این روش معمولآ یک واکنش به صورت یک نیروی فشاری به وجود می آید (بیش از 100 در صد اختلاف!!).

اما ابهام آخری که وجود دارد اینست که طرفداران این روش اگر به درست بودن روش خود اطمینان دارند چرا مقادیر میلگردهای به دست آمده برای دهانه های بادبندی را افزایش می دهند؟ و این افزایش طبق چه معیاری میباشد؟ آیا این مساله خود نشان دهنده عدم اطمینان طرفداران این روش به نتایج حاصله نمیباشد؟

منبع: همکلاسی - hamkelasy.com

در سال های اخیر، محافظت از پی به شکل فزاینده ای، تبدیل به یک تکنیک طراحی کاربردی در سازه ساختمان ها و پل زلزله قرار دارند، گشته است.  انواع گوناگونی از سازه ها با استفاده از این شیوه ساخته شده اند و بسیاری دیگر نیز در فاز طراحی قرار داشته و یا در حال ساخت هستند.  اغلب ساختمان های تکمیل شده و آنهایی که در حال ساخت هستند، به شکلی از اسباب حفاظتی لاستیکی در سیستم های خود بهره می برند.
تفکر نهفته در پی مفهوم محافظت از پی، بسیار ساده است.  دو دسته سیستم حفاظتی وجود دارند.  سیستمی که در سال های اخیر به شکل گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است دارای این مشخصه است که در آن از اسباب الاستومری استفاده شده است، الاستومری که از لاستیک طبیعی و یا نیوپرن ساخته شده است.  در این شیوه، ساختمان و یا سازه از مولفه های افقی زمین لرزه با استفاده از یک لایه واسط، که دارای سختی افقی پایینی است و در بین سازه و پی قرار دارد، جدا می گردد. این لایه برای سازه یک بسامد بنیادی ایجاد می کند که از بسامد پی پایین تر است و همچنین به مراتب از بسامد حاکم بر حرکت زمین نیز کمتر است.

 نخستین لرزه های ایستای اعمال شده به سازه جداسازی شده، تنها باعث دگردیسی سیستم جداسازی می گردند و سازه ای که بر روی پی بنا گردیده است، از هر حیث محکم و استوار خواهد ماند. لرزه های دارای قدرت بیشتر که باعث دگردیسی سازه می گردند، بر زاویه های موجود در وضعیت قبل و در نتیجه بر حرکت زمین، عمود هستند. این لرزه های قوی تر بر حرکت کلی ساختمان تأثیر گذار نیستند، چرا که اگر انرژی بالایی در این بسامد های بالا در حرکت زمین وجود دارد، این انرژی به سازه منتقل نمی گردد. سیستم محافظت از پی، انرژی موجود در زمین لرزه را جذب نمی کند ؛ بلکه آن را با استفاده از مکانیک حرکتی سیستم، منحرف می نماید. این نوع محافظت از پی، تنها زمانی که سیستم خطی است موثر واقع می گردد ؛ با این وجود، کاهش میزان لرزه به کاهش تشدیدهای احتمالی بوجود آمده در بسامد حفاظتی کمک خواهد کرد.

شکل دوم سیستم های حفاظتی، دارای این مشخصه هستند که در آن از سیستم لغزش بهره برده شده است.  این امر با استفاده از محدود کردن انتقال لرزه هایی که در امتداد سیستم حفاظتی قرار دارند، محقق می گردد.  تعداد بسیاری سیستم لغزشی تاکنون پیشنهاد گردیده اند و برخی از آنها نیز مورد استفاده قرار گرفته اند. در چین، حداقل سه بنا وجود دارند که در آنها از سیستم لغزشی ای استفاده می گردد که در آن، از یک شن ویژه در داخل سیستم استفاده می گردد.  یک سیستم حفاظتی که مبتنی بر یک صفحه از جنس سرب-برنز است که بر روی فولاد ضد زنگ در مجاورت یک لایه الاستومتریک می لغزد، برای ساخت یک نیروگاه هسته ای در آفریقای جنوبی مورد استفاده قرار گرفته است.  سیستم آونگ اصطکاک، یک سیستم لغزشی است که در آن از مواد واسط ویژه ای استفاده گشته است که بر روی فولاد ضد زنگ می لغزند و برای ساخت پروژه های متعددی در آمریکا، هم پروژه های جدید و هم پروژه های بازسازی، مورد استفاده قرار گرفته اند.

تحقیقات در EERC

تحقیقات بر روی توسعه اسباب مبتنی بر لاستیک طبیعی برای سیستم های حفاظتی مورد استفاده در ساختمان ها برای مقابله با زمین لرزه، در سال 1976 در مرکز تحقیقات مهندسی زلزله ( EERC )، که اکنون به PEER  یعنی مرکز تحقیقات مهندسی پاسیفیک مشهور است، در دانشگاه کالیفورنیا در برکلی آغاز گردید. برنامه تحقیقاتی اولیه، ثمره تلاش مشترکی از EERC  و اتحادیه تحقیقاتی تولید کنندگان لاستیک مالزی ( MRPRA  ) بود.  این برنامه توسط MRPRA  و از طریق اعطا تعدادی کمک هزینه در خلال چندین سال تحقیق، پشتیبانی مالی گردید که بعدها توسط بنیاد ملی علوم و موسسه تحقیقات برق قدرت نیز، حمایت مالی شد.  استاد James M.  Kelly  این تحقیقات را که با کمک های عملی و نظری فراوان دانشجویان کارشناسی ارشد و دکترا همراه بود، در EERC  رهبری نمود.

اگر چه این ایده در دوران خودش ایده کاملا بدیعی نبود – چرا که پیش از آن، شیوه های مبتنی بر نورد و یا لغزنده ها پیشنهاد شده بودند – و لیکن مفهوم محافظت از پی، توسط بسیاری از صاحبنظران مهندسی سازه، غیر عملی ارزیابی شده بود.  این پروژه تحقیقاتی، با استفاده از مقداری اسباب آلات دست ساز از جنس لاستیک که در یک مدل 20 تنی، تک منظوره و سه طبقه مورد استفاده قرار گرفته بود، آغاز گردید.  آزمایش های لرزه نگاری حاکی از آن بودند که اسباب آلات حفاظتی، در مقایسه با طراحی های مرسوم، با ضریبی در حدود ده برابر منجر به کاهش لرزه می گشتند و همانگونه که انتظار می رفت، مدل دارای ثبات بالایی بود و تمام دگردیسی صورت پذیرفته در مدل، در سیستم حفاظتی آن متمرکز می گشت.  آشکار بود که سیستم تا حدودی، نیاز به کاهش میزان لرزه داشت و مقیاس مدل هم برای این که امکان استفاده عملی از ترکیبات لاستیک فراهم شود، بسیار کوچک می نمود.

در سال 1978، نمود متقاعد کننده ای از مفهوم حفاظت با استفاده از یک مدل واقع گرایانه چند منظوره و پنج طبقه که دارای وزنی بالغ بر 40 تن بود و با استفاده از اسباب کاهنده ای که بر اساس تکنیک های تجاری ساخته شده بود، ارایه گردید.  توجه اصلی در خلال این تحقیقات که در EERC  انجام پذیرفت، بر روی تأثیر این تکنیک بر روی واکنش تجهیزات و سازه بود که اغلب زمانی که از شیوه های مرسوم در طراحی های مقاوم در برابر زمین لرزه استفاده می شود، متحمل بیشترین میزان تخریب می گردند و در اکثر غریب به اتفاق ساختمان ها، دارای ارزش بیشتری حتی در مقایسه با خود سازه هم هستند. یک سری آزمایش های جامع بر روی اسکلت 5  طبقه، نشانگر این بود که حفاظت با استفاده از اسباب لاستیکی می تواند منجر به کاهش قابل توجه لرزه هایی گردد که بر روی تجهیزات داخلی تأثیر گذار است و میزان این کاهش حاصله، از کاهشی که سازه موجب آن می گردد نیز، بیشتر است. با این وجود، همین آزمایش ها حاکی از این بودند که زمانی که عوامل اضافی ( از قبیل ابزار جاذب انرژی از جنس فولاد، سیستم های اصطکاکی و یا اتصالات سربی ) به منظور کاهش میزان لرزه به سیستم حفاظتی اضافه گردیدند، کاهشی در لرزه منتقل شده به تجهیزات مشاهده نگردید؛ چراکه عوامل اضافه شده در لرزه های شدید، واکنشی را به سازه القاء می کردند که بر روی تجهیزات تأثیرگذار بود. آشکار گردید که شیوه بهینه کاهش لرزه این است که تغییرات لازم، در ترکیب لاستیک ایجاد گردد. این شیوه، بعدها به ترکیبی که توسط MRPRA  تولید گشت، اعمال گردید و پس از آن از این ترکیب در نخستین ساختمانی در آمریکا که در آن از سیستم محافظت از پی استفاده شده بود و در زیر بدان اشاره شده است، مورد استفاده واقع گشت.

تولید اسباب لاستیکی نسبتا آسان است ؛ این اسباب آلات قسمت های متحرک ندارند، گذر زمان بر روی آنها تأثیر گذار نیست و نسبت به تغییرات محیطی بسیار مقاومند.

آزمایش های صورت گرفته بر روی اسباب آلات مورد استفاده در ساختمان نمایشگاه مالزی.

این اسباب با استفاده از جوش برقی صفحات لاستیک به صفحات تقویت کننده نازکی از جنس فولاد، ایجاد می گردند.  از آنجا که این اسباب در جهت عمودی دارای پایداری و استحکام بالا و در جهت افقی دارای انعطاف پذیری بالا هستند، در شرایط زمین لرزه این لایه ساختمان را از مولفه های افقی حرکت زمین جدا می سازد، در حالی که مولفه های عمودی تقریبا به شکل دست نخورده ای به سازه منتقل می شوند. اگرچه حرکات عمودی بر اغلب ساختمان ها تأثیری نمی گذارند، این اسباب حتی مانع از وارد شدن لرزه های عمودی ناخواسته ناشی از فرکانس های بالا، که توسط مترو و رفت و آمد خودروها ایجاد می گردد، به ساختمان می شود. این اسباب لاستیکی برای ساختمان های مستحکمی که دارای هفت طبقه و یا کمتر هستند، مناسب است. برای این نوع از ساختمان ها، جابجا شدن این اسباب لاستیکی رخ نخواهد داد و وزش باد نیز بی اثر خواهد بود.

کاربرد های این شیوه در ایالات متحده            

نخستین ساختمانی در ایالات متحده که در آن از این شیوه استفاده گردید، مرکز حقوقی و قضایی انجمن های فوتهیل است که مرکزی است که در بخش سن برناردینو و در شهر رانچو کوکامونگا واقع شده است و یک مرکز ارائه خدمات حقوقی است که دارای ارزشی بالغ بر 30  میلیون دلار است و در 97 کیلومتری ( 60 مایلی ) شرق مرکز لس آنجلس قرار دارد. این ساختمان که در سال 1985 کامل گشت، دارای چهار طبقه، یک زیر زمین سراسری و یک شبه-زیرزمین برای سیستم حفاظتی است که مشتمل بر 98 جداساز چندین لایه از جنس لاستیک طبیعی است که با صفحات فولادی تقویت شده اند.  ابر-سازه این ساختمان، دارای اسکلتی فولادی است که در آن، اغلب اتصالات با بست تحکیم شده اند.

مرکز حقوقی و قضایی انجمن های فوتهیل

این ساختمان در 20 کیلومتری ( 12 مایلی ) گسل سن آندریاس واقع گردیده است.  بخش سن برناردینو، که نخستین بخشی از ایالات متحده است که دارای یک برنامه جامع آمادگی در برابر زمین لرزه است، تقاضا نموده است که این ساختمان طوری طراحی گردد که توانایی تحمل 3.  8  ریشتر زلزله را داشته باشد، که این میزان بیشترین میزان لرزه محتمل برای آن منطقه است. طرح برگزیده برای سیستم حفاظتی، که در آن بیشترین میزان پیچش نیز لحاظ شده بود، بیشترین تغییر مکان افقی را برای جداساز های نصب شده در چهار گوشه ساختمان 380  میلی متر ( 15 اینچ ) در نظر گرفته بود. آزمایش انجام گرفته بر روی ابزارآلات نمونه که دارای مقیاس های واقعی بودند موید این ظرفیت بودند.

