انواع شکست های مهم در شیروانی ها

1. مقدمه

مطالعه و تحلیل پایداری شیروانی­‌ها و نحوه پایدارسازی آن­‌ها از مهم­‌ترین و حساس‌­ترین مسائل در اغلب پروژه‌­های عمرانی و معدنی می‌­باشد و عدم توجه به این مساله می­‌تواند خسارات جبران­‌ناپذیری هم در حین اجرا و هم در زمان بهره‌­برداری به دنبال داشته باشد.

حرکت شتابان جوامع بشری به سمت توسعه یافتگی، نیاز بشر به مواد معدنی را روز به روز بیشتر کرده‌ است. معدنکاران برای تامین نیاز صنایع به مواد خام، هر روز اعماق بیشتری را برای استخراج مواد معدنی می­‌کاوند وافزایش عمق معادن، مهندسان را با چالش­‌های فراوانی روبرو می‌­کند. یکی از چالش‌­های پیش روی مهندسان برای معدنکاری در اعماق بیشتر، پایداری شیب دیواره‌ی معادن روباز و ترانشه­‌های حفر شده‌است. تعیین شیب بهینه‌ی کاواك علاوه بر تامین ایمنی عملیات معدن کاری، منجر به کمینه شدن هزینه­‌های استخراج و بیشینه شدن سود معدنکاری خواهد شد.

تعریف ناپایداری در شیروانی­‌ها به کاربرد آن‌­ها بستگی دارد. به طور مثال، دیواره یک معدن روباز ممکن است بدون اینکه تاثیری در عملیات معدن­کاری داشته باشد، چندین متر حرکت کند. در صورتی که سقوط یک تکه سنگ کوچک از شیروانی مشرف به یک بزرگراه یا راه­‌آهن، اگر ترانشه مناسبی برای مهار آن در پاشنه شیروانی تعبیه شده باشد، تبعات چندانی به دنبال ندارد. ولی لغزش کلی در این شیروانی به­‌نحوی که توده لغزشی به سطح بزرگراه یا ریل راه­‌آهن برسد، خطرات جدی در پی خواهد داشت.

 

2. انواع شکست در شیروانی‌ها

شکست های محتمل در شیروانی­‌های طبیعی یا حفر شده شامل سقوط سنگ، ناپایداری کلی، زمین لغزش و شکست دیواره معادن روباز می­‌باشد. لغزش شیروانی­‌ها ناشی از غلبه نیروهای محرک برشی بر نیروهای مقاوم برشی است که باعث می­‌شود توده سنگ یا خاک به­‌راحتی بخزد، در راستای یک سطح شکست بلغزد، جریان پیدا کند یا به طور آزاد فروافتد.

تاکنون تحقیقات زیادی انجام شده‌است تا شیروانی‌ها از نظر پتانسیل لغزش به طور مناسب دسته‌­بندی شوند. از یک دیدگاه، شیروانی­‌ها را میتوان به دو دسته کلی همگن و ناهمگن تقسیم­‌بندی نمود که هر یک در زیر بیشتر توضیح داده می‌­شوند.

1.  توده­‌های همگن
2.  توده‌­های ناهمگن

• •  شیروانی­‌های مخلوط سنگی
  •  شیروانی­‌های دارای ضعف­‌های ساختاری

• • •  شکست صفحه ای
    •  شکست گوه‌­ای
    •  شکست واژگونی
    •  شکست کمانشی

 

1.2. توده‌های همگن

در شیروانی‌های همگن خصوصیات فیزیکی و مقاومتی مواد تشکیل­‌دهنده شیروانی تقریبا ثابت فرض می‌­شود. موادی همانند توده‌­سنگ‌­های یکپارچه، مصالح سنگی، خاک­‌های برجا، خاک‌­های نابرجای مهندسی­‌ساز و دامپ­‌های باطله از این دسته­‌اند. در شیروانی­‌های فوق غالبا شکست­‌های قاشقی رخ می­‌دهد.

شکل 1: توده همگن

2.2. توده‌های ناهمگن

خصوصیات مواد تشکیل‌دهنده این شیروانی‌ها ثابت نمی‌باشد و با توجه به شرایط تغییر می‌کند. با توجه به ماهیت مواد تشکیل دهنده این توده‌ها، شیروانی‌های ناهمگن به دو زیر مجموعه تقسیم می­‌شوند که عبارتند از: مخلوط سنگی و دارای ضعف‌های ساختاری.

