زمین شناسی مهندسی
سال:1395 | دوره:9 | شماره:1-2 |تعداد مقالات:7

ناپیوستگی ها یکی از مهمترین عواملی هستند که باعث ایجاد آنیزوتروپی مکانیکی در سنگ شده و سبب کاهش مقاومت سنگ میگردند، در نتیجه جهت توصیف رفتار سنگ باید خواص مربوط به ناپیوستگی ها و میزان تاثیری که بر روی مقاومت سنگ می گذارند مورد توجه و بررسی قرار گیرد. از جمله مهمترین خواص ناپیوستگیها که بر روی مقاومت نمونه ی انیزوتروپ اثر می گذارد، زبری سطح ناپیوستگی هاست. از طرفی با توجه به اینکه در طبیعت سنگ ها تحت فشار جانبی قرار دارند، بنابراین بهتر است رفتار سنگ های درزهدار تحت شرایط محصور شده مورد بررسی قرار بگیرد. در تحقیق حاضر به منظور بررسی تاثیر زبری سطح درزه بر روی مقاومت سنگ، از نمونه های مصنوعی ساخته شده از ترکیب گچ و سیمان استفاده شده است. نمونه های مصنوعی در چهار سطح زبری و در هفت زاویه ی شیب ناپیوستگی نسبت به تنش اصلی حداکثر تهیه شدند، و در پنج فشار جانبی 0.5، 1.5، 2، 3.5 و 5 مگاپاسکال تحت آزمایش مقاومت فشاری سه محوری قرار گرفتند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد با افزایش زبری سطح ناپیوستگی، مقاومت سنگ های انیزوتروپ افزایش می یابد، که این افزایش مقاومت هنگامی که زاویه ی ناپیوستگی با تنش اصلی حداکثر بین ˚25 تا ˚50 باشد بیشتر از بخش های دیگر است. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین مقاومت سنگ انیزوتروپ در یکی از زوایای 0 و یا 90 درجه اتفاق میافتد که این زاویه برای مقادیر مختلف JRC متفاوت است.

شکنندگی یکی از مهم ترین خصوصیات ذاتی سنگ است و بر روی رفتار سنگ در هنگام عملیات مختلف تاثیر زیادی دارد. در حال حاضر روش استانداردی برای اندازه گیری مستقیم شکنندگی سنگ در دسترس نیست. بنابراین روابط تجربی و روش های غیرمستقیم مختلفی از سوی محققین برای بدست آوردن شکنندگی سنگ ارائه شده است. اگرچه در نتایج حاصل شده اختلاف زیادی وجود دارد ولی تمامی روش ها حاکی از این است که شکنندگی سنگ تابعی از مقاومت (کششی و تراکم تک محوری) آن است. در این پژوهش از اطلاعات اولیه به دست آمده از آزمایشات انجام شده بر روی سنگ توف کرج استفاده شده و ارتباط بین شاخص بار نقطه ای و مفاهیم شکنندگی برای این سنگ بررسی شده است. در اکثر مقالاتی که در حوزه شکنندگی به چاپ رسیده است از سه مفهوم جهت تعیین این شاخص استفاده شده که شامل B1 (نسبت مقاومت تراکم تک محوری به مقاومت کششی)، B2 (نسبت تفاضل مقاومت تراکمی تک محوری و مقاومت کششی به جمع مقاومت تراکمی تک محوری و مقاومت کششی) و B3 (نسبت حاصل ضرب مقاومت تراکمی تک محوری و مقاومت کششی تقسیم بر دو) می باشد. ارتباط سه مفهوم شکنندگی توسط شاخص بار نقطه ای برای حالت خشک با استفاده از تحلیل ضریب تعیین (R2) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که بالاترین ضریب تعیین مربوط به رابطه Is (50) -B3 می باشد، همچنین فقط معادله درجه دو می تواند ارتباط مقادیر شکنندگی و شاخص بار نقطه ای را به خوبی آشکار نماید.