لاستیک های طبیعی فشرده که از آنها در ساخت جداساز ها استفاده شده است و در برنامه تحقیقاتی EERC  بر روی آنها بررسی های جامعی صورت گرفته است، دارای خصوصیات مکانیکی هستند که آنها را برای سیستم محافظت از پی، ایده آل ساخته است.  بیشترین میزان سختی این لاستیک تحت فشار های پایین، بالا است ولی این متغیر با افزایش میزان فشار، با ضریبی در حدود چهار و یا پنج برابر کاهش می یابد تا در نهایت در فشاری در حدود 50 درصد، به حداقل مقدار می رسد. تحت فشارهای بیشتر از 100 درصد، میزان سختی مجددا رو به کاهش می گذارد تا در نهایت تحت فشار بسیار بالا، از لحاظ کارکرد با شکست مواجه می گردد.  میزان کاهش لرزه نیز از همین الگو پیروی می کند؛ ولی میزان کاهش کارآیی آن دارای روند بطیع تری است، یعنی در ابتدا از مقدار اولیه 20 درصد شروع شده و روندی نزولی را طی می نماید تا به کمترین مقدار خود یعنی 10 درصد می رسد و پس از آن رو به افزایش می گذارد.  در طراحی این سیستم چنین فرض می شود که کمینه مقداری برای سختی و کاهش لرزه وجود دارند و فرایند واکنش سیستم دارای رفتاری خطی است.  بیشینه میزان اولیه سختی، تنها برای طراحی ای که در آن فشار باد در نظر گرفته شده است و واکنش بیشینه فشار، تنها برای زمانی که که کارکرد با شکست مواجه شده است لحاظ می شوند.

سیستم لاستیکی کاهنده لرزه، همچنین در ساختمان کنترل و فرماندهی اداره آتش نشانی بخش لس آنجلس که در سال 1990 تکمیل گردید، مورد استفاده قرار گرفته است.  (شکل یکسانی از اسباب لاستیکی کاهش دهنده لرزه برای شرکت تلفن ایتالیا، S. I. P در آنکونا در کشور ایتالیا مورد استفاده قرار گرفته است، که نخستین بنایی در اروپا است که در آن از سیستم محافظت از پی استفاده شده است. ) ساختمان FCCF جایگاه سیستم های رایانه ای است که برای خدمات اضطراری بخش بکار می روند و از این رو، باید حتی پس از یک رخداد غیرمنتظره نیز قادر به برآورده کردن توقعاتی که از آنها می رود، باشند.

ساختمان کنترل و فرماندهی اداره آتش نشانی

تصمیم به استفاده از سیستم محافظت از پی از آنجا آغاز گردید که، مقایسه ای مابین طرح های مرسوم برای حفاظت از ساختمان و سیستم محافظت از پی انجام گرفت.  در برخی پروژه ها، طرح سیستم های حفاظتی پنج درصد هزینه برتر بود.  نه تنها در این مورد طرح محافظت از پی شش درصد ارزان تر تخمین زده شد، بلکه برای تمام بناهای دیگری که نیازمند همین مقدار حفاظت در برابر لرزه هستند نیز، هزینه ها پایین تر هستند.  علاوه بر این؛ این هزینه ها، هزینه های اولیه هستند.  هزینه های نگهداری این سیستم، آنرا مطلوب تر نیز می نمایند.  شایان توجه است که،  طراحی های مرسوم تنها دربرگیرنده کمینه میزان حفاظت هستند، یعنی تا آن میزان که سازه ویران نگردد؛ در حالی که طرح سیستم محافظت از پی میزان حفاظت بیشتری را برای سازه در نظر می گیرد.

بیمارستان آموزشی دانشگاه کالیفرنیای جنوبی در شرق لس آنجلس، دارای یک اسکلت فولادی هشت طبقه است که با بست نیز تقویت شده و توسط 68  جداساز لاستیک-سرب و 81  جداساز الاستومری تحکیم گشته است.  این بنا به محض تکمیل شدن در سال 1991، توسط برنامه ابزار دقیق کالیفرنیا برای بررسی حرکات شدید، مورد کنکاش قرار گرفت.  سیستم پی، متشکل از پایه های گسترده و تیرهایی است که در عمق سنگ ها جای گرفته اند.  برای برآورده کردن انتظارات کارکردی، ارزیابی های بعمل آمده از بنا مقید به روال خاصی نبود و طرح ساختمان نیز، در ارتفاع دارای قدری عقب نشینی بود.  دو جناح واقع در دو سمت بنا، با چیزی که از آن به گردن بنا تعبیر می شود، به یکدیگر متصل می گردند و در طراحی اولیه ساختمان که در آن از سیستم حفاظتی استفاده نشده بود، پیکره بندی نامنظم بنا منجر به بهم پیوستن لرزه های جانبی و پیچشی می گشت و نیروی بسیار شدیدی به ناحیه ظریف مابین این دو جناح وارد می شد. ( حتی در سیستم محافظت از پی، نیاز به چوب بست های فولادی داریم تا متحمل فشار وارده به منطقه گردن بنا باشند.  ). مسایل مطروحه، دلایل عمده ای بودند که منتهی به انتخاب سیستم محافظت از پی برای مقاوم سازی بنا در برابر لرزه، برای این سازه گردیدند.

بیمارستان آموزشی دانشگاه کالیفرنیای جنوبی

بیمارستان آموزشی دانشگاه کالیفرنیای جنوبی ( USC) در 36  کیلومتری ( 23 مایلی ) مرکز زمین لرزه نورث ریج که در تاریخ  6 / 8 / 1994  به وقوع پیوست، قرار دارد.  بیشترین میزان لرزه در خارج بنا 49.  0 g  بود و این میزان در داخل بنا در حدود 10.  0 الی 13.  0 g  بود. در این زمین لرزه، این سازه به شکل موثری از حرکات زمین که دارای قدرت کافی برای تخریب شدید سایر ساختمان ها در این مرکز پزشکی بود، در امان بود.  مدارک بدست آمده از بیمارستان USC  از آنرو که بیانگر نتایج شدیدترین آزمایشی هستند که تا به امروز بر روی بناهای دارای سیستم محافظت از پی انجام گرفته اند، بسیار امیدوار کننده هستند.

کاربردهای هسته ای

در سیستم حفاظتی مرسوم بکار رفته در نیروگاه های هسته ای، با مسایل طراحی های زمانبر و پرهزینه، ارزیابی تجهیزات و لوله کشی ها و تمهیدات در برگیرنده میزان لرزه ای که بنا با آن روبروست، برخورد ساده انگارانه ای می گردد.  علاوه بر این، زمانی که برای مثال بعلت کشف یک گسل، حساسیت ها بر روی شاخص های دربرگیرنده تحمل بنا در برابر لرزه افزایش می یابند، نیازی به طراحی مجدد بنا وجود ندارد؛ بهبود بخشیدن سیستم حفاظتی کفایت خواهد کرد.   

در برنامه تجربی صورت پذیرفته در EERC، اسباب بکار رفته در سیستم حفاظتی دو نوع از رآکتورهای فلز مایع طراحی، تولید و آزمایش شدند.  در نخستین رآکتور که به PRISM  مشهور است، از ابزارآلات حفاظتی دارای اشکال خاص استفاده می گردد که تنها برای ایجاد استحکام در راستای افقی، کاربرد دارند.  در رآکتور دیگر که به SAFR  معروف است، رآکتور با ابزارآلاتی حفاظت می گردد که در هر دو راستای افقی و عمودی، استحکام بنا را افزایش می دهند.  نتایج این مجموعه از آزمایش ها، باعث توسعه محدوده انواع جداساز ها گردید و درک بهتری از خصوصیات آنها را نیز فراهم آورد.  

سیستم محفاظت از پی در ژاپن 

پس از یک آغاز آهسته، تحقیق و توسعه صورت گرفته در ژاپن بر روی این مساله، روند فزاینده ای داشت.  نخستین بنایی که در آن از این سیستم استفاده شده بود، در سال 1986  تکمیل گردید.  با وجود اینکه بنا به قانون مصوب 30 ژوین 1998، ساخت چنین بناهایی در ژاپن نیاز به مجوز از سوی وزارت ساخت دارد، تا کنون 550 ساختمان این مجوز را دریافت نموده اند.

این سیستم در ژاپن به دلایل متعددی رشد فزاینده ای داشته است.  هزینه تحقیق و توسعه در بخش مهندسی بسیار بالا است و حجم زیادی از این هزینه ها به حفاظت پی اختصاص می یابد ؛ شرکت های ساختمانی بزرگ به شکل جدی این فناوری را مورد بررسی قرار داده اند و بازاریابی این سیستم را نیز انجام داده اند؛ فرایند دریافت مجوز برای ساخت یک بنای مبتنی بر این سیستم، یک فرایند استاندارد و سرراست است؛ طبیعت لرزه خیز این کشور، ژاپنی ها را بر آن داشته است که در تصمیم گیری های خود برای طراحی سیستم های حفاظتی در برابر لرزه، منافع بلندمدت طرح ها را در نظر بگیرند و در این راستا به امنیت بلندمدت این سیستم و هزینه های پایین نگهداری آن، توجه خاصی معطوف نمایند.

سیستمی که در گذشته از آن استفاده فراوانی می شد، شامل اسبابی از جنس لاستیک طبیعی بود که دارای کاهش دهنده های مکانیکی و یا ابزاری از جنس لاستیک-سرب بود.  اخیراً، از جداساز هایی استفاده می گردد که از جنس لاستیک طبیعی هستند و قابلیت کاهش بالای لرزه را دارند.  ساختمان های بسیار دیگری وجود دارند که در آنها از این اسباب کاهش دهنده لرزه استفاده شده است: یک نمونه برجسته، مرکز رایانه شرکت برق قدرت توهوکو است که در شهر سندای از استان میاکو واقع گردیده است.

شرکت برق قدرت توهوکو، ژاپن

بزرگترین ساختمانی در جهان که در آن از این سیستم استفاده شده است، مرکز رایانه اداره پست غرب ژاپن است که در شهر ساندا و در بخش کوبه پریفکچر واقع گشته است.  این سازه شش طبقه، که دارای 47000 متر مربع ( 500000  فوت مربع ) است، با استفاده از 120 جداساز الاستومتری و تعدادی کاهنده اضافی از جنس سرب و فولاد، مستحکم سازی شده است.  این بنا، که دارای نرخ حفاظتی 9.  3 ثانیه است، حدوداً در فاصله 30 کیلومتری ( 19 مایلی ) مرکز زمین لرزه به تاریخ  1995 در هیوگوکن نانبو ( کوبه ) قرار دارد و لرزه های بسیار شدیدی را شاهد بوده است.  بیشینه میزان لرزه در زیر جداساز ها 400  cm / sec   square ( 0. 41 g )  بود ؛ ولی سیستم حفاظتی این میزان را به 127  cm / sec   square  در طبقه ششم، کاهش داد.  تخمین بعمل آمده در مورد جابجایی جداساز ها در حدود 12  سانتی متر ( 8.  4 اینچ ) بوده است.  ساختمان مجاور همین بنا که در آن از این سیستم استفاده نشده بود، دچار تخریب گردید؛ ولی این ساختمان از گزند هرگونه تخریبی در امان ماند.

استفاده از این سیستم در ژاپن، خصوصاً پس از زمین لرزه کوبه، روند رو به افزایشی دارد.  در پس کارآیی فوق العاده مرکز رایانه اداره پست غرب ژاپن، شمار مجوزهای صادره برای ساختمان هایی که در آنها از این سیستم استفاده می گردد، برای نمونه آپارتمان ها و مجتمع های مسکونی، افزایش چشمگیری داشته است.

خلاصه      

آزمایش های مداوم، کارآیی جداساز ها را در کاهش مشکلات پایداری بنا، تخریب، خرابی جداساز ها و یا واکنش های غیر منتظره بنا در برابر لرزه و انحراف کاهنده های مکانیکی، بهبود بخشیده است.  علاوه بر این، مشکلات موجود در برابر تولید جداساز های بزرگ نیز، مرتفع گشته است.  امروزه این امکان وجود دارد که ابزاری با قطری به بزرگی 60 اینچ ( 5.  1  متر )، ساخته شود. 70  عدد از ابزارآلات تولید شده از جنس لاستیک طبیعی که برای مرکز آسیب شناسی M. L.  King / C. R.   در ویلوبروک از بخش های کالیفرنیا ساخته شدند، در زمان تولیدشان بزرگترین ابزارآلات حفاظتی ای بودند که در ایالات متحده ساخته شدند.  این جداسازها دارای قطری برابر 0.  1 متر ( 40 اینچ ) هستند.  ترکیب اندازه بزرگ این ابزار با خواص لاستیک، منتهی به ساخت سیستم های حفاظتی بسیار قابل اطمینانی می گردد.

