معرفي و بررسي عوامل موثر در ميزان نفوذ آب هاي زيرزميني به داخل تونل هاي معدني

چكيده :

جريان آب زيرزميني به داخل تونلها هميشه يك مشكل فني و محيطي عمده براي سازه هاي زيرزميني بوده است . پيش بيني جريان آب زيرزميني با استفاده از ابزارهاي تحليلي و عددي اغلب به علت عموميت دادن و مختصر سازي پارامترهاي مهم ، خصوصا“ در محيطهاي نامتجانس همانند سنگهاي متبلور ناموفق و بدون  نتيجه موثر، مانده است . براي مشخص كردن پارامترهايي كه در اين سنگها جريانهاي آب را كنترل مي كنند، يك تجزيه تحليل آماري اصولي در يك تول كه در سنگهاي متبلور سخت، در جنوب سوئد قرار دارد ، انجام شده است . اين پارامترها  شامل ، متغيرهاي مهم عارضه اي ، فني و زمين شناسي در سنگهاي متبلور سخت و همچنين در پوشان سنگها مي باشند. مطالعات مشخص كرد كه عوامل زيادي به خصوصيات سنگ و همچنين خصوصيات پوشان سنگ وابسته مي باشند. همچون تعداد شكافها، ضخامت پوشان سنگ ، نوع خاك و ميزان مواد پركننده در بين سنگها كه مقدار چكه و نشت را كنترل مي كنند. اين مطالعات نشان ميدهد كه يك تفاوت آشكار بين پارامترهايي كه نشتهاي عمده و نشتهاي جزئي را كنترل مي كنند وجود دارد. نشتهاي كوچكتر بيشتر به زهكشي توده سنگ مرتبط مي باشد. در صورتيكه نشتهاي عمده مشخصا“ به پارامترهاي مختلف در پوشان سنگ بستگي دارند. در صورتي كه پوشان سنگ وتوده سنگ بعنوان يك سيستم مشترك مطرح شوند، پيش بيني جريانهاي آب  زيرزميني احتمالا“ با خطا همراه است .

فهرست علائم اختصاري بكار برده شده در متن :

• L.F: (Very low Frequenxy )
• A NOVA : (Analysis Of Variance )
• GIS : (Geographic Information System )
• K- W : (Kruskal – WALLIS )
• K-T : (Kendall Tau )

مقدمه :

نشت آب به داخل تونلها و حفريات سنگي مشكل فني عمده اي براي اين سازه‌هاي زيرزميني مي باشد. تراوش جريانهاي آب به داخل سازه زيرزميني باعث افزايش چشمگير جهاني در هزينه هاي ساخت آن شده است. در ابتدا پمپاژ آبي كه به درون سازه تراوش مي كندامري ضروري است . سپس افزايش تعداد نگهداري هاو ايجاد پيش حفريات كه هركدام از آنها مشكلاتي را به همراه دارندبايد اتخاذ شود. يك قسمت قابل توجه از هزينه ها در هنگام حفر تونل در سوئد مربوط به عمليات پيش دوغاب ريزي[1] است كه براي محدود كردن جريان هاي آب ضروري مي باشد. همچنين جريانهاي زياد آب به داخل تونل مي تواند به طور جدي نيروي كاررا تحت خطر قرار دهد وموارد مطالعاتي بسياري و گزارشهاي متعددي درباره از دست رفتن زندگي افراد درج شده است . همچنين در حضور جريانهاي بزرگ آب ، شرايط كاركردن سخت تر واز سرعت كار كاسته مي شود. نتيجه محيطي مستقيم جريانهاي آب ، افت فشار سطوح آب زيرزميني در لايه هاي آبدار و سفره‌هاي آب زيرزميني مي باشد. افت فشار[2]  طويل المدت بر نمو گياهان ، منابع  آب  زيرزميني و همچنين بر شيمي آبهاي زيرزميني تاثير مي گذارد (13). نشستي كه در نتيجه كاهش فشار آب در لايه هاي خاكي اتفاق مي افتد به ساختمانهاي روي سطح زمين خسارت وارد مي كند ( شكل 1) . به دليل مشكلاتي كه جريانهاي ورودي آب ايجاد مي كنند تلاش شده تا حداقل جريانهاي ورودي عمده تعيين محل و پيش بيني شوند. پيش بيني هاي صحيح و موفق در انتخاب مسير نهفته تونل وشيوه ساخت آن و همچنين در تشخيص شعاع تاثير[3]  و مخروط فرو رفتگي[4] يا افت فشار كه توسط جريانهاي ورودي ايجاد  شده است كمك مي كند. اين مسائل دركاهش هزينه‌هاي ساختماني و زيست محيطي موثر است امروزه مفهوم پيش بيني به مقدار زيادي به قابليت اطمينان در مدل سازي جريان اب زيرزميني وابسته مي باشد . در سنگهاي شكاف دار و با تخلخل كم مانند سنگهاي اذرين سخت تلاشهاي فراواني در جهت توسعه روشهايي كه سعي بر در آوردن خصوصيات پيچيده هندسي شكافها و درزه ها مطابق مدل يعني مي باشد انجام گرفته است (11). همچنين روشهاي ديگري براي حل مشكلات جريان در سنگ شكاف دار همانند آناليز ها و تجزيه تحليلهاي بدون بعد[5]  ، شبيه سازي اتفاقي[6] و مدل فاقد كيفيتهاي ظاهري و واقعي بكار برده مي شوند (14)  . به طور متناوب و برحسب نياز  روشهاي متجانس و خواص موثر بر مدلسازي شكافهاي مشخص استفاده شده است (7). به هرحال اغلب حتي با قابليت استفاده خوب داده ها بدرستي نشان داده شده كه مدلهاي عددي بيشتر روي يك مقياس جهاني پيش بيني هاي موفقي رامي توانند خلق كنند(8)  . بعلاوه مدلسازي عددي دقيقا“ آخرين مرحله از يك عمليات پيش بيني كننده مي باشد  واين نتيجه منحصرا“ به مدل ادراكي[7]  كه در يك مرحله خيلي مقدماتي از اتصال اطلاعات اصلي مختلف بسط داده شده است وابسته مي باشد. بنابراين اگر دريك عمليات پيش بيني كننده در ابتدا كاملا درك شود كه چه چيزي و چگونه بايد پيش بيني شود احتمال قوي تري براي موفقيت وجود دارد (9). اگر در بعضي مواقع معرفهاي عددي توده سنگ براي پيش بيني كردن ناكافي باشند ، به اين دليل است كه بعضي از فاكتورهاي مهم در پيش بيني جريانها به حساب آورده نشده اند . هدف اين مقاله نشان دادن رابطه آماري پارامترهاي زمين شناسي در كنترل كردن جريانهاي آب به داخل تونلها مي باشد. نظر به اينكه توده هاي سنگ سخت معمولا“ داراي تخلخل خيلي كم مي باشند. هنگامي كه مخازن آبهاي زيرزميني در قسمت پوشان سنگ[8] يا كمر بالا قرار گرفته اند ، نشت از شكافها و درزهاي سنگها صورت مي گيرد . از اين رو، بروي فاكتورهاي مربوط به كمر بالا نيز ، مطالعات و آناليز صورت گرفته است .

• سنگ ها

همانطور كه مي دانيم سنگ ها از نظرجنس به سه دسته آذرين ، دگرگوني و رسوبي تقسيم مي شوند كه هركدام شرايط فيزيكي خاص خود را دارند. انواع سنگ هاي زير را مي توان برحسب ماهيت ارتباط بين دانه اي تشخيص داد. 1- سنگ خرد كه خطوط مكانيكي ساده اي از كانيهاي متفاوت يا دانه اي يك نوع كاني است كه ابدا“ به يكديگر متصل نيستد ( ماسه، سنگريزه، ريگ) .

2-سنگ هم چسب يا رسي كه درآن پيوندهاي كلوئيد –آب دانه هاي تشكيل دهنده سنگ را با يكديكر متصل مي كند. مشخصه عمده اين سنگ ها ، مومساني زياد آنها در حالتي است كه از آب اشباع باشند. اين گونه سنگ ها اصولا“ محصول هوازدگي شيميايي اند( رسها، آهك رسها ، بوكسيت ها ).

3-سنگ سخت كه در آن پيوند هاي كشسان صلب بين دانه هاي كاني تشكيل دهنده سنگ وجود دارد ( ماسه سنگ ها ، گرافيت ها ، ديابازها، گنايسها) . مهمترين نهادين سنگ ها ، بافت و ساختار آنهاست. مقصود از بافت ، سرشت بلورين سنگ ها ، اندازه و شكل دانه هاي كاني ، و ماهيت پيوند بين دانه‌هاست. مقصود از ساختار، نحوه استقرارمتقابل اجزاء از نظربافت متشابه سنگ است . مهمترين انواع ساختار از اين قرارند:

الف: توده اي،كه درآن قطعات سنگ فاقد جهت يافتگي ترجيجي اند و گرد هم آيي متراكمي دارند.

ب : روزنه اي ، كه در آن قطعات سنگ گرد هم آيي متراكمي ندارند.

ج: چينه اي كه درآن اجزاي سنگ تناوب دارند و چينه بندي يا لايه بندي را تشكيل مي دهند ( 2).

3-مشكلات ناشي از نشت آب :

آب زيرزميني منبع بارزشي است اما گاهي خطر ساز است و هزينه بسيار ايجاد مي كند . آب زيرزميني توانايي حل كنندگي و حمل مواد سمي را دارد. نفوذ آن به گودبرداريهاي روباز يا تونلها سبب مي شود كه آتشباري مشكل و ناايمن شود. مهندس غالبا“ ناچاراست كه مشكل درون تراويهاي ناخواسته را حل كند و حذف اين تراويها با پمپاژ ، يا آب بندي با دوغاب ريزي ، گران تمام مي شود. فشار آب ، محرك زمين لغزه هاست و درون تراويهاي آبها ، سنگ‌هاي هوازده را به شدت فرسايش مي دهد و باخودمي برد . زهكشي‌هاي اسيدي از كانسنگ هاي سولفيدي يا از توده هاي باطله يك مشكل جدي زيست محيطي است . افت تراز سفره   آب زيرزميني ، به عمد يا سهو مي تواند آثار زيانبار بسيار داشته باشد. از جمله تداخل با ذخائر آب چاهها و آب كشاورزي و گهگاه مي تواند به نشست زمين و ياحتي زمين لرزه منجرشود.

4-آب در روزنه هاي وشكاف ها:

4-1-چرخه آب شناختي

آبزيرزميني آبي است كه از طريق بارش به زمين مي رسد، در زمين نفوذ مي كند يا به واسطه چشمه ها به سطح زمين جريان پيدا ميكند و با تبخير دوباره به هوا بر مي گردد. كل مقدار آب در اين چرخه آب شناختي ثابت باقي مي ماند . زمان سكونت آب در زمين ، بسته به مسير جريان زيرزميني مي تواند از چند هفته تا چند هزار سال باشد.

4-2- روزنه داري نخستين و ثانوي

سنك سالم روزنه ها و ترك هايي بين دانه ها و بلورها و داخل آنها دارد اين فضاي تهي را روزنه داري نخستين مي نامند. ديگر فضاهاي تهي كه به شكل درزها ، گسل هاو شكاف هاي حاصل از آتشباري هستند، روزنه داري بعدي يا ثانويه و يا روزنه داري گسستگي مي نامند. فضاهاي خالي، از آب ، هوا و يا گاهي از گازها و مايعات ديگر پرمي شوند. حجم روزن نسبي اين اجزاء ، روزنه داراي ، چگالي ، مقدار آب و درجه اشباع را تعيين مي كند.

4-3- سفره آب زيرزميني

سفره آب ، سطحي است كمابيش به موازات سطح زمين كه زمين اشباع را از زمين نا اشباع جدا مي كند(شكل 3)،اين محل مكان هندس نقاطي است كه در آنها فشار با فشار هواي سپهري برابر است . غالبا“ در بالاي سفره آب يك حاشيه مويينه وجود دارد كه در آنجا فشارهاي منفي ( كمتر از فشارهواي    سپهري ) باقي مي مانند واين به دليل نيروهاي كششي سطحي در درزها يا بين دانه هاي ريزخاك است. سنگ و خاك در بالاي اين حاشيه مويينه خشك نيستند، بلكه به طور نسبي اشباع اند.

4-4-واحد هاي زمين شناختي آبده ، نيم آبده ، نا آبده

آبده : يك واحد زمين شناختي است ، كه ميتواند مقادير چشمگيري آب  را در شيب هاي هيدروليك عادي گذر دهد.

ناآبده : يك واحد زمين شناختي است كه نمي تواندمقاديري چشمگيرازآب را از خودگذر دهد. واحد زمين شناختي نيم‌ آبده ، بينابين اين دواست . گسل ها ممكن است لايه هاي رس داشته باشند، كه به صورت ناآبده عمل كنند(3).

5- حركت آبهاي زيرزميني :

آبهاي زيرزمين حركتي دارند كه براساس اصول مكانيك سيالات انجام مي شود. حركت آب در طبقات آبده را مي توان با فرمول دارسي توجيه كرد. نفوذ پذيري درحركت آبهاي زيرزميني رل مهمي دارد. اندازة گيري نفوذ پذيري ممكن است در آزمايشگاه و يا در صحرا انجام شود. با استفاده از قانون دارس و اصل تداوم جريان مي توان معادلات حركت  آب  زيرزميني راتنظم كرد

6- قانون دارسي :‌

كه در آن Q شدت جريان A سطح مقطع عبور جريان ،   گراديان فشار يا شيب هيدروليكي و K ضريب نفوذ پذيري يا هدايت هيدروليكي است . سرعت حركت آبهاي زيرزميني ،‌بستگي به شيب هيدروليكي و نفوذ پذيري طبقه آبده دارد.

