زمین شناسی مهندسی
سال:1397 | دوره:12 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

سنگ های ساختمانی ذخایر معدنی با ارزش هستند و صنعت سنگ ساختمانی نیز به عنوان صنعت اقتصادی مهم به شمار می رود. این صنعت به صورت یک زنجیره است و کنترل کیفیت، حلقه گم شده این زنجیره در ایران است که موجب کاهش بهره وری این صنعت شده است. کیفیت سنگ ساختمانی تابع عوامل مختلفی است و وجود ناپیوستگی ها، حفره ها، فضاهای خالی و لایه بندی های ظریف روی کیفیت سنگ تاثیر منفی دارند. در پژوهش حاضر از روش ژئوفیزیکی غیرمخرب رادار نفوذی به زمین (GPR) برای ارزیابی و کنترل کیفیت بلوک های استخراجی تراورتن مجتمع معدنی حاجی آباد محلات در استان مرکزی، قبل از عملیات فرآوری، استفاده شده است. برای این منظور ابتدا با استفاده از برنامه مدل سازی عددی پیش رو، به روش تفاضل محدود دوبعدی بهبود یافته در حوزه فرکانس در محیط نرم افزار MATLAB، پاسخ GPR دوبعدی مدل های مصنوعی فرضی به شکل مکعب مستطیل (معرف کوپ های سنگی) شامل لایه بندی های ظریف و ناپیوستگی در جهت های مختلف، شبیه سازی شد تا از نتایج آن ها برای تفسیر نگاشت های راداری واقعی استفاده شود. نتایج مدل سازی نشان می دهد که پاسخ GPR مرزهای مشترک لایه ها (ناشی از وجود لایه بندی های ظریف) و ناپیوستگی های برجسته درون بلوک سنگ، در نگاشت های راداری به وضوح قابل تشخیص هستند. بررسی نتایج حاصل از تفسیر نگاشت های راداری واقعی، پس از اعمال فیلترهای مختلف نیز حاکی از قابلیت بالای روش GPR در شناسایی لایه بندی های ظریف و ناپیوستگی های درون بلوک های سنگی و در نتیجه تعیین کیفیت آن ها در محدوده بررسی شده است. در هر صورت در مورد داده های واقعی به دلیل ناهمگنی لایه های ظریف، وجود انواع مختلف نوفه ها و بازتاب های چندگانه، پاسخ ناپیوستگی های ساختاری کوچک واقع در زیر ناپیوستگی های برجسته کم عمق، با پاسخ های دیگر پوشش داده شده و قابل شناسایی نیستند.

حفر تونل در زمین های نرم موجب تغییر در توزیع تنش های درجا و جابه جایی خاک پیرامون آن می شود. این جابه جایی ها ممکن است موجب بروز آسیب در سازه های سطحی و زیرسطحی مجاور تونل شود. بنابرین تخمین اندازه و منحنی نشست ناشی از حفر تونل و تعیین پارامترهای موثر بر آن اهمیت ویژه ای دارد. روش های تجربی و تحلیلی متعددی را محققان مختلف برای پیش بینی نشست زمین ارائه کرده اند. از جمله می توان به روش تجربی پک (1969)، به عنوان رایج ترین روش برای تخمین منحنی نشست زمین اشاره کرد. در مقاله حاضر با استفاده از مدل سازی فیزیکی انجام یافته تحت شتاب گرانشی، به بررسی تاثیر درصد تراکم ماسه بر منحنی نشست می پردازیم. فرآیند حفر تونل، از طریق اعمال افت حجم در تراز تونل انجام می شود. سپس جابه جایی خاک با استفاده از روش پردازش تصویر اندازه گیری شده و در نهایت منحنی نشست به دست آمده با منحنی گوسی پک برازش می شود. با انجام آزمایش روی ماسه در دو حالت متراکم و شل و تحلیل نتایج به دست آمده مشخص شد با افزایش درصد تراکم، مقدار نشست کاهش یافته و منحنی نشست عریض تر می شود. هم چنین حجم افت زمین در اعماق مختلف با افت زمین موجود در تراز تونل برابر نیست.

