شناسایی مخاطرات زمین شناسی شهر زرند با استفاده ازخصوصیات ژئوتکنیکی و ژئوفیزیکی خاک ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری زمین‌شناسی مهندسی، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد مدعو، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 استاد، گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

مطالعه بر روی چینه‌شناسی زیرسطحی برای غلبه بر ماهیت پیچیده زیر سطح زمین با ساخت مدل‌های سه‌بعدی زمین‌شناسی در دهه‌های اخیر توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. در بسیاری از مناطق شهری مدل‌های فضایی سه‌بعدی معینی تهیه ‌شده‌اند که برای پیش‌بینی شرایط زمین، کاهش خطر و عدم اطمینان در برنامه‌ریزی شهری کاربرد دارند. در این پژوهش، از تجزیه‌وتحلیل‌های زمین‌شناسی، ژئوتکنیکی و ژئوفیزیکی بر اساس داده‌های جمع‌آوری‌شده از 20 گمانه ژئوتکنیکی و 29 سونداژ ژئوالکتریک در گستره شهر زرند استفاده شد. با تخمین آماری پارامترهای ژئوتکنیکی و ژئوفیزیکی خاک مانند حد روانی LL%، شاخص خمیری PI%، درصد رطوبت w%، وزن واحد حجم خشک γd، مقاومت برشی خاک C,ϕ◦، مقاومت نفوذ استاندارد اصلاح‌شده N (60) و مقاومت الکتریکی زمین Ωm و بهره‌گیری از روش درون‌یابی کریجینگ، نقشه‌های دوبعدی و توزیع فضایی سه‌بعدی خصوصیات خاک تهیه شدند که از آن‌ها برای شناسایی خاک‌های مسئله‌دار استفاده گردید. توزیع فضایی و برش‏ های ایجادشده لایه خاک تا عمق 15 متر‏ بر اساس طبقه‌بندی یونیفاید نشان می‌دهد خاک‌های شهر زرند از نوع CL، CL-ML، SC, SC-SM و ML می‏باشد. در محدوده موردمطالعه تلفیق نتایج بافت غالب خاک، وزن واحد حجم خشک و معیار آیین‌نامه (2002) ASTM نشان می‌دهد که این خاک‌ها در محدوده رمبندگی متوسط قرار می‌گیرند. همچنین بر اساس نقشه خورندگی خاک که با بهره‌گیری از درصد رطوبت و سطوح هم مقاومت الکتریکی زمین تا عمق میانگین 4 متر تهیه شد، خاک‌های سطحی مطابق با استاندارد BS-7361 و استاندارد ASTM STP 1013 عمدتاً در محدوده خورندگی متوسط و شدید ارزیابی شدند.