7- ضريب نفوذ پذيري يا هدايت هيدروليكي :

يكي از مهمترين خصوصيات منطقي ، از نقطه نظر حركت آبهاي زيرزميني نفوذ پذيري آن است وآن ويژگي محيط متخلخل است كه اجازه مي دهد سيال معيني از آن عبور كند . براي تعيين نفوذ پذيري كوششهاي زيادي انجام گرفته است و براساس آنها فرمول هايي دراين زمينه ارائه شده است. بايستي توجه داشت كه چون نفوذ پذيري به عوامل مختلفي از جمله شكل ،ابعاد و نوع دانه بندي ذرات تشكيل دهنده بستگي دارد، لذا هيچ يك از اين فرمولها قادر نيستند اندازه دقيق اين ضريب را معين كنند.

 بعد فيزيكي K همان بعد فيزيكي سرعت يعني L /T است. از سويي ديگر براساس رابطه بالا مي توان ضريب نفوذ پذيري هرمحيط را نسبت به سيال معين و دردماي معيني عبارت از حجمي از سيال دانست كه از واحدسطح مقطع محيط مزبور و در تحت شيب هيدروليكي واحد عبور مي كنند.ضريب نفوذ پذيري نه فقط به مشخصات محيط متخلخل بلكه به خصوصيات سيال نيز بستگي دارد.

8- ضريب انتقال :

اگر ضخامت حفره ها b  و عرض آن L فرض شود سطح مقطع عبور جريان  بدست مي آيد:

  A = b . L

بنابراين رابطه 019 به شكل زير در مي آيد:

حاصلضرب k. b  يعني ضريب نفوذ پذيري در ضخامت سفره به نام ضريب انتقال خوانده مي شود:          T = k .b

و بدين ترتيب رابطه دارسي را مي توانيم به شكل زير بنويسيم :

• Q = T.L dh/dl

وازآنجا كه dh/dl درواقع شيب سطح ايستاني يا پيزومتريك است . لذا اگر آن را  با I نشان دهيم . رابطه دارسي به شكل ساده زيردرخواهد آمد :

• Q = T .L .i

ازمقايسه اين روابط با روابط قبل ، در مي يابيم كه تابع پتانسيل سرعت در مورد حركت آب زيرزميني به شكل  زير است :

    Q = – kh

تعبير اين رابطه ، بدين معني است كه براي جريان يك پتانسيل سرعت قائل شده ايم . وجود تابع پتانسيل سرعت ، مستلزم وجود يك جريان بدون گردش است و چون در مورد حركت‌ آبهاي زيرزميني كه از اطراف دانه هاي موجود در محيط انجام ميگيرد ، مي توان دانه ها را بصورت اجسام نيمه مستغرق فرض كرد، لذا شرايط لازم برقرار است. 

9- نشست ناشي از زهكشي :

نشست مي تواند از جذف سيالهاي موجود در خاك تراكم پذير نتيجه شود. اين مكانيسم كه نشست ناشي از زهكشي تعبير شده است . مي توانداز تونل زني در خاك يا سنگ زيرين آن نتيجه شود و يا حاصل پمپاژ چاههاي آب و ميدان هاي نفتي در درازمدت باشد. نشست ها م معمولا“ گسترش كما بيش يكنواخت در محوطه اي وسيع دارند. اگرچه ضخامت نايكنواخت خاك يا تنوع آن مي تواند به نشست افتراقي يا كج شدگي رويه منجر شود (3)

10 – حل شدن سنگ :‌

هنگامي كه آب ازطريق منافذ و درز و شكافهاي سنگ وارد آن مي شود در قسمت هايي كه مواد قابل حل وجود دارد، اين مواد را درخود حل كرده ، سبب پيدايش حفره ها و چاله هاي بزرگ و بزرگتر مي گردد. اين چاله ها وحفره ها را مي توان به دودسته تقسيم كرد: دسته اول : چاله ها وحفره هايي كه در نتيجه تجزيه يا حل شدن موادشيميايي موجود در سنگ ها به وجود مي‌آيد . آب در اثر تماس با سنگ ، مواد شيميايي قابل حل آن را حل مي كند و از بين مي برد كه حاصل آن بوجود آمدن چاله ها و حفره ها مي باشد. پديده تجزيه مواد شيميايي موجود در سنگ ها قابل توجه است. اين پديده در سنگ هاي آذرين هم اتفاق مي افتد. به عنوان مثال براثر تجزيه مواد معدني در سنگهاي آذرين، مواد شيميايي موجود در سنگ ها توسط آب  باعث مي شود كه در سنگ هائي كه خاك موجود درآنهابي نهايت كم است . ( مانند سنگ هاي آتشفشاني ) درشرايط مساعد داراي كمي آب گردد.

دسته دوم: چاله ها وحفره هايي كه درنتيجه حل شدن مواد سنگي قابل حل ايجاد مي گردد. در سنگ هايي مانند آهك و گچ و نمك ، آب باعث حل شدن قسمتي از آنها وبوجود آمدن چاله ها وحفره ها و دانه هاي كوچك و بزرگ مي شود. چنانچه آب درداخل اين گونه سنگ ها بطور مداوم عمل  كرده و جريان يابد بطور مسلم حفره ها و غارهاي بوجود آمده فوق العاده بزرگ مي گردد. (5) .

11- رسانندگي هيدروليك سنگ ها :

گستره نمونه وار مقادير رسانندگي يا هدايت هيدروليكي سنگ ها در شكل (4) آمده است . چون بيشتر جريان آب به جاي جريان در فضاي روزنه اي، در طول درزها جريان پيدا مي كنند، مقادير رسانندگي حاصل از آزمون هاي درجا ، تقريبا“ هميشه بيشتر از آن است كه آزمون آزمايشگاهي روي نمونه‌هاي كوچك بدست مي آيد.

“ لوئيس “ رسانندگي هيدروليك جهت دار دسته‌اي از درزهاي پيوسته را در هردوجريان خطي و آشفته  نشان داده است :

كه در آن e ميانگين اندازه منفذ يا عرض شكستگي ، b ميانگين فاصله بين شكستگي ها ،‌ K _Fرسانندگي هيدروليك يا ضريب نفوذ پذيري درز ( كه خود تابعي است از مربع اندازه منفذ براي جريان خطي ) و K_m ضريب نفوذ پذيري سنگ است كه اغلب قابل چشم پوشي است . يك درزه درهرمتر ، بامنفذي به اندازه 1/0 ميلي متر، رسانندگي در حدود ^8-10 متر برثانيه دارد ( شكل 5) . اما وجود منفذي به اندازه 1 ميلي متر باهمين فاصله بينابيني ، رسانندگي را به ^3-10 متر برثانيه مي رساند كه مشابه با رسانندگي ماسه يكدست ناپيوسته است .

رسانندگي اوليه  سنگهاي آذرين و دگرگون معمولا“ از ^11-10 تا ^12-10 متر برثانيه ياحتي خيلي كمتر از اين است. اما مناطقي موضعي دراين سنگ ها ، معمولا“ به دليل شكستگي و درزها مي توانند بسيار رساننده باشند.

رسانندگي توده سنگ اغلب ناهمسانگرد است. در سنگ هاي رسوبي لايه اي ، رسانندگي در جهت افقي معمولآ  5/1 برابر رسانندگي در جهت قائم است . روزنه داري و رسانندگي هيدروليك رابطه خطي – لگاريتمي دارند، به طوريكه كاهش اندكي درروزنه داري ، به كاهش بسيار دررسانندگي منجر مي شود. با افزايش عرض و تعدد شكستگي ها ضريب نفوذ پذيري  يا رسانندگي هيدروليكي افزايش مي يابد (3).

12- نگرشهاي هيدروديناميكي در مورد سنگها :‌

سنگ ها هميشه مقداري آب درخود دارند بطوركلي سه نمونه آب درداخل سنگ ها وجود دارد: !- آب موجود به صورت پيوند شيميايي  2- آب با پيوند فيزيكي 3- آب آزاد . آب پيوند شيميايي همراه با مولكولها ويونهاي ديگر بخشي از شبكه بلوري كانيها را تشكيل مي دهد. حذف اين آب به تخريب كاني و تغيير آن به تركيبي ديگر كه بدون آب است منجر مي شود. اگر آب موجود در شبكه بلور به صورت ملكولي باشد، آن را آب تبلور مي نامند. اين گونه آب مشخصه گچ آبدار (Caso 4. 2 H₂0) اپال (sio2 . nH₂o) كارناليت (KCI.MgC12 . 6H₂o) و بسياري كانيهاي ديگراست . آب تبلور به طور كلي در دماي 200 تا 600 درجه سلسيوس جدا مي شود.

آبي كه براثر گرم شدن   يونهاي هيدروكسيد H ⁺,OH^–) ) تشكيل مي شود.، بخشي از شبكه بلور را تشكيل مي دهد و آنرا آب ساختماني مي نامند . اين گونه آب در دماهايي بالاتر از آنچه بـــراي آب تبلــور لازم اســت (تاحدود ^c1300 درجه سلسيوس ) از دست مي رود. آب ساختماني مشخصه كانيهايي چون تالك Mg₃(oH)₂. Si₄o2 و مالاكيت (Ca₂ Co₅ (oH)₂)  است . وجود آب با پيوند شيميايي در سنگ ، تنها با گرم شدن آشكار مي شود. به هرحال اين آب، اهميت بسيار دارد. زيرا مي تواند سبب تغييرويژكيهاي سنگ در دماهاي بالا شود. چون شبكه بلوري كانيها وقتي با آب همراه باشند تخريب مي شود، سنگ سست مي شودو درنهايت از هم پاشيده مي شود. هرچند درمواردي ( مثلا“ درمورد رسها )  اين آميختگي به فشردگي سنگ منجر مي شود. آ ب پيوند فيزيكي از طريق نيروهاي جاذبه ملكولي با ذرات جامد سنگ پيوند نزديكي دارد و آن ذرات را به صورت غشايي مي پوشاند. كميت اين آب به  ظرفيت نم گيري بستگي دارد.نم گيري ويژگي پوشيده شدن سنگ از آب است . درجه نم گيري هرسطح جامد يا نوعي مايع را زاويه مرز بين صفحه جسم جامد و مماس گذرنده از سطح يك قطره مايع كه از نقطه تماس اين قطره   با جسم ترسيم مي شود تعيين مي كند. بيشتر سنگ ها به آساني نم مي پذيرند( آنها را نم دوست مي نامند ) . گوگرد ، ذغال سنگ ، ماسه سنگ و برخي ديگر انواع سنگ ها به صورت جزئي يا كامل نم پذيرند.

نم پذيري سنگ ها نتيجه ظرفيت جذب سطحي و توانايي آنهادر جمع آوري ملكولهاي مايع بر سطح بيروني خود، به واسطه كشش الكترواستاتيكي است . ظرفيت جذب سطحي سنگها در صورتي كه حاوي نمك هاي قابل انحلال و كانيهاي رسي ( بخصوص كانيهاي نظير مونتمور يلونيت با شبكه بلوري طويل شونده ) باشند ونيز درصورت افزايش سطح كلي فازجامد، افزايش پيدا مي كند . آب با پيوند فيزيكي ( محكم) در سنگ حركت نمي كند، چگالي بالايي دارد( تا 74/1  گرم برسانتيمتر مكعب ) نقطه انجماد آن پايين است (78-درجه سلسيوس ) و درعين حال ظرفيت گرمايي ، نفوذ پذيري نسبي و رسانندگي هيدروليكي آن كم است  وحلال  به شمار نمي آيد. اين آب در دماي بين 105 تا 110 درجه سلسيوس از دست مي رود ووجود آن ويژگيخاي فيزيكي سنگ را تاحد قابل توجهي تغيير مي دهد. مقدارآب پيوند فيزيكي را به كمك دوشاخص حداكثرنم داري و حداكثر ظرفيت رطوبت ملكولي تخمين مي زنند.

حداكثر نم داري (W_n)عبارت است ازبيشترين رطوبتي كه سنگ مي تواند از هوا با رطوبت نسب 94 درصد جذب كند . اين شاخص ظرفيت جذب سطحي سنگ را مشخص مي كند. ظرفيت رطوبت ملكولي ياويژه ( W_m) مقدارآبي است كه به واسطه نيروي كشش ملكولي به سطح ذرات سنگ متصل مي شود ومقدار آن از رابطه (15) بر حسب واحد وزن بدست مي آيد.

