تحقیق مقاله حفاری

چکیده :

طرح مطالعاتی تونل بلند مدت آبرسانی به شهر شیراز با طول بیش از km 25 برای تامین بخشی از آب شهر شیراز و انتقال آب از سد درود زن به شهر شیراز می باشد برای مطالعه اولیه این تونل 9 گمانه در حد فاصل کیلومتر 15 ، 25 آن پیش بینی شده که به شرح مفصل در مورد آنها پرداخته خواهد شد . کارفرمای این پروژه شرکت آب منطقه ای فارس و پیمانکار آن شرکت زمین فن آوران بوده که نظارت آن نیز بر عهده شرکت مهندسین مشاور تهران بوستن می باشد.

مقدمه

حفاری در کل به معنی نفوذ در سنگ است نفوذ درسنگ گاهی به منظور خردکردن آنها انجام می گیرد در کلیه معادن حفاری امری اجتناب ناپذیر است حفاری اکتشافی ممکن است به منظور کشف و پی برد ن به وجود کانی یا ماده معدنی و یا به منظور پی بردن به شرایط کیفی سنگها باشد .امروزه بیش از 95% حفاری هابه روش مکانیکی وباماشینهای ضربه ای ،چرخشی وماشینهای ضربه ای چرخشی انجام می گیرد چالها معمولاً عمق کمی دارند اما چاه ها اکتشافی دارای عمق بیشتری است به طورکلی تاریخچه حفاری مهم است اما پس از سالهای 1940-1920 برای اولین بار مته هایی از جنس کربورتنگستن در آلمان به کار رفت بین سالهای 1966-1940 مته های ساخته شده از جنس کربورتنگستن در حفاری بسیارمتداول و رایج شد . بین سالهای 1975-1970 ماشین های حفاری هیدرو لیکی به صنعت معرفی شد که در این ماشین بر خلاف ماشین های حفاری ضربه ای از روغن تحت فشار به جای فشار هوا در حفاری استفاده میشود . هم اکنون نیز عملیات حفاری بوسیله لیزرهای گوناگون در کشورهای مختلف در دست بررسی است . حفار ی در حد وسیعی در عملیات شناسایی و اکتشاف منابع زیرزمینی به کار میرود این تکنیک در بررسی های هیدروژئولوژی و بررسی های زمین شناسی نیز کابرد دارد .چاه یا گمانه حفره ای استوانه ای شکل است که در زمین ایجاد میگردد قطر گمانه ها از 16 تا 1500 میلیمتر تغییر می کند در بعضی موارد چاه های معدنی با قطره 1.5تا8. متر نیز ایجاد می شوند . هر گمانه دارای اجزای مختلفی است که عبارتنداز :

1- دهانه یا سر چاه که شروع چاه است یا به عبارت دیگر محل تقاطع گمانه با سطح زمین است و یا در حفاری زیر زمینی محل تقاطع گمانه با سطحی از فضای معدن زیرزمینی است .

2- ته چاه که در واقع کف گمانه است که در آن در اثر اصابت ابزار حفاری وخردشدن خاک یا سنگ حفاری پیشرفت می کند .

3- ستون چاه یا حجم استوانه ای شکل چاه

4-دیواره چاه که سطوح جانبی ستون چاه است . گمانه را می توان طوری حفر کرد که تمام مقطع کف چاه بریده شود ( حفاری غیر مغزه گیری و یا می توان برش را در یک فضای حلقوی انجام داد.( حفاری مغزه گیری ) در حالت دوم یک ستون سنگی از زمین به نام مغزه بدست می آید . از حفاری غیرمغزه گیری برای حفر چاههای بهره برداری و همچنین چال های آتشباری و... استفاده میشود اما از حفاری مغزه گیر ی برای مطالعات زمین شناسی وژئوتکنیکی استفاده میشود. انواع چاههای مورد حفاری برای اهداف زیر حفر می شوند :

1- پی جویی و اکتشاف

2- بهره برداری

3- عملیات کمکی که براین اساس آنها را به سه گروه زیر تقسیم می کنند :

الف) چاههای اکتشافی ب) استخراجی پ)تکنیکی .

کلیات

 هدف از اجرای طرح بلند مدت آب آشامیدنی شهر شیراز تأمین بخشی ازآب شهر شیراز از طریق لوله گذاری و تونل آب از سد درودزن تا شهر شیراز می باشد.

 برای رسیدن به این هدف ووجود کوهی به نام کوه ملوس جان بر سر راه این طرح ، احداث تونل امری اجتناب ناپذیر است. همانطور که می دانیم احداث تونل مطالعات ژئوتکنیکی بسیاری را می طلبد که در این جا به بحث مختصر در مورد آن می پردازیم .

