زمین شناسی مهندسی
سال:1399 | دوره:13 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

تعیین فاصله ی حفاری بهینه بین تونل های موازی از اهمیت فراوانی برخوردار است. مدل های تجربی فراوانی جهت تخمین عرض پایه تونل وجود دارد که هر یک محدودیت هایی دارند. در این مقاله، معیاری جهت طراحی عرض پایه بین تونل های موازی (دوقلو) ارایه شده است. این معیار مبتنی بر منحنی واکنش زمین و با استفاده از مدل سازی عددی در شرایط مختلف است. مقدار کرنش در لحظه رسیدن میزان تنش عمودی (1σ ) در پایه به مقدار مقاومت فشاری توده سنگ (cmσ ) نشانگر نسبت قابل قبول عرض به ارتفاع (w/h) می باشد که بیانگر فاصله بهینه بین تونل های دوقلو است. بدین منظور تونل دوقلوی پونه که در آزاد راه اراک-خرم آباد قرار دارد به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. این تونل از هشت زون در لایه های سنگ آهک مارنی و یک زون در نهشته های آبرفتی می گذرد. نتایج حاکی از آن است که روش پیشنهادی تطابق خوبی بین ابعاد پایه در مشاهدات تونل مورد مطالعه با در نظر گرفتن ابزار دقیق نصب شده در تونل دارد. برای نمونه در زون 3 مقدار مقاومت فشاری توده سنگ 23/3 مگاپاسکال و مقدار کرنش در محدوده پایه 053/0 است. بر اساس تحلیل ها در این زون مقدار 8/1w/h= به دست آمده که عرض پایه پایدار حداقل 1/17 متر محاسبه گردید. درنتیجه با در نظر گرفتن این معیار می توان بهینه ترین عرض پایه را در طراحی تونل های دوقلو در حالت استاتیک با دقت مناسبی در تونل های ایران بدست آورد...

برنامه های اجزا محدود (FE) به طور فزاینده ای برای شبیه سازی انتشار امواج الاستیک و مسایل پراکندگی بخصوص در روش های امواج سطحی استفاده می گردد. مشکل رایج هنگام استفاده از چنین روش هایی، بحث حذف بازتاب های ناخواسته از مرزهای مدل است که هنوز موضوعی چالش برانگیز می باشد. در این مقاله، به منظور به حداقل رساندن امواج بازتابی از مرزها و افزایش رزولوشن نتایج به ارزیابی پارامترهای موثر در جهت بهبود عملکرد روش لایه های جاذب میرایی افزایشی تحت عنوان الید (ALID) پرداخته شده است در این خصوص، پس از شناسایی مشخصات و نوع الید مناسب در نرم افزار آباکوس، تاثیر تعداد و ضخامت لایه های الید در خاک های مختلف با سرعت های موج برشی 200، 800 و 2000 متربرثانیه بر میزان میرایی دامنه امواج دریافتی در مرزها بررسی شده است. نتایج نشان دادند که در نظر گرفتن الید با لایه های افزایش تدریجی میرایی در مقایسه با میرایی ثابت و دوبرابر شونده به نحو چشمگیری از بازتاب امواج به داخل محیط جلوگیری می کند و خاک سخت نیاز به لایه های الید بیشتر و خاک سست بخاطر میرایی بیشتر نیاز به لایه های الید کمتر دارد. همچنانکه افزایش تعداد لایه های الید موثرتر از افزایش ضخامت آنها می باشد.