 

1.2.2 شیروانی‌های مخلوط سنگی

اگر درون توده خاک، بلوک‌های سنگی قابل توجهی وجود داشته باشند به آن توده مخلوط سنگی می‌گویند. ناپایداری این مواد با توده خاک‌­های همگن و توده سنگ­‌های ناپیوسته متفاوت است. سازوکار ناپایداری در شیروانی هایی که در این مواد حفر می گردند اندکی پیچیده می‌باشد. هر چند شکل کلی این لغزش­‌ها قاشقی است ولی وجود بلوک‌های سنگی درشیروانی باعث می‌شود مسیر سطح لغزش اندکی تغییر کرده و طول آن افزایش یابد.

 

2.2.2. شیروانی‌های دارای ضعف‌های ساختاری

بخش عمده‌ای از توده‌سنگ­‌ها دارای ناپیوستگی‌های طبیعی می‌باشند. این ناپیوستگی­‌ها توده سنگ را قطع کرده و در آن ضعف‌های ساختاری به وجود آورده‌اند. از آنجایی که مقاومت ناپیوستگی­‌ها کمتر از مقاومت سنگ بکر می‌باشد ناپایداری و لغزش بیشتر در راستای این ناپیوستگی­‌ها رخ می‌دهد. شکست در این دسته از شیروانی‌ها که در آن‌ها ضعف‌های ساختاری طبیعی وجود دارد به چهار دسته زیر طبقه بندی می‌شوند:

 

– شکست ­صفحه‌­ای

در این نوع شکست، یک بلوک‌سنگی روی صفحه ناپیوستگی ممتد وادامه دار می‌­لغزد و شیروانی را ناپایدار می­‌کند. سازوکار این ناپایداری ساده و شفاف می‌­باشد و با دقت مناسب می­‌توان آن را تحلیل نمود.

آنالیزهای دینامیکی برای شکست صفحه‌­ای:

سه شرط ساختاری لازم برای شکست صفحه‌ای عبارتند از:

1.  آزیموت ناپیوستگی صفحه‌ای بایستی حداکثر تا حدود 20 درجه با آزیموت دامنه پله تفاوت داشته باشد به عبارت دیگر امتداد ناپیوستگی صفحه‌ای بایستی حداکثر تا حدود 20 درجه با امتداد دامنه پله تفاوت داشته باشد.
2. شیب ناپیوستگی صفحه ای باید کمتر از شیب دامنه پله باشد و به موجب آن ناپیوستگی باید در دامنه شیب ظاهر شود.
3. شیب ناپیوستگی صفحه‌ای باید بیشتر از زاویه اصطکاک داخلی سطح باشد.

به منظور رسیدن به شرایط پایدار دینامیکی باید یکی از شرایط زیر وجود داشته باشد:

الف) زاویه شیب ناپیوستگی اولیه مساوی یا بیشتر از شیب دامنه باشد، با این شرط ناپیوستگی در دامنه ظاهر نمی‌شود.

ب) اختلاف بین امتداد دامنه و امتداد ناپیوستگی بیشتر از 20 درجه باشد.

شکل 2: شکست صفحه‌ای

 

– شکست گوه‌ای­

سازوکار این ناپایداری تقریبا شبیه به شکست صفحه‌ای است با این تفاوت که در این ناپایداری، لغزش روی دو صفحه ناپیوستگی مجزا رخ می‌دهد. در شکست گو‌ه‌ای یک گوه سنگی روی دو وجه خود به سمت پایین شیروانی حرکت کرده و شیروانی ناپایدار می­‌شود.

شکل 3: شکست گوه‌ای

آنالیزهای دینامیکی شکست گوه‌­ای:

شرایط ساختاری لازم برای شکست گوه­‌ای می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

1. جهت خط تقاطع باید تقریباً در جهت امتداد شیب دامنه پله باشد.
2. شیب خط تقاطع باید کمتر از شیب دامنه پله باشد، تحت این شرایط خط تقاطع در سطح ظاهر می‌شود.
3. شیب خط تقاطع باید بیشتر از زاویه اصطکاک داخلی باشد. اگر زاویه اصطکاک برای دو صفحه اختلاف مشخصی داشته باشد، زاویه میانگینی در نظر گرفته می‌شود.

