تحلیل و رده‌بندی پتانسیل ناپایداری شیب‌های سنگی مشرف به جاده گردنه خوش‌ییلاق با استفاده از رویکرد سیستمی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 2-      دانشجوی دوره دکتری، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

موضوع تحلیل پایداری شیب‌ها با روش‌های تحلیلی و عددی به علت پیچیدگی رفتار توده سنگ و تعداد عوامل مؤثر بر آن، همواره کاری دشوار به حساب آمده است. روش‌های تجربی نیز علیرغم استفاده فراگیر، به دلیل در نظر گرفتن فاکتورهای مشخص و مخصوص به خود، از دقت و کارایی لازم برای تمامی موقعیت‌ها برخوردار نیستند. رویکرد سیستم‌های مهندسی سنگ (RES) به عنوان یک روش سیستمی در تحلیل‌ها و رده‌بندی‌های پروژه‌های مهندسی سنگ مطرح می‌باشد. در این رویکرد، تأثیر متقابل پارامترهای مؤثر بر یکدیگر در مقیاسی برابر سنجیده شده و بدین ترتیب اثر هر پارامتر در میزان تولید ناپایداری مورد توجه قرار می‌گیرد. هدف از این مقاله استفاده از رویکرد سیستم‌های مهندسی سنگ در رده‌بندی شیب‌های سنگی مشرف به جاده گردنه خوش‌ییلاق واقع در محور ارتباطی شاهرود- آزادشهر می‌باشد. بدین منظور، پس از انجام بازدیدها از منطقه مورد مطالعه و بررسی شرایط محیطی، تعیین ایستگاه‌ها و سنجش وضعیت شیب‌های سنگی، مهم­ترین پارامترهای مؤثر در ایجاد ناپایداری در توده سنگ ها شناسایی شدند. سپس با پیروی از مراحل کلیدی اجرای روش مذکور نظیر تشکیل ماتریس اندرکنش، کدگذاری ماتریس، تشکیل منوهای رده‌بندی، تعریف اندیس ناپایداری به صورت فرمول ریاضی برای منطقه و پس از به دست آوردن داده‌های مربوط به خواص مکانیکی سنگ‌ها، درزه‌های سنگی و شرایط حاکم بر منطقه، اندیس‌های خاص هر شیب سنگی مورد محاسبه قرار گرفت. بدین ترتیب رده‌بندی جامعی از ایستگاه‌ها و در نتیجه شیب‌های منطقه ارائه گردید. در نهایت، با به­کارگیری یک روش تجربی و تحلیل پایداری شیب‌های مورد نظر، یک اعتبارسنجی اولیه برای کاربرد رویکرد سیستمی در منطقه مورد مطالعه انجام شد که مقایسه‌ها تطبیق نسبتاً خوبی را میان نتایج دو روش نشان داد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از رویکرد سیستمی در تحلیل پایداری شیب‌ها در مقیاس وسیع و در مسائل دارای پارامترهای مؤثر متعدد می‌تواند بسیار مفید واقع گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The analysis and classification of rock slopes instability potential along the Khosh-Yeylagh mountainous road using systems approach

نویسندگان [English]

  • Reza Khalukakei 1
  • Masoud Zare Naghadehi 2
1 Member of Scientific board of Shahrod Univ.
2 2-Ph.D Student of Shahrod
چکیده [English]

Rock slope stability analysis with the use of analytical and numerical approaches is usually a complicated engineering task because of complex behaviour of the rock mass and also of the various affecting parameters. On the other hand, even though the wide application of empirical methods, they don’t have an acceptable accuracy and efficiency in all situations due to the consideration of the specified influencing major factors. The Rock Engineering Systems (RES) is a systems approach which can be considered as a suitable method for rock engineering analyses and classifications particularly in areas with complex environment and multiple affecting parameters. In this method, the interactions between the system’s parameters are analyzed and then the effect of each parameter on the subject (system) is considered. The aim of this paper is to utilize the RES approach to classification of rock slopes in Khosh-Yeylagh mountainous road between Shahrood and Azadshahr cities in Iran. In this way, the study region and its conditions have been visited and some stations on the rock slopes have been selected. Then, the key steps of the mentioned approach such as selection of the most important parameters generating the instability, establishment of the interaction matrix and its coding, setting up the classification menus, defining the instability index in the form of a mathematical formula have been consecutively followed. Then, the experimental data of rock and rock joint physical characteristics were achieved and the indices for each slope were calculated. In this manner, the rock slopes in the stations were classified from the instability point of view. Finally, as a preliminary validation on the utilization of systems approach in the study region, the stability of investigated rock slopes were analyzed using an empirical method and the results were compared. The comparisons showed a rather good coincidence between the given classes of two methods. The results of this research showed that the utilization of the systems approach could be considered very useful in rock slope stability analysis specifically in large scale problems with various affecting parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rock slope stability analysis
  • Khosh-Yeylagh mountainous
  • road Systems approach
  • Rock Engineering Systems (RES)