یکی از مولفه های اساسی به منظور ارزیابی قابلیت تخریب پذیری توده سنگ در روش های استخراج تخریبی، برآورد خردشوندگی برجا در مراحل پیشامکان سنجی است. برآورد ضعیف این مولفه می تواند اثر بسیار نامطلوبی را بر فرآیند تخریب داشته باشد. در سال های اخیر ناپیوستگی ها به عنوان عامل اصلی خردشوندگی برجا با استفاده از روش های جدید امکان شبیه سازی دقیق تری یافته اند. گسترش و ابعاد ناپیوستگی ها به عنوان یکی از پارامترهای هندسی در سیستم های شبیه سازی نامحدود مورد توجه قرار نمی گیرد در صورتی که تاثیر زیادی بر میزان تخریب پذیری کانسار در روش های استخراج تخریبی، به ویژه روش تخریب توده ای دارد. در آخرین روش های مدل سازی هندسی به نام شبکه ناپیوستگی های گسسته (DFN) ناپیوستگی ها به صورت ناپایا در نظر گرفته می شود که این امر از افزایش چگالی درزه داری جلوگیری کرده و با واقعیت تطابق بیشتری دارد. در این تحقیق با توجه به قابلیت های خوب محاسباتی و نمایه های بصری از نرم افزار Mathematica برای نوشتن کد شبکه ناپیوستگی گسسته دوبعدی (DFN2D) استفاده شد. از قابلیت های کد نوشته شده می توان به تولید خروجی رقومی، نمایه های بصری، در نظر گرفتن تسلسل درزه داری، ساخت مدل درزه های پایا و ناپایا، تعیین بلوک های کامل حاصل از برخورد درزه ها با محاسبه مساحت آن ها، ایجاد خروجی مناسب برای استفاده در نرم افزارهای تحلیل عددی UDEC و PFC2D و خروجی آماری هریک از مشخصه های هندسی مدل اشاره کرد. با استفاده از برداشت های انجام شده از ترانشه های موجود در یک معدن مس و برآورد بهترین توابع توزیع احتمالاتی ویژگی های هندسی دسته درزه های موجود در این منطقه، مدل هندسی شبکه درزه ها تهیه شد. خروجی های حاصل از مدل از جمله چگالی و شدت در زهداری با واقعیت موجود تطابق بسیار خوبی را نشان داد. میزان خردشوندگی برجای حاصل از درزه های ناپایا و همچنین نسبت سطح بلوکی شده به سطح کل مدل محاسبه شد.

آلوده کننده هایی که به داخل زمین تراوش می کنند بدون زیان انتشار نمی یابند بلکه آنها با آب زیرزمینی حرکت می نمایند و می توانند در چاه ها دورتر از محل اصلی آلودگی نمایان شوند. چنانچه مواد معدنی، شیمیایی و یا باکتری در کیفیت آب اختلال به وجود آورند آلودگی آب اتفاق افتاده است. در این پژوهش مطالعات بر روی خطرات زیست محیطی آلاینده های طبیعی و صنعتی مهریز انجام و آلودگی های ناشی از آنها بر روی منابع آب زیرزمینی دشت یزد اردکان که حدود 80% درصد ذخایر آبی استان را در بر می گیرد مورد بررسی قرار گرفته است. در منطقه مورد مطالعه تعداد 10 چاه برای نمونه برداری انتخاب و نمونه برداری از چاه ها به روش موردی (لحظه ای) انجام شد. با توجه به شرایط موجود خصوصیات آب زیرزمینی و میزان حلالیت و تحرک آلاینده ها در آب زیرزمینی، پارامترهای شیمیایی و بیولوژیکی موردنظر برای آزمایش انتخاب و نمونه های تهیه شده با استفاده از روش های استاندارد مورد آزمایش قرار گرفت. با توجه به نتایج حاصل از مطالعات زمین شناسی و زمین ریخت شناسی منطقه مورد مطالعه و اثرات آن بر کیفیت آب های زیرزمینی نمی توان بالا بودن برخی پارامترها و نوسانات آن در منطقه مورد مطالعه را به آلودگی های طبیعی نسبت داد. نقشه های هم غلظت که برمبنای نتایج آزمایش نمونه های آب در منطقه مورد مطالعه تهیه شده است، نشان می دهد که میزان COD و نیترات در جهت جریان آب زیرزمینی روند افزایشی داشته است. ظاهر شدن فلزات سمی و سنگین سرب در برخی نمونه ها نشان از ورود آلودگی از منابع غیرطبیعی دارد. بالا بودن میزان کروم شش (6+ Cr) در بعضی از نمونه ها می تواند نتیجه ورود پساب های صنعتی یا کشاورزی به منابع آب باشد. با بهره گیری از نتایج این پژوهش می توان به حل مشکلات اکولوژیکی و بیولوژیکی این منطقه حساس اقدام نمود و در خصوص استقرار صنایع پاک که آلودگی خاص ایجاد نمی نمایند تصمیم گیری نمود تا ضمن توسعه اقتصادی، مسایل زیست محیطی نیز مورد توجه قرار گیرد.

