فهرست مطالب فصل اول: کلیات پژوهش1-مقدمه 21-1-آمار مربوط به بلایای طبیعی31-2-ضرورت انجام تحقیق در منطقه41-3-اهداف تحقیق51-4-فرضیات تحقیق61-5-معرفی فصلهای پایان‌نامه6 فصل دوم: مبانی نظری پژوهش و پیشینه تحقیق2-1-تعاریف و اصطلاحات82-1-1-تعریف زمین لغزش82-1-2-طبقه‌بندی حرکات توده‌ای92-1-2-1-ریزشها102-1-2-2-واژگونیها102-1-2-3-لغزش‌ها102-1-2-4-حرکات با گسترش جانبی102-1-2-5-جریانها102-1-3-پیکر شناسی زمین لغزش‌ها122-1-4-ابعاد زمین لغزش132-1-5-وضعیت فعالیت زمین لغزش142-2-چگونگی بروز زمین لغزش162-3-عوامل عمده موثر در وقوع زمین لغزش182-3-1-شرایط زمین‌شناختی (ژئوتکنیک، ژئولوژی و لیتولوژی)182-3-2-خصوصیات خاک192-3-3-حرکات تکتونیکی ( گسل، زلزله و لرزشها)192-3-4-اقلیم 202-3-5-آب زیرزمینی و آب‌های جاری202-3-6-جهت و زاویه شیب دامنه212-3-7-پوشش گیاهی212-3-8-کاربری اراضی و عوامل انسانی212-4-پهنه بندی زمین لغزش222-4-1-اصول پهنه بندی در زمین لغزش222-4-2-انواع پهنه بندی در زمین لغزش232-4-3-مقیاس نقشه پهنه بندی زمین لغزش232-4-4-روش‌های عمده پهنه بندی زمین لغزش252-4-4-1-روش LNRF252-4-4-2-روش AHP262-4-4-3-روش ارزش اطلاعاتی272-4-4-4-روش تراکم سطح (تحلیل حساسیت)282-4-4-5-روش اثر نسبی292-5-تثبیت و پایدارسازی شیب‌ها312-5-1-اصلاح هندسی (تغییر در شکل دامنه)312-5-2-اصلاح هیدرولیکی322-5-3-احداث سازه‌های نگهدارنده خاک342-5-4-اصلاح و بهبود مقاومت برشی خاک342-6-پیشینه تحقیق362-6-1-پیشینه تحقیق در ایران362-7-2-پیشینه تحقیق در جهان42 فصل سوم: مواد و روش پژوهش3-روش تحقیق473-1-روش‌شناسی پهنه بندی زمین لغزش483-1-1-روش LNSF493-2-معرفی نرم‌افزارها503-2-1-معرفی نرم‌افزار(v1.4)513-2-2-معرفی نرم‌افزار (v10.1)ArcGIS513-3-معرفی سیستم تبدیل جهانی مرکاتور (UTM)523-4-معرفی منطقه مورد مطالعه533-4-1-واحدهاي زمین‌شناسی محدوده مورد مطالعه543-5-ساخت و رقومی سازی لایههای اطلاعاتی553-5-1-ساخت لایه زمین لغزش‌های موجود563-5-2-ساخت شبکههای نامنظم مثلث بندی شده573-5-3-ساخت لایه درجه شیب573-5-4-ساخت لایه جهت شیب583-5-5-ساخت لایه تغییرات نسبی ارتفاع593-5-6-ساخت لایه بارندگی593-5-7-ساخت لایههای فاصله از گسل‌ها، راهها و آبراههها603-5-8-ساخت لایه کاربری اراضی623-5-9-ساخت لایه زمین‌شناسی633-5-10-ساخت لایه مناطق نمونه‌برداری شده633-5-11-ساخت لایه مناطق غیر لغزشی643-6-واحدبندی منطقه مورد مطالعه643-7-آزمایشهای آزمایشگاهی753-7-1-نمونه‌های مورد آزمایش753-1-2-آزمایش استاندارد برای دانه‌بندی خاک (به روش الک و هیدرومتری) ASTM D422-63753-7-2-1-خلاصه روش آزمایش763-7-3-آزمایش استاندارد برای تعیین حد روانی و حد خمیری (حدود اتربرگ) ASTM D 4318-10763-7-3-1-خلاصه روش آزمایش773-7-4-آزمایش استاندار برش مستقیم خاکها تحت شرایط تحکیم یافته زهکشی شده ASTM D3030773-7-4-1-خلاصه روش آزمایش773-8-پهنه بندی خصوصیات خاک79 فصل چهارم: نتایج و بحث4-1-وزندهی لایههای اطلاعاتی824-2-برهم