بررسی اثر جاده سازی بر وقوع زمین لغزش‌های سطحی با استفاده از مدل پایداری دامنه‌ها (مطالعه موردی: حوضه آبخیز کلات)

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشگاه حکیم سبزواری

2 دانشیار گروه جغرافیای طبیعی دانشگاه حکیم سبزواری

3 کارشناسی ارشد ژئومورفولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد مقدس

چکیده

ناپایداری شیب در اراضی کوهستانی پر شیب، مشکل اصلی مدیران اراضی در سرتاسر جهان است که موجب خسارت‌های مالی و جانی در جاده‌ها می‌شود. مطالعه ویژگی‌های این دامنه‌ها و تحلیل پایداری آنها در شناسایی و شناخت کامل‌تر نقش آنها در پدیده زمین‌لغزش از راه‌های ارزیابی خطر این پدیده در حوضه‌های آبخیز است. هدف از این پژوهش بررسی نقش جاده‌سازی در وقوع لغزش‌های سطحی در دامنه‌های طبیعی با استفاده از مدل پایداری دامنه می‌باشد. در این پژوهش در ابتدا 7 دامنه لغزشی مشرف به جاده تعیین گردید، سپس تمامی پارامترهای مدل تحلیل پایداری شیب که شامل: cs: چسبندگی خاک، cr: چسبندگی ریشه، φ: زاویه اصطکاک داخلی خاک، γd: چگالی خاک و γw: چگالی مرطوب خاک می‌باشند با مطالعات میدانی، نمونه‌برداری از خاک و تجزیه و تحلیل توپوگرافی دامنه‌ها استخراج و برای تعیین ضریب پایداری (FS) دامنه‌ها، این پارامترها در مدل تحلیل پایداری شیب وارد و میزان (FS) برای هر دامنه مشخص شد. نتایج این پژوهش نشان داد که مدل تحلیل پایداری دامنه در تعیین عدم پایداری در دامنه‌هایی که تحت تأثیر جاده سازی دچار لغزش می‌شوند کارایی خوبی دارد زیرا در دامنه‌های لغزشی میزان ضریب پایداری کمتر از یک به‌دست آمده است. همچنین جاده‌سازی در دامنه‌هایی با شیب تندتر (بیش از 17 درجه) باعث کاهش پایداری دامنه‌ها می‌شود. با استفاده از این مدل می‌‌توان دامنه‌های ناپایدار را شناسایی و نوع عملیات حفاظتی را برای افزایش ضریب پایداری مشخص نمود. به‌طوری که عملیات میخ‌کوبی در دامنه شماره 5، با موقعیت جغرافیای37° 5' 3" عرض شمالی و 59° 40' 27"طول شرقی باعث افزایش ضریب پایداری از مقدار 67/0 به 75/2 و عملیات تراس‌بندی بر روی دامنه شماره 4، با مختصات جغرافیایی 36° 59' 31" عرض شمالی و 59° 41' 56" طول شرقی باعث افزایش ضریب پایداری از مقدار 10/1 به 93/1 شد. که در نهایت می‌توان مناسبت‌ترین و بهترین روش را جهت انجام عملیات حفاظتی مشخص نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Considering the road building effect on the occurance of surface landslides by using the slope stability model (Case Study: Kalat Basin)

نویسندگان [English]

  • Majid Ebrahimi 1
  • mahmoud habibolahian 1
  • Abolghasem Amir-Ahmadi 2
  • Mohammad Ali Zangeneh Asadi 2
  • Hamid Nezhadsoleimani 3
1 ph.D Student of Geomorphology, Hakim Sabzevari University
2 Associate Professor, Department of Geography, Hakim Sabzevari University
3 MSc in Geomorphology, Mashhad Azad University, Mashhad, IRAN
چکیده [English]

