زمین شناسی مهندسی
سال:1394 | دوره:8 | شماره:1-2 |تعداد مقالات:9

رسوب زیستی کلسیت (MICP) روش نسبتا سازگار با محیط زیست و مناسب برای بهسازی خاک است. این روش در اصل، بکارگیری شبکه ای از واکنش های شیمیایی است که برخی از این فعل و انفعالات توسط فعالیت های زیستی کنترل شده و محصولات جنبی آنها امکان بهبود در ویژگی های مهندسی خاک را فراهم می آورند. برای انجام بهسازی زیستی، جمعیت برجای میکروبی با تزریق باکتری اوره آز مثبت، ازدیاد یافته و سپس واکنش کننده های سیمانی به خاک، تزریق می شوند. در این مقاله فاکتورهایی که MICP در خاک را تحت تاثیر قرار می دهند، بطور خلاصه بررسی شده اند. فاکتورهای مختلفی شامل ریز مغذی ها، نوع باکتری، انطباق هندسی باکتری، تراکم سلول باکتری، دما، غلظت واکنش کننده ها، pH و روش تزریق مورد بررسی قرار گرفتند. این فاکتورها برای پیشرفت موفقیت آمیز MICP ضروری هستند. علاوه بر این یکسری آزمایش های اولیه برای بررسی پتانسیل کاربرد این روش جهت بهبود مقاومت برشی و کاهش تراوایی ماسه انجام شد و طی آن مواد، روش ها و فرایندهای عملی انجام آزمایش شرح داده شده است. نتایج نشان داد که طی بهسازی با MICP ضمن رسوب کلسیت سرعت موج برشی تا حدود 1000 متر بر ثانیه و مقاومت فشاری تک محوری تا حدود 300 کیلوپاسکال افزایش یافته و تراوایی نیز کاهش قابل ملاحظه ای یافته است.

زمین لغزش 16 خرداد سال 1384 در منطقه آتشفشانی گردنه صائین در حد فاصل جاده نیر-سراب، سبب تخریب 350 متر از جاده مذکور شده است. عوامل مختلفی در ایجاد این زمین لغزش نقش داشته اند که از جمله می توان به عوامل زمین شناسی(ضخامت و بافت خاک، سنگ های سست و شیب دامنه) و آب های زیرزمینی اشاره نمود. برای مشخص نمودن عوامل مهم و اصلی تاثیرگذار در وقوع لغزش، پژوهشی مبتنی بر برداشت های صحرائی، آزمون های آزمایشگاهی، و مدلسازی عددی برنامه ریزی گردید. بدین ترتیب نیمرخ لغزش و خصوصیات زمین شناسی مهندسی مواد در مدل قرار گرفتند. سپس تاثیر بارندگی بر اشباع شدگی خاک بررسی شد و با توجه به مقدار نفوذ آب باران مشخص شد که باید عامل محرک دیگری در این توده نقش داشته باشد. به این دلیل تاثیر تغییرات سطح آب زیرزمینی درون توده لغزش بر پایداری آن به دو روش مدلسازی تعادل حدی و عناصر محدود مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی های صحرائی و چینه شناسی نشان دادند که شرایط محلی زمین ریخت شناسی دیرین و وجود یک محدوده فروافتاده سبب زهکش شدن آب از منطقه بالادست به سمت توده لغزشی می گردد. بدین ترتیب، افزایش سطح آب زیرزمینی در محدوده توده لغزیده به دلیل بارندگی استثنایی فصل زمستان و بهار سال آبی 84-83 می تواند مسبب اصلی ایجاد زمین لغزش باشد.

توف ها سنگ های آذر آواری هستند که ضخامت قابل توجهی از سازند کرج را در منطقه البرز به خود اختصاص داده اند و به عنوان یکی از مصالح ساختمانی پرمصرف در سازه های تهران و استان های همجوار آن مورد استفاده قرار می گیرند. در این پژوهش با نمونه برداری از توف های سازند کرج در محدوده شمال تهران، البرز و قزوین، ویژگی های سنگ شناسی و خصوصیات فیزیکی و مکانیکی نمونه ها، مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی اثر ذوب و انجماد بر روی مقاومت کششی، آزمون ذوب و انجماد در 80 سیکل بر روی نمونه ها انجام شد و مقاومت کششی برزیلی در چرخه های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین پس از انجام آزمون ذوب و انجماد بر روی نمونه های دوام در چرخه های 15، 30 و 60 اقدام به انجام آزمایش دوام وارفتگی در پنچ سیکل گردید. با استفاده از نتایج بدست آمده، دوام پذیری دراز مدت توف ها توسط مدل تابع تخریب مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج پارامترهای مدل تابع تخریب (ثابت سرعت تخریب و نیمه عمر) بدست آمده از آزمون دوام وارفتگی ومقایسه آن با مشاهدات توصیفی در طول آزمایش نشان می دهد که پارامتر شاخص دوام وارفتگی نمی تواند برای ارزیابی ثابت سرعت تخریب و تعیین نیمه عمر نمونه های مورد مطالعه بکار رود. ثابت سرعت تخریب و نیمه عمر بدست آمده با استفاده از آزمون مقاومت کششی برزیلی در چرخه های مختلف ذوب و انجماد نشان می دهد که سرعت تخریب نمونه ها متفاوت بوده که می بایستی در کاربری نمونه ها در نظر گرفته شود.