سیستم های حفاظتی در برابر زمین لرزه، دارای کاربردهای داخلی متعددی هستند.  شهرداری اکلند در پی زمین لرزه لوما پریتا در سال 1989 در کالیفورنیا، با 110 جداساز بزرگ بازسازی گردید.  یک پناهگاه عمومی در برکلی در حال ساخت است و در آن از این جداساز ها استفاده خواهد گردید.  ساختمان مرکز اجتماعی مارتین لوتر کینگ در برکلی، مانند بنای یادبود هرست در دانشگاه کالیفورنیا در برکلی، با استفاده از این سیستم حفاظتی بازسازی خواهد گردید.  معماری و اسباب داخلی بنای Classic Beaux Arts  در فرایند بازسازی  بدون تغییر باقی خواهند ماند؛ در حالی که میزان مقاومت این بنا در برابر زمین لرزه به شکل قابل توجهی بهبود می یابد.

تا امروز، 45 بنا در ایالات متحده، برای ساخت و یا بازسازی، بر اساس این سیستم حفاظتی طراحی شده اند، در حال ساخت هستند و یا ساخت آنها پایان یافته است.  استفاده از این سیستم در ایالات متحده، در حال حاظر در سازه هایی است که دربرگیرنده محتویات پرارزش و یا گران قیمتی هستند؛ ولیکن تمایل شدیدی به استفاده از این فناوری در ساخت و سازهای مسکونی، مدارس و بیمارستان ها، خصوصاً در کشور های در حال توسعه که در معرض تخریب های فراوانی بر اثر زمین لرزه قرار دارند و این تخریب ها می توانند دارای خساراتی در حدود کسری از تولید ناخالص ملی باشند، وجود دارد.  تشریک مساعی صورت پذیرفته مابین EERC  و MRPRA  منتهی به تلاش مشترکی گردید که از طرف سازمان توسعه صنعتی سازمان ملل متحد ( UNIDO) پشتیبانی می شد و باعث ایجاد سیستم های حفاظتی ارزان قیمتی گردید. در این راستا، پروژه های متعددی در اندونزی، جمهوری خلق چین و ارمنستان در حال انجام هستند.  برنامه تحقیقاتی EERC، که در بدو امر توسط MRPRA  حمایت می گردید، وسیله ای گردید تا شیوه حفاظت پی در طراحی های مقاوم در برابر زمین لرزه، به واقعیت تبدیل شود.

منبع: وبلاگ اسماعیل محمدی - mohandesi-sakhteman.blogfa.com

همچنین خاک روان شده پشت دیوارهای حایل می تواند سبب نشست و تخریب دیوار حایل گردد.  چنانچه افزایش فشار آب منفذی در پشت سدها نیز میتواند سبب زمین لغزه و شکستن سدها گردد.  روانگرایی خاک در بسیاری از زلزله های سالیان گذشته مشاهده شده است.  به عنوان نمونه می توان به زلزله های آلاسکا (Alaska,USA,1964)، نیگاتا (Niigata,Japan,1964)، لوماپرییتا (Loma Prieta,USA,1989)  و کوبه (Kobe,Japan,1995) اشاره کرد.

بدلیل اینکه روانگرایی فقط در خاکهای اشباع صورت می گیرد این پدیده معمولاً در مناطق نزدیک آب همانند رودخانه ها،دریاچه ها،خلیج ها و اقیانوسها اثرات تخریبی بیشتری دارد.   اثرات این پدیده عمده این در مناطق نزدیک آب شامل لغزش عمده خاک به سمت ساحل و فرونشست آن همانند دریاچه مرسید(Lake Merced)  در ۱۹۵۷ و یا حرکت زمین و ایجاد ترک در ساحل دریا در اثر تنش اضافی همانند رودخانه موتاگوا (Motagua River) در زلزله ۱۹۷۶ گواتمالا می شود.  صدمه به دیوارهای نگهدارنده بنادر و باراندازها با ایجاد فشار به خاک پشت آنها و هل دادن آن به سمت آب از دیگر صدماتی است که روانگرای در مناطق نزدیک سواحل ایجاد می کند بطوریکه در زلزله ۱۹۹۵ کوبه ژاپن روانگرایی خاک صدمه اصلی را به امکانات و تجهیزات بندر کوبه وارد کرد.

منبع: ایران سازه - iransaze.ir

    منشا این گرما در پوسته و جبه ی زمین، به طور عمده تجزیه ی مواد رادیواکتیو است. در طولعمر زمین، این گرمای درونی به طور آرام تولید شده و در درون زمین محفوظ و محبوس مانده است. همین امر موجب شده است که منبع انرژی مهمی فراهم شود و امروزه به عنوان انرژی نامحدودی در مقیاس انسانی مورد توجه قرار گیرد.

    از طرف دیگر، نظریه های موجود در خصوص تکامل زمین نیز مبنایی برای توضیح وجود گرما در داخل زمین هستند. مطالعات نشان می دهد که زمین در زمان پیدایش (حدود 5/4 میلیارد سال قبل) حالت مذاب داشته، تدریجا سرد شده و بخش خارجی آن به صورت جامد درآمده است. اما بخش های داخلی آن، به دلیل کندی از دست دادن گرما، حالت مذاب خود را حفظ کرده و دارای درجه ی حرارت بالایی است و می تواند منبع گرمایی درونی پوسته باشد که از هسته به طرف خارج منتقل می شود.
  
  
   چگونگی انتقال گرمای زمین به سطح زمین:
   گرما از هسته ی زمین به طور پیوسته به طرف خارج حرکت می کند. این جریان از طریق انتقال و هدایت گرمایی، گرما را به لایه های سنگی مجاور (جبه) می رساند. وقتی درجه ی حرارت و فشار به اندازه ی کافی بالا باشد، بعضی از سنگ های جبه ذوب می شوند و ماگما به وجود میآید. سپس به دلیل سبکی و تراکم کمتر نسبت به سنگ های مجاور، ماگما به طرف بالامنتقل می شود و گرما را در جریان حرکت، به طرف پوسته ی زمین حمل می کند.
   گاهی اوقات، ماگمای داغ به سطح زمین می رسد و گدازه را به وجود می آورد. اما بیشتراوقات، ماگما در زیر سطح زمین باقی می ماند و سنگ ها و آب های مجاور را گرم می کند. این آب ها بیشتر منشاء سطحی دارند و حاصل آب بارانی هستند که به اعماق زمین نفوذ کرده است. بعضی از این آب های داغ از طریق گسل ها و شکست های زمین به طرف بالا حرکت می کنند و به سطح زمین می رسند که به عنوان چشمه های آب گرم و آبفشان شناخته می شوند. اما بیشتر این آب ها در اعماق زمین، در شکاف ها و سنگ های متخلخل محبوس می مانند و منابع زمین گرما را به وجود می آورند.
  
     

مکان های مناسب برای بهره برداری از انرژی زمین گرمایی:
   مناطق دارای چشمه های آب گرم و آبفشان ها، اولین مناطقی هستند که در آن ها انرژی زمین گرمایی مورد بهره برداری قرار گرفته و توسعه یافته است. در حال حاضر، تقریبا تمام نیروی الکتریسیته حاصل از انرژی زمین گرمایی از چنین مکان هایی به دست می اید. در بعضی از مناطق، تزریق ماگما به درون پوسته ی زمین، به اندازه ی کافی جدید و هنوز خیلی داغ است. در این نواحی، درجه ی حرارت سنگ ممکن است به 300 درجه ی سانتی گراد برسد و مقادیر عظیمی انرژی گرمایی فراهم کند. بنابراین، انرژی زمین گرمایی در مکان هایی که فرایندهای زمین شناسی اجازه داده اند ماگما تا نزدیکی سطح زمین بالا بیاید، یا به صورت گدازه جریان یابد، می تواند تشکیل شود. ماگما نیز در سه منطقه می تواند به سطح زمین نزدیک شود:
   1- محل برخرود صفحات قاره ای و اقیانوسی (فرورانش)؛ مثلا حلقه ی آتش دور اقیانوس آرام.
   2- مراکز گسترش؛ محلی که صفحات قاره ای از هم دور می شوند، نظیر ایسلند و دره ی کافتی آفریقا
   3- نقاط داغ زمین؛ نقاطی که ماگما را پیوسته از جبه به طرف سطح زمین می فرستند و ردیفی از آتشفشان را تشکیل می دهند.
  
   کاربرد انرژی زمین گرمایی:   
   از زمان های دور، مردم از آب زمین گرمایی که آزادانه در سطح زمین به صورت چشمه های گرم جاری بودند، استفاده کرده اند. رومی ها برای مثال از این آب برای درمان امراض پوستی و چشمی بهره می گرفتند. در (پمپئی) برای گرم کردن خانه ها از آن استفاده می شد. بومی های آمریکا نیز از آب زمین گرمایی برای پختن و مصارف دارویی بهره می گرفتند. امروزه، با حفر چاه به درون مخازن زمین گرمایی، و مهار آب داغ و بخار، از آن برای تولید نیروی الکتریسیته در نیروگاه زمین گرمایی و یا مصارف دیگر بهره برداری می کنند.
   در نیروگاه زمین گرمایی، آب داغ و بخار خارج شده از مخازن زمین گرمایی، نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می آورد و انرژی الکتریسیته تولید می کند. آب مورد استفاده، از طریق چاه های تزریق به مخزن برگشت داده می شود تا دوباره گرم شود و در عین حال، فشار مخزن حفظ، و تولید آب داغ و بخار تقویت شود و ثابت باقی بماند.

  
   سه نوع نیروگاه زمین گرمایی برای تولید برق وجود دارد:
   1- نیروگاه خشک: این نیروگاه روی مخازن ژئوترمالی که بخار خشک با آب خیلی کم تولید می کنند، ساخته می شوند. در این روش، بخار از طریق لوله به طرف نیروگاه هدایت می شود و نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می کند. این گونه مخازن با بخار خشک کمیاب است. بزرگترین میدان بخار خشک در دنیا، آب گرم جیزرز در 90 مایلی شمال کالیفرنیاست که تولید الکتریسیته در آن، از سال 1962 شروع شده است و امروزه به عنوان یکی از موفق ترین پروژه های تولید انرژی جایگزین محسوب می شود.
   2- نیروگاه بخار حاصل از آب داغ: این نوع نیروگاه روی مخازن دارای آب داغ احداث می شود. در این مخازن با حفر چاه، آب داغ به سطح می آید و به دلیل آزاد شدن از فشار مخازن، بخشی از آن به بخار تبدیل می شود. این بخار برای چرخاندن توربین به کار می رود. چنین نیرگاه هایی عمومیت بیشتری دارند، زیرا بیشتر مخازن زمین گرمایی حاوی آب داغ هستند. فناوری مزبور برای اولین بار در نیوزیلند به کار گرفته شد.
   3- نیروگاه ترکیبی (بخار و آب داغ): در این سیستم، آب گرم از میان یک مبدل گرمایی می گذرد و گرما را به یک مایع دیگر می دهد که نسبت به آب در درجه حرارت پائین تری می جوشد. مایع دوم در نتیجه ی گرم شدن به بخار تبدیل می شود و پره های توربین را می چرخاند. سپس متراکم می شود و مایع حاصله دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. آب زمین گرمایی نیز دوباره به درون مخازن تزریق می شود. این روش برای استفاده از مخازنی که به اندازه ی کافی گرم نیستند که بخار با فشار تولید کنند، به کار می رود.

   
   نیروگاه تولید برق از انرژی زمین گرمایی

  مزایای استفاده از انرژی گرمایی برای تولید الکتریسیته:
   1- تمیز بودن: در این روش همانند نیروگاه بادی وخورشیدی، نیازی به سوخت نیست، بنابراین سوخت های فسیلی حفظ می شوند و هیچگونه دودی وارد هوا نمی شود.
   2- بدون مشکل بودن برای منطقه: فضای کمتری برای احداث نیروگاه نیاز دارد و عوارضی چون ایجاد تونل، چاله های روباز، کپه های آشغال و یا نشت نفت و روغن را به دنبال ندارد.
   3- قابل اطمینان بودن: نیروگاه می تواند در طول سال فعال باشد و به دلیل قرار گرفتن روی منبع سوخت، مشکلات مربوط به قطع نیروی محرکه در نتیجه ی بدی هوا، بلایای طبیعی و یا تنش های سیاسی را ندارد.
   4- تجدید پذیری و دائمی بودن
   5- صرفه جویی ارزی: هزینه ای برای ورود سوخت از کشور خارج نمی شود و نگرانی های ناشی از افزایش هزینه ی سوخت وجود نخواهد داشت.
   6- کمک به رشد کشورهای در حال توسعه: نصب آن در مکان های دور افتاده می تواند، استاندارد و کیفیت زندگی را با آوردن نیروی برق بالا ببرد.
   با توجه به فوایدی که برشمردیم، انرژی زمین گرمایی به رشد کشورهای در حال توسعه بدون آلودگی کمک می کند.
  
