تأثیرات ناشی از ساختار رسوبی مخروط‌افکنه‌ها بر ویژگی‌های مکانیکی و مهندسی خاک (مخروط‌افکنه‌های چیتگر و کن)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید بهشتی- دانشکده علوم زمین

2 دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

مخروط­ افکنه ­ها یکی از مناسب­ترین مناطق برای ایجاد سکونتگاه ­های شهری هستند بنابراین توسعه پروژه­ های عمرانی بر سطح آنها اجتناب ناپذیر است. مخروط­افکنه­ های کن و چیتگر در جنوب بلندی­های البرز و در شمال غرب تهران قرار گرفته­ اند و در این پژوهش سعی شده تا رسوبات این بخش از تهران با نگاه سیستمی و با توجه به نوع رسوبات و همچنین فرم و فرایندهایی که مختص این محیط است بررسی و ساختارهای رسوبی آن مانند: گردشدگی، نسبت پهنی، ضریب شکل و کرویت در هر دو مخروط مورد مقایسه و تحلیل قرار گیرند و در نهایت در جنبه کاربردی خود همبستگی بین فاکتورهای رسوبی مؤثر بر مقاومت خاک آنالیز و مهمترین فاکتور رسوبی تاثیر­گذار بر مقاومت خاک تعیین گردد. برای مقایسه شکل و اندازه رسوبات، طی بازدیدهای میدانی تعداد 24 نقطه نمونه­برداری از قسمت­های بالایی تا انتهایی هر دو مخروط ­افکنه انتخاب و مختصات آنها با دستگاه GPS ثبت و از هر یک از ترانشه­ ها بصورت لایه به لایه نمونه ­برداری انجام گردید. بر پایه بررسی­ها و نتایج آزمایشگاهی همچنین تحلیل داده­ های فوق توسط نرم افزارهای اکسل، گردیستات و فری هند مشخص گردید که مخروط ­افکنه چیتگر در اندازه دانه­ از الگوی نمایی کاهش به سمت پایین پیروری می­کند درصورتی که در  مخروط­ افکنه کن این الگو تا قسمت میانی روند کاهشی را نشان میدهد ولی در قسمت انتهایی به دلیل تداخل با رسوبات مخروط ­افکنه کرج این نظم بهم می­خورد. مقایسه فرم رسوبات نشان داد که گردشدگی و کرویت دانه­ ها در هر دو مخروط به دلیل طی مسافت طولانی از بالا به پایین روند افزایشی را نشان می­دهد. آنالیز همبستگی بین خصوصیات اندازه و شکل رسوبات با نتایج آزمون نفوذ استاندارد (SPT) ثابت کرد که فاکتور متوسط قطر ذرات و گردشدگی بیشترین همبستگی را در عمق­های مختلف با مقاومت خاک دارند که اولی مثبت و مستقیم و دومی منفی و غیر مستقیم است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effects of Structural characteristics of Alluvial fans on mechanical and engineering properties of soil (Chitgar and Kan Alluvial fans)

نویسندگان [English]

  • Hasan saddough
  • Mohammad mahdi hoseinzadeh 1
  • Khalil rezaee
  • Iraj rahmani
  • Samira chezgheh 2
چکیده [English]

