زمین شناسی مهندسی
سال:1398 | دوره:13 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

شناخت عوامل مؤثر بر مقاومت سایشی سنگ دانه ها تأثیر زیادی در پی جویی سنگ دانه هایی با مقاومت سایشی مناسب دارد. در این پژوهش ارتباط محیط های زمین شناسی با مقاومت سایشی سنگ دانه ها، بررسی شده است. نمونه برداری از سه محیط واریزه ای، مخروط افکنه ای و رودخانه ای در دو منطقه ی دشت دیره با سنگ های آهکی و منطقه دماوند با سنگ های آتشفشانی انجام شده است. آزمایش های سایش لس آنجلس، تخلخل و درصد سنگ دانه های دارای ریز ترک روی نمونه های برداشت شده از محیط های مختلف انجام شد. نتایج نشان می دهد که کم ترین میزان افت وزنی در محیط های رودخانه ای به میزان 7/23 و 42 و بیش ترین میزان افت وزنی در محیط های واریزه ای به میزان 3/49 و 48 به ترتیب در منطقه ی دیره و دماوند دیده می شود. محیط های مخروط افکنه ای نیز حالتی حدواسط این دو را دارند. با افزایش مساحت و طول مسیر جریان در حوزه ی بالادست مخروط افکنه ها میزان افت وزنی کاهش می یابد. تفاوت میزان افت وزنی در محیط های مختلف به علت تفاوت در میزان ریزترک، تخلخل و قشر هوازده ایجاد شده بر سنگ دانه ها است. شدت اختلاف میزان افت وزنی در دو منطقه ی دماوند و دشت دیره با هم متفاوت است به گونه ای که میزان افت وزنی سنگ دانه های واریزه ای دشت دیره دو برابر سنگ دانه های رودخانه ای در همان منطقه است در حالی که در منطقه دماوند این اختلاف حدود 11 درصد است. این تفاوت می تواند ناشی شدت درزه داری کم تر و در نتیجه تفاوت کم تر درزه داری سنگ دانه های موجود در محیط های مختلف در منطقه دماوند باشد.

مهارهای صفحه ای یکی از انواع مسلح کننده های مکانیکی هستند که کاربردهای گسترده ای در فعالیت های ژئوتکنیکی ساحلی و فراساحلی مانند ساخت دیوارهای حائل مکانیکی، مقابله با بالازدگی فونداسیون ها، تثبیت توربین های باد و سکوهای شناور دریایی در برابر تلاطم آب دریا، و مهار خطوط لوله مدفون و مستغرق دارند. در این مقاله نتایج مدل سازی آزمایشگاهی دیوارهای حائل مهار صفحه ای با هدف بررسی عملکرد آن ها ارائه شده است. موارد بررسی شده بر قابلیت باربری پاشنه بارگذاری و تغییرمکان های افقی دیواره شامل ارزیابی تأثیر شکل مربعی و دایره ای صفحات مهاری، ابعاد آن ها در دو اندازه ی مختلف، تحت سه چیدمان لوزی، مربعی و 5 مهاره بوده است. به منظور مشاهده سطح لغزش بحرانی و میزان تأثیر موارد مذکور روی گوه گسیختگی از روش سرعت سنجی تصویری ذات (PIV) استفاده شده است. بر این اساس، بیش ترین قابلیت باربری دیواره و کم ترین جابه جایی افقی آن به ترتیب مربوط به چیدمان 5 مهاره، لوزی و مربعی بوده است. چیدمان لوزی با وجود یک مسلح کننده کم تر اختلاف نسبتاً کمی با نتایج چیدمان 5 مهاره داشته است. شکل دایره ای صفحات پایداری بیش تری را در دیواره فراهم آورده اند. بر طبق نتایج تحلیل PIV، کرنش ذرات در سطح لغزش بحرانی، در چیدمان های 5 مهاره و لوزی کوچک تر از چیدمان مربعی و در صفحات دایره ای کوچک تر از صفحات مربعی به دست آمده است. چیدمان مسلح کننده ها و ابعاد صفحات تأثیر چشم گیری بر عمق گوه گسیختگی در خاکریز دیواره داشته اند.

