مهندسی منابع طبیعی ومحیط زیست

١٢٣ نشريه دانشکده منابع طبيعي، دوره ۶۱ ، شماره ۱، فروردين ماه ۱۳۸۷ ، از صفحه ۱۲۳ تا ۱۳۲ بررسي قابليتمکانيکيخاکدرجاده جنگليدرحال ساختبه منظور بهرهگيریهايکاربردي باريسمجنونيان* ۱، احمد جمشيديکوهساري ۲، قوامالدين زاهدياميري ۱ و سيدعطاءا... حسيني ۳ ۱ دانشيار گروه جنگلداري و اقتصاد جنگل، دانشکده منابع طبيعي، دانشگاه تهران، ايران ۲ دانشجوي کارشناسيارشد جنگلداري، دانشکده منابع طبيعي، دانشگاه تهران، ايران ۳ استاديار دانشکده منابع طبيعي، دانشگاه مازندران، ايران (۸۶/۶/ ۸۴ ، تاريخ تصويب: ۱۸ /۱۰/ (تاريخ دريافت: ۲۰ چکيده مديريت بهينه منطقههای جنگلي و اجراي عملي طرحهاي جنگلداري ارتباط مستقيميبا کيفيت و کميت طراحي و ساخت شبکه جادههاي جنگلي به منظور دسترسي به همه سطوح جنگل دارد. احداث جادههاي جنگلي عمدهترين دخالت و دگرگوني در طبيعت بکر جنگل ميباشد. بسياري از زيانها و خسارتهاي عمده ساخت جاده در جنگل با ويژگیهای خاکي که بستر جاده را تشکيل ميدهد، ارتباط مستقيم دارد. آگاهي و بررسی ويژگيهاي خاک نقش بارزي در تشخيصقابليت زمين به عنوان زير بناي جاده سازي ايفا ميکند. با توجه بهاينکه در منطقه مورد بررسی ساخت بيش از ۱۸ کيلومتر جاده پيش بيني شده است که بايد تا پايان يک دوره اجراي طرح جنگلداري احداث و تکميل شود. شناخت ويژگیهای مکانيکي خاک آن براي افزايش ضريب اطمينان اجراي مراحل مختلف ساخت و نگهداري جاده ضروري است که هدف اصلي اين بررسی ميباشد. بدين منظور پس از تعيين نقشه شكل زمين از واحدهاي همسان نمونه برداري و درکل ۲۴ نمونه تعيين مکان شد. از هر کدام از واحدهاي همسان يک نمونه برداشت و درصد رطوبت، بافت خاک و وزن مخصوصظاهري آن تعيين شد. بر پايه نتايج بدست آمده نقشه زونبندي خاکشناسي شامل ۱۳ ناحيه مشابه بدست آمد. از هر کدام از اين نواحي يک نمونه ودرمجموع ۱۳ نمونه برداشت و آزمايشهاي مکانيک خاک و طبقه بندي به روش يکسان بر روي آنها انجام گرفت. CL ، ML) و بقيه نمونهها يعني ۸۴ % خاک ريز دانه (SM و GM) نتايج آزمايشها نشان داد که فقط ۲ نمونه( ۱۶ %) خاک درشت دانه هستند و از اين مقدار هم ۶۱ درصد خاک ريزدانه رسي است. بهمين جهت پيشنهاد ميشود قبل از هر اقدامي براي ساخت جاده (CH، بايد در قسمتها يي از مسير که شاخصرواني بالاتر از يک است اقدام به زهکشي منطقه نمود و در قسمتهايي که شاخصخميري بالا بهرهگيری کرد. (Geotextil) است پس از کارهاي خاکبرداري نسبت به تثبيت بستر راه با آهک اقدام و يا براي اين منظور از زمين پارچه براي کاهش هزينههاي ساخت و نگهداري شبکه جاده گزينه تغيير مسير و عبور شبکه راه از منطقههای با ثبات و خاکهاي پايداربرتری دارد. براي نيل بهاين هدف تهيه نقشهي قابليت مکانيکي خاک منطقه نيز تهيه شد. واژههاي کليدي: شبکه جادههاي جنگلي، مکانيک خاک، بستر جاده، نقشه قابليت مکانيکي خاک، نقشه زونبندي خاک E-mail: bmajnoni@ut.ac.ir ۰۲۶۱‐ ۰۲۶۱ ، فاكس: ۲۲۴۹۳۱۲ ‐ * نويسنده مسئول: تلفن: ۲۲۴۹۳۱۲ ١٢٤ بررسي قابليت مکانيکي خاک در جاده جنگلي در ... مقدمه جنگل بهعنوان يکي از پيچيدهترين اکوسيستمهاي پويا در روي کره زمين، امروزه علاوه بر تامين چوب که ماده اوليه صنايع بيشماري است به عنوان مهمترين عامل درپايداری ديگر اکوسيستمهاي زيستی جهان نيز شناخته شده است. از خدمات ديگر جنگل ميتوان به تفرج، تصفيه و تنظيم جريان آب زلال جهت شرب، مصارف صنعتي و کشاورزي، حفاظت از حيات وحش و تنوع زيستي، کنترل فرسايش و جلوگيري ازرخداد سيل و ... اشاره نمود. جهت بهرهگيري اصولي و پايدار از اين منبع مهم نياز به شبکهاي درست و کامل از شبکه راههاي جنگلي ميباشد. اين شبکه بعد از تعيين مسير در قالب پروژههاي راههاي جنگلي ١ طراحي و احداث ميشود. راهسازي شامل سه بخش ۱‐ طراحي مسير و شبکه راههاي جنگلي ۲‐ تهيه پروژه راههاي جنگلي ۳‐ احداث راه و ابنيه فني آن ميباشد.