زمین شناسی مهندسی
سال:1399 | دوره:13 | شماره:3 |تعداد مقالات:7

بررسی و تعیین خصوصیات اصطکاکی پسماند سطوح سنگی در طراحی و احداث سازه های سنگی در یا بر روی توده سنگ اهمیت فراوانی دارد. تریبومترها ابزارهایی هستند که برای اندازه گیری ویژگی های اصطکاکی انواع سطوح در حال تماس به کار می روند. در این تحقیق نتایج تعدادی آزمایش برش مستقیم که بر روی درزه های آهکی از جنس مرمریت و تراورتن اجرا شدند مورد تجزیه تحلیل قرار گرفتند. در هریک از این نمونه های سنگی، دو سری درزه، یکی درزه های کششی با زبری طبیعی در ابعاد استاندارد (بر اساس ISRM) و دیگری درزه های صاف و تخت در دامنه ابعاد 1 سانتی متر مربع تا 25 سانتی متر مربع ایجاد شدند. نتایج به دست آمده از مرحله پسماند آزمایش ها جمع آوری شده و مورد بررسی قرار گرفتند. یافته ها بیانگر آن است که مقاومت برشی پسماند سطوح سنگی آهکی تحت شرایط تنش و نرخ برش ثابت، تقریبا مستقل از اندازه تماس هستند. بعلاوه تحت شرایط تنش و نرخ برش یکسان در محل های تماس بین سطوح سنگی، مقاومت برشی پسماند درزه-های آهکی زبر با ابعاد استاندار تقریبا با ضریب اصطکاک پسماند بدست آمده از سطوح صاف اره بر شده از همان سنگ با ابعاد کوچکتر برابر است. در نهایت با تکیه بر یافته های تحقیق و نتایج به دست آمده از مطالعات پیشین، پیشنهاد شد تا از تریبومترها در اندازه گیری مقاومت برشی پسماند سطوح سنگی تحت تماس های نقطه ای و جابجایی برشی 5 الی 20 میلیمتر بهره گرفته شود. در نهایت نیز یک طرح مفهومی برای ساخت نوعی تریبومتر مخصوص اندازه گیری اصطکاک سطوح سنگی پیشنهاد شد.

در پژوهش حاضر مدلسازی مصنوعی دوبعدی و سه بعدی اهداف معرف ساختارهای زمین شناسی متداول با Encom ModelVision انجام شد. در این راستا تاثیر عوامل مختلف همانند جنس، اندازه و ابعاد، عمق دفن و شکل هندسی توده و نیز فواصل برداشت پروفیلی بر روی پاسخ توده های مغناطیسی به شکل کروی، بیضوی و خطی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدلسازی مصنوعی داده ها نشان داد که مطابق انتظار، شدت میدان مغناطیسی با اندازه و ابعاد توده های مدفون، رابطه مستقیم و با عمق دفن توده، رابطه عکس دارد. همچنین برای توده های به شکل چندضلعی دلخواه منتظم و غیرمنتظم، بیضوی و استوانه قایم، پاسخ مغناطیسی توده تا حدود زیادی از شکل هندسی آن تبعیت می کند. براساس بررسی تاثیر فواصل برداشت پروفیلی بر روی توده های با اشکال کروی، بیضوی و خطی، بین فواصل برداشت پروفیلی و نسبت ارتفاع به نصف عرض بی هنجاری مغناطیسی، روابط ریاضی خطی ساده با ضریب همبستگی بالا به دست آمد که این روابط می توانند در عمل برای پی جویی و اکتشاف مقدماتی مورد استفاده قرار گیرند. نتایج پژوهش از طریق برداشت های میدانی بر روی لوله های فلزی مدفون در محوطه دانشگاه صنعتی اراک نیز نشان داد که علیرغم انتخاب فواصل ایستگاهی ثابت و کوچک (یک متر) و اعمال تبدیل ها و فیلترهای مناسب بر روی داده ها توسط نرم افزار Geosoft Oasis montaj، بطورکلی با کاهش تعداد پروفیل ها (افزایش فواصل بین پروفیلی)، پاسخ لوله های فلزی مدفون، پهن تر و ضعیف تر می شود، بگونه ای که در برخی موارد روند بی هنجاری ها به طورکلی تغییر کرده و حتی تشخیص نوع هدف غیرممکن است.

