شهر كرمان محدودهبر خصوصيات مهندسي خاكهاي محيط رسوبي تاثير بررسي

اميني زاده بزنجاني، محمد رضا، دانشجوي دكتري دانشگاه فردوسي مشهد

لشكري پور، غالمرضا، استاد گروه زمين شناسي دانشگاه فردوسي مشهد

غفوري، محمد، استاد گروه زمين شناسي دانشگاه فردوسي مشهد

ناصر، دانشيار گروه زمين شناسي دانشگاه فردوسي مشهد مقدس،حافظي

Ab.aminizadeh@yahoo.com

چكيده

موجـود بررسـي گرديـده و يدر اين تحقيق مشخصات مهندسي خاك هاي زيرپهنه شهر كرمان با استفاده از آرشيو داده هاي ژئوتكنيك

گمانه درسطح شـهر كرمـان اسـتخراج و سـازمان 154 از مورد نياز داده هاي ژئوتكنيكي. ارتباط آنها با محيط رسوبي تحليل شده است

هاي صحرايي يـا حاصل از انجام آزمايش مكانيكي و فيزيكي قالب مشخصات اين داده ها در. دهي شده و در محيط اكسل وارد شدند

عرصـه مـورد مطالعـه كـه . بدست آمده انـد متري 30تا صفر عمق از نخورده، دست و خورده دست هاي نمونه روي بر گاهيآزمايش

محدوده طرح هادي شهر كرمان مي باشد، بر اساس روند رودخانه ها و مسير رسوب گذاري ها به سـه ناحيـه يـا منطقـه تقسـيم گرديـده

تـا تـاثير نواحي سه گانه مورد بررسي قرارگرفته و نتايج با يكـديگر مقايسـه شـده انـد ويژگيهاي مهندسي و ژئوتكنيكي خاك در. است

نتيجه كلي بررسي ها نشان مي دهد كه خـاك هـاي محـدوده . شرايط محيط رسوب گذاري بر روي نهشته هاي گستره شهر تبيين گردد

.پيدا كرده اندفشرده و متراكم حالت عموما شهر كرمان نسبتا همگن و يكنواخت بوده و تحت تاثير محيط رسوبي شهر كرمان

خصوصيات مهندسي خاك، داده هاي ژئوتكنيكي، نواحي سه گانهشهر كرمان، محيط رسوبي، :كلمات كليدي

مقدمه

آنها در زيـر پهنـه شـهر ، نحوه پراكنش و خصوصيات مهندسي ها دانهجنس دارند كه وسيعي گسترش درشهر كرمان ريزدانه خاكهاي

منشاء، سنگ مثل آبرفتها ژئوتكنيكي خواص بر مؤثر شناسي زمين ويژگي هايعامل اين تفاوت محيط رسوبي و . متفاوت استكرمان

گسـل يكـديگر، بـه هـا هدان اتصال نحوه شدن، سيماني رسوبات، سن ، شده حمل مسافت و )يخچال و آب باد،( رسوبات انتقال عامل

در بررسيهاي جامع مشخص گرديده كه هر چند تحقيقات بسياري در مورد خصوصيات ژئـوتكنيكي . مي باشند هوازدگي و وشكستگي

و زمين شناسي مهندسي مصالح ريزدانه وجود دارد، اما ارتباط اين ويژگيها با تاريخچه زمين شناسي و محيط رسـوبي تشـكيل نهشـته هـا

در ايـن پـژوهش رابطـه محـيط رسـوبي بـا . ، عمال تحقيقات زيادي در دنيا انجام نشده استكمتر مورد توجه بوده و به جز موارد معدود

. خواص مهندسي خاكهاي ريزدانه شهر كرمان مورد بررسي قرار گرفته است

بررسي مدل رسوبي و تاريخچه زمين شناسي دشت كرمان-1

، حت پوشش قسمت هائي از بلوك لوتاستان كرمان ت ،)Stocklin,1968(براساس تقسيم بندي ساختاري ايران توسط اشتوكلين