دو روش امکان پذیر برای جلوگیری از شکست گوه‌ای از لحاظ دینامیکی عبارتند از:

الف) کم کردن شیب دامنه

ب) تغییر دادن امتداد دامنه پله

 

– شکست واژگونی

هر چند تحقیقات بسیار گسترده‌ای روی این ناپایداری انجام شده‌است ولی هنوز سازوکار آن چندان شفاف و واضح نیست. در این شکست، بلوک‌های سنگی تحت تاثیر وزن با نیروهای خارجی حول پاشنه خود چرخیده و به پایین شیروانی سقوط می‌کنند، در این فرآیند، بلوک­‌ها تمایل دارند از محل ناپیوستگی‌های طبیعی جدا شوند ولی احتمال دارد برخی از آن‌ها نیز در اثر تنش کششی شکسته شوند. بنابراین مقاومت کششی سنگ نیز در این ناپایداری تاثیر گذار است.

شکل 4: شکست واژگونی

– شکست کمانشی

این شکست یکی از ناپایداری‌های نادر در شیروانی‌های سنگی می‌باشد که در شرایط هندسی و مقاومتی خاصی رخ می‌دهد. در اثر این شکست، لایه‌های سنگی در اثر وزن با نیروهای خارجی تحت پدیده کمانش قرار گرفته و شیروانی را ناپایدار می‌کنند.

 

3. انواع شکست واژگونی و بررسی شکست‌های واژگونی اصلی و ثانویه در شیروانی‌های سنگی

گسیختگی واژگونی به عنوان یکی از انواع رایج گسیختگی‏‌ها در شیروانی‏‌های سنگی شناخته می‏‌شود، علاوه بر حالت‏‌های اولیه‏‌ی گسیختگی واژگونی، حالت‏‌های ثانویه‏‌ای برای این نوع گسیختگی وجود دارد. شکست‏‌های واژگونی ثانویه از جمله انواع واژگونی است که در علم مهندسی شیب وشیروانی‏‌ها کمتر به آن پرداخته شده‌است. در سال‏‌های اخیر چند مورد از رخداد‏های ثانویه توجه را به سمت این مورد خاص جلب کرده‌است، تا جایی که چند مورد مقاله در این مورد نوشته شده‌است اما کمبود در این شاخه کماکان حس می‏‌شود.

 

1.3. شکست های واژگونی اصلی

واژگونی­‌های اصلی آن دسته از واژگونی­‌ها هستند که ناپایداری بلوك­‌های سنگی در آن­‌ها به دلیل نیروی اعمالی از خارج سیستم بلوك‌­ها نیست. بدین معنی که ناپایداری یک بلوك تنها نتیجه‌ی برآیند بردار وزن آن، نیروهای دینامیکی ناشی از لرزه و نیروهای اندرکنش آب و یا بلوك­‌های سنگی مجاور با آن بلوك است. انواع مختلف شکست­‌های واژگونی اصلی عبارت‌اند از: بلوکی، خمشی ،بلوکی-خمشی که در زیر توضیحاتی در مورد آن­‌ها آمده‌­است.

 

1.1.3. واژگونی بلوکی

این نوع واژگونی می‌تواند در دیواره‌­های سنگی که حداقل دارای دو دسته درزه‌ی عمود بر هم هستند رخ­‌دهد. عموماً یکی از این دسته درزه‌­ها همان لایه­‌بندی سنگ با شیب زیاد و به سمت داخل صفحه شیروانی و دسته درزه­‌های دوم و یا سوم درزه­‌هایی هستند که در اثر فعالیت‌­های تکتونیکی در سنگ و در جهت عمود بر دسته درزه‌ی اول ایجاد شده‌­اند.

از آنجا که سنگ­‌های سخت و شکننده تحت بارهای تکتونیکی درزه­‌دار می‌شوند این شرایط در سنگ­‌هایی چون بازالت­‌های منشوری و ماسه سنگ‌­های لایه­‌ای به خوبی قابل مشاهده است. تقاطع این دسته درزه­‌ها در دیواره‌ی سنگی، بلوك­‌های سنگی مجزایی راایجاد می‌کند. این بلوك­‌ها بسته به شرایط ممکن است واژگون شده و یا به سمت پایین شیروانی بلغزند.