كه G_mوزن نمونه همراه با رطوبت سطحي و G_dوزن نمونه خشك شده دردماي 105 تا 110 درجه سلسيوس است باحضور رطوبت ويژه كه پيوند ضعيفي با سنگ داردداريم : W_n ‹ W_m كه جنبه متمايزكننده اين  رطوبت از آب با پيوند فيزيكي ( قوي ) توانايي حركت آن براثر كشش نيروهاي ملكولي است . سنگ هاي رطوبت دار خاصيت جذبي  خاصي دارند. به اين معنا كه توانايي حركت آن براثر كشش نيروهاي ملكولي است . سنگ هاي رطوبت دار خاصيت جذبي خاصي دارند.به اين معنا كه توانايي جذب سطحي يونها را به طور انتخابي ، همراه با آب از محلول اشباع شده آن يونها دارند . اين خاصيت را ظرفيت يون گيري مي نامند . ويژگي ياد شده در بررسي واكنشهاي الكتروشيميايي سنگها ، مطالعه رسانندگي الكتريكي و ميدانهاي الكتريكي در توده هاي سنگ، اهميت بسيار دارد. آگاهي ازظرفيت يون گيري سنگ ها در استفاده ازروشهاي ژئوتكنيكي ، پي جويي بر اساس الكتروشيمي و نيزدر اموري چون فرايندهاي سيمان دارشدن سنگ ها  لازم است. آب آزاد در سنگ ها به شكل آب مويينه كه نيروهاي كشش موييينگي آن را در روزنه‌هاي ريز سنگ نگه مي دارند وآب گراني كه روزنه هاي درشت را پر مي كند وبراثر نيروي گراني يا فشار در درون سنگ حركت مي‌كندوجوددارد. مقدارآب  مويينه را با توجه به پارامترظرفيت رطوبت موييينه تعيين مي كنند كه به ميانگين اندازه گذرگاههاي روزنه اي عمود برسطح ايستابي در حجم موردمطالعه بستگي دارد. نسبت انواع مختلف آب درسنگ ها بسته به تركيب كاني و توزيع اندازه دانه اي سنگ ها و شكل ذرات تشكيل دهنده سنگ فرق مي كند.مثلا“ ماسه  به طوركلي آب  ثقلي دارد(10 درصد) و دررسها و آهكهاآب مويينه وملكولي غلبه دارند .مقدارآب مويينه در رسها از 18 تا50 درصد است.نوع آب درسنگ تاثير آن را در ويژگيهاي سنگ مشخص مي كند.ازاين روست كه اگرآب مويينه موچود درسنگ دربالاتراز سطح ايستابي قرار داشته باشد به افزايش هم چسبي سنگ ها كمك مي كند و درعين حال مقدرا بارمجاز و زاويه شيب تل باطله را زياد ميكند. اما برعكس ، اگر آب مويينه به منبع خود متصل باشد به ستون فشاري تبديل مي‌شود وپايداري شيب را كاهش مي دهد، كاربرد تكنيكهاي ممكن  براي زهكشي آب از كانسار نيز به نوع آن بستگي دارد. سهلترين آب ازنظر زهكشي ، آب ثفلي است و زهكشي آب مويينه بسيار مشكلتر است.آب با پيوند فيزيكي براثر تكانده شدن به آب آزاد تغيير مي كند. اين فرايند را تيكسوتروپي مي نامند.خاكهاي رسي مرطوب كه درآنها ذرات كوچكتر از 002/0 ميليمتر بيش از 2 درصد است. درمعرض وقوع پديده تيكسوتروپي هستند. حداكثر مقدار آب پيوندي ، مويينه وثقلي كه سنگ مي تواند درخود داشته باشد با كل ظرفيت رطوبت آن تعيين مي شود.

• برحسب وزن
• برحسب وزن

كهG_r وزن سنگ درحداكثر اشباع ، V_L حجم آبي است كه سنگ را پرمي كندو V_rحجم سنگ است. مقدار كل ظرفيت رطوبت تقريبا“ برابراست باروزنه داري سنگ (p). اگر ارتباط مقابل فضاهاي روزنه داري ضعيف باشد، مقدار معيني از گاز يا هوا مي تواند ، حتي درمواردي ك سنگ كاملا“ اشباع از آب است ، درآن به تله بيافتدازاين رو P › W_t . درحالتي كه آب مي تواند بين شبكه بلوري كاني ها نفوذ كند P ‹ W_t خواهد بود و اين مشخصه سنگ هاي همچسب ( آرژيليتي ) است. براي مشخص كردن سنگ در حالت طبيعي آن ، از پارامترهاي زير استفاده مي شود. مقدار رطوبت طبيعي ( W_n) كه برابر است با مقدار ميانگين آب موجود در سنگ درشرايط طبيعي ، وضريب اشباع ازآب  (K_ws) كه ميزان اشباع سنگ را از آب نشان مي دهد.

اگر به جاي W_nاز W_t و به جاي W_t  از  P ( روزنه داري ) استفاده كنيم ، ضريب اشباع از آب ،ميزان پرشدگي فضاهاي روزنه با آب را مشخص مي كند. اگر سنگي حداكثر رطوبت ممكن را بگيرد، بيرون كشيدن تمام آب موجود در آن با وسايل مكانيكي ممكن نخواهد بود. بازدهي آب از رسها وماسه هاي ريز دانه با زحمت صورت مي گيرد .توانايي سنگ به آب پس دادن براثر كنش مكانيكي را با پارامتر بازدهي آب —- مي سنجند كه عبارت است از تفاضل بين كل ظرفيت رطوبت و حداكثر ظرفيت رطوبت ملكولي .به اينن ترتيب هرچه ظرفيت رطوبت ملكولي سنگ بيشتر باشد ضريب بازدهي آن كه بزرگي آن به اندازه ذرات سازنده سنگ ، اندازه روزنه ها و نيزوضعيت متقابل روزنه ها به يكديگر بستگي دارد، كمتر است. اگر بازدهي آب اندكباشد ، بهره دهي استخراج سنگ به روش هاي مكانيكي وهيدروليكي كم مي شود زهكشي كانسار و نيز ترابري وخرد كردن كانيها مشكل مي شود.

حركت آب درسنگ ها سبب انحلال ، شستشوي مكانيكي ،سيمان دارشدن وفرايند هاي ديگر مي شود ضريب تراوايي (K_per) توانايي سنگ به انتقال سيالات را مشخص مي كند.

درروابط (19)    و (20) ، Q شدت جريان آب گذرنده از مقطع S ، V_p سرعت يا نرخ فرورفت .  F – افت فشار حين فرورفت مايع L — و — ضريب گرانروي ديناميكي مايع برحسب پواز است. واحد اندازه گيري تراوايي ،دارسي است كه عبارت است از تراوايي نمونه سنگي با سطح مقطع يك سانتيمتر مربع ، به طول يك سانتيمتر كه در هرثانيه يك سانتيمتر مكعب از مايعي به گرانروي يك سانتي پواز ، باافت فشار يك اتمسفر از آن مي گذرد . هردارسي مساوي است با  ^13-10 * 86/9 متر مربع مي باشد. در معدنكاري اساسا“ از ضريب فرورفت (K_p) استفاده مي كنند.

 وزن مخصوص آب است .درعمل مي توان  رابرابر باواحد درنظر گرفت .دراين صورت از لحاظ عدد
K_p = K_per ( K_pبرحسب متر بر ثانيه  مي شود. سنگ ها برحسب ضريب فرورفت به ناتراوا، كم تراوا ، نيمه تراوا و بس تراوا تقسيم مي كنند. تراوايي سنگ اساسا“ به اندازه شكل ونسبت كل روزنه ها به حجم سنگ بستگي دارد كه به طوركلي حجم سيال فرو رونده ،مسير عبورجريان ، ونيروهاي اصطكاكي بازدارنده حركت را تعيين مي كنند. به طوركلي تراوايي با افزايش روزنه داري سنگ، بخصوص اگر روزنه ها متصل به يكديگر وباز باشند، زياد مي شود ( شكل 6) . اما انحراف هايي از اين قاعده كلي مشاهده شده است .ميانگين قطر روزنه ها (D) دراين امر نقش محسوسي دارد. اين ميانگين را مي توان  خود مشتق از معادله پوازي است( با صرفنظر كردن از خماخم گذرگاهها ) محاسبه كرد.

كه K_per تراوايي ( برحسب سانتيمتر مربع )  و P روزنه داري مي باشد .البته ، امكان عبور سيال از روزن هاي فرامويينه ، براثر كنش نيروهاي گرانشي يا فشار، مطابق باقوانين هيدروديناميك وجود دارد.

درروزنه هاي مويينه ، سيال ها با نيروي مويينگي حركت مي كنند. براثر كنش فشار، سيال ها تنها وقتي مي توانند حركت كنند كه ستون فشاراز نيروي كشش ملكوتي تجاوز كندو عملا“ سيال ها از روزنه هاي فرو مويينه عبور نمي‌كنند. رسها از اين گونه مواد ناتراوا به شمار مي آيند. هرچند كه روزنه داري آنها بيش از 50 درصد است. ناتراوايي رسها به دليل فرومويينه بودن اندازه روزنه هاي آنهاست . كه در نتيجه آن تقريبا“ تمام آب موجود دررسها به حالت حبس شده است .واين امرمانع حركت آبهاي ثقلي در آنهاست. بنابر اين K_per به تمام عواملي كه روزنه داري سنگ را كنترل مي كنند بستگي دارد، يعني به شكل ، اندازه جهت يا فتگي ، جورشدگي و ميزان سيمان داري دانه ها . تراوايي آن در سنگ هاي لايه اي ماهيتي ناهمسانگرد دارد: بدين معنا كه درامتداد لايه بندي بيشتر از جهت عمودبر آن است. همچنين تركيب كاني شناختي نيز درتراوايي سنگ هاي ناپيوسته موثر است . به عنوان مثال از كانيهاي كه رخ خوب دارند، آب به ميزان كمي عبور مي كند، زيرا روزنه هايي كه دراين كانيها ايجاد مي شود. اندازه اي كوچكتر از روزنه هايي دارند كه درديگر كاني ها پديد مي آيد كه ذرات به خوبي گرد شده دارندو فاقد رخ هستند. آب از كانيهايي كه ظرفيت نم پذيري بالايي دارندبه سهولت بسيار مي گذرد . تراوايي سنگ ها با افزايش مقدار رس در آنها كم مي شود. تراوايي سخت ترين سنگ ها به ميزان گسستگي آنها بستگي دارد. ازاين رو توده هاي گسسته آذرين و دگرگونه ، با وجود كم روزنه داربودن به شدت تراوايند.

13- تونل بولمن در جنوب سوئد :

بعد از انجام تحقيقات دولت سوئد برروي مناطقي كه براي تامين آب آشاميدني ناحيه اسكانيا[9] مناسب بودند، سرانجام براي اين منظور استفاده از آب شيرين درياچه بولمن توصيه و تونل بولمن براي انتقال اين آب ساخته شد ( شكل 2) . طول تونل 80 كيلومتر وامتداد وروند آن از درياچه بولمن در جنوب اسمالند[10] به سمت پراستورپ[11]  در ناحيه اسكانيا درجنوبي ترين نقطه سوئد مي باشد. ساختن آن در سال 1975 آغاز و درسال 1986 پايان يافته است . مو.ضوع تحقيقات چندبعدي تونل ، مورد حمايت مالي تعدادي از سازمانهاي خصوصي وملي قرار گرفت (13) . اطلاعات به طور وسيعي مخصوصا“ در ناحيه استاورهالت[12]  جمع آوري شد. جايي كه توجه عمده به مطالعه محل برخورد تونل به سطوح آب زيرزميني معطوف بود(13)  . ازجمله تحقيقاتي كه دركارگاهها و محلهاي مختلف كار در تونل بولمن انجام شده بود.به شرح ذيل مي توان نام برد: آناليز عكس هاي هوايي

• تهيه نقشه هاي زمين شناسي در يك ناحيه به عرض 10 كيلومتر در سرتاسر اطراف مسير تونل
• مغناطيس سنجي هوا بردي وزميني
• اندازه گيري مقاومت ويژ ه الكتريكي وفركانسهاي خيلي كوچك
• اندازه گيري لرزه نگاري[13] 200 كيلومتر
• آناليز مغزه هاي بدست آمده از حفاري وثبت اطلاعات چاههاي حفر شده
• تهيه نقشه كلي زمين شناسي تونل

تونل بولمن به علت طول زياد، از مناطق با مشخصه هاي هيدروژئولوزيكي مختلف عبور مي كند. اگرچه زمين شناسي آن بيشتر از سنگهاي متبلور سخت تشكيل شده است . اين  طرح تحقيقاتي برروي يك قسمت از تونل كه شامل 25 كيلومتر شمالي آن مي باشد، متمركز شده است. درآن منطقه مقادير زيادي از اطلاعات راجع به جريانهاي روبه داخل جمع آوري شده بود.

14- زمين شناسي وفرايندنشت در تونل بولمن :

تونل بولمن به دليل طول زيادش ، از مناطق با خصوصيات زمين شناسي مختلفي عبور مي كند. دراين ناحيه گنايسهاي گوناگون . قسمت عمده اي از سنگها را تشكيل مي دهند. اين نوع سنگ از ديدگاه مهندسي زمين شناسي به انواع مختلفي تقسيم شده است. نوع عمده گنايسها، خاكستري مايل به سرخ ومعمولا“ دانه اي متوسط با شيستوزيته جدا ازهم مي باشند. اين نوع گنايس اغلب با رگه هايي از پتاسيم فلدسپار قرمز، ميگماتيزه شده است. گنايس قرمز كه تقريبا“ كمتر ازخاكستري مايل به سرخ متعارف است . دانه اي متوسط مي باشد و شيستوزيته آن به طور قابل ملاحظه اي نسبت به خاگستري مايل به سرخ كمتر مشخص است و معمولا“ ميگماتيزه شدن درآن ديده نمي شود. بعضي اوقات هردونوع گنايس قرمز و خاكستري با لايه هاي غني شده از فلدسپار وآمفيبوليت وجو ددارند .كانسارهاي مربوط به دوران چهارم دراين منطقه ، داراي ضخامتي در حدودچند متر تا دهها متر مي باشند و شامل رسوبات نهشته شده يخچالي ورسوباتي كه به طور منظم دركنار هم قرار گرفته اند و بيشترشان شن وماسه است. مي باشند . بعضي مناطق شامل ذغال نارس[14]  نيز هستند. جهت اصلي درزه وشكافها در   طول 25 كيلومتر شمالي تونل به صورت شرقي – غربي (E – W )و N70 W مي باشد كه بيشترين نشت[15] شكافها مربوط به اين قسمت هستند (شكل 7و 8) . تركها با تواتر وتوالي مختلف درتمام طول تونل امتداد دارند ( شكل 9) .ميزان نشت جزئي ، داراي چندين ماكزيمم مي باشدكه دراطراف كيلومتر 2، كيلومتر 10 و كيلومتر 16 قراردارند .

