زمین شناسی مهندسی
سال:1399 | دوره:13 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

روش سنتی چالزنی و انفجار با توجه به انعطاف پذیری زیاد آن، مناسب ترین انتخاب به منظور حفاری تونل های کوتاه و مقاطع متغیر می باشد. یکی از پارامترهای مهم در طراحی و اجرای الگوهای آتشکاری تونل، تعیین حفاری ویژه آن است؛ حفاری ویژه، به متراژ حفاری لازم برای حفر واحد حجم سنگ اطلاق می شود؛ ارایه ی مدل مناسب تخمین حفاری ویژه در تکمیل طراحی الگوی چالزنی و انفجار و در کنترل و مدیریت پروژه حایز اهمیت است. در تحقیق حاضر بر مبنای نتایج ثبت شده از 41 سری داده مربوط به حفر چهار رشته تونل در کشور هند، اقدام به مدل سازی تخمین حفاری ویژه صورت گرفته است؛ برای این منظور از رگرسیون چند متغیره خطی و الگوریتم ماشین بردار پشتیبان مبتنی بر تابع کرنل چندجمله ای ساده، به عنوان ابزارهای کاربردی استفاده شده است. در مدلسازی پیشنهادی، شاخص کیفیت توده سنگ، سرعت امواج طولی در سنگ، سطح مقطع تونل، ماکزیمم طول چال انفجاری و شاخص جفت شدگی چال انفجاری، به عنوان پارامترهای مستقل (ورودی مدل) در نظر گرفته شده اند. نتایج مدلسازی عملکرد ماشین بردار پشتیبان، با حداقل خطا را تایید میکند؛ مقادیر ضریب تعیین R2 برای هردو سری داده آموزش و آزمون ماشین بردار پشتیبان، برابر 0/98 بدست آمده است؛ این ضریب برای رگرسیون خطی نیز برابر 0/91 حاصل شده است. علی رغم برتری نسبی ماشین بردار پشتیبان، نتایج روش رگرسیون نیز کارا بوده و رابطه ی مبتنی بر آن نیز به عنوان یک گزینه ی دردسترس پیشنهاد می شود.

خاک مسلح ژیوسنتتیکی به عنوان یکی از روش های سریع و اقتصادی پایدارسازی شیروانی ها و احداث دیوارهای حایل شناخته می شود. در این تحقیق با استفاده از مدلسازی سانتریفوژ، رفتار دیوارهای خاک مسلح شده با ژیوتکستایل با ارتفاع نسبتا بلند و شیب (5 قایم به 1 افقی) تحت اثر سربار خارجی مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور 3 نمونه شیب خاک مسلح به ارتفاع 35 سانتی متر با مقیاس 1: 30 و یک مدل بدون مسلح کننده ساخته و پس از رسیدن به شتاب g30 در دستگاه سانتریفوژ تحت بارگذاری قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد، ظرفیت باربری پی های قرار گرفته بر روی کوله های خاک مسلح ارتباط کاملا مستقیمی با شکل پی داشته و برای پی های با عرض یکسان هرچقدر شکل پی از نوع مربع به نوع نواری تغییر یابد (طول پی افزایش یابد) از میزان باربری نهایی آن کاسته خواهد شد. با بررسی المان های مسلح کننده خاک در لایه های مختلف، مشخص گردید که بیشترین میزان خرابی ژیوتکستایل مربوط به حالتی است که تحت بار نواری بوده و کمترین تخریب مربوط به بارگذاری با سطح مقطع مربعی می باشد.

دوام بتن متاثر از عوامل مختلفی مانند اجزا تشکیل دهنده آن، عمل آوری، محیط قرارگیری و مدت سرویس دهی می باشد. واکنش زایی قلیایی ایجادشده درون بتن و فشار انبساطی و ترک دار شدن ناشی از واکنش مخرب تشکیل ژل سیلیسی-قلیایی می تواند به کوتاه تر شدن عمر بتن منجر شود. واکنش زایی قلیایی یک واکنش تدریجی می باشد که می تواند بین محلول منفذی قلیایی بتن و انواع مختلفی از سنگ دانه ها روی دهد. شناخت رفتار سنگ دانه به عنوان اصلی ترین تشکیل دهنده بتن در شناخت مکانیسم واکنش زایی قلیایی، کاهش پتانسیل واکنش زایی و حتی جلوگیری از آن ضروری می باشد. همه سنگ دانه ها در برابر واکنش زایی قلیایی آسیب پذیر نمی باشند بنابراین شناسایی سنگ دانه های آسیب پذیر و انتخاب سنگ دانه های با واکنش زایی کمتر در ساخت بتن می تواند درنهایت منجر به کم شدن و جلوگیری از خسارت های ناشی از واکنش زایی قلیایی شود. هدف این تحقیق ارزیابی آسیب پذیری چهار سنگ دانه مورداستفاده در بتن شامل: گرانیت، ریوداسیت، آهک و دولومیت می باشد. این مطالعه تحت شرایط تسریع شده بر اساس استاندارد ASTM C1260 و شرایط دمای اتاق انجام شد. آنالیز نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی همراه با پراش کننده انرژی (SEM/EDX)، میکروسکوپ نوری، آنالیزهای XRD و XRF انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد که سنگ دانه های ریوداسیتی و آهکی دارای پتانسیل واکنش زایی می باشند درحالی که سنگ دانه های دولومیتی و گرانیتی موردمطالعه فاقد واکنش زایی بوده اند.