وجود حفرات طبیعی یا مصنوعی موجود در توده سنگ می تواند بر روی رفتار مقاومتی آن تاثیر گذار باشد. این موضوع زمانی-اهمیت می یابد که این حفرات، که عمدتا کم عمق نیز هستند، دارای کاربری های حساسی نظیر مترو و یا اهداف نظامی باشند. لذا هدف از این پژوهش ارزیابی تاثیر وجود حفره بیضوی بر رفتار سنگ تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی است. به منظور ارزیابی تاثیر حفره در برابر شرایط تنش استاتیکی دو گروه از مغزه های گرانیتی حفره دار و بدون حفره فراهم شده و توسط دستگاه سروکنترل هیدرولیکی تحت آزمون بارگذاری فشاری تک محوری قرار گرفتند. در حین آزمون علاوه بر ثبت تنش، با بکار بردن کرنش سنج، سنسور ثبت انتشار امواج صوتی و دوربین، آسیب و تغییر شکل پذیری نمونه ها ثبت گردید. برای انجام آزمون بارگذاری دینامیکی از دستگاه میله فشار هاپکینسون استفاده شد. به علاوه روند آسیب دیدگی با استفاده از دوربین با سرعت بالا با نرخ یک عکس در 10 میکروثانیه، ثبت گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که وجود حفره باعث کاهش مقاومت سنگ تا 50 درصد مقاومت اولیه در برابر تنش های استاتیکی می شود. بعلاوه حفره باعث افزایش کرنش و درنتیجه کاهش قابل توجه در مدول الاستیسته نیز شده است. نتایج آزمون های دینامیکی نشان می دهد که مقاومت سنگ می تواند بسته به نرخ بارگذاری تا بیش از 3/4 برابر مقدار اولیه افزایش یابد. همچنین تصاویر گرفته نشان می دهد که در صورت بالا بودن تنش اعمالی، گسیختگی برشی غالب بوده و در صورتی که تنش اعمالی کاهش قابل ملاحظه ای یابد، مکانیسم برشی به مکانیسم کششی تبدیل می شود.

فرایند شکست هیدرولیکی یکی از روش های متداول برای افزایش بهره وری چاه های نفتی است. در این روش، اعمال فشار هیدرولیکی در نقطه ی مشخصی از چاه، باعث ایجاد شکستگی هایی در مخازن شده و تراوایی آن افزوده می شود. در این تحقیق، روش شکست هیدرولیکی بر پایه مفاهیم روش المان محدود شبیه سازی شده است. بدین منظور با استفاده از نرم افزار ABAQUS شرایط معمول عملیات شکست هیدرولیکی در یک مخزن نفتی شبیه سازی شده و از تیوری مدل ترک چسبنده با قانون کشش-جدایش المان محدود توسعه یافته برای ایجاد و گسترش شکاف در درون مدل سه بعدی المان محدود استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که فشار شکست سازند با مقدار تحلیلی آن تطابق خوبی دارد. نمودار نرخ نشت سیال سه مرحله زمانی مختلف را نشان می دهد که دو مرحله اول، بیان کننده جهش در هدرروی سیال و مرحله سوم نیز هدرروی دینامیکی را نشان می دهد. تغییرات فشار سیال در راستای شکاف روند کاهشی را از خود نشان داد به طوریکه در یک ناحیه میزان فشار سیال از فشار منفذی اولیه مخزن کمتر است که ناشی از پدیده تاخیر سیال در نوک شکستگی می باشد. در نهایت نیز تحلیل حساسیتی بر روی تعدادی از پارامترهای موثر بر روی فشار شروع شکست انجام شد که با افزایش همه پارامترها به جز نسبت پواسون، فشار شروع شکست نیز بیشتر شد. همچنین با محاسبه تابع حساسیت و فاکتور حساسیت برای هر یک از پارامترها مشخص شد که مدول یانگ بیشترین و ضریب نرخ نشت سیال کمترین تاثیر را بر روی فشار شروع شکست دارد.

منطقه چاروسا و لنده در استان کهگیلویه و بویر احمد در جنوب غربی ایران واقع و از نظر زمین شناسی بخشی از زاگرس چین خورده است. در این منطقه هسته تاقدیس های کوه سفید و سرتل از جنس آهک های ایلام-سروک ارتفاعات اصلی و بلند منطقه را تشکیل می دهند. در این ارتفاعات آثار زمین لغزش های بزرگ و شواهدی از تغییر شکل گرانشی عمیق دامنه قابل مشاهده است. بزرگترین آنها زمین لغزش المور در تاقدیس سرتل با حجم تقریبی بیش از 600 میلیون متر مکعب می باشد. در این تحقیق به شواهد و علت تغییر شکل گرانشی عمیق دامنه در این تاقدیس ها و عوامل مسبب لغزش المور پرداخته می شود. جهت بررسی این موضوع از ترکیبی از روش برداشت صحرایی زمین شناسی، مطالعات پردازش تصویر و مطالعات آزمایشگاهی مکانیک سنگ و مکانیک خاک جهت تهیه داده های اولیه استفاده شده است. پردازش و تجزیه و تحلیل این داده ها با ترکیبی از روش های تجزیه و تحلیل سینماتیکی، آنالیز حساسیت به روش تعادل حدی و مدلسازی عددی به روش المان محدود می باشد. در نهایت با یک مدل سه بعدی زمین شناسی ساز و کار پیشنهاد شده برای این زمین لغزش نشان داده شده است. بر اساس این تحقیق ترکیبی از تغییر شکل گرانشی عمیق دامنه، به همراه شکست گوه ای و کمانش سه مفصلی از عوامل مسبب این بهمن سنگی بوده اند.