خوردگی از عوامل مخربی است که آسیب زیادی را به آرماتور داخل بتن می رساند و خسارات جبران ناپذیری را برای اقتصاد کشور ایجاد می کند. نفوذ یون کلر در بتن یکی از مهم ترین عوامل موثر برخوردگی بتن می باشد. ازاین رو لازم است که با شناسایی درست خصوصیات بتن با استفاده از روش های مناسب به مقابل با خوردگی پرداخته شود. در این تحقیق به ارزیابی تاثیر اضافه کردن زیولیت (0، 10 و 15 درصد) به بتن بر روی مقاومت تراکمی و میزان نفوذ یون کلر در بتن پرداخته شده است. با توجه به آزمایش ها انجام شده، با اضافه کردن زیولیت، در آغاز مقاومت تراکمی بتن کاهش می یابد ولی پس از گذشت 90 روز، مقاومت تراکمی افزایش می یابد و با مقاومت نمونه های شاهد تقریبا برابر می شود. همچنین زیولیت میزان نفوذ یون کلر در بتن را به طور متوسط 30% (در مقایسه با نمونه شاهد) کاهش می دهد. در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده می توان بیان کرد که با استفاده از 10% زیولیت، خواص بتن بهبود می یابد.

شکنندگی و مدول چقرمگی سنگ ها از جمله خصوصیات ذاتی آن هاست که نقش تعیین کننده ای در عملیات حفاری سنگ ها دارند. در این پژوهش خواص مکانیکی سنگ های گرانیت، گرانودیوریت، دولومیت، هورنفلس و مرمر در محدوده پروژه تونل انتقال آب گلاس در حاشیه شهرستان نقده مطالعه شده است. با بهره گیری از سطح زیر منحنی تنش-کرنش و هم چنین خواص مقاومتی سنگ های مذکور، 13 شاخص شکنندگی و مدول چقرمگی محاسبه شده است. روابط آماری بین شاخص های شکنندگی با مدول چقرمگی نشان دهنده ارتباط قوی بین شاخص شکنندگی B3 (ضرایب تعیین 83/0 R2 = و 46/5 = RMSE) و شاخص شکنندگی B4 (ضرایب تعیین 83/0R2 = و 85/3 = RMSE) با مدول چقرمگی سنگ ها است. رابطه آماری بین مدول چقرمگی سنگ و انرژی ویژه برش نشان دهنده ارتباط قوی (85/0R2 =) بین این دو پارامتر می باشد. به طوری که با افزایش مدول چقرمگی، میزان انرژی ویژه برش سنگ افزایش می یابد. در این تحقیق با استفاده از مدول چقرمگی سنگ ها، مقدار انرژی ویژه برش آن ها تخمین زده شده است.

چرخه های ذوب و انجماد یکی از مهمترین عوامل هوازدگی فیزیکی سنگ ها است که می تواند به شدت دوام طولانی مدت و عمر سرویس دهی سنگ های ساختمانی را تحت تاثیر قرار دهد. به منظور ارزیابی دوام طولانی مدت سنگ ها در برابر چرخه های ذوب و انجماد می توان از دو پارامتر ثابت تخریب (λ ) و شاخص نیمه عمر (N1/2) استفاده کرد. تعیین این دو پارامتر نیازمند انجام آزمایش ذوب و انجماد است که فرآیندی سخت، زمان بر و پر هزینه است. لذا توسعه مدل هایی غیر مستقیم به گونه ای که بتوان این دو پارامتر را بدون انجام آزمایش ذوب و انجماد تخمین زد، می تواند در ارزیابی دوام طولانی مدت سنگ ها به طور سریع و با هزینه کمتر مفید واقع شود. در این مقاله با بررسی سرعت موج فشاری (Vp) سنگ ها طی فرآیند ذوب و انجماد برای 22 نوع از سنگ های ساختمانی کربناته ایران، دو پارامتر λ و N1/2 تعیین شدند. سپس بر اساس داده های به دست آمده و با استفاده از دو تکنیک تحلیل رگرسیون و درخت طبقه بندی و رگرسیون (CART) مدل هایی برای پیش بینی این دو پارامتر توسعه داده شد. نتایج نشان داد که مدل های توسعه یافته بر اساس تکنیک CART، دقت و صحت بالاتری نسبت به مدل های رگرسیونی دارند. این مدل ها قادر هستند بر اساس تخلخل اولیه سنگ پیش بینی قابل قبولی از λ و N1/2 ارایه دهند.