در هر سه مرحله ، علاوه بر رعايت معيارها و اصول مهندسي راههاي عمومي، يک سلسله معيار و ضوابط اختصاصي نيز بايد رعايت شود تا پايداري اکوسيستم جنگل صدمه نديده و دخالت در طبيعت به کمترين ميزان ممکن کاهش پيداکند. هر قدر در طراحي و ساخت جادهها نکتههای فني و مهندسي بيشتري رعايتشود موجبکاهش هزينهها چهدرمرحلههای ساخت جادهها و چه در مرحلههای بعد يعني نگهداري و تعمير آنها ميشود. در امر طراحي مهارت، فراست و دقت مهندس طراح باعث بررسیهمه گزينهها وگزينش بهترين مسيرها میشود .در بخش احداث جاده و سازههای فني نيز بررسی مکانيک خاک و مصالح راهنماي خوبي در بکار بردن وسايل و تجهيزات و نيز مصالح مناسب ميباشد. خاک به عنوان بستر راه و مواد ساختماني آن در زيرسازي و روسازي است و عامل مهم و موثر در هزينههاي مستقيم و غير مستقيم مربوط به راهسازي است، که در نهايت ما را در ۱‐ Forest Roads Projects تصميم گيري براي رد يا قبول مسير مورد نظر ياري .( ميدهد( ۲ بسياري از زيانهاي عمده احداث راه در جنگل مربوط به شرايط و ويژگیهای خاکي داردکه قرار است بستر مسير را تشکيل دهد. بررسیهای خاک ما را در تشخيص قابليت زمينها براي انجام عمليات ساختماني در طول مسير راه و قابليت عبور و بهرهگيری از خاک به عنوان مصالح ساختماني در زيرسازي يا روسازي ياري ميدهد. در اين بررسیها مشخص ميشود که آياکارهای اصلاحي مانند تثبيت خاکهاي سطحي، شيب ديوارهها، اصلاح دانه بندي و روشهاي ديگر خاک را براي زيرسازي و يا روسازي آماده ميکند؟ و با چه هزينههايي؟ اين امر در بررسيها براي .( تشخيص يا تاييد منطقه ضروري است( ۲ بررسیهای مکانيک خاک در بخش عمران و راهسازي امري معمول و لازم است و درکليه پروژههاي راهسازي به انجام آن مبادرت ميورزند ليکن در بخش مديريت جنگل اين بررسیها هنوز نتوانسته است به خوبي در بين مهندسان جنگل و مجريان طرحها جا باز کند. اگر چه نبود نظارت کافي در ساخت و نيز بیتوجهیبه برآورد واقعي هزينههاي نگهداري از دلايل اين امرند، ليکن مهم ترين دليل اين امر را ميتوان به ناآگاهي وناآشنايي مهندسان و مجريان طرحهاي جنگلداري به اهميت و کارآيي بررسي مکانيک خاک در جاده سازي دانست. در حاليکه بررسی و شناخت ويژگیهای مکانيکي خاک بستر جاده ميتواند ما را به تصميم معقولي در مورد چگونگی ساخت و نگهداري بستر، زيرسازي و روسازي راه هدايت کند که نتيجه آن کاهش هزينههاي جادهسازي و نگهداري آن در طول عمر جاده شده ودر نهايت موجب موفقيت و کاهش هزينههاي .( طرح میشود( ۹ بررسي در مورد ويژگیهای مکانيک خاک جهت احداث جادههاي جنگلي از دهه ۱۹۵۰ در کشورهاي اروپايي، کانادا و آمريکا شروع شده است. اين بررسیها بيشتر به منظور طبقه بندي زمين جنگل، تعيين بهترين ماشين آلات براي بهرهگيری در جنگل و درنتيجه احداث جادههاي ١٢٥ نشريه دانشکده منابع طبيعي، دوره ۶۱ ، شماره ۱، فروردين ماه ۱۳۸۷ ، از صفحه ۱۲۳ تا ۱۳۲ جنگلي و مسيرهاي چوبکشي انجام ميگيرد. در بيشتر کشورهاي صنعتي حتي نقشههاي قابليت مکانيکي خاک تهيه شده است. در اين مورد ميتوان به بررسيهايي اشاره کرد که در آن براي شناسايي و طبقه بندي زمينهاي جنگلي ازبررسیهای مکانيک خاک بهرهگيری شد. ۱۹۷۳ ) بررسیهای وسيعي بر روي وضعيت )Samset مکانيک خاکهاي جنگلي انجام داد و بهاين نتيجه رسيد که چون وضعيت مکانيک خاک منطقه، موثرترين عامل در پايداري يا ناپايداري زمين است و ميتوان با آن اقدام به طبقه بندي زمين جنگل کرد، بهطوريکه هر طبقه Johann Eisbacher .