نهی لایهها854-3-منحنیهای نرخ موفقیت894-4-راستی آزمایی پهنه بندی954-5-نتایج حاصل از پهنه بندی954-5-1-درجه شیب954-5-2-جهت شیب964-5-3-تغییرات نسبی ارتفاع964-5-4-بارندگی964-5-5-فاصله از گسل‌ها974-5-6-فاصله از راهها974-5-7-فاصله از آبراههها974-5-8-کاربری اراضی984-5-9-زمین‌شناسی984-6-آزمایشهای آزمایشگاهی994-6-1-نتایج آزمايش‌هاي دانه‌بندي و حدود اتربرگ994-6-2-نتایج آزمايش‌هاي برش مستقیم1004-7-پهنه بندی خصوصیات ژئوتکنیکی خاک1014-8-تعیین ضریب اطمینان استاتیکی102 فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادها5-1-نتیجه‌گیری1075-2-پیشنهادها1085-2-1-پیشنهادها بر مبنای یافته‌های تحقیق1085-2-2-پیشنهادها برای تحقیقات آتی108 فهرست جدول‌ها جدول 2-1- طبقه‌بندی حرکات توده‌ای بر اساس مدل وارنز9جدول 2-2- مقیاس نقشه پهنه بندی زمین لغزش و کاربرد آنها24جدول 2-3- مقیاس مقایسهدوبهدودر مدل فرآیند تحلیل سلسله مراتبی26جدول 4-1- وزنهای محاسبه شده بر اساس روش LNSF82جدول 4-2- برهم نهی لایه زمین لغزش‌های موجود و پهنه بندیها86جدول 4-3- درصد مساحت مناطق با استعداد زمین لغزش خیلی زیاد در مقایسه با درجه شیب دامنهها95جدول 4-4- درصد مساحت مناطق با استعداد زمین لغزش خیلی زیاد در مقایسه با جهت شیب دامنهها96جدول 4-5- درصد مساحت مناطق با استعداد زمین لغزش خیلی زیاد در مقایسه با تغییرات نسبی ارتفاع96جدول 4-6- درصد مساحت مناطق با استعداد زمین لغزش خیلی زیاد در مقایسه با بارندگی97جدول 4-7- درصد مساحت مناطق با استعداد زمین لغزش خیلی زیاد در مقایسه با فاصله از گسل‌ها97جدول 4-8- درصد مساحت مناطق با استعداد زمین لغزش خیلی زیاد در مقایسه با فاصله از راهها97جدول 4-9- درصد مساحت مناطق با استعداد زمین لغزش خیلی زیاد در مقایسه با فاصله از آبراههها98جدول 4-10- درصد مساحت مناطق با استعداد زمین لغزش خیلی زیاد در مقایسه با کاربری اراضی98جدول 4-11- درصد مساحت مناطق با استعداد زمین لغزش خیلی زیاد در مقایسه با زمین‌شناسی99جدول4-12- نتایج آزمایشهای دانه‌بندی و حدود آتربرگ99جدول 4-13- نتایج آزمایشهای برش مستقیم100جدول 4-14- درصد مساحت مناطق با استعداد زمین لغزش خیلی زیاد در مقایسه با طبقه‌بندی خاک101جدول 4-15- ضریب اطمینان پهنه استعداد زمین لغزش خیلی بالا در دو حالت خشک و اشباع104 فهرست شکلها شکل 1-1- آمار بلایای طبیعی به وقوع پیوسته بین سال‌های 2012 – 19904شکل 1-2- تخریب دکل فشارقوی برق و امتداد جاده در اثر وقوع زمین لغزش دشتگان5شکل 2-1- انواع حرکات توده‌ای بر اساس مدل وارنز (1978)11شکل 2-2- اجزاء زمین لغزش بر اساس WP/WLI(1993)12شکل 2-3- ابعاد زمین لغزش بر اساس WP/WLI (1993)13شکل 2-4- وضعیت فعالیت زمین لغزش بر اساس WP/WLI (1993)15شکل 2-5- پارامترهای مؤثر در تنش و مقاومت برشی17شکل 3-1- مناطق سیستم جهانی مرکاتور (UTM)52شکل3-2- موقعیت جغرافیایی و توپوگرافی در منطقه مورد مطالعه53شکل3-3- نقشه واحدهاي زمین‌شناسی منطقه مورد مطالعه54شکل 3-4- تصویر