حجم روز افزون نخاله های حاصل از تخریب ساختمانها و بافت های فرسوده شهری، مشکلات فراوانی را در شهرهای بزرگ به وجود آورده است. در صورت بازیافت این نخاله ها و استفاده از آن ها در کاربردهای ساختمانی، علاوه بر صرفه جویی در هزینه های پروژه های ساختمانی، در بهبود شرایط محیط زیست به طور قابل توجهی موثر خواهد بود. این نوع نخاله ها را می توان در بسیاری از پروژه ها، خصوصا در پروژه های راهسازی، خاکریزی دیوارهای وزنی، محوطه سازی و معابر مورد استفاده قرار داد. در این تحقیق یک گود که با استفاده از نخاله پایدارسازی شده، مورد مطالعه قرار گرفته است. گود مذکور در جنوب غرب تهران و در غرب رودخانه کن واقع شده است. جنس مصالح تشکیل دهنده دیواره گود شن و ماسه با مقادیر سیلت و رس بوده که از نظر زمین شناسی در گروه آبرفتهای C تهران طبقه بندی می شود. در تحقیق حاضر با استفاده از آنالیز برگشتی و با توجه به ابعاد گود، پارامترهای مهندسی مصالح دیواره گود، تعیین شد. به منظور تعیین پارامترهای مهندسی نخاله های ساختمانی یک خاکریز آزمایشی از نخاله های مذکور به طول، عرض و ارتفاع به ترتیب 500، 8 و 0. 5 متر اجرا و با استفاده از غلطک ویبره، متراکم شد. سپس با انجام آزمایشهای دانسیته در محل، بارگذاری صفحه و کاوشگر دینامیکی بر روی خاکریز، پارامترهای مهندسی نخاله های ساختمانی تعیین گردید. با انجام مدل سازی با استفاده از نرم افزار Geo-Slope تحلیل پایداری گود و خاکریز در شرایط مختلف انجام شد. نتایج نشان می دهد که خاکریز مذکور قادر است پایداری دیواره گود را با توجه به مقادیر مجاز ضریب اطمینان تامین کند. با توجه به مشاهدات و برداشت های میدانی از آنجا که تنوع و تغییرات در نخاله های ساختمانی زیاد است به منظور کنترل کیفیت و حصول اطمینان از مناسب بودن مصالح و روش اجرا، دستورالعمل اجرایی برای استفاده از این مصالح جهت خاکریزی پیشنهاد گردید. نتایج این تحقیق نشان می دهد برخلاف رویه معمول، نخاله های ساختمانی، یه طور قابل توجهی می توانند در کاربردهای مهندسی قابل استفاده باشند.

هدف از این پژوهش، تحلیل الگوهای شکست ماسه سنگ های دوران مزوزوییک و سنوزوییک استان مرکزی با توجه به تغییرات مقاومت فشاری آنها می باشد. برای این منظور، الگوهای شکست پنج تیپ مختلف از ماسه سنگ های با مقادیر مقاومت فشاری تک محوره (UCS) متفاوت حاصل از نتایج آزمایشگاهی و آنالیز عددی مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین در این مطالعه اثر الگوهای شکست بر روی مقاومت فشاری تک محوره کمی سازی گردید. برای انجام این پژوهش نمونه های بلوکی از ماسه سنگ های سازند های مختلف واقع در بخش شمالی استان مرکزی جمع آوری و براساس ویژگی های بافتی و کانی شناسی به پنج تیپ (تیپ های 1 تا 5) تقسیم گردیده و تحت آزمایش UCS قرار گرفتند. بررسی الگوهای شکست این ماسه سنگ ها در محدوده های مختلف مقاومتی نشان داد که در مقادیر پایین مقاومت، الگوی شکست عمدتا از نوع برشی ساده (Simple shear) می باشد که با افزایش مقاومت فشاری به نوع کششی چندگانه (Multiple extenssion) تغییر می یابد. الگوی غالب شکست برای تیپ های 1، 2 و 4 از نوع برشی ساده و برای تیپ های 3 و 5 از نوع کششی چندگانه می باشد. بررسی الگوهای شکست در بازه های مقاومتی مختلف برای کل نمونه های ماسه سنگی نشان داد که تا مقادیر 140 مگاپاسکال، الگوی شکست غالب از نوع برشی ساده و برای مقادیر بیش از 140 مگاپاسکال، الگوی شکست از نوع کششی چندگانه می باشد. همچنین در این مطالعه، الگوهای شکست نمونه های آزمایشگاهی با استفاده از نرم افزار PFC2D به صورت عددی شبیه سازی شدند و ملاحظه گردید که نتایج بدست آمده از مدل سازی عددی، همخوانی قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند.

