زمین شناسی مهندسی
سال:1394 | دوره:9 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

تعیین مقاومت فشاری تک محوری (UCS) سنگ در بیش تر پروژه های مهندسی ضروری است. در حفاری های عمیق برای دست یابی به منابع هیدروکربوری و یا حفاری های اکتشافی برای تونل های عمیق تهیه نمونه مناسب برای اندازه گیری مستقیم UCS مشکل، هزینه بر و گاهی غیرممکن است. بنابراین استفاده از روش های غیرمستقیم (نظیر استفاده از خرده های حفاری) برای تخمین UCS متداول شده است. استفاده از نفوذکننده ای سخت که به داخل خرده سنگ تثبیت شده در یک چسب نگه دارنده نفوذ می کند و به عنوان آزمایش نفوذ شناخته می شود، یکی از این روش ها است. در این مقاله 8 نمونه سنگ آهک میکرایتی تهیه و پس از تعیین UCS آن ها در آزمایشگاه، نمونه ها خرد و آزمایش نفوذ با نفوذکننده هایی به قطرهای 0.6، 0.8 و 1 میلی متر بر روی 720 خرده ذره با اندازه های 2، 3 و 4 میلی متر انجام شده و نیروی انتقال بحرانی (CTF) که معرف مقاومت نهایی خرده ذره در مقابل ورود نفوذ کننده به داخل آن است، تعیین شده است. روابط تجربی بین UCS و CTF برای نمونه ها و نفوذکننده های با قطرهای مختلف با R2 ³0.78 پیشنهاد شده است. با استفاده از رگرسیون چندمتغیره، رابطه ای کلی بین UCS، CTF، اندازه ذرات (D) و قطر نفوذکننده (I) با R=0.85 ارائه شده است. صحت روابط تجربی پیشنهادی با انجام 135 آزمایش نفوذ روی 3 نمونه سنگ آهک میکرایتی و مقایسه UCS اندازه گیری شده در آزمایشگاه با UCS تخمین زده شده ارزیابی شده که شباهت 88% آن ها نشان دهنده رواداری روابط تجربی پیشنهادی در تحقیق حاضر است.

یکی از بهترین روش ها برای بهبود مساله حمل و نقل، استفاده از تونل های زیرزمینی است.در همین راستا، تونل بزرگراه نیایش شامل دو تونل شمالی و جنوبی تقریبا موازی است که به روش تونل سازی جدید اتریشی NATM در شمال تهران احداث شده است. حفر تونل و دیگر سازه های زیرزمینی منجر به بروز تغییرات چشم گیر در وضعیت تنش در اطراف سازه می گردد که این مساله سبب نشست در سطح زمین می شود. در این پژوهش، میزان نشست سطحی زمین با استفاده از انواع روش های تجربی، عددی و هم چنین مقادیر نشست واقعی در پنج مقطع (CS-1 تا CS-5)، بررسی شده اند. روش تجربی به کار رفته، روش اوریلی و نیو (1982) و روش عددی نیز روش المان محدود با استفاده از نرم افزار PLAXIS2D است. بر اساس نتایج به دست آمده، روش عددی در تمامی مقاطع (به استثناء مقطع 3) هم خوانی بیش تری با داده های نشست واقعی حاصل از اندازه گیری های برجا دارند. در حالی که روش تجربی در مقاطع 2، 4 و 5 میزان نشست را بیش تر از نشست واقعی نشان می دهد. هم چنین نتایج حاصل از روش های یاد شده نشان می دهند که حداکثر نشست، بیش تر از مقدار نشست مجاز و در محدوده اخطار است.