دشت كرمان يك چاله تكتونيكي از نوع گرابن فشاري است كه تحت تأثير حركت . ايران مركزي و زون سنندج سيرجان مي باشد

هدف تحقيق موردرسوبات ). 1383عباس نژاد،(گسل هاي معكوس موجود در مرزكوه با دشت و باال رفتن كوهستان ايجاد شده است

دوره كواترنر مي باشند كه به علت جوان بودنشان خصوصيات زمين شناسي و مهندسي آنها بوسيله در دشت كرمان متعلق بهحاضر

نهشته هاي بر روي استكه بخشي از دشت كرمان شهركرمان .كنترل مي شودفرايندهاي موثر در تشكيل آنها شرايط محيط رسوبي و

دشت كرمان در طول پليستوسن به گونه يك حوضه بسته كم ژرفا دريافت . )1شكل ( پذيري كم بنا شده است رسي ـ سيلتي با نفوذ

كننده همه جريان هاي سيالبي صادره از زمين هاي مرتفع حواشي دشت بوده است و حتي در دوره هاي نسبتا كوتاهي ضخامت زيادي

در انتهاي .)Kadjar et al, 1996(ي هاي نسبتا يكنواختي داشته اند را دريافت مي كرده كه ويژگ )متر 100ريب ق( از رسوبات

و به آرامي به سوي شمال و داده، دشت كرمان شرايط حوضه بسته را از دست تكتونيكي به دليل جنبش هاي پراهميتپليستوسن زبرين

.وندسمت نقاط پايين دست جابجا ش حجم قابل توجهي از رسوبات دوره هاي قبل بهموجب شده كه و برداشتهشمال باختري شيب

مدل حوضه رسوبي دشت كرمان و رودخانه هاي اصلي آن– 3 شكل

هاروشمواد و -2

گردآوري و سـازمان دهـي در سطح شهر كرمانمتر 30تا عمق گمانه 154 مربوط به داده هاي ژئوتكنيكيدر اين پژوهش

بـه راحتـي آنهـا ند كـه امكـان دسترسـي و تحليـل ه اشدسازمان دهي اطالعات بگونه اي . نده او در محيط نرم افزار اكسل وارد شدشده

بر اساس روند رودخانه ها و مسير رسـوب گـذاري كه محدوده طرح هادي شهر كرمان مي باشد، عرصه مورد مطالعه .باشد هوجود داشت

. كديگر مقايسه شده انديو نتايج با شدهسي رمورد بره گانه س نواحي خاك درويژگيهاي مهندسي وتقسيم يا منطقه ها به سه ناحيه آن

در محدوده شهر كرمان بررسي خواص مهندسي خاك در نواحي سه گانه-3

3و 2و 1نواحي سه گانه در قالب سه محدوده غربي، مركزي و شرقي معرفي شده اند كـه بـه ترتيـب بـا اعـداد ) 2(شكل در

يا بخش مركزي شهر با توجه به قدمت و سابقه ساخت و سازها بيشتر از ديگـر 2تعداد گمانه هاي حفر شده در ناحيه . نشان داده شده اند

محدوده بافت قديم شهر و وجود ارتفاعات و مناطق صـخره اي حاشـيه شـهر، اطالعـات ي در قرار گيربه دليل 3در ناحيه . نواحي است

. ساخت سازها و توسعه شهر در سالهاي اخير شروع شده و هنوز اطالعات كافي توليد نشده است 1در ناحيه . كمتري توليد شده است

بررسي منشاء رسوبات -3-1

به طور كلي خصوصيات فيزيكي و مهندسي نهشته ها تا حدود زيادي به منشا زمين شناسي و در عين حال شرايط محيط

يادي تابع ويژگيهاي محيط رسوبي و تاريخچه زمين زپارامترهاي فيزيكي، مكانيكي و شيميايي خاك تا حدود . رسوبي آنها بستگي دارد

خصوصيات مهندسي نهشته هاي محدوده شهر كرمان نيز به منشا زمين شناسي و مدل رسوبي ).1387مرادي هرسيني، (شناسي مي باشند