نشت اصلي به مقدار وتواتر ذكر شده درفوق اتفاق نيفتاده و يشترين تواتر و توالي را در كيلومتر 20 دارد.درتونل بولمن فقط تركهايي كه از نظر نشت و پايداري سازه مهم بودند،درروي نقشه آورده شده اند. اينگونه تركها آنهايي هستند كه براي مطالعات آماري استفاده شده بود ند . درنتيجه محاسبه مكرر شكافها ،مشخص شد كه تعداد كمتري از درزه و شكافها در مقايسه با آن چيزي كه درحقيقت وجود دارد. به حساب آورده شده اند . علاوه براين دسته هايي از تركها كه موازي روند حفر قرار دارند، به نحوه واقع بينانه اي مورد نظر قرارنگرفته اندوبه آنها بهاي  لازم داده نشده است. اين امر به دليل مشكل بودن به نقشه درآوردن آنهاست. از مطالعه آماري درزه وشكافها درتونل بولمن، مشخص شده است كه تراكم اين شكافها تقريبا“ 3 تا 30 شكاف در هر 100 متر بوده است. اين امكان وجود داردكه فراواني شكافهاي حقيقي بيشتر از اين مقدار باشد ( 3 تا 30 شكاف در هر 10 متر ) .مواد پركننده شكافها ، اغلب شامل رس، كلريت و كلسيت مي باشند . تونل از ميان چندين دايك آمفيبوليت وناحيه تكتونيك عبور كرده است . توزيع آمفيبوليتهاي متنوع درطول 25 كيلومتر اول خيلي زياد است كه اساسا“ به صورت خرده ها و يا قطعاتي با عرضهاي گوناگون در سنگ گرانيت واقع شده اند. به طور كلي آمفيبوليتها درامتداد N  80  W جهت دار بودند. همچنين از خصوصيات منطقه وجود زونهاي تكتونيك مي باشد. علاوه بر آنها تعداد زيادي از مناطق تكتونيكي محلي و كم اهميت تر وجود دارد .مناطق شكسته شده و سنگهاي هوازده داراي چندين نقطه حداكثر بوده كه توجيه كننده مقادير زيادي از نشت و نفود آبها دراين منطقه است.

15- پيش بيني جريانها و جمع آوري اطلاعات جريان هاي روبه داخل آبهاي زيرزميني در تونل بولمن:

طراحي تونل بولمن از اواسط سال 1960 شروع شد . درآن زما ن پيش بيني جريانهاي رو به داخل صرفا“ براساس مطالعات ژئوفيزيكي ، محاسبات تكتونيكي و توپوگرافي كه با مطالعات حفاري و اطلاعات قابليت هدايت هيدروليكي مرتبط بود، انجام شده بود. مبناي پيش بيني الافسون[16] ،اطلاعات فوق وهمچنين اكتشافات هيدروژئولوژي مربوط به تونلهاي ديگر درسوئد واطلاعات حاصل از چاههايي در جنوب سوئد مي باشد(13) .از اين اطلاعات او تشخيص داد كه متوسط جريانها در تونل بولمن بايد بين 60 تا 100 ( ليتر /دقيقه/درهركيلومتر) باشد كه درحالتهاي خيلي استثنايي جريانهاي بزرگي با حجم 5000 (ليتر /دقيقه ) نيز مي تواند وجودداشته باشد . به علاوه ازاطلاعات تونلهاي ديگري درسوئد همانند جاكتان[17] ، فورس مارك[18] و هيمرف جارد[19]  استفاده شده است . درپايان سه دسته از جريانها تعريف شدند. همه اين دسته ها به مقدار قابليت نفوذ   پذيري سنگ مرتبط بودند. دسته اول: جريانها درسنگهايي كه نه به تقويت ونه به عمليات پيش دوغاب ريزي احتياج داشتند. نفوذپذيري خيلي كم اين قبيل سنگها موجب شده بود تا جريانهاي 10 تا 20 ( ليتر /دقيقه/درهر 100 متر)را عبور دهند .

دسته دوم : جريانها در سنگهايي كه تقويت اصلاح مقاومتي درآنها صورت گرفته و لي عمليات پيش دوغاب ريزي انجام نشده است. با نفوذ پذيري متوسط اين سنگها ، ميزان ورود ونشت آب 50 تا 400 ( ليتر /دقيقه درهر100 متر ) قبل از دوغاب ريزي گمان زده مي شود.

دسته سوم: جريانها در سنگهايي كه هم تقويت واصلاح مقاومتي[20] درآنها صورت گرفته است و هم عمليات پيش دوغاب ريزي مي تواندبه صورت  موثر مشاهده شود. نفوذپذيري بالاي اين سنگها ، موجب شده است تا جريانهاي 100 تا 1000 ( ليتر /دقيقه /درهر100 متر) را ازخود عبور دهند. پيش بيني هاي نيزبصورت كلي و كمي درزمانهاي آخر ايجاد اين سازه زيززميني توسط فرمولهاي تحليلي انجام شده است (16) . با استفاده از اين قبيل برآوردها در قسمتهايي از مقطع شمالي تونل ،مقدار جريان ، 66 تا 768 ( ليتر / دقيقه /درهركليومتر) بدست آمد (13) .مباحثاتي كه بدليل نياز به اعتبار بخشيدن به چنين پيش بيني ها و اندازه گيري هاي جريانات ورودي زيرزميني وجوددارد. پس ازسپري شدن حفر بخش عمده اي ازتونل بولمن آغاز شد. طرحهايي به منظور اندازه گيري جريانات ورودي زيرزميني از ابتدا دربخش هاي جنوبي تونل ( از حدود 25 كيلومتر تا 80 كيلومتري ) انجام  شده بود(16) . با اين وجود، اين طرحها در اواسط سال 1983 پس از اتمام بخش بسيار كوچكي از قسمت شمالي تونل كه آخرين قسمت بود، آغاز شد. اندازه گيري جريانات ورودي با شكل گيري هندسه تونل انجام شد.درابتدا ورودي هايي با روشهاي سادة حفاري و آتشباري ساخته  شد. از اينجا تونل بسمت شمال و جنوب پيشرفت كرد تا اينكه به محدوده ورودي رسيد .بدليل شيب تونل ، جريان آب از كف تونل بسمت ورودي ها جاري مي شدو ازآنجا درمخازن جمع آوري شده و سپس توسط يك سيستم پمپاژ به ورودي ها پمپ مي شد. اندازه گيري  هاي جريانات آب بين تونلهاي دسترسي[21] 10 تا 13 و توسط يك كنتور كه شدت جريان را اندازه گيري مي نمود انجام مي شد وسپس اندازه گيري متوسط براساس آمار هفتگي ارائه مي شد. براساس مطالعات انجام شده توسط اسجوبرگ[22] و همكارانش، درجه دقت اين اندازه گيري ها در صورتي كه دستگاه اندازه گيري به صورت مناسبي واسنجي[23] شده باشدوسابقه زماني داده ها طولاني باشد تا3% مي رسد. با استفاده از اندازه گيري دقيق تري كه در منطقه استاورهالت[24] انجام  شده ، آب ورودي از 6 تا 9 ليتر برثانيه دركيلومتر تخمين زده مي شود(13) . براي محدودكردن جريان آب ، از عمليات دوغاب ريزي درمناطق با پتانسيل جريان زياد استفاده شد. برآورد ديگري بر روي جريانات ورودي زيرزميني برمبنايي نيمه كمي درطول نقشه برداري[25]  زمين شناسي تونل صورت گرفته است. تركهاي نشت كننده به انواع كوچك وبزرگ تقسيم وسپس روي نقشه زمين شناسي تونل با علائم مختلفي نشان داده شدند. متاسفانه هيچ نوع اطلاعاتي درخصوص معيار اين تقسيم بندي وجود نداردو تنها با استفاده از مشاهده صورت مي گيردو بدين لحاظ بديهي است كه تهيه نقشه ها با استفاده از اين نوع تقسيم بندي به مقدار زيادي به قضاوت شخصي بستگي دارد.

16- اطلاعات و روشهاي بكاربرده شده درمطالعه موردي تونل بولمن

اطلاعات پايه اي كه درتحليل آماري مورد استفاده قرار گرفته است . از نقشه‌هاي خاك (50000/1 ) . نقشه هاي تكتونيكي (5000/1)  ونقشه هاي تونل بدست آمده اند. نقشه برداري يا نگاشت تونل درتمام طول تونل انجام پذيرفته است و هرنقشه يك مقطع 500 متري از تونل را كه به بخش هاي 100 متري تقسيم شده است، نشان مي دهد. پارامترهاي هيدروژئولوژيكي وتوپوگرافي كه براي هرقسمت 100 متري از 25 كيلومتر شمالي تونل مورد نظر بوده اند، درجدول (1) ارائة شده اند. بيشترين پارامترهاي توپوگرافي ، سنگ وژئوفيزيكي مستقيما“   از نقشه هاي تونل و با رقومي كردن نمودارهاي با دست تهيه شده، بدست آمده اند. پارامترهاي خاك ، سنگ ، ديسپلاست[26] و ديسراپت[27] با استفاده از سيستم اطلاعات مكاني[28] ،به كمك نرم افزار ادريسي[29] تحت سيستم عامل ويندوز 2000 ، ازروي اولين نقشه هاي رقومي شده خاك و تكتونيك بدست آمده اند. بدين ترتيب امكان محاسبه مقادير انواع خاك برحسب كيلومتر مربع دريك شعاع 500 متري از هرقسمت 100 متري تونل و نيز محاسبه فاصله از ساختارهاي تكتونيكي و توده هاي آبهاي سطحي فراهم شد. اغلب خاكها ازنوع يخ رفت يا رسوبات نهشته شده يخچالي و ذغال نارس بودندوتنها در بخشهاي كوچكي آبرفتهاي يخچالي و رسوبات درياچه هاي يخچالي[30]  ديده مي شد. سپس بااستفاده از نرم افزارهاي اسپريك[31] وكورد[32] مقادير متوسط مقاطع 100 متري محاسبه گرديد.اين نرم افزارها ، امكان تجزيه و تحليل اطلاعات درزه وشكافها و ديجيتايز كردن آنها را فراهم مي سازند. درشرايط زمين شناسي سوئد ،بخش عمده اي از تغذيه سنگ ناشي از مناطق پست توپوگرافي و داراي سنگ هاي ترك دار است. (شكل 1) . متغيرهاي توپوديسك[33]  و راك ديسك[34]   به ترتيب برآوردي از مناطق بلند و پست توپوگرافي هستند و با استفاده از شاخص T nكه بصورت :

• Tn=T1+T2

مي باشد . ارتفاع متوسط از سطح درياي پوشان سنگ و پي سنگ[35]  در مقطع  برحسب متر از روي نقشه هاي تونل تخمين زده شد(به صورتي كه در بالا توضيح داده شد) . از اين مقادير ، توپوگرافي قسمت قبلي كه بصورت:

جدول 1- فهرست متغيرهاي هيدرولوژي ، توپوگرافي و تكنيكي كه درتونل بولمن مورد تجزيه و تحليل آماري قرار گرفتند.

OVERB : ضخامت متوسط لايه هاي خاكي بالاي سنگ سخت آذرين براي هرمقطع 100 متري از تونل ( متر )

TOP STEEP: شيب متوسط توپوگرافي زمين بالاي هر مقطع 100 متري از تونل ( متر )

ROCK STEEP : شيب متوسط توپوگرافي سنگهاي بستر بخش تحتاني بالاي هر مقطع 100 متري از تونل ( متر) .

TOP DICC: نواحي بلحاظ توپوگرافي بالا و پايين درپوشان سنگ بالاي هرمقطع 100 متري از تونل (متر ).

TUNDEPTH : عمق متوسط تونل براي هرمقطع 100متري ازتونل (متر)

پارامترهاي خاك

TILL: رسوبات نهشته شده يحچالي درشعاع 500 متري هرمقطع 100 متري از تونل ( كيلومتر مربع )

PEAT : ميزان تورب در شعاع 500 متري هرمقطع 100 متري از تونل ( كيلومتر مربع ) .

GLACLAK : رسوبات آبرفتهاي يخچالي در شعاع 500 متري هر مقطع 100 متري از تونل ( كيلومتر مربع ) .

DISLAKE: فاصله هرمقطع 100 متري ازتونل تا توده هاي آب سطحي (متر)

پارامترهاي سنگ

NO-FRACT: تعداد شكافها براي هرمقطع 100متري از تونل .

DIP-0-45: تعداد شكافها با شيب كوچكتر از 45 درجه براي هرمقطع 100 متري از تونل

AMPHIB: تعداد دايكهاي آمفيبوليتي براي هرمقطع 100 متري ازتونل

GNEISS:تعدادشكاف ها دركنايسها براي هرمقطع 100 متري از تونل .

CROSSZON:تعدادمناطق شكاف داربراي هرمقطع 100 متري ازتونل .

MINERAL : تعداد شكافهاي پرشده با مواد معدني براي هر مقطع 100 متري از تونل .

DISPLAST : فاصله اندازه گيري شده تا ساختار تغير شكل پلاستيك برا ي هرمقطع 100 متري از تونل ( متر ).

DISRUPT: فاصله اندازه گيري شده تا ساختار تغير شكل شكستگي براي هر مقطع 100 متري از تونل ( متر ) .

پارامترهاي ژئوفيزيكي سطح

MAG: مقدار متوسط اندازه گيري هاي مغناطيسي سطح درطول هر مقطع 100 متري از تونل .

SEIS : مقدار متوسط اندازه گيري هاي لرزه شناسي سطح در طول هر مقطع 100 متري از تونل .

ELECT: مقدار متوسط اندازه گيري هاي الكتريكي سطح در طول هر مقطع 100 متري از تونل .

پارامترهاي تكنيكي

WEEKS: تعدادهفته هاي موردنياز براي پيشروي بخش روبرويي تونل براي مقطع 100 متري از تونل .

ROCKQUAL: كيفيت سنگ در هرمقطع 100 متري از تونل كه توسط نقشه تونل به سه دسته طبقه بندي شده بود.

PREGROUT: تعداد نواحي كه درآنها عمليات پيش دوغاب ريزي انجام شده، براي هرمقطع 100 متري از تونل .