تحلیل شبه استاتیکی، از روش های متداول در طراحی سدهای خاکی است و کمیسیون بین المللی سدهای بزرگ (ICOLD)، استفاده از این روش را پیش از انجام تحلیل های دینامیکی نهایی توصیه کرده است. در این تحقیق، با استفاده از مشخصات مصالح سد مسجدسلیمان تحلیل های استاتیکی، شبه استاتیکی و دینامیکی انجام شده و با استفاده از نتایج تحلیل های دینامیکی ضریب اطمینان دینامیکی و شبه استاتیکی بحرانی ترین گوه مستعد لغزش محاسبه شده است. تغییر مکان ماندگار بحرانی-ترین گوه لغزشی محاسبه گردیده و سپس ضرایب اطمینان محاسبه شده در مراحل قبل با یک دیگر مقایسه شد و برای تراز های مختلف آب مخزن، ضریب شتاب افقی متغیر در ارتفاع سد با استفاده از روشی پیشنهادی بررسی شد.

تحقیقات متعدد نشان می دهند، آب زیرزمینی موجود در لایه های زمین هنگام زمین لرزه و پیش از آن دچار تحولات فیزیکی و شیمیایی می شود که دستگاه های اندازه گیری آن ها را ثبت می کند و با عنوان پیش نشانگرهای زمین آب شناختی یاد می شود. هم چنین طبق بررسی های انجام شده، امواج میدان الکترومغناطیس زمین هنگام زمین لرزه و حتی در بازه زمانی پیش از آن دچار نوساناتی می شود که به آن ناهنجاری های مغناطیسی گفته می شود. این دسته از ناهنجاری ها در حوزه دانشی زلزله به عنوان پیش نشانگر زمین مغناطیس شناخته می شوند. بنابراین هدف از انجام این بررسی امکان سنجی ایجاد ارتباط بین دو دسته از پیش نشانگرهای زلزله (پیش نشانگرهای زمین آب شناختی و زمین مغناطیس) است. در این تحقیق، مجموعه ای از آزمایش ها به منظور بررسی اثر میدان های مغناطیسی در مشخصات فیزیکی و شیمیایی آب شامل، هدایت الکتریکی، کل مواد جامد محلول در آب و ارتفاع سطح آب، در راستای استفاده در پیش بینی کوتاه مدت و میان مدت زلزله طراحی و اجرا شد. تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش با استفاده از آزمون های آماری نشان می دهد که با ضریب اعتماد 95 درصد، ارتباط معنی دار بخشی میان میدان های مغناطیسی (پیش نشانگر زمین مغناطیس) و مشخصات فیزیکی و شیمیایی آب (پیش نشانگر آب شناختی) وجود دارد.

در این تحقیق از طریق مدل سازی در شبکه های عصبی مصنوعی، پیش بینی مقاومت بتن حاوی سنگ دانه های مختلف با استفاده از آزمون های غیرمخرب (آلتراسونیک) انجام شد. بدین منظور ابتدا مصالحی با ویژگی های متفاوت گردآوری و خواص آن ها در آزمایشگاه به روش های مخرب و غیرمخرب تعیین شده است. نکته مهم این تحقیق، استفاده از سنگ دانه های مختلف با خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی متفاوت و هم چنین استفاده از دو آزمون غیرمخرب استاتیکی و دینامیکی است که به ترتیب مقاومت تک محوری و سرعت موج فشاری است. بنابراین مدل سازی شامل نمونه های مختلفی است و فضای پیش بینی نیز در برگیرنده روش های ایستا و پویا است. نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی نه تنها سبب افزایش دقت می شود بلکه باعث کاهش حجم محاسبات و هم چنین تاثیر زیادی در کاهش زمان محاسبه خواهد شد.