ماهوارهای از زمین لغزش دشتگان56شکل 3-5- بازدید میدانی از زمین لغزش دشتگان57شکل 3-6- درصد فراوانی در بازههای درجه شیب و زمین لغزش‌های واقع در آنها58شکل 3-7- درصد فراوانی در جهتهای شیب و زمین لغزش‌های واقع در آنها58شکل 3-8- درصد فراوانی در بازههای تغییرات نسبی ارتفاع و زمین لغزش‌های واقع در آنها59شکل 3-9- درصد فراوانی در بازههای میزان بارندگی و زمین لغزش‌های واقع در آنها60شکل 3-10- درصد فراوانی در بازههای فاصله از گسل و زمین لغزش‌های واقع در آنها61شکل 3-11- درصد فراوانی در بازههای فاصله از شبکه راهها و زمین لغزش‌های واقع در آنها61شکل 3-12- درصد فراوانی در بازههای فاصله از شبکه آبراههها و زمین لغزش‌های واقع در آنها61شکل 3-13- درصد فراوانی در دستههای کاربری اراضی و زمین لغزش‌های واقع در آنها62شکل 3-14- درصد فراوانی در دستههای زمین‌شناسی و زمین لغزش‌های واقع در آنها63شکل 3-15- نقشه درجه شیب منطقه مورد مطالعه65شکل 3-16- نقشه جهت شیب منطقه مورد مطالعه66شکل 3-17- نقشه تغییرات نسبی ارتفاع منطقه مورد مطالعه67شکل 3-18- نقشه بارندگی منطقه مورد مطالعه68شکل 3-19- نقشه فاصله از گسل در منطقه مورد مطالعه69شکل 3-20- نقشه فاصله از راه در منطقه مورد مطالعه70شکل 3-21- نقشه فاصله از آبراهه در منطقه مورد مطالعه71شکل 3-22- نقشه کاربری اراضی منطقه مورد مطالعه72شکل 3-23- نقشه زمین‌شناسی منطقه مورد مطالعه73شکل 3-24- نقشه زمین لغزش‌های موجود، نقاط نمونه‌برداری و مناطق غیرلغزشی74شکل 3-25- نمونه‌برداری از ترانشه زمین لغزش‌ها75شکل 3-26- سری الک برروی لرزاننده و قرائت هیدرومتر78شکل 3-27- جام کاساگرانده و دستگاه برش مستقیم78شکل 3-28- نمونهای از پهنه بندی خصوصیات خاک به روش پلیگون تیسن79شکل 4-1-لایه وزنی LSI84شکل 4-2- نمودار توزیع فراوانی دادههای وزنی در برابر تراکم85شکل 4-3- منحنیهای نرخ موفقیت برای mهای متفاوت90شکل 4-4- مقایسه 10% و 20% از ناحیه93شکل 4-5- پهنه بندی استعداد زمین لغزش94شکل 4-6- پهنه بندی نوع خاک در پهنه استعداد زمین لغزش خیلی زیاد102شکل 4-7- ضریب اطمینان استاتیکی در حالت خشکو اشباع کامل104 فهرست علائم اختصاری کلیدی زاویه اصطکاک داخلیΦچسبندگیCضریب انحناCCضریب یکنواختیCUمدل ارتفاعی رقومیDEMمدول نرمیFMضریب اطمینانFsاستعداد زیادHSپهنه بندی خطر وقوع زمین لغزشLHZحد روانیLLشاخص میزان خطر وقوع زمین لغزشLNRFشاخص میزان استعداد وقوع زمین لغزشLNSFپهنه بندی احتمال وقوع زمین لغزشLRZاستعداد کمLSشاخص حساسیت به لغزشLSIپهنه بندی استعداد زمین لغزشLSZاستعداد متوسطMSحد خمیریPLمنحنی نرخ موفقیتSRCشبکههای نامنظم مثلث بندی شدهTINسیستم جهانی مرکاتورUTMاستعداد خیلی زیادVHSاستعداد خیلی کمVLS چكيدهپهنه بندی و پیش‌بینی وقوع زمین لغزش با استفاده از GISرضا امین عطاییاستان گیلان و منطقه رودبار واقع در جنوب این استان، یکی از مستعدترین مناطق کشور نسبت به وقوع زمین لغزش، سنگ ریزش و سایر پدیده‌های مرتبط با لغزش دامنهها می‌باشد. زمینلغزش موجب