زمین شناسی مهندسی
سال:1399 | دوره:14 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

بررسی شکست توده های سنگی، همواره مورد توجه مهندسان عمران، معدن و مکانیک بوده است. چنان چه در قطعات سنگی، ترکی وجود داشته باشد، اهمیت موضوع شکست قطعات سنگی را دوچندان می کند. در این راستا، از چقرمگی شکست به عنوان یکی از خواص مکانیکیِ مواد سنگی برای تخمین استحکام سازه های سنگی ترک دار استفاده می شود. مقدار چقرمگی شکست، با انجام آزمایش های استاندارد روی قطعات ترک دار سنگی محاسبه می شود. یکی از نکات مهم در محاسبه ی مقدار چقرمگی شکست، ابعاد قطعه ی آزمایش شده است. ضخامت قطعه به عنوان بُعد خارج صفحه ای، نقش مهمی در مقدار چقرمگی شکست دارد که کم تر به آن توجه شده است. بنابراین، در این مقاله، اثرات ضخامت در مقدار چقرمگی شکست قطعات سنگی هم در حالت بارگذاری مود I و هم در حالت بارگذاری مود II به صورت آزمایشگاهی بررسی می شود. برای این منظور، از قطعه ی نیم دیسک با ترک لبه ای تحت بار خمشی متقارن و نامتقارن استفاده شده است. قطعات آزمایش شده دارای شعاع ثابت و ضخامت های متغییر است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که با افزایش ضخامتِ قطعه، مقدار چقرمگی شکست تا ضخامت خاصی روند صعودی دارد، اما بعد از آن ضخامتِ خاص، روند کاهشی پیدا می کند. اختلاف مقادیر چقرمگی شکست در روند کاهشی، زیاد نبوده و می توان مقدار تقریباً ثابتی برای چقرمگی شکست در نظر گرفت. هم چنین، انحنای مسیر رشد ترک در حالت مود II خالص با افزایش ضخامت قطعه بیش تر می شود.

در این پژوهش، تأثیر شکل موج و فرکانس بارگذاری روی پارامترهای دینامیکی خاک های ماسه ای خشک از قبیل مدول برشی (G) و ضریب میرایی (D) بررسی شده است. یک سری آزمایش میز لرزه 1g روی ماسه خشک فیروزکوه انجام شد. نمونه های خاک با دانسیته ی نسبی صفر تحت سه نوع بارگذاری مستطیلی، سینوسی و مثلثی در فرکانس های 5/.، 1، 2، 3، 5، 7 و 9 هرتز و تحت شتاب ورودی g1/0و g3/0 قرار گرفتند. نتایج نشان داد که برای هر نوع بارگذاری، افزایش در فرکانس باعث افزایش در مقادیر مدول برشی و نسبت میرایی می شود. هم چنین با افزایش کرنش برشی مدول برشی خاک کاهش یافته ولی نسبت میرایی افزایش می یاید. نمونه های خاک تحت بارگذاری مستطیلی بیش ترین مقدار و تحت بارگذاری مثلثی کم ترین مقدار مدول برشی و نسبت میرایی را از خود نشان می دهند. در حالت کلی، تأثیر شکل موج مستطیلی روی G و D بیش تر از دو شکل موج دیگر است.