( مديريت ويژه خود راداشته باشد( ۴ ۱۹۸۲ ) بررسیهايی ___________در مورد احداث جادههاي جنگلي و ) وضعيت مکانيک خاک انجام داده و اندازه گيري شاخصهاي مختلف مکانيک خاک مانند دانه بندي، رطوبت طبيعي و غيره را قبل از ساخت براي بهبود کيفيت ساخت، افزايش عمر مفيد و بهبود نقش خدمات حمل و نقل در ۱۹۸۲ ) بررسیهايی ) Loeffler .( جنگل توصيه ميکند( ۱۱ در زمينه طبقه بندي زمين جنگل از نظر ترافيک پذيري انجام داد و براي اين منظور تعيين شاخصهاي مکانيک خاک زيادي را ضروري دانست،از جمله: تعيين وزن مخصوص،منحني پروکتور، حدودآتربرگ، ميزان مواد آلي، وزن مخصوص خشک، ميزان رطوبت، پروزيته، اشباع .( پذيري و غيره ( ۱۲ در ايران مجنونيان ( ۱۳۶۷ ) براي اولين بار خاک مسير جاده سري نم خانه جنگل خيرود کنار را از نظر مکانيکي مورد بررسي قرار داد و به اين نتيجه رسيد که بافت خاک مسيرهاي جاده ريزدانه با درصد رس بالاست و پيشنهاد کرد براي ساخت جاده بر روي آن بايد نسبت به تغيير ويژگیهای مکانيکي و تثبيت آنها اقدام کرد ( ۷). صفياري ۱۳۷۰ ) قابليتهاي مکانيکي خاک سري پاتم را بررسي ) کرد و نتيجه گرفت خاک منطقه مورد بررسی اغلب از دو ميباشد ( ۴). نجفي ( ۱۳۷۷ ) با CL و CH نوع خاک بررسی قابليت مکانيکي خاک جنگل واز ١ اقدام به تعيين ۱‐ واز، منطقه جنگلي در نزديك شهرستان نور، مازندران نقطههای بحراني و حساس در يک سري جنگلي کرد و نتيجه گرفت که به منظور راهسازي در سري مورد نظر بايد نسبت به تغيير ويژگیها و تثبيت خاک ريزدانه منطقه اقدام نمود( ۹). شجاع( ۱۳۸۱ ) به بررسي عاملهاي مکانيکي خاک درسريگرازبن پرداخت. روي نمونههايخاک آزمايشهاي رطوبت، دانه بندي،حدود اتربرگوتراکم انجام داد.با بهرهگيریاز نتايج آزمايشهای مکانيک خاک و همچنين وضعيت زمين شناسي، توپوگرافي و خاک شناسي منطقه نقشه پايداري زمين جنگل را تهيه نموده و مشخص شد که ريز دانه و چسبنده بودن خاک منطقه تنها محدوديت زمين براي کارهاي ساختماني در اين سري است. خاک به عنوان بستر جاده و زير بنا در راهسازي در دسترس ترين و در عين حال از نظر رفتار مکانيکي پيچيده ترين ماده ساختماني ميباشد و از آنجائيکه خاک عنصري است ناهمگن و بهعنوان زيربنا هر نوع سازهاي فشار خود را به خاک منتقل ميکند ( ۱۰ ). بنابراين بررسی ويژگيهای مکانيک خاک منطقهاي که جاده از آنجا عبور ميکند لازم و ضروري است، تا با شناخت طبيعت و قابليت ساختماني خاک منطقه که از عمده ترين مصالح ساختماني جادههاي جنگلي است بتوان : اول اينکه از رخدادهای ناگوار و تحميل هزينههاي اضافي حين ساخت جاده و در طول ساليان متمادي بهرهگيری از آن جلوگيري به عمل آورد. دوم اينکه به منظور کاهش هزينههاي سنگين جادهسازي ، تصميمهای معقولي در مورد روشهاي ساخت جاده گرفت . مواد و روشها منطقه مورد بررسی منطقه مورد بررسی سري آق مشهد در بخش ۳ در حوزه ۷۱ تحت مديريت شرکت صنايع چوب و کاغذ مازندران ۳۶ ۲۰´– ۳۶ ۲۲´۳۰´´ است که در محدوده جغرافيايي ۵۳ طول شرقي واقع  ۰۵´ – ۵۳ ۱۰´ عرض شمالي