بروز فرسایشهای شدید و گاه خسارات مالی و جانی می‌شود؛ لذا بررسی علل موثر بر وقوع این پدیده و تعیین پهنههای لغزشی حائز اهمیت است. در این پژوهش جهت تعیین خصوصیات خاک منطقه لغزشی اقدام به نمونه‌گیری از ترانشهها و مرز گسلیده دامنههای لغزشی حوزه رودبار شد. نمونه‌های خاک از 10 زمین لغزش مکان‌یابی شده پس از بررسی صحرایی تهیه شدند. تعیین سایر عوامل موثر در لغزش دامنههای منطقه و تهیه نقشه‌های رقومی جداگانه از هر کدام از عوامل مرحله بعدی تحقیق را در برگرفت. 9 لایه اطلاعاتی شامل: جهت و درجه شیب، زمین‌شناسی، کاربری اراضی، بارندگی، تغییرات نسبی ارتفاع و فاصله از شبکه راهها و آبراههها و گسل‌ها در محیط GIS جهت تهیه نقشه‌های وزنی استفاده شد. سپس برای تجزیه و تحلیل دادهها از مدل آماری LNSF در محیط GIS استفاده شده و منطقه مورد مطالعه به پنج پهنه با استعداد زمین لغزش خیلی کم (1)، کم (2)، متوسط (3)، زیاد (4)، و خیلی زیاد (5) تقسیم گردید. پس از تلفیق و تجزیه و تحلیل لایهها با مدل LNSF و محاسبه 26 نقشه پهنه بندی، بهترین نقشه با استفاده از منحنی نرخ موفقیت انتخاب شد. سپس از میان 5 پهنه ذکرشده، مستعدترین منطقه به بروز زمین لغزش جهت مطالعات تکمیلی انتخاب شد. با انجام آزمایشهای شناسایی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی نمونه‌های خاک در آزمایشگاه مکانیک خاک دانشکده فنی دانشگاه گیلان که شامل آزمایشهای دانه‌بندی، حدود آتربرگ و برش مستقیم بود، پهنه بندی ژئوتکنیکی پهنه استعداد زمین لغزش خیلی زیاد و تعیین ضریب اطمینان استاتیکی در این پهنه صورت گرفت. نتایج حاکی از آن بود که حدود نیمی از خاک پهنه از نوع CL است، همچنین با تعیین ضریب اطمینان استاتیکی در پهنه استعداد زمین لغزش خیلی زیاد مشخص شد که در صورت رسیدن خاک به درجه اشباع می‌توان انتظار ناپایداری دامنهها را در بخش وسیعی از منطقه مورد مطالعه را داشت. کلیدواژه‌ها: پهنه بندی، پیش‌بینی، زمین لغزش، حرکات توده‌ای، GIS، LNSF. AbstractZoning and Predicting of Landslides using GISReza Amin AtaeiGuilan province and Roudbar region in the south of this province, are among of the most potential areas of the country in occurrence of landslides, rock falls, and other events associated with the sliding slopes. Landslide causes severe erosions and sometimes leads to financial or life losses. Therefore, it is important to investigate the causes of occurring this phenomenon and determination of the sliding zones. In this study, we attempted to make sampling of the trenches and faulted boundary of sliding slopes in Roudbar domain in order to characterize the sliding soils. Soil samples were obtained from 10 localized landslides after the field investigates. Determining the other factors affecting the sliding slopes and preparation of digital maps of each factor are the next steps of our study. 