خاک های واگرا از جمله خاک های مشکل آفرین است و در سازه های آبی نظیر سدهای خاکی و کانال های آبیاری باعث ایجاد صدمات و تخریب های موضعی بسیاری می شوند. از روش های تثبیت خاک های واگرا افزودن سرباره کوره های ذوب فلزات و آهک است. در این پژوهش، خاک رس با خمیری کم برای بهبود واگرایی، مقاومت برشی و خواص خمیری با 1 و 2 درصد آهک و سرباره با مقادیر 5/0، 1، 3 و 5 درصد وزنی ترکیب شده است. نمونه ها به مدت 1 روز در دما و رطوبت ثابت نگه داشته شده و سپس روی آن آزمایش برش مستقیم، مقاومت تک محوری و پین هول انجام شده است. از نتایج حاصل از این آزمایش ها مشاهده شد که با وجود واگرایی نمونه اولیه خاک با نشانه D1 در آزمایش پین هول، نمونه حاوی 2 درصد وزنی آهک و 5 درصد وزنی سرباره غیرواگرا با نشانه ND2 طبقه بندی شده است. نتایج آزمایش برش مستقیم نشان داد که میزان چسبندگی برای نمونه های تثبیت شده با %1 آهک از 238/0 کیلوگرم بر سانتی مترمربع برای نمونه بدون سرباره، به ترتیب به 251/0، 373/0، 41/0 و 48/0 کیلوگرم بر سانتی مترمربع به ازای افزودن 5/0، 1، 3 و 5 درصد سرباره افزایش یافته است. هم چنین میزان مقاومت تک محوری برای نمونه های تثبیت شده با %1 آهک از 0014/1 کیلوگرم بر سانتی مترمربع برای نمونه بدون سرباره، به ترتیب به 0616/1، 0782/1، 2127/1 و 2246/1 کیلوگرم بر سانتی مترمربع به ازای افزودن 5/0، 1، 3 و 5 درصد سرباره افزایش یافت. نتایج آزمایش های تعیین حدود اتربرگ بیان گر آن است که با افزایش سرباره و آهک، حد روانی و نشانه خمیری کاهش می یابد و موجب بهبود خصوصیات خمیری خاک می شود. با توجه به نتایج مشاهده شده می توان گفت که استفاده از سرباره به عنوان محصول فرعی صنایع ذوب آهن به صورت جای گزین درصدی از آهک مصرفی به منظور کاهش پتانسیل واگرایی خاک رسی مؤثر است.

بحث درباره ی مدل سازی اندرکنش خاک-گروه شمع به دلیل تعداد زیاد پارامترهای دخیل در آن یکی از مباحث پیچیده و البته مورد توجه محققان در سال های اخیر بوده است که به روش های مختلف به آن پرداخته اند. در سال های اخیر روش شبکه ی عصبی مصنوعی در بسیاری از مسائل مرتبط با مهندسی ژئوتکنیک از جمله مسائل مرتبط با شمع ها استفاده شده است. در این پژوهش پاسخ دینامیکی گروه شمع-خاک زیر یک پل تک پایه با درنظرگیری اثر اندرکنش خاک-سازه به روش تحلیلی محاسبه شد. به علاوه یک مدل شبکه عصبی با استفاده از مدل چند لایه پیشخور برای پیش بینی سختی اندرکنشی گروه شمع-خاک واقع در خاک دانه ای در نظر گرفته شد. هم چنین تأثیر پارامترهای مختلف بر محاسبه ی مقدار سختی اندرکنشی گروه شمع-خاک بحث و بررسی شد. در نهایت با توجه به مقدار ضریب تبیین 99/0 و کم ترین میزان مربعات خطای 00000088/0 مدل شبکه عصبی ارائه شده می تواند یک ابزار قدرتمند برای پیش بینی میزان سختی اندرکنشی گروه شمع-خاک و طراحی بهینه ی گروه شمع برای دست یابی به طول و قطر بهینه ی شمع ها و کاهش هزینه ی مربوط به تجهیزات حفاری باشد.

پسماند از تولیدات غیرقابل اجتناب هر جامعه و مدیریت پسماند یکی از نیازهای اصلی آن جامعه است. از این رو استقرار سامانه مدیریت پسماند ضروری است. در سیستم مدیریت مواد زائد جامد، با توجه به میزان تولید و ترکیب پسماند گزینه های مختلفی برای مدیریت آن وجود دارد. ارزیابی اثرات زیست محیطی چرخه ی حیات این گزینه ها نقش به سزایی در کاهش و حل مشکلات مدیریت خدمات شهری به عهده دارد. هدف از این پژوهش مقایسه ی سناریوهای مختلف مدیریت پسماند در شهرستان سیرجان و انتخاب سناریو برتر با رویکرد ارزیابی چرخه حیات است. بدین منظور 4 سناریو در نظر گرفته شد و فهرست نویسی چرخه حیات در هر سناریو به کمک مدل یک پارچه پسماند (IWM-2) انجام شد. نتایج به دست آمده از فهرست نویسی به 5 طبقه اثرشامل مصرف انرژی، گازهای گلخانه ای، گازهای اسیدی، مه دود فتوشیمیایی، خروجی های سمی تخصیص داده شد. مقادیر فهرست شده در فاکتورهای ویژگی سازی ضرب شد و شاخص اکولوژیکی برای هر یک از سناریوها به دست آمد. با مقایسه سناریوها از نظر زیست محیطی، سناریوی دوم (4/68 درصد کمپوست، 2/19درصد بازیافت، 4/12درصد لندفیل) به عنوان گزینه ی برتر دفع پسماند شهری شهرستان سیرجان انتخاب شد.