و شده است (شکل شماره ۱). اين سري در ارتفاعات جنوبي ١٢٦ بررسي قابليت مکانيکي خاک در جاده جنگلي در ... ۲۵۰ متر از – شهرستان ساري و در محدوده ارتفاعي ۹۰۰ سطح دريا قرار دارد، مساحت اين سري حدود ۱۱۱۵ هکتار است و داراي پوشش جنگلي با گونههاي غالب بلوط، ممرز، توسکا و راش است. شبکه جاده در اين سري متشکل از ۵ شاخه جاده ودرکل داراي طولي بيش از ۱۸ کيلومتر ميباشد که از اين ميزان حدود ۵ کيلومتر شن ريزي شده و ۳ کيلومتر نيز در حال ساخت ميباشد و بقيه نيز طي برنامه ريزي ساليانه در طول مدت اجراي طرح ساخته خواهند شد. شکل ١ ‐ موقعيت منطقه مورد بررسی روشپژوهش در اين بررسي نقشه زونبندي خاکشناسي منطقه به عنوان الگوي نمونه برداري خاک مدنظر قرار گرفت. اين نقشه از قبل و با انجام شماری کارهای صحرايي و آزمايشگاهي ايجاد شد که چگونگي توليد آن به اختصار بهاين شرح ميباشد: تهيه نقشه شکل زمين ١ به منظور پرهيز ازگزينش مکانهاي مشابه از نظر شيب، جهت و ارتفاع, نقشه شکل زمين منطقه به عنوان مبناي انجام پژوهش در نظر گرفته شد. برای توليد نقشه شکل زمين نياز به نقشههاي شيب، جهت و ارتفاع است که به ۱‐ Landform استخراج ميشوند. DEM طورمستقيم از مدل رقوميارتفاع مراحل زير طي شده است : DEM به منظور تهيه 3 توپوگرافي D لايههاي مربوط به خطوط تراز از نقشه جدا و به محيط Microstation رقوميدر محيط نرم افزار منتقل شد. چون منطقه مورد بررسی Arcview نرم افزار در دو برگ نقشه واقع شده، لذا اين دو قسمت در کنار هم قرار داده شدند. با توجه به تراکم خطوط ميزان، وسعت منطقه و هدف بررسی ،اندازه جداسازی ۲۰ متر گزينش و نقشه از ساختار برداري به ساختار رستري تبديل شد. مدل رقوميارتفاع بر مبناي خطوط رستري ياد شده تهيه و به منظور متعادل و نرمتر نمودن تصوير، يکبارصافی ميانگين ۳ روي آن اعمال شد. ×۳ ۱۰‐۳۰% ، ۰‐ نقشه شيب به ترتيب شامل ۴ طبقه % ۱۰ ۳۰ و % ۶۰ ميباشد. ‐۶۰% ، نقشه جهت به ترتيب شامل ۵ طبقه شمال، شرق، جنوب، غرب و بدون جهت ميباشد. ‐ ۲۵۰ متر، ۶۵۰ ‐ نقشه ارتفاع به ترتيب شامل ۳طبقه ۴۵۰ ۴۵۰ متر و بيش از ۶۵۰ متر ميباشد. از روي همگذاري نقشههاي شيب، جهت و ارتفاع نقشه شکل زمين بدست آمد. در روي نقشه شکل زمين، با شناسايي واحدهاي همسان در مسير جاده نسبت به تعيين محل نمونهها اقدام و از گزينش واحدهاي تکراري پرهيز شد. با توجه به نقشه شبکه جاده، از واحدهاي همسان دور از مسير جاده( ۲ واحد واقع در مرزهاي شمالي سري) و واحدهاي با سطح کمتر از يک هکتار صرف نظر شد. همچنين يکي از واحدها که در قسمت کوچکتر سري واقع ميباشد – بهدليل آنکه در آن قسمت هيچگونه عمليات جاده سازي انجام نخواهد شد – در اين بررسي در نظر گرفته نشد. با در نظر گرفتن موارد فوق در مجموع تعداد ۲۴ نمونه تعيين مکان شد. نمونهها در عرصه برداشت و به آزمايشگاه خاکشناسي GPS با منتقل و از نظر درصد رطوبت طبيعي، بافت خاک و وزن مخصوص ظاهري(براي تعيين درصد پروزيته خاک) مورد آزمايش قرار گرفتند. با توجه به نتايج آزمايشها و دسته ١٢٧ نشريه دانشکده منابع طبيعي، دوره ۶۱ ، شماره ۱، فروردين ماه ۱۳۸۷ ، از صفحه ۱۲۳ تا ۱۳۲ بندي آن و نيز همسان سازي واحدها از راه ادغام واحدهاي مشابه با هم, نقشه جديدي تحت عنوان نقشه زونبندي .