9 data layers including direction and degree of slopes, geology, landuse, rainfall, relative changes in height, distance from roads, rivers and faults were used in GIS environment for preparation the weighted maps. Afterward the LNSF statistical method was used for data analyzing in GIS environment and the studied area was separated into 5 zones with very low (1), low (2), moderate (3), high (4), and very high (5) sliding susceptibility. After integrating and analyzing the layers with LNSF model and calculation of 26 zonation maps, the best map was selected by using success rate curves. Then, among the five zones listed, the most potential zone for landslide occurrence was selected for further studies. By performing tests to identify the physical and mechanical properties of soil samples in the Soil Mechanics Laboratory of Faculty of Engineering, in University of Guilan including gradation, Atterberg limits and direct shear tests; geotechnical zonation of very high susceptibility zone and determination of the statistical safety factor in this area were carried out. The results indicated that almost half of the soil of the zone is CL, also by determining the statistical safety factor in very high susceptibility zone; it was found out that if the soil would reach the saturation level we can expect a wide range of slope instability in the studied area. Keywords: Zoning, Predicting, Landslide, Mass movements, GIS, LNSF فصل اول:کليات پژوهش 1- مقدمهنیاز روزافزون انسان به طبیعت و روند رو به رشد فعالیت‌های عمرانی، بخش قابل توجهی از سرمایه‌گذاری‌های ملی و زیربنایی را به خود اختصاص داده است. این سرمایه‌ها باید با اطمینان کافی انتخاب شده به مصرف برسند تا متضمن بقاء و دوام منافع حیاتی انسان باشند. اما وجود پیچیدگی‌ها‌ی طبیعت مشکلاتی را بر سر راه تحقق این امر فراهم می‌آورد و ضمن اتلاف سرمایه‌های ملی و مردمی، انسان‌های بی‌گناه را قربانی می‌کند. حوادث و وقایع طبیعی بزرگ مقیاس نظیر، آتش‌فشان‌ها، زلزله‌ها و بارانهای سیل‌آسا که به عنوان حوادث غیرمترقبه یا بلایای طبیعی خوانده می‌شوند، از جمله مهم‌ترین و وسیع‌ترین این مشکلات هستند که به طور مستقیم و غیرمستقیم باعث بروز تلفات و خسارات قابل توجهی می‌شوند. از جمله آثار غیرمستقیم این حوادث ایجاد زمین لغزش‌ها و ریزش‌های سنگی در مناطق کوهستانی و کوهپایه‌ای می‌باشد.حرکات توده‌ای[1] از جمله پدیده‌هایی است که گاهی در شیب تند تپه‌ها و مناطق کوهستانی به وقوع می‌پیوندد و در برخی موارد خطرات جانی و مالی در پی دارد. یکی از اثرات غیرقابل‌انکار این پدیده، تشدید فرسایش خاک و انتقال رسوبات به پشت سدها و یا بندهای پایین‌دست حوزه‌های آبخیز می‌باشد.