در شهرهای بندری، برداشت و انباشت رسوبات حاصل از عملیات لایروبی به عنوان چالشی جدی به دلیل ایجاد مشکلات زیست محیطی و اقتصادی مطرح است. حجم زیاد این رسوبات ضرورت استفاده دوباره از این مصالح را روشن می سازد. اغلب به دلیل مشخصات مکانیکی ضعیف، این مصالح به صورت مستقیم برای استفاده در پروژه های عمرانی مناسب نیستند و بهبود خواص مکانیکی آن ها ضروری است. یکی از روش های به سازی خاک، استفاده از ژئوسنتتیک-ها است. در این بین، ژئوسل به واسطه ی ساختار سه بعدی آن و خاصیت محصورکنندگی خاک درون سلول ها، موجب بهبود چشم گیری در ویژگی های مکانیکی خاک می شود. این موضوع در کنار سرعت و سهولت اجرا، ژئوسل را به گزینه ای مطلوب برای تسلیح خاک های دانه ای تبدیل کرده است. به واسطه ی عملیات لایروبی سواحل شمالی خلیج فارس برای ساخت فازهای دوم و سوم توسعه ی بندر شهید رجایی، حجم زیادی از ماسه کربناته در مجاورت حوضچه آرامش این بندر در حال انباشت است. برای ارائه راهکار برای استفاده مجدد از این مصالح، در این پژوهش تأثیر مسلح سازی ماسه با ژئوسل بر رفتار بار-نشست آن، از طریق آزمون بارگذاری صفحه بررسی می شود. برای این منظور، از یک مدل فیزیکی شامل صفحه بارگذاری دایره ای شکل واقع بر مدل خاکی، تحت بارگذاری تکراری استفاده شده است. مدل های خاکی استفاده شده، از ماسه کربناتی مسلح با ژئوسل و غیرمسلح با دو نوع رویه از جنس شن خوب دانه بندی شده و ماسه لایروبی شده، تشکیل شده اند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که استفاده از ژئوسل به عنوان مسلح کننده و هم چنین شن خوب دانه بندی شده به عنوان رویه در لایه ی سطحی مدل خاکی، می تواند موجب بهبود چشم گیر در رفتار بار-نشست ماسه لایروبی شود.

در طراحی فونداسیون ها، ایده تلفیق رادیه و پیهای عمیق به منزله گزینه ای جدید در مبحث پیسازی مطرح شده است. به کارگیری پی های عمیق در زیر پی های گسترده (سیستم پی گسترده ی مرکب) می تواند سبب کاهش نشست و اثر توأم افزایش ظرفیت باربری شود. در این پژوهش، تغییرشکل پی، گشتاور وارد بر پی و هم چنین سهم بار شمع ها در باربری سیستم مرکب پی-شمع تحت بارگذاری استاتیکی در خاک ماسه ای با استفاده از مدل سازی اجزای محدود برای چیدمان های گوناگون شمع ها و سیستم های مختلف پی-شمع از نظر اتصال پی و شمع ها، بررسی شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در ادامه، اثر طول شمع و ضخامت پی گسترده در عملکرد سیستم مرکب نیز بررسی و بیان شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که استفاده از شمع های طویل در مرکز و شمع های کوتاه تر در پیرامون پی سبب کاهش نشست حداکثر و نشست های غیریکنواخت پی شده و کاهش چشم گیر لنگر وارد بر پی را به موجب شده است. و در کنار این ها سبب افزایش باربری شمع ها در سیستم مرکب شده است. همین طور افزایش ضخامت پی باعث ازدیاد نشست حداکثر پی، نشست متوسط پی، لنگر خمشی وارد بر پی شده است. و اثرات مثبت افزایش ضخامت پی، کاهش نشست های غیریکنواخت پی و افزایش مشارکت شمع ها در باربری هستند.