فصل اول:

مطالعات کلی

1-1-مطالعات ژئوتکنیکی

2-1-ناحیه مورد بررسی و راههای دسترسی

3-1-مختصری از زمین شناسی مسیر

1-1-مطالعات ژئوتکنیکی

 برای مطالعه و بررسی ژئوتکنیکی مسیر تونل انتقال آب ، حفاری10گمانه اکتشافی که موقعیت آنها روی نقشه نشان داده شده پیش بینی شده است .

عملیات ژئوتکنیک و بررسی نتایج آن بطور خلاصه بشرح زیر است :

1- اقدامات لازم جهت انتقال کلیه دستگاهها،    تجهیزات و نیروی انسانی به محل گمانه ها .

2- حفاری گمانه ها به همراه مغزه گیری و تهیه نمونه های سنگ و خاک به تعداد لازم .

3- انجام آزمایشهای صحرایی در این گمانه ها طبق مشخصات فنی و استاندارد ها .

4- انجام آزمایشهای آزمایشگاهی برروی نمونه های بدست آمده از گمانه ها مطابق استانداردها.

5-تهیه گزارش ها برای کلیه مراحل فوق و انجام خدمات مهندسی ژئوتکنیک .

 2-1-ناحیه مورد بررسی و راههای دسترسی:

کوه ملوس جان در فاصله حدود 80 کیلومتری شمال باختری شهر شیراز واقع شده و جاده اصلی شیراز – سپیدان از جنوب آن می گذرد.

نزدیکترین شهرها به این ناحیه عبارتند از : دو کوهک ، گویم و شهرک در دست توسعه صدرا در جنوب کوه و روستای ملوس جان در شمال آن .جاده آسفالتی گویم به تنگ خیاره و دشت بیضا از قسمت باختر ی، شمال باختری کوه ملوس جان می گذرد و اصلی ترین راهی است که دو سوی کوه را به یکدیگر پیوند داده است . برای بهره گیر ی از سنگ آهک روشن رنگ سازند جهرم ، چند معدن سنگ ساختمانی در دامنه جنوبی و بام کوه ملوس جان بوجود آورده اند که برخی از آنها همچنان فعال می باشند راههای خاکی این معدن ها برای رسیدن به کوریدور در برگیرنده گزینه های مورد نظر بسیار سود بخش می باشند.  درقسمت تپه ماهوری جنوب کوه تا دشت گویم ، شهرک سازی (صدرا ) در دست توسعه است و خیابان کشی و جدول بندیهای انجام شده و جاده خاکی موجود از شهرک صدرا تا خروجی ادامه دارد و جهت دسترسی به محور تونل سود مند است .                                                                                    

 3-1-مختصری از زمین شناسی مسیر:

 تونل پیشنهادی از درون کوه ملوس جان می گذرد که در شمال شهرک صدرا و در فاصله حدود 80 کیلومتری شمال باختری شهر شیراز قرار دارد. کوه ملوس جان به صورت یک تا قدیس بی قرینه و در راستای اصلی زاگرس یعنی شمال باختری یه جنوب خاوری می باشد که دامنه های شمال خاوری آن پر شیب تر از دامنه های جنوب باختر ی آن است .

 بام کوه ملوس جان کم و بیش هموارو گسله سراسری آنرا بریده و در بخش جنوب خاوری یک زون خردشدگی  بوجود آورده است . در دو سوی کوه ملوس جان دودشت آبرفتی به نامهای دشت ملوس جان در شمال و دشت گویم در جنوب تشکیل شده اند.  کوه ملوس جان و پیرامون آن در استان ساختاری – رسوبی زاگرس چین خورده قرار دارد و واحدهای سنگچینه ای زاگرس را می توان در این ناحیه نیزدید. بخش اصلی کوه ملوس جان از سازندهای جهرم و آسماری تشکیل شده ولی سازندهای ساچون و پایده نیز در این منطقه وجود دارد که در تراز تونل به احتمال خیلی زیاد سازندهای ساچون و پایده دیده نمیشود پلان زمین شناسی (نقشه شماره 1) .