اداره کل آمار و فناوری اطلاعات (1385) سالنامة آماری هواشناسی. ناشر سازمان هواشناسی کشور.

مؤسسه جغرافیایی ایران (1380) اطلس راه‌های ایران. مؤسسة جغرافیایی، کارتوگرافی و گیتاشناسی.

Ali K.M., Hasan K. (2002) Rock mass Characterization to indicate slope instability in Bandarban: a rock engineering systems approach. Environmental and Engineering Geoscience, Vol. 8, No. 2, pp. 105-119.

Budetta P., Santo A., Vivenzio F. (2008) Landslide hazard mapping along the coastline of the Cilento region (Italy) by means of a GIS-based parameter rating approach. Geomorphology, Vol. 94, pp. 340-352.

Castaldini D., Genevois R., Panizza M., Puccinelli A., Berti M., Simoni A. (1998) An integrated approach for analyzing earthquake-induced surface effects: a case study from the Northern Apennins, Italy. Journal of Geodynamics, Vol. 26, No. 2-4, pp. 413-441.

Ceryan N., Ceryan S. (2008) An application of the interaction matrices method for slope failure susceptibility zoning: Dogankent settlement area (Giresun, NE Turkey). Bulletin of Engineering Geology and the Environment, Vol. 67, No. 3, pp. 375-385.

Eberhardt E. (2003) Rock slope stability analysis- utilization of advanced numerical techniques. Earth and Ocean Sciences at UBC Report, University of British Columbia (UBC), Vancouver, Canada, 41 p.

Hill J.D., Warfield, J.N. (1972) Unified program planning. In: System Engineering: Methodology and Applications Edited by A.P. Sage, IEEE Press, New York, NY.

Hudson J.A. (1992) Rock Engineering Systems, Theory and Practice. Ellis Horwood Ltd., Chichester. 185 p.

Hudson, J.A., Harrison, J.P. (1992) A new approach to studying complete ‌rock engineering problems. Quarterly Journal of  Engineering Geology, Vol. 25, pp. 93-105.

ISRM (1981) Rock characterization, testing and monitoring- Suggested methods, Part 1: Site characterization, Brown, E.T. (ed.), Pergamon.

Mazzoccola D.F., Hudson J.A. (1996) A comprehensive method of rock mass characterization for indicating natural slope instability. Quarterly Journal of Engineering Geology,Vol. 29, pp.37-56.

Romana M. (1985) New adjustment ratings for application of Bieniawski classification to slopes. In: Proceedings of the International Symposium on the Role of Rock Mechanics ISRM. Zacatecas, pp. 49-53.

Romana M., Serón J.B., Montalar E. (2003) SMR Geomechanics classification: Application, experience and validation. In: Proceedings of the ISRM 2003–Technology roadmap for rock mechanics, South African Institute of Mining and Metallurgy, pp. 981-984.

Rozos D., Pyrgiotis L., Skias S., Tsagaratos P. (2008) An implementation of rock engineering system for ranking the instability potential of natural slopes in Greek territory- An application in Karditsa County. Landslides, Vol. 5, No. 3, pp. 261-270.

Smith G.J. (1994) The engineering geological assessment of shallow mine workings with particular reference to chalk. PhD Thesis, University of London.

Varnes D.J. (1978) Slope movement types and processes. In: Schuster RL, Krizek RJ (eds.) Landslides Analysis and Control. Transportation Research Board Special Report 176. National Academy of Sciences, Washington

Zhang L.Q., Yang Z.F., Liao Q.L., Chen J. (2004) An application of the rock engineering systems (RES) methodology in rockfall hazard assessment on the Chengdu-Lhasa highway, China. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 41, No. 3, pp. 833-838.