سنگدانه ها مصالحی هستند که بطور وسیع در صنعت بتن و احداث سازه های بتنی، اساس و زیر اساس جاده و راه آهن بکار می روند. استان همدان دارای منابع وسیعی از سنگ آهک است که این امر ارزیابی ویژگی های آنها را بمنظور کاربرد در پروژه های عمرانی مختلف ضروری می سازد. در این پژوهش، با استفاده از پارامترهای سنگدانه (ارزش ضربه، ارزش سایش لس آنجلس و ارزش خردشوندگی) و بررسی پتروگرافی آنها، سنگ های آهکی استان را به لحاظ کاربری در پروژه های با حساسیت های مختلف تقسیم بندی نموده و این طبقه بندی را شاخص سنگدانه (AI) نامیدیم. سپس این پارامتر بر سرعت موج P تقسیم شده و به عنوان شاخص تعدیل شده سنگدانه (AAI) معرفی شده است. در نهایت پارامتر یاد شده با استفاده از رگرسیون های تک متغیره و چند متغیره به روش بهترین زیرمجموعه و بر اساس خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ های مورد مطالعه تخمین زده شده است. در رگرسیون تک متغیره، تنها پارامتر عدد واجهش چکش اشمیت با ضریب تعیین کمتر از 50 درصد برای تخمین این پارامتر مناسب نبوده، در حالیکه در روش رگرسیون چند متغیره با انتخاب بهترین پارامترها (سرعت موج P، مقاومت فشاری تک محوری، مقاومت کششی و دانسیته خشک) و حذف پارامترهای نامناسب، معادله ای با سطح معناداری 99 درصد بدست آمده است که بیانگر قابل اطمینان بودن معادله ارائه شده است.

بررسی پایداری شیب های سنگی در موقع زمین لرزه از پیچیده ترین مسائل در بررسی پایداری شیبها محسوب می شود. داشتن درک صحیح از عملکرد نیروهای دینامیکی بر ساختارهای سنگ، نقش مهمی در تحلیل پایداری دامنه های سنگی درزه دار دارد. در این تحقیق تحلیل پایداری دامنه سنگی درزه دار کنار فلر گاز فاز 7 مجتمع پارس جنوبی، تحت بارهای دینامیکی به کمک روشهای عددی المان مجزا توسط نرم افزار UDEC صورت گرفته است. توده سنگ این دامنه از سنگ های مارنی و ماسه سنگی سازند آغاجاری تشکیل یافته است. به عنوان بار دینامیکی، از نگاشت زمین لرزه 1391 منطقه عسلویه استفاده شده و به شتاب مبنای طرح 0.42 g مقیاس شده است. بر پایه نتایج بدست آمده از مدل سازی های به روش مدل سازی هیبریدی در محیط نرم افزار MATHEMATICA، ضریب اطمینان حالت استاتیکی برای دامنه مورد نظر 1.26 بدست آمده است. برای تحلیل دینامیکی، مدل تهیه شده به مدت 6 ثانیه تحت امواج دینامیکی زمین لرزه مذکور با فرض میرایی 0.5 درصد قرار داده شده و نتایج حاصل نشان داد که تحت بار اعمالی ضریب اطمینان دامنه به 0.54 کاهش یافته و ناپایدار می گردد. بنابراین برای پایدار ماندن این دامنه در موقع زمین لرزه های قوی نیاز به طرح های پایدارسازی دارد.