( خاکشناسي ايجاد شد(شکل شماره ۲ شکل ۲‐ نقشه زونبندي خاک منطقه و محل برداشت نمونههاي خاک اين نقشه شامل ۱۳ ناحيه مشابه از نظر مشخصههاي مهم خاکشناسي ميباشد. از هر کدام از واحدهاي همسان در طول مسير جاده، نمونههاي خاک جهت انجام آزمايش نهايي ويژگیهای مکانيکي خاک برداشت شد. محل مشخص گرديد. GPS نمونهها در عرصه با بهرهگيری از تعيين مکان نمونهها به گونهاي انجام گرفت که بيشترين پراکنش را در عرصه داشته باشند. با توجه به نوع لايه هوموس و لايه بالايي خاک نمونهها از اعماق مختلف( ۳۰ ۱ متر در بيشترين عمق) / سانتي متر در کمترين عمق و ۵ برداشت و براي جلوگيری از افت رطوبت طبيعي, نمونههاي خاک به کيسههاي پلاستيکي ۲ جداره ريخته و برای انجام آزمايشها به آزمايشگاه ژئوتکنيک و مکانيک خاک گروه آبياري دانشکده کشاورزي منتقل شد. آزمايشها و اندازه گيريهاي زير روي نمونههاي خاک اعمال شد: - آزمايش دانه بندي با الک و روش هيدرومتري - آزمايش تعيين حدود رواني - طبقه بندي خاکها انجام شد. ASTM آزمايشهای يادشده برپايه دستورکار ASTM 2216- در اين پژوهش از رقمهاي استاندارد 71 ASTM D422- (تعيين درصد رطوبت خاک)، 63 تعيين حد ) ASTM D423- (آزمايش آبسنجی)، 66 تعيين حد خميري)، ) ASTM D424- رواني)، 59 ASTM ،( آزمايش تراکم ) ASTM D698-70 آزمايش مقاومت برشي) بهرهگيری شد. ) D2080-72 طبقه USCS نمونههاي خاک بر پايه طبقه بندي يونيفايد بندي شدند( ۱). از راه همسان سازي واحدهاي با ويژگيهاي مشابه مکانيک خاک، نقشه قابليت مکانيکي .( خاک براي منطقه مورد بررسی بدست آمد (شکل ۳ شکل ۳‐ نقشه قابليت مکانيکي خاک منطقه موردبررسی نتايج نتايج آزمايش دانه بندي خاک با الک و آبسنجي در منحنيهاي شماره ٣ ،٢ ،١ و ٤ نشان داده شده است (شكل ٤). همان طورکه ديده ميشود به غير از نمونههاي ٦ و ١٣ که درشت دانه هستند بقيه نمونهها ريزدانه بوده و بيشتر از لاي ورس تشکيلشده اندکه بستهبهنوع و مقدار ، نمونههاي ۱ ) CL و CH رس، ويژگیهای خاکهاي رسي ۹ ،۸ ،۷ ،۵ ،۳ ،۲ و ۱۲ ) و يا ويژگیهای خاکهاي لاي دار نمونههاي ۱۰ ،۴ و ۱۱ ) را نشان ميدهند. ) ML نتايج بدستآمده از آزمايشها حدود اتربرگ و رطوبت در جدول شماره ١ ديده ميشود. ١٢٨ بررسي قابليت مکانيکي خاک در جاده جنگلي در ... جدول ۱‐ نتايج کلي مربوط به آزمايشهای تعيين درصد رطوبت، حدود اتربرگ و طبقه بندي نمونههاي خاک ٧ طبقه بندي ٦ اندکسرواني ٥ اندکسخميري ٤ حدخميري ٣ حد رواني ٢ رطوبت طبيعي ١ شماره نمونه ١ ٤٣/٨٨ ٥٤/٧ ١٧/٠٢ ٣٧/٦٨ ٠/٧١ CH ٢ ٢٨/٧٠ ٣٦/٨٤ ‐ ٣٦/٨٤ ٠/٧٨ CL ٣ ٤١/٣٠ ٣٧/٥ ١٨/٠٣ ١٩/٤٧ ١/٢٠ CL ٤ ٣١/٠٤ ٤٣/٧ ٢٧/١٤ ١٦/٥٦ ٠/٢٤ ML ٥ ٤٢/٩٦ ٥١/٥ ٢٥/٥٣ ٢٥/٩٧ ٠/٦٧ CH ٦ ٢٤/٩٥ - - - - SM ٧ ٤٠/٨٥ ٣٧ ١٩/٢٧ ١٧/٧٣ ١/٢٢ CL ٨ ٤٧/٧٧ ٦١ ١٦ ٤٥ ٠/٧١ CH ٩ ٢٨/١٩ ٤٣ ٢٤/٦٢ ١٨/٣٨ ٠/١٩ CL ١٠ ٣٤/٩٥ ٤٠ ٢٤/٦٣ ١٥/٣٧ ٠/٦٧ ML ١١ ٣٠/٩٥ ٤٣ ٢٦/٧٤ ١٦/٢٦ ٠/٢٦ ML ١٢ ٣٥/٣٢ ٤١/٧ ٢٤/١٦ ١٧/٥٤ ٠/٦٤ CL با بهرهگيری از نتايج بدست آمدهاز اين آزمايشها اندکس رواني و خميري خاک محاسبه شد(جدول شماره ١ ستون ٥ و ٦). با بهرهگيری از نتايج بدستآمده در جدول شماره ١ ١ خاکها طبقه بندي USCS برپايه روش طبقه بندي شدند که در ستون ۷ جدول يادشده ديده ميشود. اين روش طبقه بندي به خاطر سادگي و آسانی بهره گيری و ارائه اطلاعات کاربردي کافي، برای گرفتن تصميم های مناسب در جاده سازي جنگل(زيرسازي و روسازي)، بيشتر مورد بهره گيری قرار ميگيرد. از کل ١٣ نمونه تعداد ١ شن لاي و ماسه دار)، )GM نمونه جزو خاکهاي طبقه ماسه لاي دار)، تعداد ۳ )SM تعداد ۱ نمونه جزو خاکهاي لاي غير آلي ، ماسه ريزدانه و يا )ML نمونه ___________جزو خاکهاي رس دار)، تعداد ۵ نمونه جزو