شکل 5: واژگونی بلوکی

2.1.3. واژگونی خمشی

با وجودی که در سنگ­‌های نرم می­‌تواند ستون­‌هایی را ایجاد کند اما بر خلاف سنگ­‌های شکننده، دسته درزه­‌های عمود بر لایه­‌بندی در این نوع سنگ­‌ها یا اصلا بوجود نیامده و یا بطور کامل ایجاد نشده‌­است. شیل­‌ها و اسلیت­‌های لایه­‌ای از جمله سنگ­‌های به نسبت نرمی هستند که می‌توانند در خمش پیوستگی خود را حفظ نموده و شرایط را برای وقوع این نوع از واژگونی فراهم نمایند.

در این سنگ­‌ها، بلوك‌­ها تحت وزن خود و سایر بارهای اعمالی دچار خمش می‌­شوند. در چنین شرایطی یک ستون منفرد مانند یک تیر یک سر گیردار عمل کرده و هر گاه تنش خمشی در نقطه­‌ای در طول آن از مقاومت خمشی سنگ فراتر رود، بلوك سنگی شکسته و واژگونی خمشی رخ می­‌دهد. مکانیزم شکست محتمل دیگر در چنین شرایطی شکست برشی است. به طور مشابه هر گاه تنش برشی در محل تقاطع ستون سنگی و صفحه‌ی شکست بیش از مقاومت برشی سنگ شود، بلوک سنگی در آن نقطه دچار برش خواهد شد.

شکل 6: واژگونی خمشی

3.1.3. واژگونی بلوکی-خمشی

تود‌ه‌­های سنگی در طبیعت معمولاً توالی از لایه‌­هایی با خواص مکانیکی متفاوت هستند. در این حالت در اثربارگذاری تکتونیکی، لایه­‌های سنگی سخت­‌تر درزه‌­دار شده و لایه­‌های نرم‌تر خم می‌شوند. در نتیجه در طبیعت عموماً شرایط واژگونی بلوکی یا خمشی خالص وجود ندارد. در اغلب دیواره‌­های سنگی ترکیبی از دو حالت بلوکی و خمشی به طور همزمان دیده شده و لایه­‌های سنگی بسته به خواص خود یا در شرایط بلوکی و یا در شرایط خمشی قرار می‌گیرند.

شکل 7: واژگونی بلوکی-خمشی

2.3. شکست های واژگونی ثانویه

از آنجا که علاوه بر حالات اصلی گسیختگی واژگونی احتمال وقوع حالات ثانویه به علت فعالیت‏‌های انسانی، زمین لرزه‏‌ها و … وجود دارد، شناخت انواع شکست‏‌های واژگونی ثانویه، شرایط وقوع آن‏‌ها و همین طور شرایط پایداری و ناپایداری آن‏‌ها امری ضروری است.

در جدول زیر خلاصه ای از انواع مختلف شکست­‌های ترکیبی در شیروانی‌های سنگی آورده شده‌­است.

Slide to toppling plan sliding
Slide to toppling circular sliding
Slide to toppling BIM toppling
Slide to toppling Buckling
Slide crown toppling plane sliding
Slide crown toppling circular sliding
Slide crown toppling BIM sliding
Slide crown toppling Buckling
Slide head toppling circular sliding
Slide head toppling BIM sliding
Slide head toppling

 

1.2.3. گسیختگی واژگونی-قاشقی

شکست‏‌های واژگونی و قاشقی هریک به نوبه‏‌ی خود توجه زیادی را به خود جلب کرده‌‏اند، در حالی که با استناد به شکست‏‌های واقعی، استنباط می‏‌شود که رخداد یکی از شکست‏‌های خالص بسیار نادر بوده و در حقیقت شکست شیروانی‌‏ها در اکثر مواقع بصورت ترکیبی اتفاق می‏‌افتد. چنان‏چه شیروانی مورد تحلیل، مستعدنمونه‏‌های ترکیبی باشد، علاوه بر بررسی پایداری در برابر هر یک از شکست‏‌های ممکن، می‏‌بایست تحت حالت ترکیبی نیز مورد بررسی قرار گیرد.

