مهندسی عمران و محیط زیست (دانشکده فنی)
سال:1397 | دوره:48 | شماره:1 (پیاپی 90) |تعداد مقالات:10

پایدارسازی شیب های خاکی یکی از مسائلِ مهمی است که در کانون توجه مهندسین ژئوتکنیک قرار دارد. یکی از روش های متداول و مناسب برای مسلح کردن شیروانی های خاکی استفاده از ستون های سنگی است. استفاده از روش های عددی و تحلیلی در پایدارسازی شیب های خاکی به کمکِ ستون سنگی، از جمله روش های متداولی است که توسط محققین مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. پایداری شیب های خاکی در اثر عوامل مختلف مانند نیروهای زلزله، تغییر تراز سطح آب زیر زمینی، خاکریزی در بالادست شیب و یا خاکبرداری از پایین دست شیب، تهدید می گردد که همگی این عوامل سبب افزایش نیروهای محرک شده و در نهایت ناپایداری در شیب خاکی پدیدار می گردد. هدف از انجام این پژوهش، مطالعه عددی و آزمایشگاهیِ بررسی عملکرد ستون سنگی و میزان عمق نفوذِ موثرِ آن در لایه متراکم، در شیب های خاکیِ دولایه ماسه ای است. در این پژوهش با استفاده از ساخت مدل شیروانی ماسه ای و اشباع آن به کمک بارش و سپس اعمال بارگذاری، عمق مناسب نفوذ ستون سنگی در لایه متراکم به دست آمده است که به عنوان نوآوری کار مطرح می گردد. نتایج حاصل از آزمایشگاه به روش تفاضل محدود سه بعدی (FLAC3D) نیز مورد تایید قرار گرفته اند. همچنین نتایج مدل سازی های آزمایشگاهی و تحلیل های عددی نشان داده اند که وجود ستون سنگی در وسط شیبِ ماسه ای دو لایه تاثیر چشمگیری در افزایش پایداری شیروانی مسلح دارد.

بهینه سازی سازه ها بر اساس نظریه قابلیت اطمینان، با توجه به طبیعت تصادفی پارامترهای سازه ای از قبیل خواص مصالح، بارهای خارجی، ابعاد هندسی و غیره مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. به کمک نظریه قابلیت اطمینان سیستم های سازه ای، می توان عدم قطعیت های ناشی از طبیعت آماری پارامترهای سازه ای را به صورت روابط ریاضی درآورد. متعاقباً، می توان ملاحظات ایمنی و عملکرد را به طور کمی وارد روند طراحی نمود. در این مقاله طراحی بهینه سازه های فضاکار بر اساس کمینه سازی وزن تحت محدودیت قابلیت اطمینان اعضا و سیستم سازه ای صورت گرفته است. در این مسیر با همگرایی موضعی و زمان طولانی لازم برای انجام محاسبات قابلیت اطمینان در سازه های بزرگ مقیاس، روبه رو هستیم. هدف از این مقاله ارایه روشی برای رفع این مشکلات می باشد. با در نظر گرفتن شاخص قابلیت اطمینان به عنوان محدودیت طراحی، محاسبات بهینه سازی احتمال اندیشانه برای سازه های بزرگ، در محدوده زمانی بهینه سازی یقین اندیشانه قرار می گیرد. بررسی نتایج نشان می دهد، این الگوریتم در نظر گرفته شده برای بهینه سازی خرپاهای متقارن با بارگذاری متقارن عملکرد بسیار مناسبی از خود نشان می دهد.

سیستم میخ گذاری خاک یکی از روش های تسلیح خاک می باشد که امروزه به طور گسترده جهت پایدارسازی گودبرداری ها مورد استفاده قرار می گیرد. در این میان مدل سازی صحیح سیستم میخ گذاری به واسطه روش های عددی یک شیوه مناسب جهت پیش بینی و کنترل تغییر شکل های خاک و نیروهای تولید شده در میخ ها می باشد. در این مقاله به بررسی رفتار سیستم میخ گذاری تحت شرایط سرویس و گسیختگی به واسطه روش تفاضل محدود سه بعدی در دو نوع خاک دانه ای و چسبنده پرداخته شده و از المان های سازه ای کابل و پوسته به ترتیب جهت اندرکنش صحیح میخ با خاک و رویه با خاک استفاده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از مدل های ارائه شده، در شرایط سرویس طول نیل های ردیف های بالایی کنترل میزان نشست و تغییر شکل تولید شده در سطح دیوار را عهده دار می باشند در حالی که میخ های پایینی نقش اصلی را در پایداری سیستم میخ گذاری در شرایطی که سیستم میخ گذاری به سمت گسیختگی می رود دارد. در ضمن شکل سطح لغزش تولید شده در خاک دانه ای دوخطی و در خاک چسبنده دایروی همراه با ترک کششی می باشد. در نهایت نیز توصیه هایی در مورد نحوه انتخاب طول و قطر میخ و شکل سطح لغزش ارائه گردیده است.