خاکهاي رسي با حد رواني و درپايان تعداد ۳ نمونه جزو خاکهاي رسي با CL پائين رس غير آلي با حد خميري زياد) طبقه )CH حد رواني بالا ۱‐ Unified Soil Classification System بندي شدند. بافت مسير جاده بهجزنمونههاي شماره ۶ و ۱۳ ريزدانه ميباشد و خاکها داراي ميزان قابل توجهي رس ميباشند. برحسب ميزان شاخص خميري، خاکها در دو ≤ PI ) و خيلي خميري ( PI=۱۵ ‐ گروه خميري ( ۳۵ ۳۵ ) قرار ميگيرند (جدول شماره ۱ ستون ۵). اين بدان معني است که ويژگی جذب و نگهداري آب در اين خاکها زياد است و در اثر جذب آب به شدت متورم ميشوند وظرفيت انقباضي بالايي در شرايط خشک دارند. مقاومت خشک اين نوع خاکها زياد است و داراي قابليت شکل پذيري بالايي ميباشند. به خاطر وجود چنين مشخصههايي عمليات راهسازي در آنها بسيار مشکل، پرهزينه و کارکردن با اين خاکها دشوار ميباشد. با توجه به موارد بالا قدرت باربري اين خاکها از حالت خشک به حالت مرطوب کاهش مييابد( ۸). بهطوريكه در حالت مرطوب امکان عبور و مرور وسايل نقليه بر روي آنها خيلي مشکل تا غير ممکن است. شاخص رواني نشان ميدهد که بيشتر خاکها (به جز سه نمونه ۹،۴ و ۱۱ ) داراي ١٢٩ نشريه دانشکده منابع طبيعي، دوره ۶۱ ، شماره ۱، فروردين ماه ۱۳۸۷ ، از صفحه ۱۲۳ تا ۱۳۲ شاخص رواني بيش از نيم است. اين بدان معني است که خاکها بيشتر در حالت عادي شکل خميري نرم داشته و قابل عبور و مرور براي وسايل نقليه معمولي نيستند. دو نمونه ۳و ۷ حتي در حالت طبيعي شکل رواني داشته و هرگونه کار در آن نياز به زهکشي و عمليات تثبيت است. بهطور کلي از مجموع ۱۳ نمونه ، دو نمونه ۶ و ۱۳ پايدارترين و نمونههاي ۱۱ ،۹ ،۴ نسبتا پايدار و بقيه ( ۶۱ درصد نمونهها) جزو خاکهاي ناپايداربهشمارآمده و ساخت و نگهداري جاده در روي آنها خيلي پر هزينه خواهد بود. همانطور که در نقشه قابليت مکانيکي خاک منطقه ديده ميشود قسمت اعظم مسير جاده ازمنطقههايی که داراي خاک ريزدانه ميباشد عبور کرده است و اين بر اهميت مسئله ميافزايد تا با تکيه به اطلاعات اين نقشه نسبت به برآورد هزينههاي جابجايي شبکه و يا حفظ شبکه موجود و پذيرش هزينههاي سنگين تاسيسات زهکشي و هزينههاي .( تثبيت تصميم گرفت (شکل ۳ بحث قسمت اعظم منطقه داراي خاک ريزدانه رسي ميباشد و با توجه به ويژگی شديد جذب آب در اين نوع خاکها به ويژه نمونههاي شماره ۵ ،۲ ،۱ و ۸ (جدول شماره ۱ ستون ۵) پيشنهاد ميشود جهت کمک به خروج سريع آب اضافي از خاک و هدايت آبهاي سطحي و يا زير سطحي،سامانه زهکشي ١ مناسبي براي جاده، دامنههاي کناري و محدوده آن طراحي و احداث شود تا بستر و محدوده جاده خشک شده و قابليت استحکام خود را از دست ندهند. اين کار ازراه احداث آبروها ٢ و کانال جانبي عميق و همچنين بکارگيري روشهاي زيست مهندسي ٣، همانند روشهائي که دکتر مجنونيان در نشريه شماره ۱۳۱ سازمان برنامه و بودجه آوردهاند ممکن خواهد بود ( ۳). در منطقههايی مانند بنظر منطقه اشباع از آب (LI > ۱) محل نمونههاي ۳و ۷ بوده و خاک هميشه در حالت رواني است. هرگونه عمليات ۱‐Drinage System ۲‐Culvert ۳‐ Bioengineering ساخت و ساز در اين گونه منطقهها منجر به لغزش و رانش خواهد شد. بهتر است اگر امکان تغيير مسير نيست قبل از هر گونه اقداميبراي عمليات خاکي نسبت به زهکشي و خشک کردن منطقه اقدام شود و پس از عمليات ساخت و ساز نظام زهکشي پايداري براي منطقه پيش بيني شود. به منظور کاهش هزينههاي ساخت و نگهداري جادههاي جنگلي، عبور مسير جادهها از