کلیدواژه‌ها


Aghamolaie, I., Lashkaripour, G.R., Ghafoori, M. Hafezi Moghadas, N., 2019. 3D geotechnical modeling of subsurface soils in Kerman city, southeast Iran. Bulletin of Engineering Geology and the Environment 78, 1385–1400.
Asa, E., Saafi, M., Membah, J., Billa, A., 2012. Comparision of linear and nonlinear kriging methods for characterization and interpolation of soil data. Journal of Computing in Civil Engineering, ASCE, 11- 8.
ASTM D 5333., 2002. Standard test method for measurement of collapse potential of soils. Annual book of ASTM Standards 04, 1197–1199.
ASTM D2435/D2435., 2020. Standard Test Methods for One-Dimensional Consolidation Properties of Soils Using Incremental Loading.
ASTM STP 1013., 1989. Effects of Soil Characteristics on Corrosion. American Society for Testing and Materials, Philadelphia.
BS 7361-1., 1991. Cathodic Protection Part 1: Code of Practice for Land and Marine Applications. 
Crawford, M.M., Zhu, J., Webb, S.E., 2015. Geologic, geotechnical, and geophysical investigation of a shallow landslide, eastern Kentucky. Environmental and Engineering Geoscience 21(3), 181–195.
Daneshmand, V., Mosavvari, F.,   Mahmudi Gharaii, M.H., Ghasemi, A., 1995. Zarand Geological map 1:100000 Geological Survey and Mineral Exploration Organization (in Persian).
De Beer, J., Price, S.J., Ford, J.R., 2012a. 3D modeling of geological and anthropogenic deposite at the world Heritage Site of Bryggen in Bergen, Norway. Quatern International 251, 107-116.
De Rienzo, F., Oreste, P., Pelizza, S., 2008. Subsurface geological–geotechnicalmodelling to sustain underground civil planning. Engineering Geology 96, 187–204.
Di Maio, R., Fabbrocino, S., Forte, G., Piegari, E., 2014. A three-dimensional hydrogeological– geophysical model of a multi-layered aquifer in the coastal alluvial plain of Sarno River (southern Italy). Hydrogeology Journal 22(3) 691–703.
Di Maio, R., Piegari, E., 2011. Water storage mapping of pyroclastic covers through electrical resistivity measurements. Journal of Applied Geophysics 75, 196–202.
Escalante, E., 1957. Concert of underground corrosion, National Bureau of Standard 4- No/579, reprinted by NACE
Ford, J., Burke, H., Royse, K., Mathers, S., 2008. The 3d geology of London and the Thames gateway: A modern approach to geological surveying and its relevance in the urban environment. In 2nd European Conference of International Association of Engineering Geology, Euroengeo 2008, Madrid, Spain.
Giocoli, A., Stabile, T.A., Adurno, I., Perrone, A., Gallipoli, M.R., Gueguen, E., Norelli, E., Piscitelli, S., 2015. Geological and geophysical characterization of the southeastern side of the High Agri Valley (southern Apennines, Italy). Nat. Natural Hazards and Earth System Sciences 15, 315–323.
Hettiarachchi, H., Brown, T., 2009. Use of SPT blow counts to estimate shear strength properties of soils: energy balance approach. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental 135, 830–834.
In Berg, R., Mathers, S., Kessler, H., Keefer, D., 2011. Synopsis of Current Three-dimensional Geological Mapping and Modeling in Geological Survey Organizations, Illinois State Geological Survey and British Geological Survey, 42–47.
Jones, N.L., Wright, S.G., 1993. Subsurface characterization with solid models. J.Geotechical. Engineering. 119, 1823–1839.
Karim P.G.M.F., 2018. The Challenges of Geotechnical Exploration for a Sustainable Urban Development and Engineering Geological Risk Reduction in Bangladesh, International Association for Engineering Geology and the Environment (IAEG).
Kessler, H., Mathers, S., Sobisch, H.-G., 2009. The capture and dissemination of integrated 3D geospatial knowledge at the British Geological Survey using GSI3D_ software and methodology. Computers & Geosciences 35, 1311-1321.
Khan, U., Niaz, A., Basharat, M., 2018. Evaluating the geological structure of landslides through hydrogeological modeling of subsurface sections, using an integrated geophysical approach. GRD Journals 3(12).
Kostic, B., Suess, M., Aigner, T., 2007. Three-dimensional sedimentary architecture of quaternary sand and gravel resources: A case study of economic sedimentology (SW Germany). International Journal of Earth Sciences (Geologische Rundschau) 96, 743–767.
Lemon, A.M., Jones, N.L., 2003. Building solid models from boreholes and user-defined cross-sections. Computers & Geosciences 29, 547–555.
Nasseh, S., Hafezi Moghaddas, N., Ghafoori, M. et al., 2018. Investigation of spatial variability of SPT data in Mashhad City (NE Iran) using a geostatistical approach. Bulletin of Engineering Geology and the Environment 77, 441–455.
Norin, M., 1998. Groundwater and soil properties in an urban environment and their effects on the corrosion of soil buried constructions of carbon, steel and zinc. Department of Geology. Chalmers University of Technology, Goteborg.
Orozco, A.F., Bucker, M., Steiner, M., Malet, J., 2018. Complex-conductivity imaging for the understanding of landslide architecture. Engineering Geology 243, 241–252.
Piegari, E., Di Maio, R., 2013. Estimating soil suction from electrical resistivity. Natural Hazards and Earth System Sciences 13, 2369–2379.
Rezaei, S., Shooshpasha, I., Rezaei, H., 2019. Reconstruction of landslide model from ERT, geotechnical, and field data, Nargeschal landslide, Iran. Bulletin of Engineering Geology and the Environment 78(5), 3223-3237.
Royse, K.R., 2010. Combining numerical and cognitive 3D modelling approaches in order to determine the structure of the Chalk in the London Basin. Computer Geosciences 36, 500-511.
Skipper, J., Follett B., Menkiti C.O., Long M., Clark-Hughes J., 2005. The engineering geology and characterization of Dublin Boulder Clay", Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology 38, 171-187
Tonini, A., Guastaldi, E., Massa, G., Conti, P., 2008. 3D geo-mapping based on surface data for preliminary study of underground works: a case study in Val Topina (Central Italy). Engineering Geology 99, 61-69.
Touch, S., Likitlersuang, S., Pipatpongsa, T., 2014. 3D geological modeling and geotechnical characteristics of Phnom Penh subsoils in Cambodia. Engineering Geology 178, 58-69.
Yousefi, M., 1999. Investigation of Quantitative and Qualitative Developments of Zarand Plain Aquifer, Research Project of Water Resources Research Center, Water Resources Management Organization of Iran.
Zarroca, M., Linares, R., Roqué, C., Rosell, J., Gutiérrez, F., 2014. Integrated geophysical and morphostratigraphic approach to investigate a coseismic  translational slide responsible for the destruction of the Montclús village (Spanish Pyrenees). Landslides 11, 655–671.