نقش شرايط زمين‎شناسي و سنگ‎شناسي سازندها در رخداد مخاطرات حفاري (مطالعه موردي تونل قمرود)

The Role of Geological Conditions and Petrology of Formations on Excavation Hazards (Case Study of Ghomroud Tunnel)

در مطالعه موردي حاضر به دليل روباره زياد تونل قمرود (در برخي نقاط تا حدود 600 متر) و همچنين وجود پهنه‌هاي گسلي و خرد شده فراوان در مسير طرح، عمليات حفاري با مخاطرات لهيدگي و ريزش توده‏سنگ‌ها روبه‌رو شد. در قطعه‌هاي 3 و 4 اين تونل، مجموعه اين عوامل، سبب توقف‌هاي مكرر و طولاني‏مدت ماشين‏ حفار تمام‌مقطع (حدود 600 روز) شد. محدوده عملياتي اين طرح در پهنه زمين‏شناسي سنندج- سيرجان است. سنگ‌هاي موجود در اين پهنه به دليل تحمل جنبش‌هاي زمين‌ساختي بسيار، داراي درجه دگرگوني متوسط به بالا هستند كه سبب تبلور دوباره و جهت‏يافتگي كاني‌ها شده است. در پژوهش حاضر ضمن تهيه مقاطع نازك سنگ براي انجام مطالعات ميكروسكوپي، با تاكيد بر ويژگي‌هاي سنگ‌شناسي سازندها به بررسي نقش شرايط زمين‏شناسي مسير تونل در رخداد مخاطرات حفاري پرداخته ‏شده است. از اين ‎رو با پيمايش سطحي در راستاي محور تونل از رخنمون‎هاي سطحي و نيز از توده‎سنگ‎هاي درون تونل چندين نمونه سنگ براي مطالعه انتخاب شد. بيشتر مشكلات در واحدهاي متورق سازند ژوراسيك و در مقاطعي رخ داده است كه عملكرد گسل‎ها و نيز روباره زياد تونل (تنش برجاي زياد)، شرايط زمين‎شناسي نامساعدي را ايجاد كرده است. نتايج حاصل بيانگر اين حقيقت است كه خواص سنگ‌شناسي (بافت، كاني‎شناسي و ...) در توده‎سنگ‎هاي ضعيف متورق (شيست، اسليت، گرافيت‎شيست) و تناوب اين تشكيلات با واحدهاي مستحكم (رگه‎هاي كوارتزي و كوارتزيتي)، در كنار ديگر عوامل زمين‏شناسي، بر رخداد مخاطرات و توقف‌هاي تي‎بي‎ام موثر بوده‎ است. نتايج آزمون انديس سايش سورشار نيز نشانگر سختي و استحكام بالاي رگه‎هاي كوارتزيتي است كه استحكام آنها، نقش آشكاري در ايجاد شرايط سينه‎كار مختلط و تشديد مخاطرات (در زمين‎هاي فشارنده و ريزشي) داشته‎ است.

In the present case study, a thick overburden above the Ghomroud tunnel locally reaching about 600 meters plus the existence of many fault/crushed zones along the tunnel led the full-face Tunnel Boring Machine (TBM) to encounter squeezing and collapsing of materials. In parts 3 and 4 of the tunnel, a combination of these problems caused long-term and frequent pausing in digging processes (about 600 days). The plan is situated in the Sanandaj-Sirjan geological zone. Because of intense tectonic deformations through time, this zone consists of series of rock units, which have experienced moderate to high metamorphisms that caused schistosity and recrystallization of minerals. In the present paper, in addition to preparing thin sections of rocks for microscopic studies, the role of geological conditions with an emphasis on formation petrology is investigated to explore excavation hazards along the tunnel. Hence, by traversing along the axis of the tunnel, several samples were taken from the rocks exposed on surface and from those in the tunnel. Most problems occur in the foliated Jurassic rock units and in sections where faults and relatively thick tunnel overburden (high in-situ stress) have made the geological condition unfavorable. Results show that the petrological properties (texture, mineralogy, etc.) of the extensively foliated rock masses (schist, slate, graphite schist) and their interbedding with strong units (Quartz and quartzite veins) along with other geological factors have been effective on the occurrence of hazards and TBM pausing. Results of Cerchar abrasiveness index test also indicate high hardness and strength of quartzite veins, which played an important role in creating mixed face conditions and amplifying the hazards in easily squeezing and collapsing materials.