   مصارف دیگر انرژی زمین گرمایی:
   آب زمین گرمایی در سرتاسر دنیا، حتی زمانی که به اندازه ی کافی برای تولید برق داغ نیست، مورد استفاده قرار می گیرد. آب های زمین گرمایی که درجه ی حرارت آنها بین 50 تا 300 درجه ی فارنهایت است، مستقیما مورد استفاده قرار می گیرند که موارد مصرف آنها به شرح زیر است:
   1- برای تسکین درد عضلات در چشمه های داغ و درمان با آب معدنی (آب درمانی).
   2- گرم کردن داخل ساختمان های منفرد و حتی منطقه ای که مجاور چشمه های گرم است. در این روش، سیستم های گرم کننده، آب زمین گرمایی را از طریق یک مبدل گرمایی پمپ میکنند و گرما را به آب شهری انتقال می دهند و آب شهری گرم شده، از طریق لوله کشی بهساختمان های شهر منتقل می شود. در داخل ساختمان ها نیز، یک مبدل گرمایی دیگر گرما را به سیستم گرمایی ساختمان ها منتقل می کند (شکل 9).
   3- برای کمک به رشد گیاهان، سبزیجات و محصولات دیگر در گلخانه (زراعت).
   4- برای کوتاه کردن زمان مورد نیاز رشد و پرورش ماهی، میگو، نهنگ و تمساح (آبزی پروری).
   5- برای پاستوریزه کردن شیر، خشک کردن پیاز، الوارکشی و برای شستن پشم (استفادهصنعتی).
   بزرگترین واحد این سیستم گرمایی در دنیا، در (ریکیاویک) در ایسلند قرار دارد. از زمانی که این سیستم برای تامین گرمای شهر مذکور به کار می رود، ریکیاویک به یکی از تمیزترین شهرهای دنیا تبدیل شده است؛ در صورتی که قبل از آن بسیار آلوده بود.
   موارد مصرف دیگری نیز از گرمای زمین گرمایی وجود دارد. برای مثال، در (کلامث فالز) در اورگن آمریکا، زیر جاده ها و پیاده روها آب ژئوترمال لوله کشی می شود، تا از یخ زدن آن ها در شرایط هوای یخبندان جلوگیری شود. در نیومکزیکو، ردیفی از لوله ها که زیر خاک دفن شده اند، آب زمین گرمایی را انتقال می دهند تا گل ها و سبزیجات پرورش یابند. با این شیوه، اطمینان حاصل می شود که زمین یخ نمی زند. به علاوه، فصل رویش طولانی تر می شود و روی هم رفته، محصولات کشاورزی سریع تر رشد می کنند و بدون استفاده از گلخانه محافظت می شوند.
   کشورهایی که در حال حاضر از مخازن زمین گرمایی برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند، عبارتند ازک آمریکا، نیوزیلند، ایسلند، مکزیک، فیلیپین، اندونزی و ژاپن. استفاده از این انرژی در بسیاری از کشورها در حال گسترش است. راه حل استفاده ی بیشتر از انرژی زمین گرمایی، افزایش آگاهی عمومی و تقویت فناوری مرتبط با زمین گرمایی است.
  
   انرژی زمین گرمایی در ایران:
   رشد روزافزون جمعیت، توسعه ی شهری و نیز اقتصاد انرژی در کشور ما، تولید 90 هزار مگاوات برق در سال 2020 را اجتناب ناپذیر ساخته است. در حدود 98 درصد ظرفیت تولید فعلی نیروگاه های برق کشور به کاربرد سوخت های فسیلی متکی است. حال آن که محدودیت منابع سوخت فسیلی، رشد مصرف داخلی و نبودذ منابع کافی برای صادرات از یک سو، و موازین و معیارهای زیست محیطی توسعه ی پایدار از سوی دیگر، کاربرد انرژی های تجدیدشونده در بستر تولید را اجتناب ناپذیر ساخته است.
   به رغم پتانسیل های بسیار مناسب به منظور کاربرد انرژی زمین گرمایی، به دلیل نبود سیاستگذاری های کلان در زمینه ی به کارگیری انرژی تجدیدپذیر، و فقدان فناوری مناسب در خصوص حفاری عمیق، مهندسی مخازن، ساخت و نیز بهره برداری از نیروگاه های زمین گرمایی، و بالاخره وجود رقیب سرسخت منابع ارزان سوخت های فسیلی، بهره برداری از پتانسیل های مزبور کماکان جدی گرفته نشده است.

مناطق مستعد انرژی زمین گرمایی در کشور

وبلاگ سیدمجید میرکاظمیان - earth.persianblog.ir

روز دهم اردیبهشت ماه که روز اخراج پرتغالی ها از خلیج فارس است روز ملی خلیج فارس نام دارد. در 21 آوریل 1622، با رشادت «امام قلیخان امیرالامرای فارس»، به 117 سال تسلط جابرانه پرتغالیها به جزایر خلیج فارس خاتمه داده شد. خلیج فارس از نقطه نظر ژئوپولیتیک، تجارت، نفت و گاز و کشتیرانی و ماهی گیری و ... در طول تاریخ گلوگاه مهمی در دنیا محسوب می شده و هم اکنون شاهرگ اقتصاد دنیا در این منطقه قرار دارد. الف- مشخصات فیزیکی خلیج فارس كه امروزه به پیوستگاه و ته آب اروند رود در خرمشهر و بصره تا راس مسندام در شمال عمان اطلاق می شود. در اواسط دوره سوم زمین شناسی حدود 30 میلیون سال قبل در اثر گسترش دهانه شکاف دریای عمان بوجود آمده و از پدیده های دوران سوم زمین شناسی است که در حال حاضر 226 هزار کیلومتر مربع پهنا دارد درازای کرانه اش از دهانه فاو تا بندر عباس 1 هزار و 375 کیلومتر و میانگین ژرفای آن 30 متر است و 062% آب های سطح کره زمین را در بر می گیرد در ابتدا وسعت آن بیشتر از دو برابر مساحت فعلی بوده است.

  این پهنه آبی قدیمی ترین دریایی است که بشر آن را می شناخته است. این پهنه آبی گاهواره تمدن جهان و از اولین زیستگاههای بشر محسوب می شود ساکنان این دریا کشتی را اختراع و خاور وباختر را به هم پیوند داده اند. در جغرافیای قدیم دریای پارس یکی از بزرگترین دریا ها از 4 دریایی بود که شناخته شده بود اما اکنون پهنه آبی را که خلیج فارس می نامند خلیجی که با 1000 کیلومتر مربع طول و بیشتر از 240 کیلومتر مربع عرض.

  این خلیج متوسط 56% ذخایر نفت جهان را در بر دارد و هنوز هم مهمترین خلیج در جهان محسوب می گردد. میادین نفتی خلیج فارس مهمترین منابع نفت دنیا می باشند. میادین نفتی سروش، بهرگانسر، سیری، نوروز و لاوان و میدان گازی پارس جنوبی از مهمترین میادین هیدروکربوری ایران می باشند. خلیج فارس با 226 هزار کیلومتر مربع و سعت و 68 میلیارد بشکه ذخیره نفت (56%)کل ذخایر نفت جهان یک آبراه بزرگ و مهم بین المللی است که از دوره هخامنشیان تا امروز همواره اهمیت استراتژیک داشته و بویژه در دوره جنگ جهانی دوم و در دوره جنگ سرد بر اهمیت و شهرت جهانی آن افزوده شد و با انقلاب اسلامی ایران و بر هم خوردن معادلات جهانی با بروز سه جنگ موسوم به جنگهای سه گانه خلیج فارس و با توجه به اهمیت اقتصادی و جهانگردی که کشورهای حاشیه آن پیدا کرده اند، اهمیت آن و توجه جهانیان به آن، این منطقه را به مشهورترین نقطه جغرافیایی تبدیل کرده است. علیرغم فراز و نشیبهای مختلف تاریخی هنوز هم ایران مهمترین کشور منطقه است که قسمت اعظم خلیج فارس را تحت حاکمیت دارد. خلیج فارس گرمترین پهنه آبی دنیاست، عریض ترین بخش آن 180 مایل است و عمیق ترین نقطه آن 93 متر در 15 کیلومتری تنب بزرگ، و کم عمق ترین بخش آن در غرب بین 10 تا 30 متر است عمق کم خلیج فارس باعث شده است که خشکی مرتب بدرون دریا پیشروی نماید. در عین شوری زیاد آب، 200 چشمه آب شیرین در کف و 25 چشمه کاملاً شیرین در سواحل این خلیج جریان دارد که همگی از کوههای زاگرس یا پارس سرچشمه می گیرند، اروند، کارون، دیاله، زاب، جراحی، مند، دالکی و میناب بزرگترین و پر آب ترین رودهایی هستند که به خلیج فارس می ریزند. گرمای هوا گاهی در تابستان 50 درجه و برودت آن در زمستان تا 3 درجه گزارش شده است. خلیج فارس از نظر منابع طبیعی از غنی ترین پهنه های آبی جهان است نفت، گاز، فسفات، گوگرد ، مروارید، مرجان، انواع ماهیها و میگو از جمله ثروتهای خلیج فارس است. بنادر دبی، شارجه، ابوظبی، کویت، بحرین، دوحه ، کیش، بندر عباس، خرمشهر و بصره خلیج فارس را به قطب اقتصادی و توریستی جهان تبدیل کرده است. خلیج فارس از نظر ژیوپلتیک، استراتژیک، نظامی و از تاریخی و فرهنگی یک پهنه آبی مهم و منحصر به فرد در جهان محسوب می شود. کشفیات باستان شناسی سالهای اخیر در دو سوی سواحل فارسی و عربی خلیج فارس ثابت می کند که این پهنه آبی یکی از مهمترین و شاید اولین مرکز سکونت انسانها است و گهواره و مرکز تبادل تمدنهای زیادی مانند ایلامی، سومری، آکدی، آشوری، بابلی، مادی، پارسی، یونانی، اسلامی و .. بوده است.
  
   ب - تاریخچه
   خلیج فارس نامی است به جای مانده از کهن ترین منابع، زیرا که از سده های قبل از میلاد سر بر آورده است، و با پارس و فارس _ نام سرزمین ملت ایران _ گره خورده است. قدمت خلیج فارس با همین نام چندان دیرینه است که عده ای معتقدند: «خلیج فارس گهواره تمدن عالم یا مبدا پیرائی نوع بشر است.» ساکنان باستانی این منطقه، نخستین انسان هایی بودند که روش دریانوردی را آموخته و کشتی اختراع کرده و خاور و باختر را به یکدیگر پیوند داده اند. اما دریانوردی ایرانیان در خلیج فارس، قریب پانصد سال قبل از میلاد مسیح و در دوران سلطنت داریوش اول آغاز شد. داریوش بزرگ، نخستین ناوگان دریایی جهان را به وجود آورد. کشتی های او طول رودخانه سند را تا سواحل اقیانوس هند و دریای عمان و خلیج فارس پیمودند، و سپس شبه جزیره عربستان را دور زده و تا انتهای دریای سرخ و بحر احمر کنونی رسیدند. او برای نخستین بار در محل کنونی کانال سوئز فرمان کندن ترعه ای را داد و کشتی هایش از طریق همین ترعه به دریای مدیترانه راه یافتند. در کتیبه ای که در محل این کانال به دست آمده نوشته شده است: «من پارسی هستم. از پارس مصر را گشودم. من فرمان کندن این ترعه را داده ام از رودی که از مصر روان است به دریایی که از پارس آید پس این جوی کنده شد چنان که فرمان داده ام و ناوها آیند از مصر از این آبراه به پارس چنان که خواست من بود.»
   داریوش در این کتیبه از خلیج فارس به نام «دریایی که از پارس می آید» نام برده است و ایننخستین مدرک تاریخی است که درباره خلیج فارس موجود است.
   اولین بار یونانی ها بودند که این خلیج را «پرسیکوس سینوس» یا «سینوس پرسیکوس» که همان خلیج فارس است، نامیده اند. از آنجا که این نام برای اولین بار در منابع درست و معتبر تاریخی که غیر ایرانیان نوشته اند آمده است، هیچ گونه شائبه نژادی در وضع آن وجود ندارد. چنان که یونانیان بودند که نخستین بار، سرزمین ایران را نیز «پارسه» و «پرسپولیس» یعنیشهر یا کشور پارسیان نامیدند. استرابن جغرافیدان قرن اول میلادی نیز به کرات در کتاب خود از خلیج فارس نام برده است. وی محل سکونت اعراب را بین دریای سرخ و خلیج فارس عنوان می کند. همچنین «فلاریوس آریانوس» مورخ دیگر یونانی در کتاب تاریخ سفرهای جنگی اسکندر از این خلیج به نام «پرسیکون کیت» که چیزی جز خلیج فارس، نیست نام می برد.
   البته جست و جو در سفرنامه ها یا کتاب های تاریخی بر حجم سندهای خدشه ناپذیری که خلیج فارس را «خلیج فارس» گفته اند، می افزاید. این منطقه آبی همواره برای ایرانیان که صاحب حکومت مقتدر بوده اند و امپراطوری آنها در قرن های متوالی بسیار گسترده بود هم از نظر اقتصادی و هم از نظر نظامی اهمیت خارق العاده ای داشت. آنها از این طریق می توانستند با کشتی های خود به دریای بزرگ دسترسی پیدا کنند و به هدف های اقتصادی و نظامی دست یابند.