به LL/PLدر مقابل PIنمودار. حوضه بستگي دارند و در عين حال ممكن است تغييرات ناشي از شرايط محيط رسوبي را نشان دهند

، كه بر خالف )1385مرادي هرسيني ، (ف كاربرد دارد عنوان شاخصي براي نشان دادن نهشته هاي رسوبي مربوط به محيط هاي مختل

.تفاوت محيط هاي رسوبي مختلف را به خوبي بازگو مي كند) Casagrande, 1932(نمودار پالستيسيته كاساگرانده

موقعيت نواحي سه گانه در شهر كرمان -2 شكل

رسوبات منـاطق و نتايج آن نشان مي دهند كه احتماال )3شكل ( اين نمودار براي خاك هاي محدوده شهر كرمان ترسيم شده

امـا در رسـوبات غـرب . شرقي و مركزي كه مجاور هم مي باشند از يك منبع و منشا تامين شده و طي مكانيزم واحدي نهشته شده باشـند

دارد كه نهشته هاي شـرقي و مركـزي بنا بر اين احتمال . شهر مكانيزم حمل وته نشست و منبع تامين آنها با نواحي ديگر متفاوت مي باشد

. )1شكل ( توسط سيستم زهكشي مركزي و رودخانه سه كنج و رسوبات ناحيه غربي توسط رودخانه چاري ته نشست كرده باشند

بررسي تاثير محيط رسوبي در نهشته هاي دشت كرمان-3 شكل

سفتي و سختي خاك بررسي-3-2

در خاكهـا مهندسـي و مكـانيكي خصوصـيات شناسايي و ارزيابي براي متداول هاي روش از يكي استاندارد نفوذ آزمايش

مي باشـند، لـذا زيرزميني شرايط آبهاي زمين، جنس زمين، تنشهاي :شامل استاندارد نفوذ عدد در موثر عمده عوامل. باشد مي صحرا

رابطه )Gibbs and Holtz, 1957( (گيبس و هولتز.باشدمعرف نوع خاك و شرايط محل تواند نمي تنهايي به استاندارد نفوذ عدد

براي بررسي تاثير محيط رسـوبي بـر روي خاكهـاي .اند نموده پيشنهاد سربار فشار و استاندارد نفوذ عدد نسبي، دانسيته بين را مستقيمي

معيـار ارائـه شـده توسـط كـانيراج از اسـتفاده و بـا گـردآوري اسـتاندارد نفـوذ مـورد عـدد 961مربـوط بـه داده هـاي شـهر كرمـان

)Kaniraj,1998 (سـفتي خـاك هـاي محـدوده ،را مقايسه مي كنـد كه ميزان سفتي و عدد نفوذ استاندارد در خاكهاي ريزدانه و رسي

اعـداد نفـوذ اسـتاندارد .خاكهاي گستره شهر به سه كالس تقسيم شده انـد معيار اين بر اساس ). 1جدول (شده است شهر كرمان بررسي

). 2جدول (قرار داده شده اند 3در گروه 32و بزرگتر از 2در گروه 32تا 16، بين 1در گروه 16تا 8بين

).Kaniraj,1998( مقايسه ميزان سفتي و عدد نفوذ استاندارد در خاكهاي ريزدانه و رسي-1حدول

)Kaniraj, 1998(كانيراجمقايسه ميزان سفتي و عدد نفوذ استاندارد در خاكهاي محدوده شهر كرمان با توجه به معيار -2حدول

موقعيت خاكهاي سفت، بسيار سفت و سخت در محدوده شهر كرمان- 4شكل

در خصوص رابطه عدد نفوذ استاندارد ) Kaniraj, 1998(شهر كرمان با توجه به معيار كانيراج درگستره موجود هاي داده كل بررسي

80بيش از و ) 4شكل (از يك همگني و يكنواختي نسبي بر خوردار اند و سفتي خاك نشان مي دهد كه در محدوده شهركرمان خاكها

با افزايش كهنشان مي دهد در نواحي سه گانه رابطه عدد نفوذ استاندارد با عمق .رده خاكهاي بسيار سفت تا سخت قرار دارند درصد در