The main problem imposed on the lands managers all around the world is the slope instability in steep mountainous areas. The problem cause life harms and money damages in the roads. Studying the slope features and the slope stability analysis are important in detecting and knowing their roles in the landlide phenomenon. The analysis is done by evaluating the phenomenon risk in the aquifer basins. The purpose of this research is analyzing the role of road building in occurring the surface slides in the natural slopes by using the FLAC SLOP model which finally results in offering some guidelines to manage the region in an optimal way. From the point of view of slides. Or landslides. In this research, at first 7 sliding slopes next to the roads were determined. After that, all the parameters related to slope stability model and its analysis with the field studies were detected. Next the soil sampling and analyzing the topography of the slopes were extracted. And next, these parameters were incorporated into the slope stability model to determine the slopes factor of safety(FS) and the FS was obtained. The research results showed that slope stability model is very effective in determining instability in the slopes which were slid because of the road making. Because the factor of safety(FS)was obtained to be less than 1(one) for the sliding slopes. Moreover, road constructing in slopes with acuter steepness(more than 17 degrees)decreases the stability of slopes. By using this model, the unstable slopes could be detected and some protective mechanism could be specified to increase the stability factor or factor of safety. In this way, the nails vaccinating mechanism in the slope number 5, a location 37 ° 5 '3" north latitude and 59 ° 40' 27" east longitude increases the factor of safety from 0/67 to 2/75 and the tracing mechanism in the slope number 4, With geographic coordinates 36 ° 59 '31 "north latitude and 59 ° 41' 56" east longitude increases the stability or safety factor from 1.10 to 1.93. And finally we can determine the best way to do the protective mechanism.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Slope stability analysis
  • Factor of safety
  • road building
  • Kalat Basin

1. توفیق ریحانی، محمدحسین. 1382. روش‌های پایدارسازی شیب‌های خاکی، دوره‌ آموزشی تحلیل و پایدارسازی شیب‌ها، 28 و 29 بهمن، صص 131-161.

2. جانعلی­زاده چوبستی، عسکر؛ فرشیدرضا حقیقی؛ محمد برارپور وعباس طهماسبی‌پور. 1390. کاربرد ژئوتکستایل در پایدارسازی زمین‌لغزش (مطالعه­ موردی: زمین‌لغزش بستر جاده­ منطقه شارقلت شیرگاه)، اولین همایش منطقه‌ای مهندسی عمران، 22 اردیبهشت ماه،‌ دانشگاه آزاد اسلامی واحد جویبار، صص 25-28.

3. رمضانی، بهمن و هدی ابراهیمی. 1388. زمین‌لغزش و راه‌کارهای تثبیت آن،‌ فصل­نامه جغرافیایی آمایش محیط، شماره 7، صص 110-118.

4. سازمان جنگل‌ها، مراتع و آبخیزداری کشور. (1381). فهرست زمین‌لغزش‌های کشور. گروه مطالعه­ امور زمین‌لغزش‌ها، شهریورماه.

5. طالبی، علی و یعقوب نیازی. 1390. بررسی قابلیت مدل فیزیکی- هیدرولوژی برای بررسی زمین‌لغزش‌های سطحی در دامنه‌های طبیعی (مطالعه­ موردی: حوزه­ آبخیز سد ایلام)، مجله­ منابع طبیعی ایران، شماره3، صص 323-337.

6. فعله‌گری، محسن؛ علی طالبی و یاسر کیااشکوریان. 1392. بررسی اثر جاده‌سازی در وقوع زمین‌لغزش با استفاده از مدل پایداری دامنه  FLAC SLOP(مطالعه­ موردی: حوضه آبخیز سد ایلام)، مجله­ پژوهش‌های آب و خاک، شماره­ اول، صص 227-240.

7. کلارستاقی، عطاالله. 1380. بررسی عوامل مؤثر در وقوع زمین‌لغزش (مطالعه­ موردی: حوضه­ سد تجن ساری)، پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد، به راهنمایی فیض‌نیا سادات، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی.

8. کرمی، فریبا و معصومه رجبی. 1388. بررسی خطر زمین­لغزش و تحلیل ریسک‌پذیری آن در نواحی روستایی (مطالعه­ موردی: دامنه شمالی توده­ کوهستانی سهند)، نشریه­ انجمن جغرافیایی ایران، شماره 18، صص 139-154.

9. کریمی، حاجی؛ نادری، فتح اله؛ ابراهیم مرشدی و مهدی نیک سرشت،1390. پهنه‌بندی خطر زمین لغزش در حوضه آبخیز چرداول ایلام با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، فصلنامه زمین‌شناسی کاربردی، شماره 4، صص319-332.

10. نیازی، یعقوب، محمدرضا اختصاصی؛ علی طالبی؛ صالح آرخی و محمدحسین مختاری. 1389. ارزیابی کارایی مدل آماری دو متغیره در پیش‌بینی خطر زمین­لغزش (مطالعه­ موردی: حوضه‌ سد ایلام). مجله­ علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، شماره 10، صص 9-20.