فصل دوم:

واحدهای سنگچینه ای منطقه

 1-2-سازند پایده

2-2- سازنده ساچون

3-2- سازند جهرم

4-2- سازند آسماری

5-2- نهشته های کواترنر

واحدهای سنگچینه ای منطقه:

 به طور کلی واحدهای سنگی منطقه را می توان به صورت زیر بخش بندی نمود:

1-2- سازند پایده:

 بخش بالایی سازنده پایده از جنس سنگ آهک می باشد که در خاوری ترین بخش کوه ملوس جان در دومین چکاد ناحیه برونزد دارد . این سنگ آهک خاکستر رنگ و ضخیم لایه می باشد که پدیده های انحلالی در آن تسیار مشخص اند . این سنگ آهک به صورت یک تاقدیس گسلیده در آمده و کهن ترین واحد سنگچینه ای منطقه به حساب می آید و چون در بخش محوری تاقدیس جای دارد که در راستای گسله سراسری بریده شده قاعده آن دیده نمی شود . این سنگ آهک در نزدیکی دشتهای ملوس جان وگویم قرارنمی گیرد . ودر زیر زمین نیز تا ژرفای زیاد ( بیشتر از چند صد متر ) قابل دستیابی نیست .

 2-2- سازنده ساچون :

 برونزدهای فورش سنگی با میان لایه های ماسه سنگی و کنگلومرایی در هر دو سوی برجستگی سنگ آهک پایده تا نزدیک مرزدشت ملوس جان دیده می شود که رنگ عمومی آنها به سبز تا خاکستر ی گرایش دارد . سنگدانه های نیمه گرد تا گرد از جنس چرت در لایه های کنگلومرایی فراوانند . در میان لایه سازند ساچون( حدود 100 متر از قاعده ) یک بخش سنگ آهک روشن رنگ وجود دارد که ریزدانه و بدون نشانه انحلالی و دارای لایه بندی خوب می باشد .

3-2- سازند جهرم:

 این واحد مشخص ترین و مهمترین واحد سنگچینه ای کوه ملوس جان به حساب می آید که به طور هم شیب روی سازند ساچون قرار دارد . به طور کلی این سازند از لایه های سنگ آهک ،مارن و سنگ آهک مارنی بوجود آمده و می توان از نظر سنگ رخساره ای آنرا به دو بخش تقسیم نمود.

 1- بخش پائینی سازند جهرم از لایه های ضخیم سنگ آهک خاکستر ی روشن با توان کارستی شدن کم وبیش خوب بوجود آمده است . این رخساره را می توان در دامنه شمالی کوه ملوس جان به درازای حدود 5 کیلومتر دید برخی لایه های آن دولومیتی و کمی روشن تر ند که به صورت نوارهایی دیده می شوند .

2- بخش میانی سازندجهرم از تناوب لایه های سنگ آهک مارنی و مارن به ضخامت حدود 400 متر برروی سنگ آهک بخش پائینی سازند تشکیل شده اند. ضخامت لایه های آن چندان زیاد نیست و از0.3 تا 0.6 متر تجاوز نمی کند حدود 70 درصد بخش میانی سازند جهرم از لایه های مارن و سنگ آهک مارنی تشکیل شده که لایه های سنگ  آهکی آن دارای فسیل نومولیت اند . بخشهایی از این واحد در بام کوه ملوس جان برای کارهای ساختمانی بهره برداری می گردد . بر روی بخش میانی سازند جهرم و بر روی لایه سنگ آهک ، همچنان لایه های سنگ آهک و سنگ آهک مارنی وجود دارد اما لایه های مارنی خیلی کمتراند.

دوواحد لیتولوژی در این بخش از سازند جهرم مشخص ترند که یکی از آنها سنگ آهک نومولیت دار با لایه هایی به ضخامت متوسط حدود 0.4 متر و توان انحلالی کم و دیگری سنگ آهک خاکستری نازک لایه می باشد.

4-2- سازند آسماری:

در این منطقه برروی سازندجهرم یک واحد مشخص آواری و نیمه ژرف دریایی وجوددارد که به طور کلی از لایه های ماسه سنگی – کنگلومرایی با میان لایه های سنگ آهک ماسه ای و سنگ آهک تشکیل شده و برروی آن سازند آسماری دیده می شود . این واحد در دامنه جنوبی کوه ملوس جان در زیر نهشته های درشت دانه آبرفتی قرار گرفته است . کنگلومرای این واحد به طور بسیار مشخص از سنگدانه ها ی گردشده سیلیسی (چرت )تشکیل شده که در سیمان ماسه ای – فورش سنگی به یکدیگر جوش خورده اند .

برروی این واحد آواری – نیمه ژرف دریایی که در هر دو دامنه کوه ملوس جان برونزد دارد سنگ آهک سازندآسماری وجود دارد . سنگ آهک آسماری در روی کوه ملوس جان به ویژه در کوهک ها وتپه های دشتهای ملوس جان و گویم دیده می شود . این ستگ آهک ضخیم لایه به رنگ کرم وبژ و دارای توان کارستی شدن است با توجه به شواهد موجود به نظر می رسد که حفره های انحلالی در بخش پائینی سازند آسماری بیشترپیشرفت نموده و مشخص تر است .