و در گـروه بـوده فشـرده نسـبتا هـا نتيجه مـي شـود خـاك كه )5( شكلنشان مي دهد خيلي جزئي عمق عدد نفوذ استاندارد نيز افزايش

.قرار مي گيرندخاكهاي بسيار سفت تا سخت

انتخـاب نقـاط .كرمـان ترسـيم شـده اسـت رابطه عدد نفوذ استاندارد با عمق براي سايت هاي مختلف در گسـتره شـهر ) 6 (شكل در

همانطور كه در شكل نشان داده شده است به غيـر از سـايت هـاي بلـوار . بگونه اي بوده است كه تقريبا تمام محدوده شهر را دربربگيرند

ي توان نتيجـه گرفـت بهمن و چهار راه فرهنگيان، تغييرات عدد نفوذ استاندارد با عمق داراي يكنواختي و همگني نسبي مي باشد و م 22

.كه تراكم و فشردگي خاك نسبت به عمق داراي افزايش قابل مالحظه نمي باشد

بررسي شده كـه SPSSهمچنين رابطه همبستگي عدد نفوذ استاندارد با زاويه اصطكاك و تنش چسبندگي با كمك نرم افزاز

. مي باشد) 1(معادله آن به صورت رابطه

)1 ( SPT=0.671φφφφ+8.748C +10.682

بررسي تغييرات عدد نفوذ استاندارد در نواحي سه گانه در زيرپهنه شهر كرمان -5شكل

رابطه عدد نفوذ استاندارد با عمق براي نهشته هاي رسوبي گستره شهر كرمان-6 شكل

ارزيابي خواص خميري خاك-3-3

در ناحيه . رابطه شاخص خميري خاك با عمق براي نواحي سه گانه در محدوده شهر كرمان نشان داده شده است )7(شكل در

غربي شدت افزايش شاخص خميري با عمق كمي بيشتر از دو ناحيه ديگر است كه نشان دهنده اين است كه رسوبات در اين بخش از

.سي مي باشندشهر داراي درصد بيشتري از مواد ريزدانه و كانيهاي ر

بررسي تغييرات شاخص پالستيسيته در نواحي سه گانه در زيرپهنه شهر كرمان-7شكل

خميري در نواحي سه گانه از يك حالت همگني و خاصيتكه نشان مي دهدنواحي سه گانه درنهشته هاي شهر كرمان خميرينمودار

داراي خاصيت خميري بيشتر از دو ) محدوده فرودگاه كرمان(ناحيه غربيو تنها تعدادي از نمونه هاي است داريكنواختي نسبي برخور

.)8شكل ( باشد مي) رودخانه چاري(و عامل حمل آنها دليل اين موضوع احتماال مربوط به منشا ء توليد رسوبات .ناحيه ديگر مي باشند

گانهنمودار پالستيسيته نهشته هاي زيرپهنه شهر كرمان مربوط به نواحي سه -8شكل

) درصد ريزدانه ها ( 200مطالعه درصد مواد عبوري از الك -3-4

بررسي مواد ريزدانه درگستره شهر كرمان تاييد مي . نشان داده شده است) 9(شكل نمودار مربوط به درصد ريزدانه ها نسبت به عمق در

نسبت به عمق از نواحي مركزي و شرقي اندكي بيشتر ) درصد مواد ريزدانه( 200كند كه در ناحيه غربي درصد مواد عبوري از الك

.ولي در نواحي مركزي و شرقي تغييرات درصد ريزدانه با عمق محسوس نمي باشداست

در نواحي سه گانه در محدوده شهر كرمان ريزدانه ها با عمقدرصد تغييرات -9شكل

بررسي زاويه اصطكاك داخلي-3-5

بررسي زاويه اصطكاك داخلي در نواحي سه گانه نسبت به عمق رابطه معكوس را نشان مي دهد و مشخص مـي كنـد كـه بـا

اشباع شدگي بيشـتر خـاك دليلعلت اين امر مي تواند به . )10شكل ( افزايش عمق ميزان زاويه اصطكاك داخلي كاهش نشان مي دهد