منطقههای با ثبات و پايدار ضروري است و براي دستيابی بهاين هدف تهيه نقشه قابليت مکانيک خاک منطقه قبل از طراحي شبکه جاده در آن منطقه ضروري است. در صورتي که جابجايي شبکه جاده در منطقه مورد بررسی امکان پذير باشد، نقشهي قابليت مکانيکي خاک منطقه کمک موثري در طراحي شبکه جديد خواهد بود و اگر امکان چنين جابجايي بهر دليل وجود نداشته باشد در آن صورت نقشه قابليت مکانيکي خاک منطقه ميتواند نقش مهميدر بر آورد هزينهها و توجيه اقتصادي شبکه موجود ايفا نمايد. بويژه در خاکهاي ريزدانه که کوچکي حفرههاي بين دانهها و وجود آب جذب سطحي، پديده رواني خاک از اين جهت که آب مدت زمان بيشتري براي خروج از خاک لازم دارد اهميت .( بيشتري پيدا ميکند ( ۶ نمونه خاکهاي ۶ و ۱۳ پايدارترين و ۹،۴ و ۱۱ داراي پايداري نسبي بيشتري در منطقه هستند. به منظور اصلاح دانه بندي و تثبيت خاک بستر جاده و ايجاد طبقه حائل با روسازي، با توجه به هزينه گزاف بهره گيری از زمين پارچهها ٤ و نبود تجربه عملي کافي بکارگيري آن در جاده سازي جنگل در ايران و همچنين نبود تناسب ساير روشهاي تثبيت(با بتون، قير و ....) با محيط جنگل، عمل تثبيت با آهک ميتواند گزينه مناسبي باشد. به طورکلی آهک براي تثبيت خاکهاي ريزدانه که دامنه خميري آنها ( PI > بزرگتر از ۱۰ و خاکهاي رسي خيلي خميري ( ۳۵ مناسب است( ۵). توجه به نتايج اين آزمايش ها و نيز آزمايشهاي تکميلي ديگري ميتواند به گرفتن مناسبترين تصميم ها منتهي شود. نتايج اين بررسي قابل تعميم به ساير مسيرهاي جاده و منطقه های ديگر نميباشد. روش ۴‐ Geotextiles ١٣٠ بررسي قابليت مکانيکي خاک در جاده جنگلي در ... کار و چگونگی تهيه نقشه قابليت مکانيکي خاک در اين پژوهش ميتواند پايه و الگو تهيه اينگو نه نقشهها براي بهرهأگيری در پژوههاي توسعه منطقهاي و طرحهاي جنگلداري و همينطور پژوهشهاي مکمل قرار گيرد. شکل ۴ – منحنیهای دانهبندی ١٣١ نشريه دانشکده منابع طبيعي، دوره ۶۱ ، شماره ۱، فروردين ماه ۱۳۸۷ ، از صفحه ۱۲۳ تا ۱۳۲ منابع ۱‐ جاويد، محمد، ۱۳۷۴ . آزمايشهاي مکانيک خاک، انتشارات دانشگاه تهران. ۲‐ ساريخاني، نصرت ا...، ۱۳۷۸ . دستورالعمل تهيه پروژه جادههاي جنگلي، نشريه شماره ۱۴۸ ،سازمان برنامه و بودجه، معاونت امور فني، دفتر تدوين ضوابط و معيارهاي فني . ، ۳‐ ساريخاني، نصرتا... و باريس مجنونيان، ۱۳۷۳ . راهنماي طرح، اجرا و بهره برداري راههاي جنگلي، نشريه شماره ۱۳۱ سازمان برنامه و بودجه، معاونت امور فني، دفتر تدوين ضوابط و معيارهاي فني . ۴‐ صفياري،شهلا، ۱۳۷۰ . بررسي قابليت مکانيکي خاک جنگل سري پاتم براي حمل و نقل و جاده سازي، پايان نامه کارشناسي ارشد دانشکده منابع طبيعي دانشگاه تهران . ۵‐ عامري، محمود، ۱۳۸۳ . دستورالعمل تثبيت لايههاي خاکريز و روسازي راهها، نشريه شماره ۲۶۸ ، سازمان مديريت و برنامه ريزي، معاونت امور فني، دفتر تدوين ضوابط و معيارهاي فني . ۶‐ کامبيز، بهنيا و امير محمد طباطبائي، ۱۳۷۸ . مکانيک خاک، جلد اول، انتشارات دانشگاه تهران . ۷‐ مجنونيان، باريس، ۱۳۶۷ . نتايج اوليه بررسي خواص مکانيکي خاک جنگل خيرودکنار، مجله منابع طبيعي ايران، شماره ۴۲ . ۱۰۵ ‐ ، ص ۱۱۳ ۸‐ مجنونيان، باريس و بهروز صادقي، ۱۳۸۳ . تعيين درصد بهينه آهک براي تثبيت و اصلاح خاک جادههاي جنگلي سري نم . خانه جنگل خيرودکنار، مجله منابع طبيعي ايران، جلد ۵۷ ، شماره ۴ ۹‐ نجفي، اکبر، ۱۳۷۷ . بررسي قابليت مکانيکي خاک و تعيين نقاط بحراني در سري ۱ جنگل تحقيقاتي واز، پايان نامه کارشناسي ارشد دانشکده منابع طبيعي دانشگاه تهران . 