آلودگی خاک ها با هر کدام از فرآورده های نفتی باعث تغییر در ویژگی های زمین شناسی مهندسی خاک ها شده و رفتار خاک ها را تغییر می دهد. در این پژوهش به منظور بررسی تأثیر آلودگی ناشی از گازوییل بر فرسایش پذیری خاک ها، محدوده ی انبار نفت همدان انتخاب گردید و به این منظور از دستگاه شبیه ساز باران استفاده شد. براساس نتایج حاصل از بررسی های صحرایی و آزمایشگاهی، سه لایه خاک در محدوده ی بررسی شده وجود دارد که مطابق رده بندی یونیفاید در رده ی SM قرار دارند و دارای مقادیر بسیار بالای آهک، یعنی 15/85% در لایه ی بالایی، 16/62% در لایه ی میانی و 72/88% در لایه ی پایینی هستند. تعیین ویژگی های زمین شناسی مهندسی نمونه ها با انجام آزمایش های تعیین درصد رطوبت، دانه بندی و هیدرومتری، کلسی متری، تعیین GS، حدود آتربرگ، تراکم استاندارد، برش مستقیم و مقاومت فشاری تک محوری روی نمونه های غیرآلوده و آلوده به گازوییل انجام شد. برای بررسی اثر ویژگی های زمین شناسی مهندسی نمونه های غیرآلوده و آلوده به گازوییل بر فرسایش پذیری با استفاده از دستگاه شبیه ساز باران، از شیب های 10، 20، 30 و 40 درجه، شدت بارش مشابه با میانگین شدت بارش منطقه و تراکم خاک با رطوبت بهینه استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که آلودگی ناشی از گازوییل باعث کاهش مقادیر پارامترهای مقاومتی خاک های منطقه ی بررسی شده و این کاهش مقادیر پارامترهای مقاومتی، خود باعث افزایش فرسایش پذیری خاک های آلوده نسبت به خاک های غیرآلوده شده است. بدین صورت که حداکثر مقدار فرسایش در سه لایه ی خاک در 19 و 15 درصد گازوییل تقریباً 3 برابر مقدار فرسایش در حالت غیرآلوده است.

در این پژوهش با استفاده از سنجنده آستر تلاش شده است کاربرد الگوریتم ماشین بردار پشتیبان در تفکیک دگرسانی های هیدروترمال ذخایر مس پورفیری بررسی شود. برای آموزش این الگوریتم در مجموع 2204 پیکسل از مناطق کانی سازی شده انتخاب شد. باندهای 4، 6، 7 و 8 سنجنده آستر برای شناسایی دگرسانی های فیلیک و آرژیلیک و 9 باند محدوده ی مرئی و مادون قرمز نزدیک برای شناسایی دگرسانی پروپیلیتیک به عنوان ورودی این الگوریتم انتخاب شدند. به منظور ارزیابی خطای طبقه بندی، ماتریس درهم آمیختگی بررسی شد. نتایج ماتریس در هم آمیختگی بیان گر آن است که خطای طبقه بندی برای زون فیلیک و آرژیلیک نسبتاً بالاست و امکان تفکیک این دو زون به سادگی امکان پذیر نیست در حالی که دگرسانی پروپیلیتیک به خوبی طبقه بندی شده است. هم چنین این تحقیق تابع خطای جدیدی به نام خطای کور را تعریف کرد که با استفاده از ماتریس درهم آمیختگی نسبت پیکسل های دگرسان طبقه بندی نشده را محاسبه می کند. بر اساس مقدار این خطا، ماشین بردار پشتیبان 6/73 درصد از پیکسل های دگرسان را طبقه بندی نمی کند. هم چنین صحت کل طبقه بندی الگوریتم ماشین بردار پشتیبان برابر06/66 درصد و ضریب کاپا برابر6522/0 است.