است و مقطع 100 متري بعدي:

كم مي شود. حاصل اين تفاضل ، دوعد T₁وT₂ است كه علامت منفي يا مثبت آنها بيانگر اينست كه 100 متر مورد نظر پائين ويا بالاي مقاطع قبلي و بعدي بوده است.T_nسرانجام با جمع كردن وسپس تقسيم بر 200 كردن بدست مي آيد.مقطع مورد نظر دريك دره كوچك ( منطقه تغذيه كننده )[36] براي مقادير بزرگ منفي T_nو يا به ازاي مقادير مثبت T_n درمناطق بلند توپوگرافي (مناطق تخليه شونده )[37] قرار مي گرفت . مقادير حول وحوش صفر نشان دهنده مناطق افقي و يامناطق با شيب كم است. پارامترهاي فني نظير عمليات پيش دوغاب ريزي و سرعت حفاري از اطلاعات ديگري كه حين عمليات ساختماني به صورت هفتگي ثبت شده بود، بدست آمده است . اطلاعات عددي بدست آمده از پارامترهاي مختلف با نرم افزارآماري استاتيستيكا[38] مورد تحليل قرار گرفته است . به دليل غيرنرمال بودن مقادير وابسته ( نشست هاي جزئي و عمده ) استفاده از تست هاي غير  پارامتري اجتناب ناپذير بوده است. مخصوصا“ اين تستهاي غير پارامتري براي توزيع هاي غير نرمال انجام  شده است. اين تست ها بستگي به مقادير پارامترهاي تخمين زده شده ندارند(نظير ميانگين وواريانس ) و تنها با مطالعه جمعيت آماري انجام مي‌شوند.آمار غير پارامتري به آمار حساسيت زيادي نداردواين نقطه ضعف آن است . بدين لحاظ انتخاب روش مناسب اهميت فراواني دارد.

در بين تمام   روشهاي ممكن، تحليل همبستگي غير پارامتري كندل تاتو[39] و آنووا[40]  مفيدترين روشها براي مطالعه مذكور تشخيص داده شده اند . سپس تحليل رگرسيون جند گانه براي شناسايي با معني ترين پارامترها و كمي نمودن رابطه آنها با جريان آب ورودي انجام گرفت . (توضيح اينكه آنووا كراسكال – واليز[41] روشي است كه در آن واريانسها به وسيله رتبه بندي تحليل مي شوند ).

17- مطالعه جريانات ورودي آب بااستفاده از نقشه هاي تونل بولمن:

از دوروشي كه براي جمع آوري داده هاي جريانات ورودي زيرزميني مورد استفاده قرار گرفته است ، روشي كه مربوط به اندازه گيري شدت جريانات ورودي است، براي هدف تحقيق حاضر مناسب تر تشخيص داده شد. با اين وجود تحليل دقيق ترناممكن بودن استفاده از چنين داده هايي را براي ادامه مطالعه روشن ساخت . شدت جريانات ورودي مقادير متوسط هفتگي بود كه تمام مقاطع تونل تحت عمليات ساختماني جنوب وشمال ورودي ها را پوشش ميداد. بنابراين هيچ اندازه گيري مجزايي براي آبي كه از احجام آتشباري شده سنگ ها درهفته گذشته درمقايسه با هفته هاي قبلي نشت مي كرد، انجام نشده بود .سپس شدت جريانات ورودي به صورت تجمعي تهيه مي‌شد. چرا كه تشخيص اينكه كدام بخش از آن به شمال و كدام بخش به جنوب مربوط مي شودكاري بسيار دشوار است . درحين تحليل داده ها با توسعه نرم افزارهايي كه مقدار آب ورودي به تفكيك از دوجناح را براساس هندسه تونل و برحسب طولي از مقطع كه طي هفته ساخته شده بود، تخمين مي زد، ازدشواري امر فوق كاسته شد. با اين وجود يك واسنجي بصر ي[42]  با استفاده از نقشه هاي تونل اجتناب ناپذير بود، تا با كمك آن افزايش آب ورودي به تونل با گسترش شكافها ، درروي نقشه هاي تونل ربط داده شود. بدين ترتيب جايي كه تركها و شكافها در روي نقشه وجود ندارد، آب ورودي براي آن در نظر گرفته نمي شود، حتي پس از كاليبراسيون ، نتايج حاصل از اندازه گيري نشت ها نشان مي دهد كه دربرخي موارد كل نشت افزايش مي‌يافت . با وجود اين حقيقت كه هيچگونه ترك يا شكافي نه درنقشه بخش شمال ونه در بخش چنوبي مشخص نشده بود. موارد ديگر ي هم بود كه افزايش نشت كلي منفي يا صفر مي شد، هرچند تركهاي كوچك و بزرگي به وقوع پيوسته بود. اين عدم همخواني به دليل اينكه ميزان نشت آب از شكافهاي موجود متغير بود و يا اينكه دقت اندازه گيري از برآورد اسجوبرگ كمتر بود و يا تحت تاثير مجموع دروعامل فوق يعني هم پائين بودن دقت و هم متغير بودن نشت از شكافها بوجود آمده بود. از آنجايي كه غيرقابل اعتماد بودن نرخ جريانهاي ورودي براي يك آناليز آماري دقيق به اثبات رسيده بود، تصميم گرفته شد از اطلاعات جريان آب زيرزميني منعكس شده در نقشه استفاده شود.نقشه هاي تونل اغلب شكافهايي را كه دست كم بدترين نشت هارا داشتند نشان مي دادند. طبق گزارش درشوئيتز[43]  نشت‌هاي يك شكاف در تونل كايمز[44] واقع در سوئد به 4 طبقه قابل دسته بندي بودند . 1/0 تا 5/0 ليتر در دقيقه ، 5/0 تا 5/1 ليتر در دقيقه ، 5/1 تا 5/6 ليتر در دقيقه و بزرگتر ار 5/6 ليتر در دقيقه . متاسفانه برا ي تونل بولمن[45] هيچگونه اطلاعاتي درخصوص تعيين نقشه نشت ها هيچ معيار مشابهي قابل دسترس نبود. الا اينكه طبقه بندي برحسب نشت عمده يا نشت جزئي پس از دوغاب ريزي مناطق آبدار انجام شده بود. شكل 10 و 11 نشان مي دهند كه نشت عمده و نشت جزئي بصورت نرمال در طول 25 كيلومتر از تونل بولمن توزيع نشده بودند. از ميان توزيعهاي گسسته مورد آزمون قرار گرفته ( هندسي ، باينوميان ،پوآسون ، برنولي ) فقط توزيع هندسي به نظر بهترين تقريب مي رسيد. توزيع هندسي با فرمول زير نشان داده مي‌شود.

كه در آن P ثابتي است كه به اندازة جامعه آماري وابسته مي باشد. اندازةP با افزايش حجم جامعه كاهش مي يابدچرا كه P احتمال روي دادن حادثه اي بخصوص را نشان مي دهد .مقدار (P –1) احتمال اين است كه حادثه روي ندهد. وX تعداد شكافهاي درحال نشت كردن است . مقادير متوسط نشت نيز دريك مقياس 500 متري محاسبه شد. اين محاسبه به اين روش انجام گرفت كه نخست مقدار متوسط نشت بزرگ وكوچك شكافها دريك فاصلة 500 متري محاسبه شد و سپس اين  فاصله 100 متر، 100 متر درتمام 25 كيلومتر مورد نظر از تونل حركت داده شد. دراين حالت ثابت شدكه شكافهاي داراي نشت جزئي با يك توزيع نرمال لگاريتمي[46] بهتر قابل تخمين هستند . چرا كه تعداد كلاسه‌ها افزايش داده شده بودوديگر نمي شدآنها را مقادير گسسته به شمار آورد.( شكل 12) . نشتهاي بزرگتر هنوز بيشتر از شكل توزيع هندسي متابعت مي كردند( شكل 13) . هرچند كه برازش[47] توزيع از آنجايي كه فرمول توزيع هندسي مستلزم داشتن فواصل منقطع مي باشدامكان پذير نبود.

18- نتايج بدست آمده :‌

آناليز همبستگي آماري

اگر از يك ديدگاه آماري صرف به مسئله نگاه كنيم ، مقادير ضرايب همبستگي[48] بدست آمده براي تك تك متغيرها بوسيله كندل تائو نسبتا“ كوچك مي‌باشند.بهترين ضرايب همبستگي بدست آمده

نتايج عمده همبستگي متغيرهاي مختلف درارتباط با نشت عمده و جزئي شكافها كه در مقياس 100 متري مورد محاسبه قرار گرفته است. در اين جدول k-t به معني همبستگي كندال تائو مي باشد. P سطح معني دار بودن است .

همبستگي متغيرهاي مختلف در ارتباط با نشت عمده

تعدادنواحي درهر مقطع 100 متري كه در آنها عمليات پيش دوغاب ريزي انجام شده است :   K-t=0.37:p=0.00

تعداد شكافها براي هرمقطع 100 متري از تونل :      K-t=0.20:p=0.00

تعداد شكافها با شيب 45 تا90 درجه براي هرمقطع 100متري از تونل K-t=0.16:p=0.00

عمق متوسط تونل برحسب متر براي هرمقطع 100 متري از تونل   :

K-t=0.16:p=0.00

مقدار متوسط اندازه گيري هاي الكتريكي سطح درطول هرمقطع 100 متري از تونل : K-t=-0.16:p=0.00

تعداد هفته هاي مورد نياز براي پيشروي بخش  روبرويي تونل براي هرمقطع 100 متري از تونل :   K-t=0.15:p=0.00

همبستگي متغيرهاي مختلف درارتباط بانشت جزئي

تعداد نواحي درهرمقطع 100 متري كه درآنها عمليات پيش دوغاب ريزي انجام شده است .  k-t=0.36:p=0.00

تعداد شكافها براي هرمقطع 100 متري ازتونل:‌      k-t=0.28:p=0.00

كيفيت سنگ در هرمقطع 100 متري ازتونل كه توسط نقشه تونل به سه دسته طبقه بندي شده بود:    k-t=0.26:p=0.00

تعداد شكافها در گنايس ها براي هرمقطع 100 متري از تونل

k-t=0.21:;p=0.00

تعداد شكافهاي پرشده با مواد معدني براي هرمقطع 100 متري از تونل k-t=0.20:p=0.00

مقدار متوسط اندازه گيري هاي مغناطيسي سطح در    طول هر مقطع 100 متري از تونل : k-t=-0.18:p=0.00

جدول 3- نتايج حاصل از آناليز و اريانس (كراسكال –واليز آنووا ) متغيرهاي توپوگرافي درارتباط با نشت درتونل بولمن.

معني علائم :‌+++/- – -: همبستگي مستقيم /همبستگي معكوس قوي (p<0.05) : ++ /- -: همبستگي مستقيم متعادل / همبستگي معكوس متعادل (0.05<p<0.1) : + /- : همبستگي ضعيف مستقيم / همبستگي ضعيف معكوس (p>0.1) . علامت (/) درجدول ، نشان دهنده عدم وجود همبستگي مي باشد .(9)

نتايج مربوط       نتايج مربوط                   متغيرهاي توپوگرافي

به نشت                به نشت

جزئي                    عمده

/(p=0.30)            + +(p=0.06)     ضخامت متوسط لايه هاي خاك در بالاي

سنگ سخت ، بالاي هرمقطع 100متري از

تونل (متر ).

/(p=0.26)            /(p=0.51)        شيب متوسط توپوگرافي زمين بالاي هـر

مقطع 100متري ازتونل ( متر ).

/(p=0.96)            /(p=0.54)       شيب متوسط توپوگرافي سنگهاي بستر بخش

تحتاني ، بالاي هرمقطع 100متري ازتونل

/- -(p=0.05)       —(p=0.00)     نواحي داراي توپوگرافي بالا وپايين درپوشان

سنگ ، بالاي هرمقطع 100 متري از تونل متر.

-(p=0.47)          -(p=0.17)        نواحي داراي توپوگرافي بالا وپايين درسنگ

بستر ، بالاي هرمقطع 100متري ازتونل (متر).

/(p=0.92)          +(p=0.10)      عمق متوسط تونل براي هر مقطع 100 متري

ازتونل ( متر).

جدول 4-نتايج حاصل از آناليز واريانس (كراسكال –واليز آنووا) متغيرهاي خاك در ارتباط با نشت در تونل بولمن. معني علائم + + +/- – – همبستگي مستقيم قوي / همبستگي معكوس قوي (p=0.05) . + +/- – همبستگي مستقيم متعادل/ همبستگي معكوس متعادل (0.05<p<0.1) . + /- : همبستگي ضعيف مستقيم / همبستگي ضعيف معكوس (p>0.1). علامت (/) درجدول نشان دهنده عدم وجود همبستگي مي باشد. (9).

نتايج مربوط         نتايج مربوط                      متغيرهاي خاك

به                         به

نشت جزئي           نشت عمده

/(p=0.83)             – – -(p=0.01)       رسوبات نهشته شده يخچالي درشعاع

500متري هرمقطع 100متري ازتونل

( كيلومتر مربع ).

/(p=0.34)            +(p=0.13)          ميزان تورب درشعاع 500 متري هرمقطع

100متري ازتونل (كيلومتر مربع ).

اطلاعات ناكافي  اطلاعات ناكافي    رسوبات دريچاه هاي يخچالي در شعاع

500متري هرمقطع 100متري از تونل

(كليومتر مربع ).

اطلاعات ناكافي اطلاعات ناكافي    رسوبات آبرفتهاي يخچالي درشعاع 500

متري هرمقطع 100 متري ازتونل ( كيلو

مربع مربع ) .

– -(p=0..9)    /(p=0.60)                فاصله هرمقطع 100متري ازتونل تا توده

هاي آب سطحي (متر ) .

جدول 5: نتايج حاصل از آناليز و اريانس (كراسكال –واليز-آنووا) متغيرهاي سنگ در ارتباط با نشت درتونل بولمن . معني علائ + + +/- – – : همبستگي مستقيم قوي / همبستگي معكوس قوي (p<0.05): + +/- – : همبستگي مستقيم متعادل /همبستگي معكوس متعادل (0.05<p<0.1): +/- : همبستگي ضعيف مستقيم /همبستگي ضعيف معكوس (p>0.1)؛ علامت (/) نشان دهنده عدم وجود همبستگي مي  باشد (9) .