تاثیرات زمین شناسی سطحی بر حرکت های لرزه ای، قابل قبول و شناخته شده است و این آثار را می توان عاملی مهم در جنبش ناشی از زمین لرزه قلمداد کرد. بررسی شدت و پراکندگی خرابی ها در زلزله های دهه های اخیر، اهمیت اثرات ساختگاهی و شرایط زمین شناسی سطحی را بیش از پیش نمایان ساخته است. از دیدگاه مهندسی اهمیت زلزله ها به دلیل تاثیراتی است که این زلزله ها در سازه هایی نظیر سدها، نیروگاه ها، پل ها، مناطق مسکونی و تاسیسات صنعتی ایجاد می کند که در اکثر موارد این سازه ها نه در سطح توده های سنگی بلکه بر سطح زمین یعنی روی لایه های آبرفتی واقع بر سنگ بستر بنا می شوند. اثر لایه های خاک بر امواج زمین لرزه ماحصل یک فرایند پراکنشی پیچیده است که تحت شرایط پایدار خاک این اثر می تواند به صورت بزرگ نمایی دینامیکی باشد که از آن به عنوان تشدید یاد می شود. به منظور تعیین اثر ساختگاه و تاثیر دادن آن در ویژگی های جنبش نیرومند زمین روش های متعددی وجود دارد، که از میان آن ها روش های عددی، کم هزینه تر و بازه مکانی بیش تری را تحت پوشش قرار می دهند و به همین دلیل معمولا از این روش ها برای ارزیابی تحلیل پاسخ در برابر ارتعاشات زلزله استفاده می شود. در این مقاله سعی شده است با استفاده از داده های حاصل از حفاری 5 گمانه در ساختگاه شهر طبس به بررسی اثر ساختگاه در این شهر و هم چنین مقایسه روش های عددی تحلیل ساختگاه نظیر تحلیل خطی معادل و غیرخطی برای دوره های بازگشت زلزله 75، 475 و 2475 سال با استفاده از نرم افزارهای EERA و NERA پرداخته شود. با جمع بندی میزان تقویت و هم چنین حداکثر شتاب در سطح زمین می توان این نکته را بیان کرد که منطقه دیهشک و نواحی مرکزی شهر طبس بیش ترین شرایط تشدید را دارد. از طرف دیگر منطقه جنوب محله سرآسیاب و سپس ناحیه امام زاده بیش ترین سختی و کم ترین تشدید دارد. بر اساس پژوهش های صورت گرفته، پیشنهاد می شود تا برنامه توسعه شهری بیش تر به سمت امام زاده حسین بن موسی الکاظم (ع) هدایت شود تا ضمن برخورداری ار ساختگاه مناسب تر رعایت فاصله داری از زون گسلش نیز اعمال شود. با توجه به برآورد دست بالای EERA و همچنین رفتار غیرخطی خاک برای زلزله با دوره بازگشت بالا (2475 سال) از نرم افزار NERA برای تحلیل اثر ساختگاه استفاده شد تا بتوان حداکثر شتاب سطح واقع بینانه تری را به دست آورد.

در این پژوهش غلظت عناصر آرسنیک، کادمیم، کروم، نیکل، سرب، روی و مس در 30 نمونه خاک سطحی 8 مکان دفن زباله در استان کرمانشاه تعیین شد. ارزیابی ریسک سلامت برای مشخص شدن عوارض سرطانزایی و غیرسرطان زایی در بزرگسالان و کودکان استفاده شد. علاوه بر این مسیرهای در معرض قرار گیری آلاینده های مهم (جذب پوستی، تنفس و مصرف) در خاک مکان های دفن زباله بررسی شد. ترتیب میانگین غلظت عناصر انتخابی نمونه های خاک به صورت روی < نیکل< سرب< کروم< مس < آرسنیک< کادمیم است. مقایسه میانگین غلظت عناصر انتخابی در نمونه های خاک با مقدار میانگین خاک جهانی نشان می دهد که عناصر روی، سرب و نیکل در خاک محدوده بررسی شده غلظت بیش تر دارند. نتایج عامل آلودگی(CF) نشان داد که عناصر کادمیم، مس، روی و سرب آلودگی بسیار زیاد دارند. ارزیابی نتایج عامل غنی شدگی (EF) مشابه با عامل آلودگی برای عناصر کادمیم، کروم، سرب، مس و روی نشان دهنده غنی شدگی بیش تراین عناصر تحت تاثیر منشأهای انسان زاد است. مقادیر ضریب خطر در بزرگسالان برای عنصر کروم بیش تر از یک و برای عناصر کادمیم، سرب، مس، آرسنیک، نیکل و روی کم تر از یک در نمونه های خاک محل های دفن زباله های پاوه، جوان رود، اسلام آباد غرب، روانسر و کرمانشاه به دست آمد. نتایج ضریب خطر بر مبنای جذب پوستی و مصرف درکودکان به ترتیب برای عناصر آرسنیک و سرب در محل دفن زباله های پاوه، جوانرود، روانسر، کرمانشاه، سنقر و در محل دفن زباله های قصر شیرین و اسلام آباد غرب بیش تر از یک به دست آمد که نشان دهنده پتانسیل ریسک در این مناطق است.