پایگاه ملی داده های علوم زمین کشور - ngdir.com

نوع D یا کویرهای رسی خیس همراه با نمکزار می تواند در مرکز مثلث قراربگیرد. برای انواع کویرهای اختصاصی، مثل کویرهای همراه با مخروط افکنه دلتایی، کویرهای C خیس همراه با نمکزار ولی بدون صفحات رسی و یک کویر با یک دریاچه دایمی و یک دریاچه فصلی کنار گذارده شده اند. نوع D یا کویرهای رسی خیس همراه با نمکزار می تواند در مرکز مثلث قراربگیرد. برای انواع کویرهای اختصاصی، مثل کویرهای همراه با مخروط افکنه دلتایی، کویرهای C خیس همراه با نمکزار ولی بدون صفحات رسی و یک کویر با یک دریاچه دایمی و یک دریاچه فصلی کنار گذارده شده اند.

الف- گروه A: کویرهای رسی
   به استثنای کویر سبزوار که مخروط افکنه دلتایی نیز دارد، بر روی سطح کویرهای این گروه غیر از صفحات رسی هیچ نوع پوشش دیگری دیده نمی شود.
   تعداد کویرهای متعلق به این گروه 27 عدد است که برابر با 45 درصد تعداد کل کویرها و 14 درصد سطح کل کویرهای ایران می باشد. 39 درصد سطح کل صفحات رسی کویرهای ایران در این گروه قرار گرفته است. سطح صفحات رسی در این کویرها از 35 تا 2103 کیلومتر مربع تغییر می نماید که مورد دوم آن متعلق به کویر سبزوار (6) است.
   این گونه کویرها بیش از همه در شبکه داخلی ایران گسترش دارند چگونگی پیدایش این گونه کویرها شبیه سایر کویرها است. مگر آنکه تکامل آنها بوسیله نمک بیشتر رسوبات و عمق آب زیرزمینی آنها تغییر نماید.
   برای تشکیل یک کویر رسی به چاله بسته ای نیاز است که از نظر هیدرولوژیکی میزان تبخیر آن دیر یا زود زیادتر از میزان هرزابهای وارده به آن خواهد شد. ممکن است این نوع کویرها بستر یک دریاچه قدیمی و یا باطلاق فصلی باشند که سطح آنها بصورت موسمی حاوی قشر نازکی از آب باشد که رسوبات ریز مخروط افکنه آبرفتی را نیز با خود حمل می کند. البته همیشه تمیز بین این دو نوع تکامل، بخصوص وقتی رسوبات آن یکدست نبوده و بطور ضعیفی تفکیک شده باشند آسان نیست. به استثنای کویرهای نیریز و شیراز (59 و 60) که اطراف آنها را نوار سا حلی تکامل یافته ای فرا گرفته است، در اطراف کویرهای ایران چنین آثاری دیده نمی شود. بنابراین می توان تصور نمود که سطح کویرهای داخلی ایران را در دوره های مرطوب گذشته، فقط آب کم عمیقی فراگرفته بوده است. در نتیجه چنین به نظر می رسد که کویرهای رسی بر اثر تجمع لایه های نازک از مواد ریز فصلی رشد نموده اند و وجود لایه های درشت تر در این رسوبات نشان دهنده طغیانهای غیرعادی بر روی این صفحات است. پس از تشکیل، کویرهای رسی ممکن است براثر تغییر شرایط هیدرولوژیکی، بر اثر تغییر شرایط جوی، و یا تغییر شکل چاله، تغییر یابند مثلا تشکیل صفحات باد کرده بر روی آنها و یا توسعه گیاهان فرآتیک بر روی بعضی نقاط آن و بالاخره تشکیل کپه هایی از گیاهان فرآتیک بر اثر بالا آمدن سطح آب زیرزمینی بر روی این صفحات، در حالی که پایین رفتن سطح آب زیرزمینی موجب سخت شدن بیشتر صفحات رسی می گردد. ایجاد حرکات تکتونیک بر روی این صفحات و یا جریان هرز آبهای سطحی بر روی این نوع کویرها (مانند کویر سبزوار "6") می تواند موجب تشکیل بریدگیهایی بر روی سطح آنها بشود. تغییرات دیگر سطحی در بخشهای قبل مورد بحث قرار گرفته است.

ب- گروه B: کویرهای رسی خیس
   کویرهای این گروه دارای صفحات رسی و حوزه خیس هستند. در واقع مواد تشکیل دهنده این کویرها با کویرهای رسی شبیه است، با این تفاوت که سطح قسمتی از آن (حوزه خیس) پایین تر از سطح آب زیرزمینی تابستانه است. تعداد کویرهای این گروه پنج عدد است که 8 درصد سطح این کویرها و یا دو درصد سطح کل کویرهای ایران را شامل می شود. وسعت سطح آنها بین 170 تا 425 کیلومتر مربع در تغییر است که مورد دوم آن به سطح کویر شمال غربی سیرجان تعلق دارد (کویر 58).
   نوار خیس موجود بر روی سه کویر آن (کویرهای سیاه کوه، کویر شمال غربی زرین و کویر میدان گل 9-42-58) در مجاورت مخروط افکنه آبرفتی قرار دارد و در دو مورد کویر دیگر (کویرهای گنوگون و کویر شمال شرقی زرین 41 و 43) نوار خیس حد میانی صفحات رسی قرار گرفته است. کویرهای پنجگانه فوق الذکر قسمتی از سه آبخیز داخلی ایران را که از نظر شرایط جوی مناسبتر از آبخیزهای جنوب شرقی است پوشانده اند .
   در مورد 4 کویر از کویرهای پنجگانه فوق الذکر (9 و 42 و 43 و 58) شواهد موروفولوژیکی نشان می دهد که حوزه خیس آنها در سالهای اخیر وسعت بیشتری یافته اند و در یکی از آنها (9) شواهد لایه بندی نیز نظریه فوق را تایید می نماید. همه این ارقام نشان دهنده آن است که کویرهای رسی خیس از کویرهای رسی و بر اثر بالا آمدن سطح آب زیرزمینی در سالهای اخیر بوجود آمده اند.

پایگاه ملی داده های علوم زمین کشور - ngdir.com

حرکت و جابجایی بخشی از مواد دامنه در امتداد یک سطح گسیختگی مشخص را «لغزش» می‌نامیم. در لغزشهای دامنه‌ای تغییر شکل از نوع «برش ساده» است. لغزش انواع مختلف داشته و در هر نوع مصالحی می‌تواند ایجاد شود. ویژگیهای توده متحرک و شکل سطح گسیختگی معمولا به عنوان عوامل طبقه بندی لغزشها بکار گرفته می‌شوند.
 انواع لغزشهای دامنه‌ای
لغزش انتقالی یا ساده
در لغزش انتقالی، توده‌ای از مواد به روی یک سطح کم و بیش مسطوی به سمت پایین دامنه می‌لغزند. شرایط زمین شناسی و در راس آن وجود ناپیوستگیهای ساختی دارای جهتیابی مناسب، از جمله عوامل ایجاد یک لغزش انتقالی است.

لغزش دایره‌ای یا چرخشی

لغزش دایره‌ای یا چرخشی عمدتا در دامنه‌های خاکی و خرده سنگی طبیعی و مصنوعی و به مقدار کمتر در دامنه‌هایی که از سنگ خرد شده یا ضعیف و هوازده ساخته شده‌اند، دیده می شود. در این حالت گسیختگی در راستای سطوحی منحنی و قاشقی شکل، که حداکثر تنش برشی را تحمل می کنند، صورت می‌گیرد. برای ایجاد یک لغزش دایره‌ای معمولا نیاز به شرایط زمین شناسی ویژه و گسستگیهای ساختی نیست.

لغزش مسطوی در سنگ

این نوع لغزش انواع مختلفی دارد. از آن جمله است لغزش یک یا چند واحد سنگی در امتداد یک یا چند سطح مسطوی، سر خوردن یک قطعه کوچک یا ورقه‌ای از سنگ به روی دامنه، لغزش توده عظیمی از سنگ و سرانجام لغزش گوه‌ای در امتداد فصل مشترک دو صفحه متقاطع.

شرایط مناسب برای لغزش مسطوی

سنگهای لایه‌لایه رسوبی که شیبشان به سمت خارج دامنه و مقدار آن مساوی یا کمتر از شیب دامنه است.

گسل‌ها، درزها و فولیاسیونهایی که سطوح ضعیف ممتدی را ساخته و سطح دامنه را قطع می‌کنند.

درزهای متقاطع که گسیختگیهای گوه‌ای را می‌سازند.

سنگ سخت و درزدار که سر خوردن قطعات سنگ را به همراه دارد.

پوسته پوسته شدن در توده‌های گرانیتی که سرخوردن ورقه‌هایی از سنگ را باعث می‌شود.

لغزش چرخشی در سنگ

در این نوع لغزش توده‌ای قاشقی شکل از سنگ، بر اثر لغزش در امتداد سطحی استوانه‌ای، گسیخته می‌شود. ایجاد ترکهایی در راس بخش ناپایدار و برآمدگیهایی در پاشنه آن نشانه‌های حرکات آغازین‌اند. پس از گسیختگی نیز معمولا پرتگاهی در بالای دامنه و به هم ریختگیهایی در پایین آن متساعد می‌شود. افزایش شیب دامنه، هوازدگی و نیروهای آب نشستی از دلایل اصلی این نوع لغزشند.

لغزش چرخشی در سنگهای سخت یکپارچه دیده نمی‌شود. در مقابل درستیهای دریایی و دیگر سنگهای نرم، همچنین در سنگهای رسوبی لایه‌لایه به شدت درزدار و دارای لایه‌های ضعیف، فراوان ایجاد می شود. شیب طبیعی شیلهای دریایی متورم شونده و به شدت ترکدار، کم و پایدارسازی آنها معمولا مشکل است. این نوع گسیختگیها معمولا پیشرونده و وسیع اند.

لغزش چرخشی در خاک

رایجترین نوع لغزش در خاک، حرکت چرخشی یک یا چند قطعه از آن در امتداد سطوح استوانه‌ای است.

علل اصلی لغزش چرخشی در خاک

نیروهای آب نشستی

افزایش شیب دامنه

ساختهای قبلی باقیمانده در خاک برجا

لغزشهای چرخشی از ویژگیهای رسوبات نسبتا صخیم خاک چسبنده و بدون سطوح ضعیف است. عمق سطح گسیختگی وابسته به شرایط زمین شناسی است. لغزشهای عمیق در زمینهای رسی و لغزشهای کم عمق در واریزه‌ها انجام می‌شود. نشانه‌های اولیه این نوع لغزش، ترکهای کششی در راس و برجستگیهای در قاعده دامنه است.