نتايج مربوط به      نتايج مربوط به                   متغيرهاي سنگ

نشت جزئي             نشت عمده ژ

+ + +(p=0.00)       + + +(p=0.02)         تعداد شكافها براي هرمقطع 100

متري از تونل .

+ + +(p=0.00)       + + +(p=0.04)        تعداد شكافها با شيب كوچكتر از 45

درجه براي هرمقطع 100متري ازتونل

+ + +(p=0.02)       + + +(p=0.00)        تعداد شكافها باشيب 45تا90 درجه

براي هرمقطع 100متري ازتونل .

+(p=0.52)             +(p=0.19)             تعداد دايكهاي آمفيبوليتي براي هر

مقطع 100متري ازتونل .

+ + +(p=0.00)      + +(p=0.07)           تعداد شكافها درگنايسها براي  هر

مقطع 100 متري ازتونل

/(p=0.45)              +(p=0.15)            تعداد مناطق شكاف دار براي هر

مقطع 100 متري ازتونل .

+ + +(p=0.00)     +(p=0.29)             تعداد شكافهاي پرشده با مواد معدني

براي هرمقطع 100متري ازتونل.

/(p=0.91)            + + +(p=0.00)       فاصله اندازه گيري شده تا ساختار داراي

تغيير شكل پلاستيك برا ي هرمقطع 100

متري تونل ژ.

/(p=0.16)             /(p=0.25)             فاصله اندازه گيري شده تا ساختارتغيير

شگل شكستگي براي هرمقطع100متري

ازتونل .

جدول 6- نتايج حاصل از آناليز واريانس (كراسكال –واليز-آنووا ) متغيرهاي تكنيكي درارتباط با نشت در تونل بولمن .

معني علائم + + +/- – -: همبستگي مستقيم قوي /همبستگي معكوس قوي (0p<0.05)؛ + +/- – : همبستگي مستقيم متعادل /همبستگي معكوس متعادل (0.05<p<0.1) ؛ +/- : همبستگي ضعيف مستقيم / همبستگي ضعيف معكوس (p>0.1) . علامت (/) نشان دهنده عدم وجود همبستگي مي باشد.(9).

نتايج مربوط       نتايج مربوط                       متغيرهاي تكنيكي

به نشت             به نشت

جزئي                  عمده

+ + +(p=0.01)   + + +(p=0.05)     تعداد هفته هاي مورد نياز براي پيشروي

بخش روبرويي تونل ، براي مقطع 100

متري ازتونل .

– – -(p=0.00)    —(p=0.02)          كيفيت سنگ درهرمقطع 100متري ازتونل

+ ++(p=0.00)   + ++(p=0.00)      تعدادنواحي كه در آنها عمليات پيش دوغاب

ريزي انجام شده ، براي هرمقطع100متري

از تونل .

 نتايج حاصل از آناليز واريانس (كراسكال –واليز آنووا)متغيرهاي ژئوفيزيكي درارتباط با نشت در تونل بولمن،

معني علائم :+ + +/—: همبستگي مستقيم قوي/همبستگي معكوس قوي

(p<0.05) ؛+ +/–: همبستگي مستقيم متعادل/همبستگي معكوس متعادل (0.05<p<0.1)؛ +/- : همبستگي ضعيف مستقيم/همبستگي ضعيف معكوس

(p>0.1) . علامت (/) نشان دهنده عدم وجود همبستگي مي باشد (9).

نتايج مربوط     نتايج مربوط                        متغيرهاي ژئوفيزيكي

به نشت جزئي  به نشت عمده

—(p=0.00)       +(p=0.01)          مقدار متوسط اندازه گيري هاي مغناطيسي

سطح درطول هرمقطع 100متري ازتونل.

–(p=0.06)        /(p=0.14)           مقدار متوسط اندازه گيري هاي لرزه

شناسي سطح درطول هر مقطع 100 متري

/(p=0.7)           —(p=0.01)        مقدارمتوسط اندازه گيري هاي الكتريكي

سطح درطول هرمقطع100متري ازتونل.

    -نتايج آنووا اكراسكال –واليز با رتبه بندي:

نتايج آنووا كروسكال واليز با رتبه بندي از روي داده هاي اوليه حاصل از مقياس 100 متري مورد محاسبه قرار گرفت. خلاصه نتايج حاصل در جداول 3 تا 7 فهرست گرديده است.

18-1- متغيرهاي توپوگرافي

مشخص شد كه شيب زمين و توپوگرافي سنگهاي سحطي ، روي جريانهاي آب ورودي تاثير حائز اهميتي ندارند، چرا كه اين عوامل بيشتر جريانهاي آب سطحي را تحت تاثير قرار داده و منظم مي كنند. درعوض شكل و ضخامت پوشان سنگ و نيز پي سنگ اهميت بيشتري داشت (شكل 14- الف و 14-ب)

شكافهاي عميق درسطح زمين با ثبات بيشتري به كل تعداد نشت ها ومخصوصا“ نشت هاي عمده مرتبط مي شدند. وجود ارتباط توپوگرافي سطح سنگ و نشتهاي عمده وجزئي از نظر آماري معني دارنبود. اگر چه مقادير ميانگين[49]  بين گروهها متفاوت بوده ومعرف تعداد بيشتري از محلهاي نفوذ درپستي و بلندي هاي كوتاهتر و كم ارتفاع تر هستندكه بر روي سطح سنگها قرار گرفته اند.

سيستم شكافها و شرايط هيدرولوژي درحقيقت عموما“ چنان پراكنده هستند كه پراكندگي بسياري رادر ميان داده هاي آماري باعث مي شوند. نتيجة مشابهي هم درخصوص عمق تونل بدست آمد. هرچه حجم صخره هايي كه تونل را احاطه كرده بودندبيشتر مي شد، احتمال روياروشدن با جريانهاي آب بزرك ونه كوچك بالاتر بود.

18-2- متغيرهاي خاك

درارتباط با متغيرهاي خاك نيز رابطه اي ميان نواحي رسوبات نهشته شده يحچالي و تورب كه تونل را احاطه كرده اندو مقدار كل جريانهاي بزرگ آب ورودي وجود دارد.(شكل 14ج ) . نواحي داراي رسوبات يحچالي نمايانگر فراواني كم نشتهاي عمده بود، درحالي كه نواحي داراي تورب (زغال نارس ) به ميزان ضعيفي با تعداد نشتهاي بزرگ همبستگي آماري نشان مي دهند.

18-3-متغيرهاي سنگ[50]

پارامترهاي سنگ كه درمورد مسئله نشت معنادارتربشمار مي روند، انهايي هستند كه مستقيما“ به شكافها مربوط مي شوند، مضافا“ اينكه با نگاهي به سطوح معناداربودن آماري، نشتهاي عمده اغلب با شكافهاي پرشيب تا شكافهاي كم شيب همبستگي آماري دارند. همچنين يك همبستگي مثبت بين تغيير شكل پلاستيك و نشت هاي عمده وجود دارد.

18-4- متغيرهاي تكنيكي

آناليزها، همبستگي واضحي ، ميان متغيرهاي تكنيكي درنظر گرفته شده و نشتها، نشان مي دهند. درنواحي كه رويارويي با نشت آب مسئله ساز بود، رد شدن به وقت بيشتري نياز داست، عمليات پيش دوغاب ريزي بيشتري لازم بود و كيفيت سنگها و صخره ها نيز چندان مطلوب نبود(شكل 14-د).

18-5- متغيرهاي ژئوفيزيكي

متغيرهاي ژئوفيزيكي نشان دهنده امكان استفاده از اين متدها براي پيش بيني نشت به داخل تونل مي باشند. اندازه گيري هاي مقاومت[51] درميان تمام بررسي هاي ژئوفيزيكي براي تعيين نشت هاي بزرگ ، موفقيت آميزترين ها هستند. جايي كه تغييرات درمقاومت خاك داده نشده باشد، اينكه جريانهاي نشت عمده از نظر آماري با پاسخهاي مغناطيسي و لرزه شناسي منطقه نييز همبستگي دراند، قابل استفاده خواهد بود.

19-آناليز رگرسيون مركب چندگانه[52]  متغيرهاي مستقل درارتباط با تونل بولمن :

هدف عمومي از انجام آناليز رگرسيون چندگانه تجزيه و تحليل ارتباط ميان چندين متغير مستقل (توپوگرافي ، خاك ، سنگ و پارامترهاي تكنيكي ) بود. اما درآناليز رگرسيون چند گانه با يد متغيرهايي كه شبيه به هم هستندو يا شرايط مشابهي را نشان مي دهند كنارگذاشته شوند. بنابراين نخست يك آناليز اجزاي اساسي انجام شد سپس معنادار ترين متغيرها براي آناليز رگرسيون چندگانه درمقياس 100متري و 500 متري انتخاب شده و مورد استفاده قرار گرفت .

19-1-آناليز رگرسيون درمقياس 100متر تونل بولمن

هرچند عمليات پيش دوغاب ريزي خود يك پارامترطبيعي نظير خاك ، سنگ وپارامترهاي توپوگرافي بشمار نمي رود، امااغلب درآناليز رگرسيون مورد استفاده قرار مي گيرد. درحقيقت عمليات پيش دوغاب ريزي قبل از ساخت تونل انجام مي گيردو بنابراين مي توان گفت بطور معني دار روي به وقوع پيوستن طبيعي نشتها موثر است . بنابراين اضافه كردن عمليات پيش دوغاب ريزي به عنوان فاكتور اصلاحي به منظور تعيين مهمترين فاكتورهاي طبيعي در آناليز رگرسيون انجام پذيرفت . تنها تعداد عمليات پيش دوغاب ريزي و شكافها مي توانست تقريبا“ 45% نشتهاي جزئي را توضيح دهد( جدول 8) ، اضافه كردن هرپارامتر ديگري ، دقت برازش ما را كاهش و يا به ميزان بسيار جزئي افزايش مي داد. با اين وجود بدون درنظر گرفتن عمليات پيش دوغاب ريزي تقريبا“ 27% نشتهاي جزئي تنها با استفاده از تعداد شكافها قابل توضيح بود. بهترين برازش براي نشتهاي عمده بوسيه تعداد شكافها در گنيس ، مقدار خاك توربي و تعداد عمليات پيش دوغاب ريزي بدست آمد . اما اگرفاكتور دوغاب ريزي از برازش خارج مي شد، تنها درصد  بسيار كوچكي از نشتها (5%-2%) با تركيب ساير پارامترها قابل توضيح بود. همچنين يك آناليز رگرسيون چندگانه با استفاده از داده هاي ژئوفيزيكي براي نشت هاي عمده و جزئي انجام گرفت. ضريب تعيين كه نمايانگر پراكندگي نشتها دراطراف خط رگرسيون بود. نيتجه اي تقريبا“ برابر با 5% هم براي نشتهاي جزئي و هم براي نشتهاي عمده نشان مي داد. اين درصورتي است كه هرسه اندازه گيري ژئوفيزيكي با هم مورد استفاده قرار گرفتند.

19-2- آناليز رگرسيون درمقياس 500 متري تونل بولمن

درمقياس 500متري اندازة هريك از پارامترهاي درمقاطع 500 متري هر100متر به 100 متر براي تمام طول 25 كيلومتري تونل ميانگين گيري شد. دراين حالت نيز مثل حالت قبل، دوغاب ريزي به عنوان يك نوع فاكتور اصلاح در آناليزها بكار گرفته شد. عمق تونل ، تعداد شكافها ومقدار تورب روي هم رفته تقريبا“ 60% از نشتها جزئي را به اتفاق دوغاب ريزي توضيح مي دادند (جدول 9) . تعداد شكافها، مقدار خاك توربي و تعداد دوغاب ريزي ها 33% نشتهاي عمده را توضيح مي دادا.اما پارامترهاي خاك به تنهايي مي توانستند15% نشتهاي عمده را توضيح دهند. اين همبستگي درمورد نشتهاي كوچك مشاهده نشد. با درنظر گرفتن تنها اندازه گيري هاي ژئوفيزيكي بهترين نتايج با اندازه هاي مغناطيسي تنها( 5%) براي نشتهاي جزئي و مقاومت الكتريكي تنها ( 10% )براي نشتهاي عمده بود.

جدول 8- فرمولهاي رگرسيون خطي براي نشتهاي جزئي وعمده دريك مقياس 100متري ودرصد توجيه

درصد توجيه                               فرمول رگرسيون خطي

3/45%               تعداد عمليات پيش دوغاب ريزي *383089/0+تعداد تركها

*196403/0+210737/.=نشت جزئي

15%                  مقدار ذغال *634695/.+ تعداد تركهاد درگنايس *

028037/.-050705/.=نشت عمده تعداد عمليات پيش

دوغاب ريزي *161182/. +

فرمول رگرسيون خطي براي نشتهاي جزئي وعمدهدرمقياس 500 متري و درصد موفقيت درتوجيه آنها

درصد توجيه                                  فرمول رگرسيون خطي

5/58%               مقدار تورب*57374/2 –تعداد كل شكافها *19042/.+ عمق

تونل *04093/1 -=نشت جزئي تعداد عمليات پيش دوغاب

ريزي *46089/0 +

1/33%            مقدار تورب *665443/.+تعداد تركها درگنايس *44620/.-

118046/.=نشت عمده تعداد عمليات پيش دوغاب ريزي *

152301/.+

15%               عمق تونل *00968+ ضخامت پوشاننده *47714/. +44345/.