یکی از این حالت‏‌های ترکیبی شکست واژگونی- قاشقی است، به نحوی که یک محیط خاکی، دارای پتانسیل شکست قاشقی در جلوی یک شیروانی سنگی مستعد شکست واژگونی قرار گرفته‌است. در این حالت توده‏‌ی خاک حالت مقاوم دارد. اما حالت دیگری نیز وجود دارد که در آن توده‌‏ی خاک در پشت ستون سنگی مستعد به شکست واژگونی قرار دارد که در این مورد توده‏‌ی خاک حالت محرک دارد.

شکل 8: شکست واژگونی- قاشقی؛ الف) حالت مقاوم توده‌خاک؛ ب) حالت محرک توده‌خاک

 

– حالت مقاوم

وجود جابجایی در توده‏‌ی سنگی باعث ایجاد فشار بر روی توده‌‏ی خاکی می‏‌شود. در اثر این جابجایی نیروهایی بین محیط خاکی و سنگی به وجود می‏‌آید. چنان‏چه در اثر این نیروها توده‏‌ی خاکی لغزش کند، کل شیروانی ناپایدار می‎شود. از سوی دیگر چنان‏چه لغزش قاشقی به تنهایی اتفاق افتد سبب کاهش ضریب ایمنی شیروانی سنگی می‏‌شود. در شکل زیر مراحل مختلف این ناپایداری نشان داده‌ شده‌است.

شکل 9: مراحل شکست واژگونی-قاشقی حالت مقاوم؛ الف) شرایط اولیه وپایدار؛ ب) شروع شکست؛ ج) شکست نهایی درسنگ و خاک

در مرحله‏‌ی اول در اثر تغییر شکل ستون‏‌های سنگی، توده‏‌ی خاک اندکی حرکت کرده و حالت مقاوم به خود می‏‌گیرد. این نیرو عامل مقاومی در برابر شکست واژگونی است. اما چنانچه خود توده‏‌ی خاکی در اثر این نیروها دچار لغزش شود، آنگاه با کاهش نیروی مقاوم، جابجایی اجزای سنگی به صورت تصاعدی افزایش یافته و دچار شکست می‏‌شوند. در نهایت توده‏‌ی خاکی لغزیده، بلوک‌‏های سنگی نیز واژگون می‏‌شوند و کل شیروانی ناپایدار می‌‏شود.

 

– حالت محرک

در شرایطی که توده خاک پشت شیروانی دارای پتانسیل لغزش قاشقی باشد، توده سنگ را تحریک کرده و باعث تشدید شکست واژگونی بلوکی- خمشی می‏‌شود. این نوع شکست که ترکیبی از لغزش‏‌های قاشقی و شکست‏‌های واژگونی بلوکی- خمشی است را می‌‏توان شکست واژگونی ثانویه نامید. از آن‏جا که ممکن است محیط تشکیل دهنده‌‏ی شیروانی متشکل از دو ماده‏‌ی مختلف مانند سنگ و خاک باشد، لذا یکی از پارامترهای تاثیرگذار بر پایداری، نیروی وارد بر توده سنگ از طرف خاک می‏‌باشد.

شکل 10: الف) شماتیکی ازشیروانی متشکل از دو محیط بامدل‏‌های رفتاری متفاوت؛ ب) نمونه‏‌ی واقعی از شکست واژگونی-قاشقی

در شیروانی فوق توده خاک دارای پتانسیل شکست قاشقی است. بنابراین اگر فاکتور ایمنی آن کمتر از یک باشد تمایل به لغزش دارد و لذا نیرویی به بلوک انتهایی شیروانی سنگی وارد می‌‏کند. از آنجایی که شیروانی دارای پتانسیل شکست واژگونی می‏‌باشد، این نیرو موجب تشدید این شکست می‌‏شود. بنابراین کل شیروانی دارای پتانسیل شکست واژگونی- قاشقی است.