ساختن پی ها روی خاک نرم به دلیل کم بودن ظرفیت باربری و افزایش مقادیر نشست در این خاک ها همواره از مشکلات پیش روی مهندسان ژئوتکنیک بوده است. یکی از راهکارهای موجود برای برطرف کردن این مشکل، اضافه کردن المانی تقویتی به خاک است و یکی از المان هایی که می توان به خاک اضافه کرد ستون سنگی است. در این روش، 15 الی 35 درصد از حجم خاک نامرغوب با خاک مناسب جای گزین می شود. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی تأثیر وجود ستون سنگی تکی و گروهی و هم چنین تأثیر موقعیت مکانی و طول ستون سنگی بر ظرفیت باربری پی نواری قرار گرفته در مجاورت شیروانی از جنس خاک رس نرم می پردازیم. هم چنین ستون های سنگی با استفاده از دورگیر قائم، مسلح شده و تأثیر مسلح کردن ستون سنگی در حالت های مختلف نیز بر رفتار پی نواری مجاور شیب بررسی شد. نتایج نشان داد که تقویت کردن شیب رسی با ستون سنگی، در همه حالت ها موجب افزایش ظرفیت باربری پی نواری قرار گرفته در مجاورت شیب می شود. هم چنین مسلح کردن ستون سنگی با دورگیر، سبب بهبود عملکرد ستون سنگی و افزایش ظرفیت باربری پی نسبت به حالت مشابه ستون سنگی غیرمسلح می شود. طول بهینه ستون سنگی غیرمسلح قرار گرفته در زیر پی 4 برابر قطر ستون است. بیش ترین تأثیر ستون سنگی روی ظرفیت باربری پی نواری زمانی اتفاق افتاد که ستون سنگی در زیر پی قرار گرفت و با افزایش فاصله بین مرکز ستون و مرکز پی، ظرفیت باربری پی کاهش یافت. هم چنین با بررسی راندمان گروه ستون های سنگی مشخص شد در هر دو حالت مسلح و غیرمسلح، عملکرد گروه دوتایی ستون های سنگی در مقایسه با گروه سه تایی بهتر است.

طراحی و اجرای شیروانی ها یکی از حساس ترین و مهم ترین مسائل در پروژه های عمرانی و معدنی محسوب می شود. در علم ژئوتکنیک، به دلیل دسترسی نداشتن به اطلاعات کافی و مطمئن پیرامون کمیت های طراحی، ارائه یک مدل کاملاً قطعی غیرممکن است. از این رو، در سال های اخیر، برای تحلیل پایداری شیروانی ها بیش تر به روش احتمالاتی مراجعه شده است. در این تحلیل ها، کمیت های تأثیرگذار در پایداری شیروانی به صورت توزیع های آماری در نظر گرفته می شوند و در نتیجه ضریب اطمینان نیز یک توزیع آماری خواهد شد. از این رو، ابتدا خلاصه ای از تحقیقات انجام شده روی تحلیل احتمالاتی شیروانی ها ارائه شده و برتری تحلیل احتمالاتی نسبت به تحلیل قطعی در طراحی شیروانی ها بررسی می شود. در ادامه، برای شفاف شدن توصیف های مذکور، شیروانی مشرف به سرریز آزاد سد کوار شیراز با روش شبیه سازی مونت کارلو به صورت احتمالاتی با استفاده از نرم افزار SLIDE تحلیل می شود. این تحلیل ها نشان می دهند ضریب اطمینان محاسبه شده به وسیله ی تحلیل احتمالاتی به صورت یک تابع توزیع ارائه می شود که نسبت به تحلیل قطعی که نتیجه آن صرفاً یک مقدار مشخص است، تصویر روشن تری از شکست ارائه می کند. هم چنین نتایج تحلیل احتمالاتی نشان می دهد که می توان شیب شیروانی را بهینه کرد به نحوی که کاملاً پایدار بماند و حجم عملیات سنگ برداری نیز بهینه شود. از این رو به کمک تحلیل احتمالاتی شیب بهینه این شیروانی تعیین شد که در این حالت میزان سنگ برداری حدود 28000 متر مکعب کم تر می شود.