هدف اصلی این تحقیق، تولید نقشه های حساسیت زمین لغزش برای محدوده ی قطعه ی 5 راه آهن اردبیل میانه و تأثیر آن بر شریان های حیاتی و ثانیاً تجزیه و تحلیل مهم ترین عوامل تأثیرگذار در افزایش خطر زمین لغزش است. در این پژوهش از سه روش منطق فازی، مثلث سلسله مراتبی فولر و تحلیل سلسله مراتبی فازی (F-AHP) استفاده شده است. روش های مذکور از روش های تحلیل تصمیم گیری چندمعیاره به منظور ارزیابی علمی نواحی مستعد زمین لغزش در محدوده ی قطعه ی 5 راه آهن اردبیل میانه است. برای انجام تحقیق معیارهای اصلی در قالب لایه های اطلاعاتی شناسایی شده و برای تلفیق استفاده شدند. سپس برای تعیین میزان استعداد محدوده ی بررسی شده نسبت به رخداد زمین لغزش براساس روش منطق فازی، مثلث سلسله مراتبی فولر و سلسله مراتبی فازی (F-AHP) اقدام به پهنه بندی شده است. نهایتاً، عملکرد روش های مختلف در تولید نقشه های حساسیت زمین لغزش با استفاده از شاخص های صحت سنجی "جمع مطلوبیت "، "درصد منطقه بحرانی" و منحنی مشخصه عملکرد سیستم با یک دیگر مقایسه شد تا روش مطلوب و کاربردی برای محدوده ی قطعه ی 5 راه آهن اردبیل میانه به منظور مدیریت خطر زمین لغزش تعیین شود. در نهایت با تلفیق داده ای متناسب با وزن های استخراج شده، نسبت به تهیه نقشه پهنه بندی زمین لغزش اقدام شد. نتایج تحقیق حاضر در شناسایی نسبت محاطرات محیطی و آسیب پذیری این محور تبادلاتی نقش مهمی داشته و می تواند راهگشای برنامه ریزان و تصمیم گیران برای کاهش نسبت خسارات و مدیریت بحران استفاده شود.

استفاده از افزودنی ها در تثبیت خاک همواره مورد توجه محققان بوده است. در این مقاله تأثیر نانورس به عنوان یک افزودنی جدید، در کنار آهک که یکی از افزودنی های قدیمی در تثبیت خاک به شمار می رود، بر رفتار خاک بررسی شده است. درصدهای مختلف نانورس و آهک بر خاک رسی افزوده می شود و تأثیر آن بر درصد رطوبت بهینه، بیشینه دانسیته خشک، مقاومت تک محوری، حدود اتربرگ و خاصیت خود ترمیمی خاک ها بررسی می شود. پژوهش های انجام شده حاکی از آن است که اضافه کردن آهک باعث کاهش دانسیته ی خشک خاک می شود این در حالی است که افزودن نانورس سبب افزایش این پارامتر در خاک های رسی می شود. افزودن آهک تأثیر زیادی بر افزایش چسبندگی دارد و بر افزایش زاویه ی اصطکاک تأثیر چشم گیری ندارد این درحالی است که نانو مواد علاوه بر اینکه چسبندگی را افزایش می دهد، سبب افزایش زاویه ی اصطکاک خاک نیز می شود. نکته مهم و قابل تمرکز در این کار تأثیر چشم گیر نانو مواد بر خاصیت خود ترمیمی خاک رس است. با افزودن 2 درصد نانورس به خاک با گذشت 24 ساعت از ایجاد صفحه گسیختگی در خاک، مصالح قادر هستند حدود 80 درصد مقاومت اولیه ی خود (زمانی که هیچ افزودنی ندارد) را به دست آورند.