در این تحقیق از روش های لرزه ای، چاهک و توموگرافی ژئوالکتریکی برای تخمین استحکام، دوره طبیعی، لایه بندی و تغییرات مقاومت الکتریکی خاک در محل پایه های پل استفاده شده است. این پل در رسوبات آبرفتی احداث شده است. این تحقیق نشان می دهد: 1. متوسط سرعت موج برشی تا عمق 30 متر در محل پایه غربی (V-S30=774) بیش تر از پایه شرقی (V-S30=540) است. 2. نتایج چاهک الکتریکی وجود لایه سیلتی و رسی را در محل پایه شرقی پل تایید می کند. 3. نقشه توزیع مقاومت الکتریکی در امتداد محور پل که از محل پایه های میانی می گذرد نامتقارن بوده است و تغییرات جانبی در ساختار خاک و تنش وارده را نشان می دهد. توزیع نامتقارن تنش با در نظر گرفتن نتایج به دست آمده و گذر رودخانه می تواند نتیجه نشست تدریجی خاک زیر پایه میانی و شرقی پل در طول بهره برداری و عامل ایجاد ترک های ظاهر شده در عرشه پل باشد.

حفاری و برش سنگ، به عنوان یکی از عملیات مهندسی، در زمینه­های مختلف فنی و مهندسی معدن، کاربردهای وسیع و تعیین کننده ای دارد. تخمین قابلیت حفاری و برش سنگ با دستگاه های حفاری و سیم برش الماسه، در تخمین هزینه ها و طراحی معادن نقش مهمی دارد. در این مقاله به منظور پیش بینی آهنگ حفاری و برش، نمونه های سنگ ساختمانی کربناته از معادن مختلف ایران، بررسی شد. به منظور ارزیابی تاثیر مشخصات بافتی بر آهنگ حفاری و برش، ابتدا از هر مقطع نازک میکروسکوپی نمونه سنگ بررسی شده، عکس تهیه و سپس مساحت، محیط، بزرگ ترین قطر و کوچک ترین قطر دانه های موجود در مقاطع تعیین شد و مشخصات دیگر بافتی، طبق روابط ریاضی به دست آمد. در مرحله بعد ارتباط بین پارامترهای ذکر شده با آهنگ حفاری و برش در برازش تک متغیره تعیین شد. در پایان برای دست یابی به ضریب هم بستگی بیش تر، از برازش چند متغیره استفاده شد. از میان خصوصیات بافتی موثر بر آهنگ حفاری، ضریب بافت، محیط دانه، قطر معادل، نسبت وضعیت دانه و شاخص یک نواختی ارتباط خوبی با آهنگ حفاری و هم چنین از میان خصوصیات بافتی موثر بر آهنگ برش، ضریب بافت، محیط دانه، مساحت دانه، قطر معادل، فشردگی، فاکتور شکل، شاخص قفل شدگی و شاخص یک نواختی ارتباط خوبی با آهنگ برش داشتند و رابطه نهایی برای پیش بینی آهنگ حفاری و برش بر حسب این پارامترها به دست آمد.