گسترش جانبی و گسیختگی متوالی

نوعی گسیختگی صفحه‌ای است که سنگ و خاک دیده می‌شود. در اینجا مواد در امتداد یک سطح ضعیف بطور جانبی تحت تنش قرار گرفته و متوالیا بصورت قطعاتی می‌شکنند. علل اصلی این نوع لغزش عبارت است از نیروهای آب نشستی و افزایش شیب و ارتفاع دامنه. این نوع گسیختگی را معمولا نمی‌توان با روشهای ریاضی پیش بینی کرد. زیرا از قبل نمی‌توان محل تشکیل اولین ترک و در نتیجه اولین قطعه را مشخص کرد. با این حال، چون در انواع خاصی از سنگ و خاک ایجاد می‌شود، تشخیص حالات ناپایدار بالقوه امکان پذیر است. گسترش جانبی معمولا به تدریج توسعه یافته و می‌تواند حجم زیادی داشته باشد.

این نوع گسیختگی در دره رودها رایج است و بطور مشخصی در رسهای سخت شکاف‌دار، شیلهای رسی و لایه‌های افقی یا کم شیب،، ممکن است ناگهانی باشد. در خلال گسترش پیشرونده، ترکهای کششی بار شده و پرتگاههایی ایجاد می‌شود. گسیختگی نهایی ممکن است تا سالها اتفاق نیافتد. که حاوی مناطق ضعیف ممتدی هستند، دیده می‌شود. واریزه‌هایی که به روی خاک برجا یا سنگ دارای شیب ملائم قرار گرفته‌اند، متوالیا بصورت گسترش جانبی گسیخته می‌شوند. نشانه این نوع گسیختگی در مراحل آغازین ترکهای کششی است، البته در برخی شرایط مثل بارگذاری ناشی از زمین لرزه

دانشنامه رشد - daneshnemeh.roshd.ir

ریشه لغوی: Sediment logy یا رسوب شناسی نام خود را از واژه لاتین Sediment گرفته است که به معنای رسوب کرده است.
دید کلی:
سنگهای رسوبی، از انباشت ذرات ناشی از خرد شدن انواع سنگهای دیگر بوجود آمده‌اند. این ذرات، معمولا به کمک نیروی گراویته، آب، باد و یا یخ به محل جدید خود منتقل شده و در آنجا به ترتیبی جدید نهشته می‌شوند. برای مثال، امواجی که به ساحل صخره‌ها برخورد می‌کنند، ممکن است که از این طریق، ذرات ریگ و شن دریا کنار دیگری را در همان نزدیکی فراهم آورند. این نهشته‌های ساحلی اگر سخت می‌شدند، سنگی رسوبی تشکیل می‌یافت. یکی از مهمترین خاصه‌های سنگهای رسوبی، لایه بندی رسوبات تشکیل دهنده آنهاست.

تاریخچه و سیر تحولی:

•  تا قبل از سال 1815 میلادی بیشتر مطالعات بر اساس چینه شناسی بود و از شکل هندسی، تعیین ضخامت و ارتباط جانبی رسوبات با یکدیگر استفاده می‌گردید. در سال 1815، ویلیام اسمیت نقشه زمین شناسی انگلستان را تهیه کرد و گسترش و قرار گرفتن توالی سنگهای رسوبی منطقه را با شکل نشان داد.

•  هنری سربی از سال 1859 از میکروسکوپ پلاریزان جهت مطالعه سنگهای رسوبی استفاده کرد و مقاله‌ای در سال 1879 در انجمن زمین شناسان لندن ارائه نمود که در آن اهمیت میکروسکوپ پلاریزان را در مطالعه سنگهای رسوبی بیان داشت، که این خود یکی از مهمترین پیشرفت‌های رسوب شناسی محسوب می‌شود. بر همین اساس هنری سربی به نام "پدر پتروگرافی" لقب گرفت.

•  در سال 1891 برای اولین مرتبه رسوبات عهد حاضر کف دریاها بوسیله کشتی چالنجز به سطح آب آورده شد و مورد مطالعه قرار گرفت. در سال 1919 ونتورت نیز مقاله‌ای در رابطه با اندازه و گردشدگی ذرات درسنگهای آواری ارائه کرد که قدم بسیار بزرگی در تقسیم بندی اندازه ذرات بوده است.

•  گرابو درسال 1904 مقالهای درباره طبقه‌بندی سنگها و بعدها در سال 1913 کتابی تحت عنوان "اصول چینه شناسی" نوشت که تمام مسائل رسوب گذاری تا زمان خود را در آن نیز عنوان نمود که این خود یکی از پیشرفتهای مهم در رسوب شناسی می‌باشد.

•  هنز کلوز در سال 1938 ساختمانهای رسوبی را مورد بررسی قرار داد و از مطالعه آنها میزان انرژی محیط و همچنین جهت حرکت رسوبات از منشا به حوضه رسوب گذاری را تفسیر نمود. در سال 1942، کینگ رخساره‌های مختلف رسوبی را تعبیر و تفسیر نمود بالاخره در سال 1952 گارلز به مطالعه ژئوشیمیایی رسوبات(اختصاصات فیزیک و شیمیایی مانند PH و Eh ) پرداخت. از آن زمان به بعد نیز تحقیقات زیادی در زمینه‌های مختلف رسوب شناسی توسط محققان این رشته در سراسر جهان انجام گردیده و یا در حال انجام است.

تقسیم بندی کلی ذرات رسوبات:

•  ذرات آواری:

ذرات تشکیل دهنده این گروه از تخریب سنگهای موجود در سطح زمین حاصل شده‌اند. این ذرات باید دارای مقاومت مکانیکی و ثبات شیمیایی زیادی در مقابل عمل هوازدگی باشند تا در رسوبات باقی بمانند، زیرا اگر مقاومت آنها کم باشد در منشا یا بعد از رسوبگذاری تجزیه و کانیهای جدید به ویژه "رسی" را به وجود می‌آورند. ذرات آواری خود به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:

o  ذرات آواری غیر آلی، مانند: کوارتز و فلدسپات

o  ذرات آواری آلی یا کربندار، مانند: کروژن

•  ذرات جامد شیمیایی و بیوشیمیایی:

این ذرات از تخریب سنگهای قدیمه حاصل شده‌اند و درون حوضه رسوبی بر اثر فعل و انفعالات شیمیایی و بیوشیمیایی تشکیل گردیده‌اند. این گروه خود به دسته های زیر تقسیم می‌شود:

o        خرده‌های اسکلتی

o        دانه‌های غیر اسکلتی کربنات کلسیم

o        کانیهای تبخیری که به طور فیزیکی حمل شده اند

o        گلاکونیت

کاربرد رسوب شناسی:

•  مهمترین کاربرد رسوب شناسی در ارتباط با اکتشاف منابع طبیعی از قبیل نفت و گاز می‌باشد، در گذشته بیشتر کمپانیهای نفتی برای کشف مخازن در جستجوی طاقدیسها بودند، اما با پیشرفت زمان به این نتیجه رسیدند که علاوه بر نفتگیرهای ساختمانی، نفتگیرهای چینه شناسی نیز از اهمیت خاصی برخوردار است.

زیرا در این گونه نفتگیرها سنگهای با تخلخل و نفوذپذیری زیاد به طور جانبی و عمودی به سنگهای با نفوذپذیری کم تبدیل می‌شوند و از حرکت نفت و گاز به طرف بالا جلوگیری می‌کنند.

•  یکی دیگر از کاربردهای مهم رسوب شناسی در رابطه با روش لرزه نگاری، مطالعه طبقات رسوبی در زیر سطح زمین است. بدین وسیله میتوان محیط رسوبی، ارتباط جانبی طبقات و همچنین توالی عمودی رسوبات را تعبیر و تفسیر نمود.

•  از مطالعات رسوب شناسی می‌توان در رابطه با کارهای اکتشافی زغال سنگ استفاده کرد و گسترش وضعیت لایه‌های زغالی را تعبیر و تفسیر نمود.

•  بعضی از کانیهای فلزی مانند سرب و روی بطور محدود در سنگهای رسوبی میزبان، نظیر ریفها یا رسوبات جلبکی فسیل شده، وجود دارند. بنابراین درک رسوب شناسی به اکتشاف سرب و روی در این گونه سنگها کمک فروانی می‌کند.

•  اورانیوم و پلاسرهای مختلف در داخل رسوبات رودخانه‌ای قدیمه تجمع یافته‌اند، بنابراین با استفاده از مطالعات رسوب شناسی می‌توان محیط رسوب گذاری سنگهای رسوبی حاوی اورانیوم و پلاسرها را تعبیر و به اکتشاف این گونه مواد کمک فراوانی نمود.

هرچند در پروژه‌های سدسازی پایه تمام محاسبات بر تضمین موفقیت اجرای سد قرار دارد اما با وجود این مطلب تعدادی از سدها با مشکلاتی در زمان اجرا و بهره‌برداری مواجه می‌شوند. در ایران نیز عدم موفقیت برخی از سدها کاملاً مشهود است كه بارزترین آنها سد لار (واقع در شمال شرق تهران) می‌باشد. هرچند ظرفیت مخزن سد تقریباً یک میلیارد متر مكعب می‌باشد ولی از زمان بهره‌برداری در سال 1359 تاکنون کمتر از 3/1 مخزن پر شده است و روزانه در حدود یک میلیون مترمكعب فرار آب وجود دارد. سدهای دیگر کشور از  جمله سد لتیان، 15 خرداد، مارون، جیرفت و سفید رود نیز با مشکلاتی مواجه هستند كه مهمترین آنها فرار آب و یا پر شدن مخزن به وسیله رسوبات می‌باشد.

 عوامل مؤثر در انتخاب ساختگاه سد
موفقیت یک سد در درجه اول به انتخاب صحیح ساختگاه آن بستگی دارد. در انتخاب محل یک سد لازم است كه دو شاخص اصلی در نظر گرفته شود،
1- تأمین پایداری بدنه و مخزن
2- آب‌بندی محدوده احداث سد.

عوامل متعددی در انتخاب ساختگاه یک سد مؤثر می‌باشند كه مهمترین آنها عبارتند از : شرایط توپوگرافی، ساختارهای زمین‌شناسی و وضعیت حوزه آبریز . تأثیر هر کدام از این عوامل در انتخاب ساخت گاه سد به شرح زیر می‌باشد.

 شرایط توپوگرافی
ناهمواری ‌های سطح زمین و مورفولوژی آن معمولاً توسط نقشه‌های توپوگرافی نشان داده می‌شوند. بهترین موقعیت برای احداث سد معمولاً جایی انتخاب می‌شود كه یک دره تنگ به وسیله یک دره باز در سمت بالادست دنبال شود. دره تنگ معرف استقامت بالای سنگ می‌باشد كه در مقابل جریان آب رودخانه مقاومت بیشتری را نشان داده و دره باز محل مناسبی جهت مخزن می‌باشد كه ظرفیت ذخیره‌سازی آب را بالا می‌برد.

 تأثیر شرایط توپوگرافی در انتخاب ساختگاه سد

 ساختار زمین‌شناسی
ساختار زمین‌شناسی یک محل به وسیله عواملی همچون امتداد و شیب لایه‌ها، ساختمان‌های چین‌خورده، گسلها و درزه‌ها کنترل می‌شود كه به شرح زیر مورد بررسی قرار می‌گیرند:

امتداد لایه‌ها
در محل هایی كه لایه‌بندی سنگ مشخص باشد بهتر است محل احداث سد جایی انتخاب شود كه محور سد موازی با امتداد لایه‌ها و یا دارای زاویه کمتری با امتداد لایه‌ها باشد.

       
امتداد لایه‌ها در انتخاب ساختگاه سد

علت این انتخاب را می‌توان در موارد زیر توجیه كرد:
الف) در صورتی كه محور سد دارای زاویه کمتری با امتداد لایه‌ها باشد امکان دور ماندن از نقاط ضعف بیشتر است.
لازم به ذکر است كه نقاط ضعف مورد بحث را می‌توان به شرح زیر بیان داشت.:

- لایه‌های سنگی سست و ضعیف مانند سنگهای شیلی و مارنی

- لایه‌های سنگی دربر گیرنده حفرات و دیگر پدیده‌های كارستی حاصل از انحلال توده سنگ

- لایه‌های سنگی کاملاً خرد شده و یا کاملاً هوا زده شده.

- گسلها و مناطق گسله كه عموماً با خردشدگی و شکستگی ‌های زیاد همراه می‌باشد.

ب) در صورتی كه محور سد موازی با امتداد لایه‌ها باشد سنگهایی با شرایط و خصوصیات یکسان در محدوده تكیه‌گاهها و پی سد قرار می‌گیرند. بنابراین سنگها رفتار مشابهی در طول محل بار گذاری خواهند داشت و پایداری سد بیشتر خواهد بود. در چنین شرایطی طراحی سد نیز ساده‌تر خواهد بود.