در پژوهش حاضر پهنه بندی خطر زمین لغزش در حوضه سد لتیان با استفاده از چهار روش تحلیل سلسله مراتبی(AHP) ، تراکم سطح، شاخص هم پوشانی و ارزش اطلاعاتی انجام شده است. بر اساس مطالعات، نه پارامتر لیتولوژی، فاصله از آبراهه، فاصله از گسل، فاصله از جاده، شیب و جهت شیب، ارتفاع، زاویه اصطکاک مواد تشکیل دهنده و کاربری اراضی به عنوان مهم ترین پارامترهای احتمالی موثر در وقوع زمین لغزش های منطقه، تشخیص داده شدند. با انطباق لایه های اطلاعاتی این عوامل بر نقشه زمین لغزش های قدیمی منطقه بررسی شده در محیط GIS، اثر هر یک از این عوامل در رخداد زمین لغزش ها ارزیابی شد و در نهایت نقشه های پهنه بندی خطر زمین لغزش با استفاده از هفت پارامتر موثر، تهیه شدند. این نقشه ها نشان می دهند که نواحی با پتانسیل خطر بسیار زیاد برای زمین لغزش، عمدتا در سه ناحیه شرق، مرکز و غرب مرز پایینی محدوده بررسی واقع شده اند. نکته قابل توجه آن است که از این سه ناحیه، دو ناحیه مرکزی و غربی در مرز مخزن سد لتیان قرار دارند. عمل کرد چهار روش پهنه بندی، با استفاده از شاخص های موجود ارزیابی شدند. نتایج نشان می دهد که به ترتیب روش های تراکم سطح و شاخص هم پوشانی کارایی نسبی بهتری در پهنه بندی خطر زمین لغزش در منطقه بررسی شده دارند.

از چالش های حفاری مکانیزه، سایش زیاد و پیش بینی نشده ابزار برش در برخی پروژه های احداث تونل است. این مساله علاوه بر افزایش هزینه، زمان حفاری را هم از طریق نیاز بیش تر به تعمیر و نگه داری اجزای ماشین، افزایش می دهد. به منظور دست یابی به دید مناسبی از رابطه بین پارامترهای اپراتوری ماشین حفار با پدیده مورد نظر، دستگاه آزمایشگاهی جدیدی در آزمایشگاه زمین شناسی مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد طراحی و ساخته شده است. در این مقاله نتیجه حاصل از آزمایش نمونه های سیلیسی به عنوان نمونه های با سختی زیاد و فراوان در طبیعت با دستگاه مذکور ارائه شده است. برای این منظور 36 آزمایش با مقادیر متغیر سربار و سرعت چرخش در زمان های متفاوت روی ماسه درشت سیلیسی انجام شد. نتایج حاصل نشان می دهد که بین استهلاک سایشی ابزار برشی و زمان، فشار سربار و سرعت چرخش، رابطه مستقیم وجود دارد به گونه ای که این رابطه مستقیم، در مورد تاثیر سربار و سرعت چرخش خطی، و در مورد تاثیر زمان لگاریتمی است.

در این مقاله پارامترهای موثر بر رفتار لوله های مدفون از جمله طول مهاری، زاویه اصطکاک داخلی خاک، زاویه عبوری لوله و میزان جابه جایی گسل نرمال بررسی شده است. برای مدل سازی لوله و خاک اطراف آن، از مدل تیر- فنر غیرخطی و برای مدل سازی خاک نیز از شبیه سازی آن با فنرهای غیرخطی در سه جهت محوری، جانبی و عمودی استفاده شده است. پس از تعیین طول مهاری مناسب، تاثیر نوع خاک بر حسب تغییر زاویه اصطکاک بررسی شد که نتایج نشان داد با افزایش زاویه اصطکاک داخلی خاک، میزان کرنش بیشینه و مقادیر نیرو و لنگر افزایش می یابند. مقایسه لنگر خمشی برای زوایای اصطکاک 20 و 40 درجه بیان گر افزایش حدود 30 درصدی است. هم چنین نتایج نشان داد با افزایش زاویه عبوری تا حدود 55 درجه، مقادیر کرنش های بیشینه روند نزولی داشته و پس از آن کرنش بیشینه با افزایش زاویه افقی افزایش می یابد که این میزان برای زاویه افقی 85 درجه 2 برابر زاویه 55 درجه است. با توجه به نتایج می توان اشاره کرد که با تغییر زاویه عبوری لوله از گسل و انتخاب زاویه مناسب عبوری می توان از به وجود آمدن کرنش های اضافی در لوله های مدفون، جلوگیری کرد. از این رو، با بهینه کردن عوامل تاثیرگذار بر رفتار لوله های مدفون عبوری از گسل می توان از خرابی لوله ها هنگام زمین لرزه جلوگیری به عمل آورد.