10- Bowles i.e. 1978. Engineering properties of soils and their measurement, Mc Graw-Hill.1 11- Eisbacher, Johann, 1982. The practical application of soil testing method of forest road, (logging of mountain forests), F.A.O., forestry paper, No.33. 12-Loeffler, H. Terrain classification and its relation to operational methods. Seminar on the planning and technique of transport, Oslo, 1982. Journal of the Iranian Natural Res., Vol. 61, No. 1, 2008, pp. 123-132 132 Forest road soil mechanic properties in construction for practical uses B. Majnounian*1, A. Jamshidy Koohsari2, G. Zahedi Amiri1 and S. A. Hoseini3 1 Associate Professor, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, I. R. Iran 2 M.Sc Graduate, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, I. R. Iran 3 Associate Prof., Faculty of Natural Resources, University of Tehran, I. R. Iran (Received 10 January 2006, Accepted 09 September 2007) Abstract Regional forest management and executing the related plans are directly associated with quality and quantity of planning and forest road network construction to access all forest areas. Construction of forest road is the most important manipulation occurred in the nature by human. Most of damages by forest roads construction are directly related to soil properties forming bed road. The recognition of these properties has a critical role in choosing the ground as one of the materials. In study area more than 18 kilometers of roads have been planned that should be accomplished by the end of rotation. The objective of this study was to evaluate mechanical properties of soil in order to use them in road construction and maintenance stages. Therefore 24 soil samples were selected using land unit map. With regard to result of pretests 13 zones with similar properties were divided. According to soil zonation map, 13 samples were taken using GPS and experiments were carried out in geotechnic lab. Classification of the soils carried out using the above experiments according to USCS method. Results show only two samples of all samples (16%) are coarse soil (SM, GM) and the others (81%) are fine soil (CH, CL, ML). 61% of fine soil have clay fine soil. Hence, in the parts of the road which have Liquidity Index more than one soils have to be drained before road construction and the parts that soils have high Plasticity Index have to stabilize Bed road with lime or using Geotextile for that do. For decreasing costs of road construction and maintenance. Routes have to across from areas that are stable. Reaching to this aim needs to survey soil mechanic properties map. Keywords: Forest road network, Soil mechanics, Bed road, Soil mechanic properties map, Soil zonation map *Corresponding author: Tel: +98 261 2249312 , Fax: +98 261 2249312 , E-mail: bmajnoni@ut.ac.ir__