تحلیل لرزه ای سدهای خاکی و سنگریزه ای، عموما با دو روش شبه استاتیکی و دینامیکی انجام می گیرد. هرچند که روش شبه استاتیکی با کاربرد آسان و فرضیات ساده، ایمنی سد را ارایه می دهد؛ اما بعضا ممکن است به نتایج غیر ایمن و غیر اقتصادی منجر گردد. در مطالعه حاضر از قاعده میرایی رایلی در محاسبات تنش و کرنش سد خاکی آزادی پس از پایان مرحله ساخت و در حالت تراوش پایدار و از دو تحلیل استاتیک و دینامیک به صورت غیر خطی استفاده شده است. همچنین از مدل رفتاری ساده الاستوپلاستیک مبتنی بر معیار موهر-کولمب در نرم افزار آباکوس استفاده شده است. مقایسه نتایج تحقیق نشان می دهد که در هر دو تحلیل بیشترین کرنش هسته سد آزادی در بالای هسته و بیشترین تنش در هنگام زلزله در قسمت کف اتفاق افتاده است. همچنین تنش در حالت دینامیکی نسبت به استاتیکی در جهت σ xx 49%، در جهت σ xy 30% و در جهت σ yy 28% بیشتر است. در تراز کف حداکثر تنش پوسته %29، در تراز میانی %68 و در تراز بالا %72 بیشتر از هسته است.

به منظور شناسایی رفتار طبیعی سنگ ها در شرایط رطوبتی مشابه با رطوبت واقعی، معمولاً از دو روش اشباع سازی، تحت فشار اتمسفر و یا تحت فشار خلاء استفاده می گردد. در به کارگیری روش فشار خلاء، مقادیر دو پارامتر فشار خلاء (Pvac) و زمان خلاء (Tvac) از پارامترهای موثر بر اشباع سازی نمونه ها می باشند. در این مطالعه روش اشباع سازی سنگ، به ویژه سنگ های انحلال پذیر مانند ژیپس-انیدریت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این بررسی بر حسب حساسیت سنجی برای چهار پارامتر فشار خلاء خشک (Pvac(dry))، فشار خلاء تر (Pvac(wet))، زمان خلاء خشک و زمان خلاء تر ((Tvac(wet), Tvac(dry) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش Pvac(wet)، درصد جذب آب افزایش یافته و به طور کلی نمونه ها بعد از چهار روز اعمال خلاء تر به بیش از 95 درصد از افزایش وزن نهایی خود خواهند رسید و در عمل می توان آنها را اشباع کامل در نظر گرفت. اگر قبل از فشار خلاء تر، فشار خلاء خشک به نمونه ها اعمال گردد، افزایش وزن بیشتر نمونه ها بعد از افزودن فشار خلاء تر به وقوع خواهد پیوست. نتایج این پژوهش نشان که اعمال 5/0-آتمسفر فشار خلاء خشک به مدت 5 ساعت و متعاقبا اعمال 5/0-آتمسفر فشار خلاء تر به مدت 96 ساعت، موجب حصول نتیجه ایده آلی در اشباع سازی این گونه سنگ ها خواهد گردید. متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد. لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.