امروزه آلودگی خاک ها توسط آلاینده های آلی و غیرآلی، به عنوان یک معضل زیست محیطی در گستره وسیعی مطرح شده است. گازوئیل به عنوان یکی از پرمصرف ترین آلاینده های نفتی و سرب به عنوان یکی از خطرناک ترین فلزات سنگین به شمار می آید که حضور آن ها تهدید بزرگی برای اکوسیستم منطقه است. حضور این آلاینده ها در خاک علاوه بر اثرات زیست محیطی، از نظر ژئوتکنیکی نیز دارای اهمیت زیادی بوده و موجب تغییر رفتار خاک می شود، به همین دلیل ساختار خاک ها در حضور این آلاینده ها باید مورد ارزیابی قرار گیرند. از این رو هدف از این پژوهش بررسی تاثیر توام آلاینده فلز سنگین سرب و آلاینده آلی گازوئیل از منظر ریزساختاری در رفتار ژئوتکنیکی و ژئوتکنیک زیست محیطی خاک است. در این مقاله پارامترهای مقاومتی خاک از طریق آزمایش های تراکم و برش مستقیم بر روی نمونه های آلوده و غیرآلوده مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین پارامترهای ریزساختاری از طریق بررسی ریخت شناسی خاک (از طریق آزمایش SEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش های صورت گرفته نشان دهنده افزایش وزن مخصوص خشک بیشینه و کاهش رطوبت بهینه در نمونه های آلوده به هریک از آلاینده های گازوئیل و سرب است. پارامترهای چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی نیز در نمونه های آلوده به گازوئیل به ترتیب افزایش و کاهش یافته اند، در حالی که در نمونه های آلوده به سرب، کاهش در چسبندگی و عدم تغییر محسوس زاویه اصطکاک داخلی مشاهده شد.

کمی سازی مقدار تغذیه آب زیرزمینی پیش نیاز اساسی برای مدیریت کارآمد منابع آب زیرزمینی می باشد. میزان تغذیه آبخوان یکی از مولفه های مشکل برای اندازه گیری، در زمان ارزیابی منابع آب زیرزمینی می باشد. شیوه های متعددی برای کمی سازی مقدار تغذیه مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از این شیوه ها، نوسانات سطح آب زیرزمینی (WTF) می باشد. سادگی، ارزانی و سهولت استفاده باعث شده این روش در مناطق نیمه خشک مورد توجه قرار گیرد. در این پژوهش، تغذیه طبیعی آبخوان دشت اردبیل با استفاده از روش WTF مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که برای دوره آماری 10 ساله (از مهر 1380 تا مهر 1390) میزان متوسط آب دهی ویژه برای آبخوان 084/0 و متوسط کسری از آب بارندگی و آبیاری که موجب تغذیه آبخوان می گردد به ترتیب برابر 84/16 و 53/22 درصد می باشد. در نهایت با به دست آمدن مقادیر پارامترهای موثر در تغذیه، متوسط سالانه تغذیه ی آب زیرزمینی، معادل 191 میلیون مترمکعب محاسبه گردید.

گاز دی اکسیدکربن (CO2) خروجی از دودکش ها در صنایع مختلف به عنوان یکی از منابع عمده آلودگی هوا و یک عامل مهم در بررسی کیفیت هوا مطرح می باشد. در پژوهش حاضر به مطالعه تاثیر عوامل توپوگرافیک، جوی و ساختمان ها بر پخش گاز CO2 از کارخانه آلومینیوم ایران در لایه مرزی اتمسفری پرداخته شده است. موقعیت جغرافیایی کارخانه آلومینیوم ایران واقع در شهرستان اراک، این کارخانه را به عنوان یکی از منابع عمده آلودگی هوای این شهر صنعتی مطرح کرده است. به علاوه با استفاده از نتایج عددی که در نرم افزار ANSYS FLUENT صورت پذیرفته، تاثیر ساختمان های شهر بر نحوه پخش آلاینده ها با در نظر گرفتن جهت وزش باد مدل سازی شده و مورد صحت سنجی قرار گرفته است. در ادامه به محاسبه فضای سبز مورد نیاز اطراف کارخانه پرداخته و مناسب ترین الگوی فضای سبز استخراج شده است. نرخ تجمع گاز CO2 اطراف کارخانه پس از رسیدن توده بحرانی به سطح زمین در حالت گذرا با در نظر گرفتن واکنش رادیکال های OH و CO و لحاظ کردن اثرات ته نشست CO2 به روش نیمه تحلیلی و تجربی به ترتیب 09/2 و 15/2 g/(hectar. min) محاسبه گردیده است، همچنین نتایج به دست آمده نشان می دهد وجود رشته کوه های جنوب شهر باعث انتقال نقطه با غلظت بیشینه به 500 متر جلوتر می گردد.