. با افزايش عمق باشد، زيرا جنس دانه ها و فشردگي آنها نسبت به عمق تفاوت چنداني ندارد

در نواحي سه گانه در محدوده شهر كرمان زاويه اصطكاك داخلي با عمقتغييرات -10شكل

ارزيابي نتايج مربوط به چسبندگي خاك -3-6

بررسي نتايج مربوط به رابطه چسبندگي با عمق نشان مي دهد كه با افزايش عمق ميزان تنش چسبندگي افـزايش جزئـي نشـان

دگي يكي از عوامل تاثير گـذار در افـزايش چسـبن اگر چه). 11(شكل مي دهد و اين افزايش در ناحيه شرقي بيشتر از ساير نواحي است

در ناحيه شرقي درصـد ريزدانـه هـا و خاصـيت خميرايـي از ناحيـه غربـي كمتـر اسـت ، اما با توجه به اين كهجنس دانه هاي خاك است

زيرا در ناحيـه شـرقي در بعضـي قسـمتها مثـل مسـجد . احتماال باال بودن سطح آب زير زميني موجب افزايش بيشتر چسبندگي شده است

). استجامع همتراز با سطح زيرزمين مسجد سطح آب (در عمق كمتر از دو متري سطح زمين است ي جامع كرمان سطح آب زير زمين

در نواحي سه گانه در گستره شهر كرمان با عمق رابطه تنش چسبندگي-11شكل

تغييرات وزن واحد حجم خشك خاك بررسي -3-7

مبـين حالـت يكنـواختي نسـبي و همگـن بـودن خاكهـاي م خشك خاك در نواحي سه گانه بـا عمـق حجتغييرات وزن واحد

.)12شكل ( زيرپهنه شهر كرمان مي باشد

رابطه وزن واحد حجم خشك با عمق در نهشته هاي محدوده شهر كرمان-12 شكل

خواص مهندسي خاك ي مربوط بهمقايسه ميانگين پارامترها-3-8

به منظور ارائه اطالعات كلي از خواص مهندسي خاك، نمودارهاي مربوط به ميانگين هركدام از پارامترها در نواحي سه گانه ترسيم

در نواحي مختلف و مهندسيبر رسي مقادير ميانگين محاسبه شده براي پارامترهاي . نشان داده شده اند 16تا 13و در شكل هاي شده

مي نسبي ن مبين اين موضوع است كه در عرصه مورد مطالعه خاك ها داراي يك حالت همگني و يكنواختي محدوده كلي شهر كرما

.باشند و تفاوت زيادي بين متوسط پارامتر ها وجود ندارد

متوسط شاخص پالستيسيته، حد رواني و درصد رطوبت خاك در نواحي سه گانه شهر كرمان- 13شكل

طبيعي و خشك در نواجي سه گانه در محدوده شهركرمان مقايسه وزن واحد حجم14شكل

در گستره شهر كرمان 200متوسط عدد نفوذ استاندارد و درصد مواد عبور كرده از الك -15شكل

يانگين تنش چسبندگي، نشانه تحكيم و نشانه تورم خاكهاي شهر كرمان در نواحي سه گانه-16شكل

نتيجه گيري-4

بررسي منشا رسوبات در نواحي سه گانه در محدوده شهر كرمان نشان مي دهد كه دو دسته از رسوبات قابل تفكيـك مـي باشـند كـه -1

اين احتمال وجود دارد كه نهشـته هـاي نـواحي . احتماال تفاوت آنها ناشي از عامل حمل كننده رسوبات و سيستم هاي زهكشي مي باشد

مركزي و رودخانه سه كنج و رسوبات ناحيه غربي توسط رودخانه چاري حمل شده و ته نشست شرقي و مركزي توسط سيستم زهكشي

. بنا بر اين محيط رسوبي تامين كننده رسوبات هر ناحيه موجب تفاوت در خصوصيات پالستيسته آن نهشته ها شده است .كرده باشند

رابطه عدد نفوذ استاندارد و سفتي خاك نشان مي دهد كه در محـدوده شـهركرمان خاكهـا از يـك همگنـي و يكنـواختي نسـبي بـر -2