ج) در صورتی كه محور سد موازی با امتداد لایه‌ها باشد امکان فرار آب کمتر است. دلیل آن به این صورت است كه لایه‌ها در جهت عمود بر مسیر جریان آب قرار داشته و نفوذ پذیری در آن جهت کاهش می‌یابد.

شیب لایه‌ها

به طور كلی بهتر است محل احداث سد جایی انتخاب شود كه جهت شیب لایه‌ها به سمت بالا دست باشد یا به عبارت دیگر جهت شیب لایه‌ها در جهت عکس جریان آب باشد.

تأثیر جهت شیب لایه‌ها در انتخاب ساخت گاه سد

 برای توصیه این انتخاب می‌توان به موارد زیر اشاره كرد:

الف- از آنجا كه معمولاً تراوش آب در جهت سطوح لایه‌بندی صورت می‌گیرد بنابراین در صورتی كه جهت شیب سطوح لایه‌بندی به سمت بالا دست باشد امکان فرار آب کمتر است و محل احداث سد از شرایط آب‌بندی بهتری برخوردار می‌باشد.

ب- پایداری پی و تكیه‌گاههای سد ببیشتر است زیرا كه قسمت اعظم بارهای وارده بر سطوح لایه‌بندی به سمت بالادست منتقل می‌شود.

در صورتی كه شیب لایه‌ها به سمت پائین دست باشد امکان فرار آب بیشتر و ناپایداری سطوح لایه‌بندی بیشتر خواهد بود و در نهایت پایداری بدنه سد نیز در معرض خطر قرار می‌گیرد.

 
چین خوردگی

نقش ساختمان‌های چین‌خورده در انتخاب محل احداث یک سد را می‌توان با توجه به موارد زیر بیان داشت.

الف- بهتر است محل احداث سد جایی انتخاب شود كه محور سد موازی با محور چین باشد و ساختمان چین‌خورده از نوع طاقدیس باشد.

   تأثیر چین خوردگی در ساختگاه سد

 ب- در صورتی كه محور سد عمود بر محور طاقدیس و یا ناودیس باشد لازم است كه جهت شیب لایه‌ها در محل احداث سد در نظر گرفته شود. در هر دو حالت جهت شیب لایه‌ها به سمت بالادست است. اگر سنگ‌های تشکیل دهنده اینگونه ساختمانهای چین‌خورده از شرایط خوبی با توجه به استقامت و آب‌بندی برخوردار باشند می‌توانند ساخت گاه مناسبی برای احداث یک سد در نظر گرفته شوند.

محور سد عمود بر محور چین خوردگی

 وضعیت حوزه آبریز:

محل احداث سدها معمولاً در قسمت انتهایی یک حوزه آبریز انتخاب می‌شوند بدین ترتیب حجم بیشتری از آب ذخیره و یا کنترل می‌شود.. در جایی كه رودخانه‌ها جریان فصلی دارند و سدهای ساخته شده اغلب از نوع مخزنی، تنظیمی و یا حفاظتی می‌باشند. به عنوان مثال می‌توان به سدهای كرج، جیرفت، ساوه، علویان و درود زن اشاره نمود.

در جایی كه رودخانه‌ها جریان دائمی داشته باشند احداث سد در قسمتهای مختلف مسیر رودخانه وجود دارد و سدهای احداث شده اغلب از نوع سدهای نیروگاهی و یا مخزنی هستند به عنوان مثال می‌توان از سدهای كارون 1، كارون 3، كارون 4، سد کرخه، سد استور و سد منجیل نام برد.

عوامل مؤثر در انتخاب نوع سد

سدها با توجه به نوع مصالح مورد استفاده و شکل ساختمان آنها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. انتخاب نوع سد معمولاً طوری صورت می‌گیرد كه بیشترین سازگاری را با محیط اطراف خود به وجود می‌آورد و در این شرایط است كه موفقیت سد تضمین می‌گردد.

دره‌ها معمولاً در اثر عملکرد پدیده‌های مختلف زمین‌شناسی شکل می‌گیرند. شکل یک دره می‌تواند در انتخاب نوع سد نقش عمده‌ای داشته باشد در طرحهای مهندسی سد دره‌ها با در نظر گرفتن دو شاخص زیر معرفی می‌شوند:

الف- پهنای دره در محل تاج سد (B)

ب- عمق دره در محل احداث سد (H)

یکی از روش‌های ساده برای طبقه‌بندی دره‌ها، طبقه‌بندی آنها با توجه به روش توماس B/H می‌باشد. دره‌ها از نظر شکل به سه مجموعه زیر تقسیم می‌شوند:

1- دره عمیق Gorge Valley دره‌ای است كه در آن B/H کمتر از 3 می‌باشد.

2- دره تنگ Narrow Valley دره‌ای است كه در آن B/H بین 3 تا 6 می‌باشد.

3- دره باز Wide Valley دره‌ای است كه در آن B/H بیش از 6 می‌باشد.

استقامت زمین

یکی از عوامل مؤثر در استقامت زمین محل اجرای پروژه، خواص مهندسی سنگ‌ها و خاکهای منطقه احداث سد است. ظرفیت باربری یکی از شاخصهایی است كه به این عوامل بستگی دارد و می‌توان به وسیله آن استقامت زمین را مورد سنجش قرار داد. جدول زیر الگویی مناسب برای احداث یک سد با در نظر گرفتن ظرفیت باربری مجاز زمین می‌باشد:

با بررسی جدول فوق به تفاوت ظرفیت باربری در مورد انواع سدها آشنا می‌شویم. سدهای خاکی با داشتن سطح قاعده وسیعتر سبب پراکنده شدن بار سد در گستره وسیع‌تری می‌شوند و در نتیجه واحد سطح کمتری خواهیم داشت.

و در مقابل سدهای بتنی قوس مضاعف به صورت بالعکس عمل می‌كنند. بنابراین خواص باربری زمین در انتخاب نوع سد با توجه به شکل ساختمانی آن و کوه انتقال نیرو نقش عمده‌ای پیدا می‌كنند.

علاوه بر موارد مذکور شاخصهای دیگر مهندسی سنگها و خاکها از قبیل مقاومت‌های ترا کمی، برشی و کششی، مدول الاستیسیته، ضریب پواسون و همچنین عوامل مختلفی نظیر میزان هوا زدگی، درصد اشباع شدگی و موارد دیگری كه در جداول زیر طبقه‌بندی شده‌اند می‌توانند نقش اساسی در روند اجرای پروژه ایفا کنند.

در پایان می‌توان به موارد دیگری نیز اشاره کرد كه نقش مهمی در تصمیم‌گیری‌های اولیه مبنی بر آغاز پروژه ایفا می‌كنند از این قبیل موارد می‌توان به انتخاب نوع سد و موقعیت جغرافیایی آن و نکات دیگری اشاره کرد كه از نقطه نظر فراوانی، مصالح مورد بررسی‌های اولیه قرار می‌گیرند كه چه بسا همین بررسی‌ها نیز پروژه‌ای را صرفاً به علت مناسب نبودن بازدهی به طور کامل متوقف کند.

برای تفهیم بهتر این موضوع در جدول زیر به یکی از شاخه‌های عوامل یاد شده اشاره شده است. به این صورت كه به مقایسه حجم مصالح مصرفی سدهای بتنی قوسی و سدهای خاکی پرداخته شده است.

با ذکر عوامل یاد شده مشاهده می‌شود كه حتی اگر جزئی‌ترین موارد در هر کدام از این زیرشاخه‌ها با بی‌تفاوتی و یا کمرنگ جلوه دادن آن مواجه شود چه بسا خسارات فراوانی را در پروژه‌های گوناگون باید متحمل شویم. با طبقه‌بندی این عوامل می‌توان آنها را به صورت كلی به چند بخش تقسیم کرد تا یک نمای كلی از عوامل مؤثر در مطالعات زمین‌شناسی ساخت. سد در ذهن ایجاد شود.

- محوریت بررسی‌های زمین‌شناسی در آغاز پروژه

- نقش زمین‌شناسی مهندسی در انتخاب ساخت گاه و نوع سد

- مطالعات مناسب در طراحی پرده آب‌بند و انتخاب روش صحیح جهت مهار تراوش آب در محدوده سد

- ارزیابی پایداری دامنه‌ها در محدوده سد و مخزن سد با استفاده از ویژگی‌های زمین‌شناسی

همچنین در پایان پیشنهاد می‌شود كه با توجه به تجارب به دست آمده در پرداخت هزینه‌های هنگفت و روشن‌شدن اهمیت مطالعات زمین‌شناسی قبل از اجرای پروژه‌ها به این مسئله بهای بیشتری داده شود. تا حداقل، شرایط اولیه برای اجرای یک پروژه كه همانا ایجاد امنیت اقتصادی در اجرای آن می‌باشد به صورت نسبی تأمین شود.

منبع: وبلاگ عمران بوعلی - civilbasu.persianblog.ir

ریشه لغوی
زمین شناسی مهندسی از دو کلمه Engineering به معنی مهندسی و Geology به معنی زمین شناسی گرفته شده است.
دید کلی
زمین شناسی مهندسی ضمن بررسی تاثیر «محیط زمین شناسی» بر سازه‌های مهندسی یا زمین شناسی مهندسی، راه‌حلهای مناسبی جهت کاهش یا برطرف نمودن خطرات احتمالی ارائه می‌دهد. باید توجه داشت که محیط زمین شناسی اطراف یک سازه به دو صورت با آن در ارتباط است. یکی توسط مصالح زمین شناسی، یعنی سنگ، خاک و آب، دیگری فرآیندها و مخاطرات زمین شناسی مثل سیل، زمین لرزه، حرکات دامنه‌ای و مانند آن. برخی از مولفین زمین شناسی مهندسی را سهوا به جای «ژئوتکنیک» به کار می‌برند. بطور کلی زمین شناسی مهندسی به توسط روشهای اکتشافی متنوع تاثیر محیط زمین شناسی اطراف را بر سازه مهندسی یا پروژه عمرانی تعیین می کند. همچنین نقش احداث سازه را در تحریک و تغییر رفتار زمین مشخص می سازد.

تاریخچه و سیر تحولی
 از قرنها پیش معماران و سازندگان بناها بر این نکته معترف بودند که برای جلوگیری از نشست، کج شدن یا فرو ریختن ساختمانشان محتاج آگاهی از شرایط زمین هستند. البته ساختمانهای قدیمی همواره با توجه به تجربیات سازنده بنا و اغلب به روش آزمون و خطا احداث می‌شد. در سال 1776 و زمانی که «کولن» برای اولین بار تئوریهای مربوط به فشار زمین را ارائه داد، استفاده از روشهای تحلیلی در بررسی زمین آغاز شد.

بررسی‌های کولن بر روی دیواره‌های حائل نشان داد که وقتی دیوار حائلی کج می‌شود، گوه‌ای از خاک ناپایدار در پشت آن ایجاد می‌گردد که یک طرف آن، دیوار و سمت دیگر آن یک سطح گسیختگی است. کولن فشار اولیه وارده به دیوار را به وزن گوه و مقاومت برشی در امتداد سطح برش، که برحسب اصطکاک داخلی بیان نمود، مربوط کرد. در سال 1871 «اتو مور» فرضیه‌ای عمودی برای مقاومت مصالح زمین شناسی در برابر گسیختگی ارائه داد.


• سالها گذشت تا آنکه «ترزاقی» مکانیک خاک را به صورت شاخه‌ای از مهندسی عمران مطرح نمود. دانش مکانیک خاک با اولین کنفرانس بین المللی در مورد مکانیک خاک و مهندسی پی که در سال 1936 میلادی در دانشگاه هاروارد آمریکا برگزار شد، در سطح جهانی تثبیت گردید.

• از سالهای دور مهندسان و زمین شناسان مفاهیم مربوط به رفتار مکانیکی سنگها را در معدن‌کاری و صنعت نفت به کار می‌گرفتند، ولی این رشته تا اوایل دهه 60 میلادی مخصوصا تا سال 1996 که اولین کنفرانس بین المللی مکانیک سنگ در شهر لیسبون پرتغال برگزار شد، هنوز به طور رسمی به عنوان شاخه‌ای از دانش مهندسی به حساب نمی‌آمد.