در شکل زیر مراحل مختلف این ناپایداری نشان داده شده‌است. در مرحله‏‌ی اول، در اثر تغییر شکل ستون‏‌های سنگی، توده خاک اندکی حرکت کرده و حالت محرک به خود می‏‌گیرد. نیروی محرک موجب افزایش خمش در بلوک‏‌های سنگی شده و آن‏‌ها از محل گیردار شکسته می‏‌شوند. در نهایت توده خاک لغزیده، بلوک‏‌های سنگی نیز واژگون شده و کل شیروانی ناپایدار می‌‏شود.

شکل 11: مراحل شکست واژگونی-قاشقی به صورت شماتیک

برای مدل کردن چنین محیطی، مدل تئوری به دو بخش مجزا تقسیم می‏‌شود: اندرکنش خاک و ستون سنگی آخر؛ و اندرکنش نیروهای بین ستون‌های سنگی. چنان‏چه شیروانی تنها از محیط خاکی یا سنگریزه‌‏ای تشکیل شده بود، شکست احتمالی، شکست قاشقی بود. در سمت مقابل اگر شیروانی از محیط سنگی تشکیل شده بود، با توجه به جهت یافتگی ناپیوستگی‏‌ها یکی از شکست‌های صفحه‌‏ای، گوه‌‏ای و یا واژگونی احتمال وقوع داشت.

برای هر یک از این حالت‏‌های خاص، نرم افزار تجاری بزرگ و معتبری به منظور بررسی پایداری چنین محیط‏‌هایی وجود دارد، به عنوان مثال در محیط‏‌های سنگریزه‏‌ای و خاکی نرم افزار اسلاید و در محیط‏‌های سنگی نرم افزار یودک یکی از قوی ترین نمونه‏‌ها هستند، که به ترتیب از روش‏‌های تعادل حدی و المان مجزا برای دستیابی به هدف کمک می‏‌گیرند. اما در حالت ترکیبی تنها گزینه‏‌ی موجود برای بررسی پایداری، استفاده از روش‌‏های ترکیبی المان محدود و المان مجزا می‏‌باشد که نرم افزار جامعی برای آن در دسترس نمی‌‏باشد و حل مسئله با چنین راه حل‏‌هایی عاری از مشکلات نمی‏‌باشد.

 

2.2.3. گسیختگی واژگونی لغزشی

در برخی از موارد بلوك­‌های سنگی به خودی خود در شرایط پایدار قرار دارند اما ممکن است این بلوك‌­ها بر اثر تحریکات خارجی اعم از لغزش روباره یا بستر، خاکبرداری یا حفر ترانشه در پاشنه و یا موارد دیگر ناپایدار شوند.

شکل 12: حالات وقوع واژگونی-لغزش؛ الف) واژگونی لغزشی در راس شیروانی؛ ب) واژگونی لغزشی درپنجه شیروانی

 

– واژگونی لغزشی سر

اگر در یک ساختار زمین­‌شناسی، لایه­‌هایی از بلوك‌­های سنگی مانند شکل زیر روی توده­‌ای از خاك یا سنگ ضعیف خرد شده یا هوازدة همگن خوابیده باشند. در صورت لغزش توده‌ی زیرین ممکن است بلوك­‌های سنگی تمایل به ناپایداری پیدا کرده و واژگون شوند. به عبارت دیگر با رخداد لغزش قاشقی در مواد دانه­‌ای توده‌ی زیرین، با حذف نیروی اندرکنش بین دو فاز خاك و سنگ، ممکن است بلوك‌­ها از حالت پایدار خارج شده و دچار واژگونی از نوع بلوکی، خمشی، یا بلوکی-خمشی شوند.

شکل 13: واژگونی لغزشی سر

 

– واژگونی لغزشی پاشنه

در برخی از موارد ممکن است بلو‌‌ك­‌های سنگی که به خودی خود پایدار هستند در جلوی توده‌­ای از خاك یا سنگ به شدت خرد شده قرار داشته باشند. در صورت لغزش توده‌ی خاك پشت بلوك­‌ها، نیرویی خارجی به بلوك‌­های سنگی وارد خواهد شد. در نتیجه‌ی این نیرو، ممکن است بلوك‌­های سنگی از حالت پایدار خارج شده و بسته به شرایط خود دچار واژگونی، لغزش، برش یا شکست خمشی شوند.