=نشت عمده مقدار تورب *375115/. +

20 – بحث  وبررسي[53] نتايج بدست آمده ازمطالعه موردي تونل بولمن :

درحال حاضر روشهاي متعدد ي براي پيش بيني نشت آب در تاسيسات زيرزميني حفر شده در سنگ هاي سخت بكار گرفته شده است. درطول 2 تا3 دهة گذشته تلاشهاي زيادي براي بسط و توسعه مدلهاي پيچيده 2 بعدي و 3 بعدي صورت گرفته است . با اين وجود ميان روشهاي موجود هيچيك به طور عمومي به عنوان روش قابل اعتماد به رسميت شناخته نمي شود. اين مي تواند بطور ضمني به اين معني باشد كه برخي نكات مهم در پروسة پيش بيني هنوز درنظر گرفته نشده است. يكي از محدوديتهاي عمده درطول پيش بيني ، ممكن است اين باشدكه تنها پارامترهاي سنگ در نظر گرفته مي شودو پارامترهاي هيدرژئولوژي نظير ضخامت پوشان سنگ و ارتباط با منابع تخلية   آب ناديده گرفته مي شود. هدف از مطالعة حاضر، عمدتا“ بررسي معني دار بودن آماري پارامترهاي مختلف سنگ ، توپوگرافي، خاك و تكنيكي بود. بهمنظور تشريح رويدادهاي نشت در حال وقوع درطول 25 كيلومتر از تونل بولمن كه يك تونل صخره اي سخت در جنوب سوئد است ، توزيع فراواني تعداد نشتها درطول مقاطع 100 متري در تونل بولمن بوسيلة توزيع هندسي بهتر تخمين زده مي شد. اما با درنظرگرفتن تعداد متوسط شكافهاي درحال نشت ، درفواصل 500 متري با مقاطع 100 متري پشت سرهم، فرم توزيع تعداد نشتهاي جزئي شبيه به يك توزيع نرمال لگاريتمي بود، درحالي كه نشتهاي بزرگتر ، همچنان تقريب يك توزيع هندسي را داشتند . تغيير درچگونگي توزيع به افزايش درتعداد كلاسها مربوط مي شدكه تعداد فاصله‌هاي گسسته را افزايش مي داد . بااينكه قبلا“ مشخص شده مشخصات هيدروليكي سنگهاي سخت داراي توزيع نرمال لگاريتمي مي باشند. اما تجزيه و تحليل خواص هيدروليكي تونل بولمن براساس طبقه بندي گسسته و شكافها انجام شد، يعني شكافها داراي نشت عمده ، شكافهاي داراي نشت جزئي و شكافهاي بدون نشت . اولا“ اين كارتعداد بيشتري از شكافهاي بدون نشت كه در توزيع فراواني به آنها مقدار صفر داده مي شدرا بدست مي دادو توزيع نرمال لگاريتمي نمي تواند مقدار صفر را درخود داشته باشد. ثانيا“ تعدا د شكافهاي داراي نشت از نظر ميزان جريان يا رسانايي هيدروليكي داراي تفاوت‌هاي هيدروژئولوژي مي باشند . درواقع درتونل كايمن سوئد نيز نتايج مشابهي بدست آمده بود. درشوييتز نشان داد كه تعداد شكافهايي كه نشت دارند. داراي توزيع نرمال يا توزيع لگاريتمي نرمال نبودند، اما براي آنها توالي و تواتري كه مشابه توزيع هندسي مي باشدفرض شده است (11). به دليل غير نرمال بودن نشت بالاي مقاطع 100 متري دو تست غير پارامتري انجام شده بود. يكي تست همبستگي كندل تائو و ديگري تست آنووا كراسكال –واليز به وسيله درجه بندي . تست كندل تائو كمتر نشان داده شده بود. اين يك مشخصه مهم  سيستمهاي زمين شناسي و هيدروژولوژي است كه به وسيله ناهمگني زياد و متغيرهاي كلي استفاده شده ، به وجود آمده است . متغيرهاي زمين شناسي كه در5/. + تا 5/. – همبسته مي باشند ، اغلب با يك همبستگي بالا مشاهده مي شوند. به هرحال از نتايج تست كندل تائو اين    طور به نظر مي رسد كه درميان تحقيقات ژئوفيزيكي ، اندازه گيري هاي مقاومت سنجي ، بيشترين موفقيت را درشناخت زيادترين جريانهاي رو به داخل داشتند. درحالي كه روشهاي لرزه نگاري و مغناطيسي بيشتر درپيش بيني جريانهاي رو به داخل جزئي ، مفيد بودند. اندازه گيري هاي مقاومت سنجي در مقايسه با اندازه گيري هاي لرزه نگاري كه براي مشخص كردن تغييرات در خصوصيات سنگ و يا تعيين مرز بين خاك نرم و سنگ سالم بكار مي روند، درواقع بيشتر براي شناخت مناطق آبدار همانندنواحي شكافدار يا مناطق پرشده با خاك رس مناسب مي باشند. از طرف ديگر اندازه گيري هاي مغناطيسي براي شناخت مناطقي كه داراي خواص مغناطيسي متغير بوده و بيشتر دردايكها همانند دولوريتها[54] و يا مناطقي كه به دليل هوازدگي كانسارهاي آهن شكاف دار  شده اند به كار مي روند. همچنين نتايج تست كندل تائو نشان داده، پارامترهايي كه نشانگر شرايط كلي زمين شناسي سنگ، همانند ميزان درزه و شكافها، مقدار شكافها در گنايسها ، مقدار دايكهاي آمفيبوليت دار، نوع سنگ ، مناطق شكاف دار و نوع مواد پركننده آنها هستند، ازمهمترين پارامترهاي كنترل كننده جريانهاي ورودي و نشتهاي كلي مي باشند. براي ايجاد يك تصوير روشن تر ، از اهميت پارامترهاي مطرح شده ، تست كراسكال واليز آنووابه وسيله درجه بندي[55] انجام شد. نتايج بدست آمده از تست غير پارامتري آنووا چنين تعيين نمود، كه به طور كلي و عمومي نتايج با تست كندل تائو مطابقت وهمخواني دارد. به هرحال تفاوتهايي بين پارامترهايي كه نشتهاي جزئي و عمده را كنترل مي كنند وجود داشت . به نظر مي رسد كه توپوگرافي، ضخامت سنگ پوشاننده يا كمر بالا و عمق تونل تاثير بيشتري بر نشت عمده داشته باشند. آب زيرزميني در سنگهاي آذرين و سخت زمين بيشتر در پوشان سنگها ، ذخيره شده است. زيرا تخلخل سينماتيكي سنگهاي سخت بسيار محدود مي باشد. از اين رو شكافهاي درون توده سنگ به  سادگي همانند كانالهاي زهكشي[56]  عمل مي كنند. پس اين فكر عاقلانه اي است كه پوشان سنگها در مقايسه با اين مناطق گنجايش ذخيره كردن آب زيرزميني بيشتر ي  رادارند . اين مسئله درشرايط زمين شناسي سوئد در جايي كه پوشان سنگ ضخيم تر مي باشدو مخصوصا“ در شيارها و جاهايي كه سنگ ، شكاف دار مي باشد، اتفاق افتاده است (شكل 1) . اين موضوع با نتايج تست آنووا هنگامي كه مقدار جريانهاي ورودي عمده در مناطق داراي پوشان سنگ ضخيم تر، بيشتر بودند ، سازگار بودند . بعلاوه شيارها به طور غير قابل انكاري با تعداد كل نشتها و نشتهاي عمده مرتبط بودند. اين امر به دليل تغذيه مجدد به سنگهايي است كه درقسمتهاي پست توپوگرافي قرار گرفته اند. زيرا اين نواحي اصولا“ داراي نقاط شكسته شده و درزه و ترك هستند. همچنين مشخص شد كه تعداد نشتها با عميق ترشدن تونل افزايش مي يابند. هرچه قدر حج پوشان سنگهاي تونل بزرگتر و ضخيمتر باشد، احتمال برخورد به پديده نشتهاي عمده زيادتر است . ولي اينامر در موارد نشتهاي جزئي صادق نيست . درحقيقت هرچه تونل عميق تر شود، ميزان نشت و جريانهاي ورودي به سازه افزايش مي يابد. پارامترهاي خاك همانند وجود رسوبات نهشته شده يخچالي و يا تورب فقط بر وقوعغ نشتهاي عمده تاثير دارند. رسوبات نهشته شده يخچالي نوعي خاك نا همگون هستند كه داراي خاصيت هدايت هيدروليكي پائين و كم مي باشندو به آساني مي توانند تغذيه آب را به درون توده سنگها محدود نمايند. بنابراين وقتي كه منطقه اي بطور وسيع با رسوبات نهشته شده يخچالي پوشيده شده است ، مقدار كمتري از جريانات ورودي بزرگ وجود خواهند داشت . درسوئد، تور به طور طبيعي در مناطقي كه سنگهاي متبلور[57] شكافهاي بيشتري دارنددر شيارها وجود دارد. پارامترهاي سنگ بروقوع هردونوع نشت عمده و وجزئي تاثير دارند . مواد پركننده شكافها نشتهاي عمده را كاهش مي دهند. بنابراين فقط نشتهاي جزئي اتفاق مي افتند. اين موضوع درتائيد نظريه الافسون بود، كسي كه نشان دادكه درتونل بولمن مواد پركننده مخصوصا“ خاك رس شكافها را پركرده اند واز نشت آب به تونل از طريق مناطق شديدا“ شكاف‌دار ممانعت مي كنتد(13). مسلم بود كه اندازه گيري هاي مقاومت سنجي ، بيشتر براي شناخت نشتهاي عمده موثرند. درصورتيكه اندازه گيري هاي مغناطيسي بيشتر براي پيش بيني نشتهاي جزئي مفيد بودند. اين نتايج بدست آمده با نتايج استانفورس[58] (1985) كه بطور موفقيت آميزي مناطق آبدار پي سنگ[59] را كه با اينگونه روشهاي ژئوفيزيكي پيش بيني كرده، مطابقت دارد و مخصوصا“ درمناطقي كه حاوي مقادير زيادي ازآب بوده و آب در آنها حضور داشته وصادق بوده است (15) . به هرحال بعضي اوقات نتايج به دليل وجود مقاومتهاي مشابه بين شكافهاي پرشده با رس وآب به صورت غلط تفسير مي شوند. تمام متغيرهاي فني و تكنيكي اين حقيقت را تائيد مي كنند كه مناطق با تعداد بيشتر نشت جزئي و عمده ، به زمان بيشتر و عمليات پيش دوغاب ريزي بيشتر ي براي ممانعت از ورود آب لازم دارند. اين امر براي مناطقي از زمين كه سنگهاي آن داراي كيفيت نه چندان خوبي است صادق است. براي بيان موثر بودن بعضي پارامترها در پيش بيني نشت شكافهايي كه  درمقياسهاي 100 متر و500 متر قراردارند، اين پارامترها را با آناليزهاي رگرسيون خطي مركب آزمايش كرده اند. دراينجا تنها آزمايشات رگرسيون خطي انجام شد. زيرا آزمايشات رگرسيون غيرخطي به نشآنه هاي مقدماتي ارتباط بين متغيرهاي وابسته ( نشتها ) و متغيرهاي مستقل (پارامترها) نياز خواهند داشت كه متاسفانه بعضي نشانه ها دردسترس نبودند. براي نشت جزئي تعداد شكافها و ميزان عمليات پيش دوغاب ريزي به   صورت مهمترين پارامترها درآمد . اين مشخص مي كند كه نشتهاي جزئي به زهكشي آبهايي كه در شكافها ذخيره شده اند، مرتبط مي باشند . به طور متوسط تخلخل سينماتيك[60] سنگهاي سخت بسيار كم است و اصولا“ كمتر از 5% مي باشدو شكافهاي قطع شده به وسيله تونل باعث زهكشي آبهاي ذخيره شده درنزديكي آن مي شوند. تاثير عمليات پيش دوغاب ريزي در آناليزهاي رگرسيون خطي قابل انتظار بود. چون اين عمليات در جاهايي كه آب بيشتر به داخل تونل تراوش مي كند، به صورت گسترده تري انجام مي شوند. اگر چه عمليات پيش دوغاب ريزي يك پارامتر طبيعي مانند پارامترهاي توپوگرافي، خاك و يا پارامترهاي سنگ نمي باشداما درمورد خطوط رگرسيون و رسم آنها به صورت يك فاكتور تصحيح كننده در نظرگرفته شده است. زيرا اين امر سبب تغيير در پيدايش طبيعي نشتهايي كه قبل از احداث سازه و نقشه برداري تونل بوده است ، مي شود تعداد شكافها و تعداد عمليات پيش دوغاب ريزي تنها در حدود 45% نشتهاي جزئي را توجيه مي كرد. عمليات پيش دوغاب ريزي وقوع طبيعي نشتها را تغيير داده بود. به طوري كه اطلاعاتي كه در ابتدا مورد استفاده قرار گرفته بودند، تحت تاثير واقع شده بودند. بعلاوه ترديدي كه كيفيت اطلاعات را فراگرفته بود بر نتايج نيز تاثير مي گذاشت . همچنين ممكن است علاوه بر پارامترهاي ذكر شده پارامترهاي ديگري نيز دروقوع پديده نشت نقش داشته باشند. ميزان درزه وشكاف درگنايسها و تعداد عمليات پيش دوغاب ريزي ، پارامترهايي بودند كه ميزان نشتهاي عمده را كنترل مي كردند. ميزان درزه و شكاف در گنايسها ، نسبت به تعداد كل شكافها، پارامتر مهمتري درارتباط با وقوع نشتهاي عمده بود. اين ارتباط به صورت معكوس وجود داشت . بدين معني كه نشتهاي عمده در گنايس كمتر به چشم مي خورند. چنانچه عمليات پيش دوغاب ريزي از فرايند رسم وتخمين رگرسيون خذف شود، جزء كوچكي از نشت (تا 15%) مي تواند توسط پارامترهاي مختلف توجيه شود. ضريب تعيين روشهاي ژئوفيزيكي براي هردونوع نشت عمده و جزئي حداقل 5% و حداكثر 8% نتيجه مي دهد. چنين نتيجه اي ممكن است به طور قابل توجهي تحت تاثير عمليات پيش دوغاب ريزي واقع شده باشد. زيرا مناطقي كه توسط روشهاي ژئوفيزيكي حاوي آب تشخيص داده شدند، عمليات پيش دوغاب ريزي كاملا“ درآنها انجام شده بود. به طور كلي نشت با ميزان درزه و شكافهاي موجود در توده سنگ مرتبط مي باشد. به هرحال پارامترهاي سنگ به تنهايي نمي توانند وقوع حداكثر نشت شكافها را توجيه كنند و احتمالا“ بيشترين نشتي كه از شكافها روي مي دهدتنها با ميزان درزه و شكاف توده سنگ مرتبط نمي باشد. تحقيقات برروي مقاطع مختلف نتايج مختلفي را نشان داد. براي مثال در مقطع 500 متري پارامترهاي توپوگرافي و خاك تنها مي توانند 15% از نشتهاي عمده را توجيه كنند. همچنين مقدار تورب و عمق تونل به توجيه وقوع نشتهاي جزئي كمك كرد. همچنين عمق تونل مستقيما“ به مقدار نشت وابسته است . احتمالا“ به دليل اينكه مقاطع عميق تر تونل شعاع تاثير بيشتر ومخروط زهكشي بزرگتري دارند، تعداد نشتها افزايش پيدا مي كنند . درباره تحليل رگرسيون مركب، بايد خاطر نشان شود كه فقط تعداد كمي از پارامترها در مدل رگرسيون بكار مي  روند. بعلاوه اين امكان وجود دارد كه هيچگدام از اين پارامترها بانشت رابطه خطي نداشته باشند. به هرحال به دليل اينكه استفاده داده ها با روابط غيرخطي مشكل بود، فرض شد كه نشت وپارامترهاي مختلف يك ارتباط خطي داشته باشند. با اين فرض شروع مي كنيم كه قبلا“ نتيجه گرفته شدشكافهايي كه درتونل بولمن بصورت عمده و جزئي نشت دارند ، به وسيله پارامترهاي مختلفي كنترل شده اند. به نظر مي‌رسد درمناطقي كه مقدار محدودي از آب ذخيره شده است، نشتهاي جزئي بيشتر با ميزان درزه و شكاف توده سنگ مرتبط بودند. نشت عمده درمقياس 500 متر به شكافهاي درون گنايس و توپوگرافي و پارامترهاي خاك وابسته بود. اين مشخص مي كند كه نشتهاي عمده همانند حالتي كه براي نشتهاي جزئي وجود دارد، منحصرا“ به ميزان درزه وشكاف وابسته نيستند. همچنين بايد خاطر نشان شود كه ارتباط اندك بدست آمده درطول تحليلهاي آماري تحت تاثير داده هايي واقع شده بود كه درمعرض درجه بالايي از ترديد قرار داشتند. زمين شناسان درنقشه برداري تونل جريانها را براساس يك مبناي كيفي وذهني مشخص كردند. بعلاوه اطلاعات آبهاي زيرزميني كه درداخل تونلها گردآوري شده اند، معمولا“ براي نشان دادن تحليهاي آماري مطمئن ناكافي مي باشند. اول از همه اين امر به دليل اينست كه عمليات پيش دوغاب ريزي براي پوشش دادن و عايق نمودن سنگ قبل از پيشروي به جلو انجام مي شود. درجايي كه دوغاب ريزي به طوركامل انجام شده، نشت به طورقابل توجه اي  كاهش پيدا مي كند ويا حتي مي تواند متوقف شود. بنابراين اجازه اندازه گيري نرخهاي جريان[61] و تشخيص اينكه واقعا“ از كدام شكستگيها جريان آب رخ داده است را نمي دهد.بنابراين براي بالابردن آگاهي روي پارامترهايي كه نشت را به داخل تونلها كنترل مي كنند ضروري است كه با متدهايي كه قادر به تشخيص وتعيين كميت نشتها با دقت بيشتري هستند پيش بروند. درتونل بولمن اطلاعاتي كه در رابطه با جريانهاي ورودي آب زيرزمين گردآوري شده بود، نمي توانست براي تحليلهاي آماري تفصيلي استفاده شود. براي اينكه آنها قادر نبودندميزان نرخ جريانهاي ورودي را به مناطق مختلف نسبت دهند. نقشه ها زمين وتكتونيك منطقه كه بيشتر از عكسهاي هوايي وكمي هم از بازديدهاي صحرايي بدست آمده اند، براي بدست آوردن اطلاعات نوع خاك و ساختارهاي تكتونيكي استفاده شده اند. بعلاوه عمق سنگها ي زيرزمين فقط با استفاده از اندازه گيري هاي لرزه نگاري حاصل شده بود. اين بدان معني است كه عوامل ذكر شده مي توانند بسياركلي و عمومي باشند. بعلاوه يك فرض عمده در تحليلهاي آماري صورت گرفته است كه توپوگرافي سطح و سنگ درمناطقي كه تونل را احاطه كرده اند مشابه با توپوگرافي بالاي مقاطع تونل باشد. كه البته اين يك فرض تقريبي است . همچنين دراينجا اهميت مطالعات آماري مشخص شد. با وجود اينكه همه محيطهاي زمين شناسي با يكديگر متفاوت هستند، اما امكان دارد كه يك مدل تصوري وآماري مطرح شود كه بتواند امكان وقوع نشت و شدت جريان ورودي آب در مقياسهاي متفاوت را پيش بيني كند. ساختار زمين شناسي تونل بولمن شامل پوشان سنگهايي به ضخامت چندين متر مي باشدكه بيشترين آب درآنها ذخيره شده است. خاكها به طور موضعي به وسيله درزه و شكافهاي رسانا[62] درسنگ سخت ، زهكشي مي باشند. تجزيه و تحليل زمين شناسي و اطلاعات توپوگرافي درسيستم اطلاعات مكاني ممكن است يك ابزار اضافي و جديدي به مدلسازي عددي داده  كه براي تشخيص و تعيين نقاط ريسك براي نشت و براي تعيين نقاطي كه بررسي هاي زمين شناسي بيشتري در آنجا ضروري است و همچنين براي آزمونهاي هيدروليك و گسترش كار پيش بيني كردن  براساس روشهاي ارزشيابي و تجزيه و تحليل ريسك مناسب باشد.