• واژه «ژئوتکنیک» اولین بار در سال 1948 میلادی توسط انستیتوی مهندسان ساختمان بریتانیا به کار گرفته شد و به تدریج مفهوم آن غنای بیشتری یافت، تا اینکه در سال 1974 «مهندسی ژئوتکنیک» به عنوان رشته‌ای خاص توسط انجمن مهندسان ساختمان ایالات متحده امریکا نیز به رسمیت شناخته شد. امروزه واژه ژئوتکنیک به مفهوم مجموعه‌ای مشتمل بر سه دانش مکانیک خاک، مکانیک سنگ و زمین شناسی مهندسی به کار گرفته می‌شود.


مفاهیم کلیدی زمین شناسی مهندسی
زمین و سازه‌های مهندسی :
سازه‌های مهندسی صرف نظر از آن که ما آن را مجموعا «محیط شناسی» می‌نامیم، تاثیر می‌پذیرند. شاید بتوان عناصر تشکیل دهنده محیط زمین شناسی را به نحو زیر به چهار جز مختلف تقسیم کرد:

• «فرآیندهای زمین شناسی»، چون فرسایش، رسوب گذاری، زمین لرزه و آتشفشان
• «ساختمانهای زمین شناسی»، چون لایه بندی، گسلها، کوه یا دره یک رود
• «مواد زمین شناسی»، چون سنگ و خاک و آب و هوا
• «زمان»، که همه چیز در ارتباط با آن در تغییر دائم است.

مواد و مصالح زمین شناسی از دیدگاه مهندسی
مواد جامد و طبیعی تشکیل دهنده، بخشهای خارجی زمین را به دو گروه اصلی سنگ و خاک تقسیم می‌کنند.


• سنگ :
از نقطه نظر زمین شناسی، سنگ به موادی از پوسته زمین اطلاق می‌شود که از یک یا چند کانی که با یکدیگر پیوند یافته‌اند، درست شده است.

• خاک :
خاک توده‌ای از ذرات یا دانه‌های منفصل یا دارای پیوند سست است که بر اثر هوازدگی سنگ بطور بر جا تشکیل شده است درجه سخت و سنگ شدگی خاک ناچیز تا صفر بوده و در بسیاری موارد حاوی مواد آلی است و گیاهان می‌توانند بر روی آن رشد کنند.

• ژئودینامیک :
یکی از وظایف مهم زمین شناسی مهندسی تشخیص احتمال وقوع فرآیندهای ژئودینامیکی، مثل سیل و زمین لرزه، که شاید بتوان آنها را «بلایای زمین شناسی» نیز نامید، قادرند ضمن ایجاد تلفات جانی، خسارات جبران ناپذیری نیز به سازه مهندسی وارد آورند. مهندسانی که در پروژه‌های عمرانی و ساختمانی فعالیت دارند، باید از شرایط طبیعی که منجر به بروز این مشکلات می‌شود، آگاهی داشته باشند، تا به این وسیله بتوانند احتمال رخداد هر یک از آنها را در محدوده سازه مورد نظر برآورد نمایند.


نقش زمین شناسی مهندسی و مسئولیت‌های حرفه‌ای
زمین شناسی مهندسی واقعیت‌های علمی مشاهده شده یا اندازه گیری شده را که سرشت فیزیکی یگانه پوسته زمین را توصیف می‌کند به صورت اطلاعات زمین شناسی در می‌آورد و این اطلاعات را بر تشخیص مرز محدودیت‌های مهم فیزیکی که می‌تواند در طراحی، ساخت و نگهداری هر پروژه مهندسی موثر باشد به دانسته‌های مهندسی تبدیل می‌کند. زمین شناسی مهندسی با ایفای این نقش ویژگیهای زمین شناختی محل اجرای پروژه را که در صورت داشتن شرایط نامطلوب سبب افزایش هزینه و در صورت داشتن شرایط مطلوب سبب کاهش هزینه خواهند شد، مشخص می‌کند. بدین ترتیب زمین شناسی مهندسی را می‌توان صاحب حرفه‌ای دو سویه نگر در نظر گرفت که از یک سو فرآیندهای زمین شناسی را در نظر دارد و از طرفی محصولات مهندسی مورد نظر اوست. بطورکلی مسئولیت‌های حرفه‌ای او را بصورت زیر می‌توان خلاصه کرد:

• توصیف محیط زمین شناختی مربوط به پروژه مهندسی
• توصیف مواد زمین، توزیع آنها، و ویژگیهای فیزیکی- شیمیایی آنها
• استنتاج پیشینه رویدادهای موثر در زمین مواد
• پیش بینی رویدادهای آتی و شرایطی که می‌تواند ایجاد شود.
• توصیه مواد معرف برای نمونه برداری و آزمون
• توصیه نحوه‌های کار و عمل با مواد و فرآیندهای گوناگون زمین، توصیه یا ارائه معیارهای طراحی استخراج بخصوص در مورد زاویه شیبهای برش در موادی که آزمون مهندسی آنها نامناسب بوده است، یا در جاهایی که عناصر زمین شناسی عامل کنترل پایداری هستند.
• وارسی حین کار ساختمانی برای تحقیق شرایط.

ایران سازه - iransaze.ir

این پلاژیوکلازها که خیلی کمتر زونه هستند معمولا دارای ماکل آلبیت و همچنین ماکل آلبیت و کارلسبارد تواما در آنها دیده می‌شود. ما کل پرکلیین نیز در این پلاژیوکلازها ظاهر می‌شود.

کانیهای فرومنیزین گابروها

پیروکسن‌های گابروی معمولی اوژیت و دیو پسیدیک می باشد. انکلوزیونهای ایلمنیت و سایر اکسیدهای آهن در پیروکسن‌ها ممکن است تولید ساخت شالیدن بنماید. در نوریت‌ها و هیپریت‌های هیپرتین مهمترین کانی تیره رنگ می‌باشد و ممکن است دارای پلئوکروشیم باشد، انستاتیت نیز گاهی دیده می‌شود. الیوین این سنگها معمولا از نوع متوسط است ولی در بعضی گابروها که دارای آهن زیاد می‌باشند از نوع فایالیت می‌باشد.

سنگ های الیوین گابرو و تروکتولیت کمیاب تر از گابروهای پیروکسن‌دار است و به همین ترتیب الیوین نوریت‌ها از نوریت‌هاییگر کمیاب‌تر است. گابروهایی که دارای هورنبلند بصورت کافی اولیه باشد فقط در نواحی محدودی یافت می‌شود ولییه که در نتیجه جانشینی پیروکسن‌ها بوجود آمده باشد زیاد دیده می‌شود. رنگ هونبلندهای اولیه قهوه‌ای در گاهی سبز رنگ است در صورتی که رنگ هورنبلندهای ثانویه سبز یا سبز روشن می‌باشد. د هورنبلند ثانو

کانیهای فرعی

بیوتیت به عنوان کانی فرعی در بعضی انواع گابروها دیده می‌شود و در برخ نوریت‌ها و گابروها به حدی زیاد است که می‌توان آن را جزء کانیهای عادی سنگ دانست. کوارتز نیز ممکن است به مقدار خیلی کم در این سنگها ظاهر شود(مخصوصاٌ در نوریت‌ها و هورنبلند گابروها) . در برخی گابروها که به نام کوارتز گابرو نامیده می‌شود ، کوارتز مقدارش به حدی است که می‌توان به آن کانی شاخص اطلاق کرد.
مهمترین کانیهای فرعی این سنگها عبارتند از: آپاتیت ، منیتیت ، ایلمنت و اسپنیل و به مقدار کمتری پیریت ، پیروتین ، گروناها ، اسفن و اثری از فلدسپاتوئیدها نیز در انواع قلیایی این سنگها دیده می‌شود.
کرومیت به عنوان کانی فرعی در انواع تروکتولیت‌هادیده می‌شود. بعضی از نوریت‌ها دارای سیلیملنیت ، آندالوزیت ، کوردیریت و گرونا است که بیشتر ممکن است از سنگهای همبر سنگ اضافه شده باشد.

دگرسانی گابروها

پلاژیوکلازها دگرسان شده تبدیل به آلبیت و زوئیزیت و یا سایر کانیهای دسته اپیدوت می‌شود. پیروکسن‌ها که ممکن است آمفیبول جانشین آنها شده باشد دگرسان شده به کلریت ، تالک و سرپانتین تبدیل می‌شوند. الیوین در اثر دگرسانی به سرپانتین و مانیتیت تبدیل می‌گردد.

ساخت و بافت گابروها

گابروها معمولا دارای بافت دانه‌ای با دانه‌های متوسط تا درشت و نیم شکل‌دار هستند. بافت پگماتیتی خیلی به ندرت در این سنگها دیده می‌شود. بافت پورفیری کمیاب است ولی بافت گنیسی و نوار ممکن است دیده شود. هم پلاژیوکلازها و هم الیوین‌های این سنگها ممکن است کم و بیش بصورت موازی باهم قرار گرفته باشند. یکی دیگر از بافت‌های معمولیین سنگها بافت افی تیک است که در آن تعدادی بلور نسبتا ریز پلاژیوکلاز در داخل بلور درشت پیروکسن دیده می شود و معرف تبلور همزمان این دو کانی در سنگ است.
در این سنگها بافت اربیکولار نیز گاهی دیده شده است. در برخی از توده‌های نفوذی گابرو بافت و درشتی دانه‌ها و ترکیب سنگ ممکن است از یک نقطه به نقطه دیگر تغییر فاحشی داشته باشد. در گابروها معمولا آلبیت منیتیت شکل‌دار و پیروکسن و الیوین و پلاژیوکلازها نیمه شکل‌دار می‌باشد و اگر کوارتز وارتوز وجود داشته باشد فضای باقیمانده بین سایر دانه‌ها را پر می‌کند. ساخت کرونا یا تاجی یا نوارهای حاصله در نتیجه فعل و انفعال شیمیایی ماگمایی باقی مانده رویین دسته از سنگها بخصوص دور الیوینها و منیتیت‌ها و پیروکسن‌ها مخصوصا وقتی در همبری پلاژیوکلازها قرار گرفته باشد خیلی زیاد دیده می‌شود. ا بلور در ا

محل تشکیل گابروها

گابرو ونوریت معمولا در حاشیه باتولیتها و بصورت توده‌های نفوذی که در اولین مراحل باتولیت‌های مرکب بوجود می‌آید و همچنین بصورت توده‌های نفوذی مستقل که ممکن است مطبق نیز باشد. همچنین ممکن است به صورت طبقاتی در بین توده‌های مطبق پریدوتیتی دیده شوند.
تروکتولیت‌ها همراه با پریدوتیت‌ها ظاهر می‌شوند. انورتوزیت‌ها نیز ممکن است بصورت توده‌های نفوذی بزرگ که اکثرا در پرکامبرین تشکیل شده است و پلاژیوکلاز آنها لابرادوریت یا آندزین است. و یا بصورت توده‌هایی در لوپولیت‌های پریدوتیتییوکلاز آنها از نوع بیتونیت است و به صورت توده‌های محدودی که در اثر عمل سگوگالیون در سنگهای گابرویی بوجود می‌آیند. که پلاژ

 كاربرد

گابرو هم به عنوان سنگ لاشه (در جاده سازی، ساخت تونل و پل سازی) و هم به عنوان سنگ تزئینی و نما در فضاهایی و بیرونی ساختمانها كاربرد دارد. در اكثر كشورهای جهان این نوع سنگ در صورت آلتره نبودن یكی از بهترین انواع سنگ ساختمانی محسوب می شود. درون

منبع: minersdatabase.blogfa.com
       به نقل از وبلاگ اسماعیل محمدی - mohandesi-sakhteman.blogfa.com

سنگ از نظر زمین‌شناسان به ماده‌ى سازنده‌ى پوسته‌ و بخش جامد سست‌ کره‌ى زمین گفته مى‌شود. سنگ‌ها از یک یا چند کانى درست شده‌اند و از نظر چگونگى پدید آمدن در سه گروه سنگ‌هاى آذرین، سنگ‌هاى رسوبى و سنگ‌هاى دگرگونى جاى مى‌گیرند. سنگ‌هاى آذرین از سرد شدن گدازه‌ى آتش‌فشان‌ها به وجود مى‌آیند. سنگ‌هاى رسوبى پیامد فرسایش سنگ‌ها و انباشته شدن رسوب‌ها در دریاها هستند. هنگامى که سنگى در فشار و گرماى زیاد قرار گیرد، سنگ دگرگونى پدید مى‌آید.

منبع: وبلاگ انجمن عمران و معماری ایران - irbeton.blogfa.com