شکل 14: واژگونی لغزشی پاشنه

 

– واژگونی ترک کششی دست‌ساز

این واژگونی نوعی دیگر از واژگونی‌­های ثانویه است که بیشتر در حاشیه مسیرهای کوهستانی قدیمی دیده می‌شود. در این گونه موارد به منظور کم کردن حجم خاكبرداری و یا بر اثر مطالعات زمین­‌شناسی نادرست، جاده در پاشنه‌ی شیب‌­های طبیعی مستعد ناپایداری ساخته شده‌است.

گرچه اغلب این دیواره‌­ها در حالت استاتیکی برای مدت­‌ها می­‌توانند پایدار بمانند، اما به مرور زمان با فرسایش و هوازدگی و یا بر اثر اعمال بارهای دینامیکی ناشی از زلزله، احتمال ناپایدار شدن اینگونه شیب­‌ها و در نتیجه مسدودشدن خطوط مواصلاتی و تحمیل خسارات مالی و جانی فراوان وجود دارد. به عنوان مثال در زلزله‌ی سال 1383در کجور، جاده‌ی چالوس به دلیل ریزش بخشی از دیواره‌­های مشرف به مدت 6 ماه بسته شد. دراین ریزش‌ها 35 نفر کشته و 400نفر نیز زخمی شدند.

شکل 15: واژگونی ترک کششی دست‌ساز

 

– واژگونی ترک کششی طبیعی

در مواردی ممکن است لایه­‌بندی زمین به گونه‌­ای باشد که یک لایه‌ی سنگی سخت و مقاوم در برابر فرسایش و هوازدگی، بر روی یک لایه‌ی خاکی یا سنگی ضعیف با قابلیت فرسایش بالا قرارگیرد. در این مورد به مرور زمان لایه‌ی ضعیف زیرین بر اثر عوامل طبیعی دچار فرسایش و هوازدگی می­‌شود. در اثر خالی شدن زیر لایه‌ی بالایی، بخش آزاد شده‌ی این لایه مانند یک تیر طره عمل نموده و ممکن است در آن ترك­‌های کششی پدید آید. در نهایت، بلوك­‌های ایجاد شده بر اثر این ترك­‌ها، واژگون خواهند شد.

شکل 16: واژگونی ترک کششی طبیعی

 

– واژگونی لغزشی بستر

اگر مانند شکل زیر بلوك­‌های سنگی قائم در زیر توده­‌ای از خاك یا سنگ ضعیف خرد شده قرار داشته باشند، ممکن است لغزش توده‌ی سست بالایی، نیرویی برشی را به سر ستون­‌های سنگی وارد نماید. این نیرو می‌تواند باعث ناپایداری و واژگونی بلوك‌­های سنگی شود.

شکل 17: واژگونی لغزشی بستر

 

– واژگونی لغزشی تاج

مطابق آنچه در شکل زیر دیده می‌­شود ممکن است بلوك­‌های سنگی به صورت قائم یا با زاویه‌­ای نزدیک به قائم روی لایه­‌ای سست قرار داشته باشند. در نتیجه‌ی نشست نامتقارن این لایه‌ی سست در زیر بلوك­‌های سنگی، رفته‌­رفته این بلوك­‌ها کج شده و در نهایت واژگون می­‌شوند.

شکل 18: واژگونی لغزشی تاج

4. مرجع

• امینی، مهدی؛ نصیرزاده قورچی، رضا. 1396. “تحلیل پایداری شیروانی‌ها”. انتشارات جهاد دانشگاهی.
• اردستانی، اکبر. 1397. پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد: “ارائه روش جدیدی برای تخمین فاکتور ایمنی شیروانی­های سنگی در برابر شکست واژگونی”. دانشگاه تهران.
• محترمی؛ باغبانان؛ باقرپور. 1393. “تعمیم تئوری تعادل حدی برای شکست ترکیبی واژگونی-قاشقی”. فصلنامه بین المللی پژوهشی تحلیلی زمین پویا.

Amini, M., Majdi, A., & Veshadi, M. A. (2012). Stability analysis of rock slopes against block-flexure toppling failure. Rock mechanics and rock engineering, 45(4), 519-532

Mohtarami, E., Jafari, A., & Amini, M. (2014). Stability analysis of slopes against combined circular–toppling failure. International journal of rock mechanics and mining sciences, 67, 43-56