نشت از سدها باعث خروج آب و حتی در بعضی مواقع پایداری سد را به خطر می اندازد. از مهمترین چالش ها در پروژه های عمرانی، علاوه بر طراحی و اجرای آنها، کنترل ایمنی و پایداری اجزای مختلف آن در طول دوران ساختمان و بهره برداری است. به وسیله میانیابی داده های بدست آمده از پیزومترهای سد می توان ارتفاع سطح ایستابی آب را در تمامی نقاط سد را بدست آورد. پس از میان یابی داده های پیزومتری سد شاه قاسم و استفاده از فن اعتبارسنجی به وسیله نرم افزار surfer 9، روش انحنای کمینه با داشتن (RMSE=5.26) و (MAE=3.67) و بیشترین (R2=0.77) بهترین روش برای میان یابی ارتفاع ارتفاع سطح ایستابی در سد شاه قاسم است. روش های رگرسیون چندمتغیره و کریجینگ در اولویت بعدی قرار دارند. بررسی نقشه خطوط هم تراز حاصل از روش کریجینگ، وجود یک حفره در بالادست سد را محتمل می کند. نتایج روش انحنای کمینه تایید کننده، نتایج روش کریجینگ است و وجود یک حفره زیرسطحی را نشان می دهد. وجود این حفره پنهان باعث تخلیه آب مخزن سد و به خطر افتادن پایداری سد می شود.

یکی از ویژگی هایی که در بررسی ژئوتکنیکی توده سنگ ها ارزیابی می گردد، نفوذپذیری است که از آزمون فشار آب و عدد لوژن تعیین می گردد و از آن در تعیین تزریق پذیری ساختگاه سد و تونل و پیش بینی مقدار خورند استفاده می گردد. در این تحقیق، با استفاده از اطلاعات سد سیمره، ارتباط بین عدد لوژن و خورند تحلیل گردید و تاثیر وضعیت کیفی توده سنگ و عمق مقطع، بر این رابطه مطالعه گردید. نتایج نشان داد بر اساس مقادیر RQD، در گروه سنگ های با کیفیت بسیار خوب با ضریب همبستگی 0.82 بیشترین ارتباط بین لوژن و خورند وجود دارد و بر اساس عمق نیز، در مقاطع بسیار عمیق با ضریب 0.85، بالاترین همبستگی دیده می شود. علت همبستگی بالا در سنگ های با کیفیت مطلوب و در اعماق زیاد که تعداد درزه ها و میزان بازشدگی محدود است، مسیرهای مشخص نفوذ سیال است. در نتیجه نفوذپذیری با روندی یکنواخت برای آب و دوغاب همراه است. در سنگ های ضعیف با وجود احتمالی پرشدگی های رسی، شکستگی و بازشدگی های مختلفی دیده می شود که باعث نفوذ متفاوت آب نسبت به دوغاب می شود. لذا در سنگ های با کیفیت بسیارخوب یا در اعماق زیاد، آزمون فشار آب می تواند در پیش بینی میزان تزریق پذیری استفاده گردد.

در پژوهش حاضر از روش غیرمخرب رادار نفوذی به زمین (GPR) به منظور شناسایی وضعیت مصالح بکاررفته و ناپیوستگی های ساختاری بنای تاریخی سی وسه پل اصفهان استفاده شده است. برای این منظور ابتدا با استفاده از یک الگوریتم تفاضل محدود دوبعدی بهبود یافته، پاسخ GPR مدل های مصنوعی متناظر با ساختارهای ژئوتکنیکی متداول همانند زمین لایه ای، استوانه افقی و منشور دوبعدی شبیه سازی شد. سپس با استفاده از یک سیستم GPR مجهز به آنتن های پوشش دار با فرکانس مرکزی 500 مگاهرتز، تعداد 46 پروفیل GPR شامل 36 پروفیل عرضی در راستای شرقی- غربی عمود بر امتداد پل، 7 پروفیل طولی در عرشه پل در راستای شمالی- جنوبی به موازات امتداد پل و 3 پروفیل عرضی از پایه های پل برداشت شد. پردازش و تفسیر نگاشت های راداری نشان می دهد که در مقاطع طولی و عرضی، اشیا و مصالح مختلف عمدتا شامل تیرآهن و میلگرد تقویتی، بلوک های سنگی، الوارهای چوبی و نیز ناپیوستگی و نشست، در جای جای پل قابل مشاهده است که اسلب های بتنی تقویت شده با تیرآهن و میلگرد، عمدتا مربوط به مرمت های جدید پل بوده و بخش های تقویت شده با بلوک های سنگی و الوارهای چوبی، اکثرا قدیمی است که متحمل نشست و شکستگی های متعددی گردیده اند.