گستره بررسی شده در جنوب البرز مرکزی و لبه شمال باختری ایران مرکزی در بین گسل های لرزه خیز ایپک با راستای تقریبی خاوری- ­باختری و گسل آوج با راستای شمال باختری- جنوب خاوری واقع شده است و محل رخداد زمین لرزه های مهم تاریخی و دستگاهی متعددی است. در این پژوهش به منظور تعیین میزان فعالیت نوزمین ساختی، زمین ساخت فعال منطقه ارزیابی شده است و تحلیل خطر احتمالی گستره نیز انجام شده است. بنابراین برای بررسی فعالیت زمین ساختی اخیر منطقه بررسی شده، از 6 شاخص زمین ریختی گرادیان طولی رود (SL)، سینوسی پیشانی کوهستان (Smf)، نسبت پهنای کف دره به ارتفاع دره (Vf)، تقارن نداشتن حوضه زهکشی (Af)، انتگرال فرازسنجی (Hi) و نسبت شکل حوضه زهکشی (Bs) استفاده شده است. در نهایت، پس از محاسبه شاخص زمین ساخت فعال(Iat) ، گستره به 4 رده فعالیت زمین ساختی بسیار زیاد، زیاد، متوسط و کم در محیط ArcGIS10.1 پهنه بندی شده است. به منظور پهنه بندی شتاب گستره از داده های لرزه ای، نرم افزار Kijko، نرم افزار PSHA و روابط کاهندگی استفاده شده است که در نتیجه آن ها کمینه و بیشینه شتاب برای عمر مفید سازه 75 سال به ترتیب 0.33 g و 0.45 g و برای 475 سال 0.46 g و 0.60 g برآورد شده است. مقادیر به دست آمده از شاخص های زمین ریختی و نیز پهنه بندی شتاب منطقه نشان دهنده فعالیت زمین ساختی زیاد در نزدیکی گسل­های ایپک، حسن آباد، سلطانیه و آوج است. نتایج به دست آمده هم خوانی بسیار زیادی با شواهد صحرایی و زمین ریخت های به دست آمده از برداشت های میدانی ارائه می دهند.

شناسایی محدوده های مستعد زمین لغزش در عمران شهری و منطقه ای دارای اهمیت ویژه ای است. در این مقاله به پهنه بندی میزان حساسیت به زمین لغزش با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و تحلیل سلسله مراتبی اقدام شده است. این پهنه بندی و تحلیل با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی که قادر به شناسایی روابط پیچیده بین حرکات توده ای و هدف یعنی عوامل پهنه حساسیت، به منظور شناسایی مناطق ناپایدار صورت گرفته است. روش تحلیل سلسله مراتبی برای بهبود نمونه آموزش، در سیستم اطلاعات جغرافیایی انجام شده است. پیش پردازش با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی داده ها برای انتخاب پیکسل های مناطق بدون لغزش و کمک به بهبود قابلیت پیش بینی روش شبکه عصبی که یک مدل جعبه سیاه است انجام شده است. این روش در شهرستان بیجار در شمال شرق استان کردستان که پتانسیل زیادی برای حرکات دامنه ای دارد، باهدف پهنه بندی زمین لغزش به عنوان یکی از حرکات دامنه ای اعمال شد. بدین منظور ابتدا بررسی های کتابخانه ای برای شناسایی معیارهای تاثیرگذار در این فرایند انجام گرفت بر اساس پژوهش ها، متغیرهای لیتولوژی، فاصله از گسل، جهت شیب، کاربری اراضی، فاصله از رودخانه، فاصله از خطوط ارتباطی، شیب، ارتفاع و شبکه زهکش مهم ترین فاکتورهای موثر بر زمین لغزش محسوب می شوند که در این تحقیق ارزیابی شدند. برای ارزیابی این متغیرها در شبکه عصبی پرسپترون با ساختار نه لایه ورودی، دولایه پنهان و نه گره در هر دولایه با میزان یادگیری 0.01 با دو تابع سیگموئید و خطی به عنوان ساختار بهینه با آزمون و خطا پذیرفته شد برسی این متغیرها با استفاده از شبکه عصبی نشان دهنده آن است که بیش از 60 درصد از منطقه بررسی شده جزء مناطق با قابلیت زمین لغزش زیاد است. به منظور صحت سنجی این مدل ها از داده­های مشاهده ای موجود استفاده شده که حاکی از موفقیت و کارایی هر دو تابع با اولویت اندک تابع سیگموئید است.