11. Abramson‚ L.W.‚ Lee‚ T.S.‚ Sharma‚ S.‚ and Boyce‚ G.M. 2002. Slope Stability Concepts‚ Slope Stabilisation and Stabilisation Methods. Second edition‚ published by John Willey and Sons‚ Inc‚ 329-461.

12. Andrade‚ P.S.‚ and Saraiva‚ A. 2006. Stability analysis of road slope in central Portugal‚ The Geological Society of London‚ IAEG2006 paper number 483‚ Pp: 1-12.

13. Cala‚ M.‚ Flisiak‚ J.‚ and Tajdus‚ A. 2004. Slope stability with modified shear strength reduction technique. 9th International Symposium on Landslides‚ Landslides: Evaluation and Stabilization‚ 1085-1090.

14. Fan‚ C.C.‚ and Luo‚J.H. 2008. Numerical study on the optimum layout of soil-mailed slopes. Computers and Geotechnics 35: 585-599.

15. Fell, R., Corominas, J., Bonnard,CH., Cascini, L., Leroi, E., and Savage, Z.S. 2008. Guidelines for Lanslide Susceptibility, Hazard and Risk Zoning for land Use Planning. Engineering Geology l(102), 85-98.

16. Hack‚ R.‚ Alkema.‚ D.‚ Kruse‚ G.A.‚ Leenders‚ N.‚ and Luzi‚ L. 2007. Influence of erthquakes on the stability of slopes. Engineering Geology. 91: 4-15.

17. Huiqin, He., Shaocai, Li., Hailong, and S., Yang, T. 2011. Environmental factors of road slope stability in mountain area using principal component analysis and hierarchy cluster, Environmental Earth Sciences 62: 55-59.

18. Kainthola‚ A.‚ Verama‚ D.‚ Thareja‚ R.‚ and Singh‚ T.N. 2013. A Review on Numerical Slope Stability Analysis. International Journal of Science‚ Engineering and Technology Research 6: 1315-1320.

19. Kayasta‚ P. 2006. Slop stability analysis GIS on a regional scale. Master thesis in physical land resources‚ Virje University Brusse l‚ 111p.

20. Kham‚ M.S.‚ Ahmad‚ S.R.‚and Qadri.‚ M.A. 2011. Slope Stability Analysis in Hard Rocks and Prediction of Landslide Along KHEWRA CHOH SAIDDEN SHAH ROAD‚ SALT RANGE PAKISTAN. Pakistan Journal of Science 4:232-235.

21. Koehorst, B.A.N., Kjekstad, O., Patel, D., Lubkowski, Z., Knoeff, J.G., and Akkerman, G.J. 2005. Work Package 6, Determaination of Socio-Economic Impact of Natural Disasters. Assessing socio-economic Impact in Europe, 173p.

22. Pack‚R.T.‚ Tarboton‚ D.G.‚ and Goodwin‚ C.N. 1998. The SINMAP approach to terrain stability mapping. In: Proceedings of 8th Congress of the International Association of Engineering Geology‚ Vancouver‚ British Columbia‚ Canada‚ 1157-1165.

23. Roering, J.J., Kirchner, J.W., and Dietrich, W.E. 2005. Characterizing structural and lithologic controls on deep-seated landsliding: Implications for topographic relief and landscape evolution in the Oregon Coast Range, USA. Geological Society of America Bulletin 117: 654-668.

24. Rosenfeld, C.L. 2004. Geomorphological Hazard. Encyclopedia of Geomorphology. 1: 423-426.

25. Teoh‚ E.A. 2005. Numerical modeling ofcomplex slope using FLAC/SLOPE bachelor Thesis‚ University of Southern Queensland Faculty of Engineering and Surveying‚ 110p.

26. Umrao, R.K., Singh, R., Ahmad, M., and Singh, T.N. 2011. Stability Analysis of Cut Slopes Using Continuous Slope Mass Rating and Kinematic Analysis in Rudraprayag District. Uttarakhand, Geomaterials1, 79-87.

27. Vittorio, F. 2011. Introduction to the physics of landslides. Springer.

28. Vinh, B.L.2007. Regional slope instability zonation using different GIS techniques Master thesis in Physical Land Resources, Vrije Universiteit Brussel, 98p.

29. Youssef, A.M., Maerz, N.H, Al-Otaibi, A.A. 2012. Stability of Rock Slopes along Raidah Escarpment Road, Asir Area, Kingdom of Saudi Arabia. Journal of Geography and Geology 2:48-70.