چرخه های انجماد-ذوب یک هوازدگی طبیعی جدی برای پروژه های مهندسی سنگ و سازه های ساخته شده بر روی سنگ ها در مناطق کوهستانی می باشد. لذا ارزیابی کاهش پارامترهای ژیومکانیکی سنگ در اثر چرخه های انجماد-ذوب در این مناطق بسیار حیاتی است. در این تحقیق سرعت موج برشی و چگالی خشک نمونه های سنگ شیست بکر و هوازده (چرخه های انجماد-ذوب 7، 15، 40 و 75) دیواره معدن انگوران اندازه گیری شده است. در هر چرخه هوازدگی 5 نمونه مورد آزمایش قرارگرفته و محاسبات بر مبنای میانگین آن ها صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش تعداد چرخه های هوازدگی، مقدار سرعت موج برشی و چگالی خشک نمونه ها به صورت نمایی کاهش می یابد بطوریکه چرخه های اولیه انجماد-ذوب تاثیر کمتری بر روی خواص سنگ داشته است. با برازش نتایج، روابطی تجربی جهت محاسبه سرعت موج برشی و چگالی خشک سنگ شیست به ازای چرخه های مختلف انجماد-ذوب در این تحقیق استخراج و پیشنهاد شده است. همچنین، بافت نمونه ها در حالت بکر و پس از 75 چرخه انجماد-ذوب به وسیله میکروسکوپ الکترونیکی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج مطالعه میکروسکوپی نشان دهنده متراکم بودن بافت نمونه ها در حالت بکر می باشد. همچنین پس از اعمال 75 چرخه انجماد-ذوب، فاصله بین ناپیوستگی ها افزایش یافته و ترک های جدیدی در بدنه نمونه ها ایجاد شده است.

شکستگی سنگدانه ها، با توجه به تاثیرات آن در تنش تسلیم، لزجت خمیری و اصطکاک بین اجزای بتن، نقش مهمی در عملکرد بتن به ویژه بتن های خودمتراکم دارد، لذا در این تحقیق تاثیر درصد ماسه استاندارد شکسته بر روی خواص بتن خودمتراکم مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور طرح اختلاط های مختلفی برای دستیابی به طرح مخلوطی که الزامات حداقلی بتن خودمتراکم را برآورده کند، مورد آزمایش قرار گرفته و در نهایت از پنج طرح با جایگزین کردن مقادیر مختلف ماسه شکسته به جای ماسه طبیعی استفاده شده و آزمایش های ریولوژی (جریان اسلامپ، قیف V، حلقه ی J و جعبهL)، مشخصات مکانیکی (مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت خمشی) و دوام (چرخه یخبندان و جذب مویینه) انجام شده است. بر مبنای نتایج بدست آمده، با جایگزینی مقادیر 25، 50 و 75 درصد از ماسه استاندارد طبیعی با ماسه استاندارد شکسته، مقادیر قطر پخش شدگی در آزمون جریان اسلامپ که بیانگر تنش تسلیم بتن تازه و معیاری برای ارزیابی قابلیت پرکنندگی بتن خودمتراکم می باشد به ترتیب برابر 7/0، 2 و 10 درصد کاهش یافته است. با توجه به نتایج بدست آمده مقاومت فشاری 90 روزه نمونه های ساخته شده با 25، 50، 75 درصد ماسه شکسته، به ترتیب برابر 4، 1/7 و 7/6 درصد افزایش یافته است. همچنین، جذب مویینه با جایگزینی ماسه شکسته افزایش یافته است که نشان دهنده تغییر و اصلاح دوام و پایایی نمونه های بتن خودمتراکم دارای ماسه شکسته می باشد.