در این تحقیق به منظور تعیین ظرفیت باربری و نشست بر روی یک ساختار سنگی درزه دار، ابتدا روش های تجربی و عددی مرور شده و سپس جهت استخراج پارامترهای دقیق، یک ساختگاه سنگی بروی توده سنگ های هوازده توف سبز ائوسن در استان تهران انتخاب و پارامترهای مدل از یک محیط واقعی استخراج گردید. در این راستا پس از بررسی های میدانی و آزمایش های صحرایی در محل سازه، پارامتر های سنگ بکر در آزمایشگاه تعیین و طبقه بندی مهندسی توده انجام شده است. در ادامه خواص ژئومکانیکی توده سنگ برآورد شده و در جهت تعیین ظرفیت باربری و نشست با روش های تجربی و عددی استفاده شده است. در این مطالعه با توجه به شرایط ناپیوسته سنگی از نرم افزار UDEC جهت مدل سازی عددی استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که روش های تجربی یک محدوده خاصی برای ظرفیت باربری پیشنهاد می دهند که برای کاربرد مهندسی نیاز به تصحیح داشته، در حالی که روش های عددی جزییات بیشتری از توزیع بار در پی را ارایه می دهند. همچنین نتایج مدل سازی نشان داد که روش عددی جهت ساختار های سنگی ناپیوسته به واقعیت و شرایط زمین نزدیکتر و نتایج آن قابل اعتمادتر است.

گلیسرول از آلوده کننده های آلی محیط زیست است که منشا آن ترکیبات هیدروکربنی می باشد. در این پژوهش اثر افزودن درصدهای وزنی مختلف گلیسرول بر مقاومت خاک و خاک سیمان مورد بررسی قرار گرفت. نمونه هایی از یک خاک رسی، خاک سیمان تهیه شده از خاک طبیعی (حاوی 3 و 6 درصد سیمان)، خاک حاوی درصدهای گوناگون گلیسرول (3، 6 و 9 درصد) و همچنین خاک سیمان (حاوی 3 و 6 درصد سیمان) که به درصدهای وزنی مختلف گلیسرول (3، 6 و 9 درصد) آغشته شده بودند به روش استاتیکی تهیه و آزمایش های مقاومت فشاری تک محوری بر روی آن ها انجام گردید. این آزمایش بر روی نمونه های دارای سیمان در زمان های عمل آوری 3، 7، 14 و 28 روزه انجام شد. نتایج نشان داد که افزودن گلیسرول به خاک موجب کاهش مقاومت و افزایش شکل پذیری خاک می شود که این کاهش با افزایش درصد گلیسرول همراه است. همچنین افزودن این ماده باعث افزایش مقاومت خاک سیمان در درصدهای پایین گلیسرول (3 درصد) می شود، در صورتی که در درصدهای بالاتر (6 و 9 درصد) باعث کاهش مقاومت از میزان مقاومت خاک سیمان متناظر می گردد.

به طور کلی، ناهمسانی یکی از فاکتورهای تاثیرگذار بر روی رفتار سنگ ها است. خواص مهندسی چنین سنگ هایی با تغییر جهت ناهمسانی، دچار تغییر می شود. ناهمسانگردی سنگ عمدتا ناشی از حضور فولیاسیون، کلیواژ، شیستوزیته، درزه ها، ترک های میکروسکوپی یا ماکروسکوپی و همچنین سطوح لایه بندی است (Al-Harti, 1998). در طبیعت، سنگ های رسوبی و دگرگونی نسبت به سنگ های آذرین از ناهمسانگردی بیشتری برخوردار هستند (Ramamurthy, 1993). اثر جهت یابی لایه ها بر روی مقاومت کششی برزیلی سنگ ها در آزمایش برزیلی توسط افراد مختلفی مورد بررسی قرار گرفته است که از جمله می توان به مطالعات صورت گرفته توسط هابس (Hobbs, 1964) بر روی سیلتستون، مادستون و ماسه سنگ، مک لامور و گری (McLamore and Gray, 1967) بر روی شیل، بارلا (Barla,1974) بر روی گنیس و شیست، تولالی و ورورت (Tavalali and Vervoort, 2010) بر روی ماسه سنگ، چن و همکاران (Chen et al., 1998) بر روی ماسه سنگ و دبکر و ورورت (Debecker and Vervoort, 2009) بر روی اسلیت اشاره کرد. با این وجود، رفتار انیزوتروپی سنگ های ناهمسانگرد بخصوص ماسه-سنگ ها در آزمایش بار نقطه ای کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. بنابراین در این مطالعه سعی شده است که الگوهای گسیختگی ماسه سنگ های لامینه دار سازند قرمز بالایی در جنوب غرب استان قم، در آزمایش برزیلی و بار نقطه ای مورد بررسی قرار گیرد.