21- نيتجه گيري :

21-1- نتيجه اصلي اين است كه نشت آب ازميان سنگهاي سخت به درون سازه هاي زيرزميني نتنها به وسيله خصوصيات ساختاري و آبشناسي سنگ بلكه همچنين به وسيله ساختار ،تركيب و ضخامت پوشان سنگها كنترل شده است. مگر اينكه  پوشان سنگ و توده سنگ بعنوان يك سيستم مشترك مطرح شده باشند كه احتمالا“ پيش بيني جريانهاي رو بداخل آبهاي زيرزميني با شكست روبرو خواهد شد.

21-2- بسياري از روشهاي عددي فقط وضعيت هيدروليكي وزمين شناسي توده سنگهاي سخت را مطرح كرده اند كه اين روشها براي توصيف مراحل نشت خيلي مختصر مي باشند.

21-3- نتايج درتونل بولمن براين اشاره دارند كه علت وقوع نشتهاي عمده و جزئي دوفرايند مجزا مي باشد. درحالي كه نشتهاي جزئي بيشتر با زهكشي آب ذخيره شده درتوده سنگ مرتبط مي باشند، نشتهاي عمده بيشتر با پارامترهاي مختف پوشان سنگ مرتبط بودند.

21-4- مدل رگرسيون خطي نشان داد كه اگر فاكتورعمليات پيش دوغاب ريزي درتحليلها بحساب آورده شود، بين 30% تا 60% نشتهاي جزئي قابل توجيه بودند. تقريبا“ 15% نشتهاي عمده با پارامترهاي خاك و توپوگرافي توجيه شده بودند و عامل عمليات پيش دوغاب ريزي در تحليلها به حساب نمي آمد (9) .

21-5- ضخامت پوشان سنگ وتركيب خاك و ساختار زمين مهمترين متغيرهايي بودند كه جريان را درمقياس 500 متر كنترل مي كردند.

21-6- اگرابتدا اطلاعات تفصيلي درباره جريان يافتن آبهاي زيرزميني از شكستگيها جمع آوري شود، ديدگاه بهتري از عواملي كه جريانهاي روبداخل را كنترل مي كنندوجود خواهد داشت.

21-7- اگر چه اطلاعات بدست آمده از تونل بولمن و جمع آوري شده از تقسير عكسهاي هوايي و نقشه ها تقريبي بودند، اما همبستگي كلي آماري بين متغيرهاي توپوگرافي، زمين شناسي و فني وجود داشت . بنابراين تلاشهاي بيشتري براي جمع آوري اطلاعات بصورت تفصيلي تر براي تشخيص پارامترهايي كه جريانهاي ورودي به تونل را به صورت طويل المدت كنترل مي كنتد، لازم است.

21-8- اين مطالعات نشان داد كه تحليلهاي آماري مي توانند بعنوان يك ابزار پيش بيني كننده ، عمل كنند(9).

22-معادل فارسي واژه هاي انگليسي بكار برده شده درمتن (به ترتيب‌حروف   الفباي انگليسي ) :

سنگ بستر                                                                               bed  rock

واسنجي                                                                                 calibration

مدل ادراكي                                                                    concep model

رسانا                                                                                 conductive

مخروط فرورفتگي                                                      cone of depressio

سنگهاي متبلور                                                              crystalline rock

تجزيه تحليلهاي بدون بعد                                             dimensionless

منطقه تخليه شونده                                                     discharge zone

بحث                                                                            discussion

دولريت                                                                      dolerite

كانالهاي زهكشي                                                       drainaje channels

افت فشار                                                                  draw doun

تونلهاي دسترسي                                                         drift

برازش                                                                                          fitting

سيستم اطلاعات مكاني                               geographic information system

توزيع هندسي                                                    geometric distribution

رسوبات درياچه هاي يخچالي                                glacial lake sediments

نرخهاي جريان                                                                       inflow rate

تخلخل سينماتيك                                                    kinematic porosity

نشت                                                                           leakage

نرمال لگاريتمي                                                            log normal

به نقشه درآوردن                                                                     mapping

مقادير ميانه                                                           menu values

آناليز رگرسيون مركب چند گانه                          multiple regression

پوشان سنگ                                                             over burden

تورب                                                                            peat

عمليات پيش دوغاب ريزي                                        pregrouting

شعاع تاثير                                                          radius of influence

درجه بندي                                                                 rank

منطقه تغذيه كننده                                                  recharge zone

اصلاح مقاومتي                                                                     reinforcment

اندازه گيري هاي مقاومتي                                  resistivity measurements

پي سنگ ها                                                               rock basement

متغيرهاي سنگ                                                         rock variables

لرزه نگاري                                                                  seismic

شبيه سازي اتفاقي                                                stochastic simulation

مقادير ضرايب همبستگي                                            values of correlation

فركانسهاي خيلي كوچك                                               very low frequency

واسنجي بصري                                                               visual calibration

23- فهرست الفبائي منابع 

الف – منابع فارسي :‌

• رژفسكي . و، نوويك ؛ فيزيك سنگ ، ترجمه محمد دانش ، مركز انتشارات صنعت فولاد، 1376 ، 256 ص .
• 2- فرانكلين ، جان اي؛ مهندسي سنگ ، ترجمه محمد دانش ،مركز انتشارات صنعت فولاد، 1374 ، 359 ص .
• گودمن .ر .اي ؛ مكانيك سنگ ، ترجمه محمد دانش مركز انتشارات صنعت فولاد، 1374 ، 645 ص .
• نجمايي محمد؛ هيدرولوژي مهندسي ، نشر كتاب دانشگاهي ،1370،180ص .
• وتكوري .وي . اس ، كاتسوياما. ك ؛ درآمدي بر مكانيك سنگ ؛ ترجمه محمد فاروق حسيني . نشر كتاب دانشگاهي ؛1378،146-138ص.

ب – منابع خارجي ؛

6-Bagtzoglou A.C., Mohanty S., Nedungadi A., Yeh T-C,J and R.Ababou 1994: Effective hydraulic property calculations for unsaturated , fractured rock with semi – analytical and direct numerical techniquse: review and applications . Centre for Nuclear Waste Regulatory Analyses, CNWRA 94-007 , San Antonio , Texas .

• Cacas , M.C.Ledoux , E ., de Marsily , G . and B. Tillie 1990 : Modelling fracture flow with a stochastic disrete fractufe network : calibration and validation 1 . The model .

Water Resources Research , Vol.26(3) ,479-789.

[1] – Pregrouting

[2] – Draw down

[3] – Radius of influenc3

[4] – Cone of swpression

[5] – Dimensionless

[6] – Stochastic simulation

[7] – Conceptul model

[8] – Over burden

[9] – Scania

[10]- Smaland

[11] – Prestorp

[12] – Staverhult

[13] – Deismic

[14] – Peat

[15] – Leakage

[16] – Olofsson

[17] – Juktan

[18] -Forsmark

[19] – Himmerfjard

[20] – Reinforcment

[21] – Drift

[22] – Sjoberg

[23] – Clibration

[24] – Staverhult

[25] – Mapping

[26] – Displast

[27] – Disrupt

[28] -Gis

[29] – Idrisi

[30] _ Glacial lake sediments

[31] – Sprick

[32] _Coord

[33] _ topoDisc

[34] _Rockodisk

[35] _ Rock basement

[36] – Recharge zone

[37] – Discharge zone

[38] – Statistica

[39] – Kendall Tau

[40] – Aniva

[41] – Kruskal-wallis

[42] – Visual calibration

[43] – Dershowitz

[44] – Kymmes

[45] – Bolmen

[46] – Log normal

[47] – Fitting

[48] – Values of correlation

[49] – Mean values

[50] – Rock variables

[51] – Resistivity mensurment

[52] – Multiple regression

[53] — Discussion

[54] – Dolerites

[55] -Rank

[56] – Drainage channels

[57] – Crystalline roch

[58] – Stanfors

[59] – Bed rock

[60] – Kinematic porosity

[61] – Inflow rate

[62] – Conductive