استفاده از مواد ضایعاتی کارخانجات و صنایع مختلف در خاک با هدف بهبود خصوصیات مهندسی، از جمله روش های مورد توجه جدید در این زمینه است. خاکستر بادی محصولی فرعی مهمی از نیروگاه های سوخت زغال سنگ یا از حرارت دادن ضایعات برخی کارخانه ها نیز بدست می آید که دارای خاصیت پوزولانی مناسبی بوده و در پروژه های ساختمانی جهت استفاده در بتن و در پروژه های ژیوتکنیکی جهت تثبیت خاک کاربرد دارد. در این تحقیق، از نوعی خاکستر بادی با خصوصیات شیمیایی متفاوت نسبت به دیگر مطالعه-های مرتبط با هدف بهسازی خاک دانه ای موجود در مناطق مرکزی ایران استفاده شده است. آزمایش تراکم، نفوذپذیری و CBR بر روی نمونه ها با درصدهای متفاوت از خاکستر بادی با یا بدون آهک در مدت زمان های متفاوت عمل آوری انجام گرفته است. مطابق نتایج تحقیق می توان بیان کرد که به اضافه شدن خاکستر بادی تا 20 درصد در خاک ماسه ای بدون آهک، باعث افزایش بیشتری در وزن مخصوص خشک حداکثر می شود و این مقدار با وجود 10% آهک به مقدار 10% کاهش می یابد. نتایج همچنین نشان می دهد که مقدار 20% خاکستر بادی یک مقدار بهینه جهت تثبیت خاک با یا بدون آهک است بطوریکه بیشترین مقدار نسبت باربری کالیفرنیا در این حدود خاکستر بادی بدست می اید. همچنین استفاده از خاکستر بادی رابطه مستقیم با کاهش نفوذپذیری نمونه ها دارد. در نهایت بر اساس عکس های میکروسکوپی از نمونه ها نیز نتایج تفسیر شده است.

مدول الاستیک یکی از پارامترهای مهم در ژیوتکنیک است که معمولا از طریق آزمایش های آزمایشگاهی یا در محل اندازه گیری می شود. در این زمینه، آزمایش سه محوری یکی از روش های شناخته شده در تعیین پارامترهای دینامیکی و استاتیکی خاک است. در این تحقیق با استفاده از آزمایش سه محوری تناوبی و اندازه گیری موضعی کرنش، مدول الاستیک دینامیکی خاک های مخلوط شن و ماسه در سطح کرنش خیلی کوچک (حدود 5-10) مطالعه شده است. تاثیر پارامترهای دانه بندی (ضریب انحنا و ضریب یکنواختی)، مقدار شن، تنش همه جانبه و دانسیته نسبی بر روی مدول الاستیک دینامیکی خاک مورد ارزیابی قرار گرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده از آزمایش های انجام شده در این تحقیق، پایگاه داده ای شامل 120 رکورد تشکیل شده است. با استفاده از این پایگاه داده، دو مدل برای پیش بینی مدول الاستیک دینامیکی با استفاده از الگوریتم بررسی گروهی داده ها (GMDH) توسعه داده شده است. تفاوت این دو مدل در استفاده از پارامترهای ورودی متفاوت است، به گونه ای که در مدل اول از ضریب انحنا (Cc) و در مدل دوم از ضریب یکنواختی (Cu) به عنوان پارامتر ورودی دانه بندی خاک در مدل استفاده شده است. مقایسه مقدار خطا بر اساس شاخص جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) نشان دهنده برتری نسبی مدل دوم نسبت به مدل اول است. اگرچه مقدار ضریب همبستگی(R) در هر دو مدل مقادیر رضایت بخشی داشته و الگوریتم (GMDH) توانایی مناسبی جهت پیش بینی مقادیر مدول الاستیک نشان می دهد.