Introduction
One of the subjects about alluvial fans is their sedimentary characteristics. The purpose of this study is to analyze and compare the Chitgar and Kan alluvial fans located in the southern slopes of central Alborz in Tehran province and the correlation between the sediment factors affecting soil resistance and determine the most important factor in soil resistance. The study area in this research is Kan and Chitger alluvial fans, located in the northwestern part of Tehran and in the basin of Kan and Chitgar rivers.            
Methodology
At First, For better study and comparison of the parts, the Alluvial Fan were divided into three upper, middle and distal.Then the physiographic characteristics of each section were calculated. In the field operations, 24 trenches in the study area were excavated and all the layers were sampled and their position was recorded with GPS. After collecting samples, sedimentology studies, including classification and determination of particle size, determination of particle size parameters and clay measurements by pipet method were used. Finally, by using Excel and Gradistate soft wares, all statistical parameters and different charts for particle size by Folk method and morphometric analysis and particle size by pipet method were prepared and these two alluvial fans were compared in terms of sedimentary texture according to their basin. Finaly To compare geotechnical properties of sediments in two Fans, soil resistance factor was used.
Results and discussion           
After examination of the sediment, two Alluvial Fans aggregates were observed in which both conifers follow from the exponential pattern of particle size reduction from top to bottom. So that in the upper parts the greatest concentration is observed in the coarse particles and fine particles are in abundance.  Of course, in some trenches there are also thick and massive deposits of clay lenses with low thickness, which are due to sudden increase or decrease of energy in this part. There are no coarse particles in the bottom part, but fine particles become noticeable. Although this rule does not apply to the end of the cone, because there are even more than 2000 microns of coarse-grained sediments due to the interference of the Alluvial Fan sediments of Karaj. In both Alluvial Fan, the sedimentation in the flood plain is more mass and the diameter of the sediments is reduced from the vertex to the end of the Alluvial Fans. The relatively good sort, especially in the upper parts and the small amount of clay, represents the sediment deposited by water in the flood plain.           
The results of sediment compaction in two conifers from top to bottom resulted in the following results:
- The range of upward/downward ratio changes in both fans shows a downward trend.
- The range of sphincter changes in both Alluvial Fan from top to bottom of the Alluvial Fans shows an incremental trend.  
- The magnitude of the factor shape, from the top down to both cones, shows an incremental trend.
- The range of rounding changes in both cones from top to bottom shows an incremental trend.
- The range of three-axis size variations in both cones shows a decreasing trend from top to bottom.
- Investigating the correlation between particle size and Particle form to soil resistance indicates that the average factor of particle diameter and rounding dimension shows the highest correlation with soil resistance, which is the first positive and the latter negative
Conclusion
Based on the results of the laboratory tests and the analysis of the above data, general results of the research are as follows. The Chitgar Alluvial Fan in the middle diameter of the particles from the upper to lower parts shows a gradual decrease, although the cone-shaping from the upper to mid-point shows a decreasing trend, but in the end part due to interference with the intermediate sediments of the cone This is the order of Karaj. The variation of the three dimensions in both cones is normal and with increasing distance from the river's origin, the trend is decreasing. Also, in both fans, the form of sediment changes from top to bottom from the plate and the bar to the sphere and cubic. In general, it can be said that the sediment deposited in both conifers is due to coarse-graining, mass sedimentation (which indicates a sudden decrease in the energy of water), and the insignificant amount of clay from flood-river type. . The results of correlation showed that: sediments with coarse-grained and angular particles are more resistant to soil resistance in terms of construction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kan
  • Chitgar
  • Alluvial fan
  • SPT
  • آژانس همکاری بین الملی (JICA)، مرکز تحقیقات زیست محیطی تهران بزرگ؛1380، گزارش نهایی ریز پهنه­بندی لرزه­ای تهران بزرگ.
  • اصغری مقدم، محمدرضا ؛1386، تاثیر فرازگیری ارتفاعات و فعالیت گسل­ها بر روند تکاملی مخروط­افکنه­ها(مخروط­افکنه رودخانه سردر طبس)، فصلنامه جغرافیا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز، ش 2. 
  • بربریان، امانوئل، مجید قریشى، بهرام ارژنگ روش و ارسلان مهاجر اشجعى؛1364، بررسى نو زمین ساخت و لرزه زمین ساخت و خطر زمین لرزه در ناحیه تهران بزرگ و پیرامون، سازمان زمین­شناسى کشور، گزارش شماره 56.
  • عابدینی، موسی، رجایی، عبدالحمید؛1385، بررسی نقش عوامل موثر در گسترش و تکامل مخروط­افکنه­های ارتفاعات دره دیز- دیوان داغی با استفاده از روش­ها و تکنیک­های جدید، پژوهش­های جغرافیایی، ش55.
  • عباس­نژاد، احمد؛1376، بررسی نو زمین ساختی مخروط­افکنه­های ناحیه کرمان، فصلنامه­ی علوم زمین، تهران، سازمان زمین­شناسی کشور، ش 26-25.           
  • شایان، سیاوش؛1380، ویژگی­های ژئومورفولوژیک مخروط­افکنه حوضه گاماسیاب، پژوهش­های جغرافیایی، 35(1)، صص 99-114. 
  • مختاری، داوود؛ 1380، نقش فعالیت­های زمین ساختی در تکامل مخروط­افکنه­های دامنه شمالی میشوداغ، شمال غرب ایران، مجله فضای جغرافیایی، دانشگاه آزاد اهر.     
  • مقصودی، مهران، محمد نژاد آروق، وحید؛ 1390، ژئومورفولوژی مخروط­افکنه­ها، مؤسسه انتشارات دانشگاه تهران، تهران.
  •  یمانی، مجتبی و مهران مقصودی؛1382، نقش تکتونیک و تغییرات اقلیم در تحول مخروط­افکنه­ها، مطالعه موردی مخروط­افکنه­های چاله سیرجان، مجله بیابان، ش 45 تهران.
  •  Attal,  M. and  Lave, J., 2006. Changes of bedload characteristics along the Marsyandi River central Nepal; implications for understanding hillslope sediment supply, sediment load evolution along fluvial networks, and denudation in active orogenic belts. Geological Society of America Special Papers, 398, 143-171.
  • Beaumont, Peter.,1972. Alluvial fans along the foothills of the Elburz mountains, Iran; -Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 12, p: 251-273.
  • Blissenbach, E., 1954. Geology of alluvial fans in semiarid regions. Geol. Soc. Am -Bull. 65, 175–190.    
  •  Bull,W. B.,1977. The Alluvial-Fan Environment. Progress in Physical Geography, 1, 222-270.
  •  Demir T., 2003. Downstream changes in bed material size and shape characteristics in a small upland stream, Cwm Treweryn, in South Wales, Bulletin of Earth Sciences Application and Research Centre of Hacettepe University, 33-47.        
  •  Drew, F., 1873. Alluvial and lacustrine deposits and glacial records of the Upper Indus basin. Q.J. Geol. Soc. London 29, 441–471.
  •  Folk  R.L., 1980. Petrology  of  Sedimentary  Rocks. Hemphill Publishing Company, Texas, 184p.
  • Gomez, B., 2001. Downstream fining in a rapidly aggrading gravel bed river. Water Resources Research, 37(6), 1813-1823.
  • Rachocki, Andezej., 1981, Alluviall fans, New york, John wiley & sons.
  •  Miall,  A.D.,1996. The  Geology of Fluvial Deposits: Sedimentary Facies, Basin Analysis and Petroleum Geology Springer, New York.
  •  Rieben: H., 1955. the Geology of the Tehran Plain., American Journal of Science, Vol. 253, Nov. 1955, P. 617-639.
  •  Shafaei Bajestani, M.,1995. Sediment Hydraulic. Shahid Chamran University Puplication: Ahvaz, 438 p.
  •  Snelder  T.H. Lamouroux N. and Pella H., 2011. Empirical modelling of large scale patterns in river bed surface grain size. Geomorphology, 127: 189-197.