. قرار دارندتحكيم يافته و رده خاكهاي بسيار سفت تا سخت درصد در 80خوردار اند و بيش از

داراي خاصيت خميري انـدكي ) محدوده فرودگاه كرمان(بيناحيه غربررسي خاصيت خميري در نواحي سه گانه نشان داده است كه -3

دليل اين موضوع احتماال مربوط به منشا ء توليد رسـوبات اسـت كـه گمـان مـي رود منبـع تـامين آنهـا . بيشتر از دو ناحيه ديگر مي باشند

. واختي نسبي برخوراستخميري خاك در نواحي سه گانه از يك حالت همگني و يكن ولي بطور كلي خاصيت. رودخانه چاري باشد

درصـد مـواد ( 200بررسي مواد ريزدانه درگستره شهر كرمان تاييد مي كند كه اگر چه در ناحيه غربي درصد مـواد عبـوري از الـك -4

. ولي تفاوت قابل مالحظه اي در اين خصوص وجود ندارداندكي بيشتر از نواحي مركزي و شرقي است ) ريزدانه

.در نواحي سه گانه نسبتا يكنواخت و همگن مي باشدزاويه اصطكاك داخلي نسبت به عمق تغييرات-5

د كه با افزايش عمق ميزان تنش چسبندگي افزايش جزئي نشان مي دهـد و ايـن ننتايج مربوط به رابطه چسبندگي با عمق نشان مي ده -6

.است ناحيه اينباال بودن سطح آب زير زميني در مربوط به احتماال كه استكمي بيشتر افزايش در ناحيه شرقي از ساير نواحي

ايـن امـر مبـين را نشـان نـداده كـه بررسي تغييرات وزن واحد خحم خشك خاك در نواحي سه گانه با عمق تفاوت قابل مالحظه اي -7

. يكنواختي نسبي و همگن بودن خاكهاي زيرپهنه شهر كرمان مي باشد

نشـان داده اسـت كـه بطـور كلـي خـاك هـاي خواص مهندسي خاكهاي شهر كرمان در نواحي سـه گانـه مقايسه ميانگين پارامترها و -8

. محدوده شهر كرمان نسبتا يكنواخت بوده و تفاوت قابل مالحظه اي با يكديگر ندارند

منابع -5

هاي مختلف اجرا شـده پروژه مكانيك خاك و ژئوتكنيك آرشيو مطالعات كرمان، استان خاك مكانيك و فني آزمايشگاه كل اداره

. در محدوده شهر كرمان

. 1383بهـار و تابسـتان . نشريه ي علوم زمين. "شمال باختري كرمان -حفره ي فروكش كارستي در اختياآباد "، ) 1383. ( عباس نژاد،ا

28 -35ص. 51سال يازدهم شماره ي

ارتباط ويژگي هاي زمين شناسي مهندسي نهشته هاي عهد حاضر با محيط رسوبي در دشت خوزستان با ، )1387(. كمرادي هرسيني،

. صفحه 387استفاده از تصاوير ماهواره اي، پايان نامه دكتري دانشگاه تربيت مدرس،

Casagrande, A. 1932. Research on the Atterberg Limits of Soils. Public Roads, Vol 13. No 8. pp

121 - 136

Gibbs, H. J., and Holtz, W. G., 1957, Research on determining the density of sand by

Spoon Penetration Testing, Proceedings of 4th International Conference on Soil

Mechanics and Foundation Engineering in London, 1:35-39.

Kaniraj, S., 1998, Design aids in soil mechanics and foundation engineering, 3rd

reprint, Indian Institute of Technology, Delhi.

Kadjar,M.H., Nazemzadeh, M., Azizan, H., and Rowshanravan, J., 1996,The history of Kerman

Basin during the Neogene and Quaternary, GSI, Regional Center for S.E.Iran (Kerman). 74P. Stocklin, J., (1968). Structural history and tectonic of Iran, A review American association of

peteroleum Geologists, Bulletin 52, PP.1229-1258.