شناخت کمیت پسماندهای یک شهر یا منطقه، لازمه برنامه ریزی در زمینه مدیریت پسماند است. روش دستیابی به کمیت پسماندها دانستن سرانه یا نرخ تولید آن است. در خصوص پیش بینی مقادیر سرانه تولید پسماند تا کنون در اکثر مدل های تدوین شده از داده های سری زمانی مربوط به منطقه مورد مطالعه استفاده شده است. اما در شرایطی که چنین داده هایی موجود نباشد استفاده از سیستم های هوشمند پیش بینی نظیر تکنیک های یادگیری ماشین که بر اساس داده های اندازه گیری شده در یک سال تدوین شوند، بسیار ﻣ ﺆ ثر خواهند بود. از آنجا که داده های زمان مندی جهت مقادیر سرانه تولید پسماند مناطق جمعیتی ساحلی جنوب ایران جهت طراحی اصولی سیستم مدیریت پسماند وجود نداشته است، در این مطالعه با در نظر گرفتن پارامترهای ارتفاع از سطح دریا، جمعیت، درجه شهری و تناوب جمع آوری پسماند، توانایی روش های هوشمند MLP، SVM و M5P در پیش بینی سرانه تولید پسماند شهرها و روستاهای ساحلی استان هرمزگان بکار گرفته شده و با هم مقایسه شده است. نتایج حاصله نشان دهنده این است که روش M5P با مقدار مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) (gr/d) 34/55 و میانگین قدر مطلق خطای نسبی (MARE) 26/6 درصد، بهترین عملکرد را نسبت به سایر روش ها دارد.

در این مقاله شیوه نوین تقویت، محصورکنندگی ترکیبی با استفاده هم زمان از عناصر فولادی مسلح کننده و الیاف FRP، به منظور تقویت ستون ها و پایه های بتنی غیرمسلح پیشنهاد و کفایت آن با انجام مطالعه آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های استوانه ای از بتن با مقاومت پایین ساخته شده و تحت بارگذاری فشاری در شرایط آزمایشگاهی، برخی مشخصه های مکانیکی از قبیل میزان جذب انرژی، تغییر شکل محوری، سختی اولیه و رفتار بار-تغییر شکل برای آنها تعیین گردید. دو نمونه تقویت نشده به عنوان نمونه معیار انتخاب شده و 18 نمونه دیگر با استفاده از روش های مرسوم تقویت از قبیل دورپیچ کردن با CFRP، GFRP، دورپیچ کردن با استفاده هم زمان پوشش FRP و میلگردهای فولادی نصب شده در سطح بتن (NSM) و در نهایت دو روش پیشنهادی در این تحقیق تقویت شدند. بر مبنای نتایج آزمایش مشخص گردید که با استفاده از شیوه تقویت پیشنهادی ظرفیت باربری فشاری، میزان جذب انرژی و تغییرشکل محوری نسبت به استفاده از سایر روش های تقویت بهبود یافته، هرچند در میزان سختی الاستیک نمونه ها افزایش ایجاد شده است. از روش تقویتی پیشنهاد شده می توان برای تقویت برشی و خمشی ستون ها و پایه های بتنی غیر مسلح پل های جاده ای و راه آهن استفاده کرد.

هدف این مقاله تعیین تاثیر احداث ساختمان های بلندمرتبه، خارج از مقررات طرح جامع شهری، بر عملکرد هیدرولیکی شبکه توزیع آب اهر است. برای این منظور، ابتدا مدل EPANET و الگوریتم جامعه مورچگان در محیط Matlab با هم تلفیق شدند. سپس با کمینه کردن اختلاف فشار مشاهداتی و محاسباتی در گره های شبکه، ضرایب هیزن ویلیامز لوله های مدل شبکه تنظیم شد و بهترین مدل، برای ارزیابی عملکرد هیدرولیکی شبکه مورد استفاده قرار گرفت. برای مقایسه عملکرد هیدرولیکی شبکه از سه شاخص قابلیت اطمینان فازی، شاخص اطمینان پذیری فشار و شاخص اطمینان پذیری نیاز آبی استفاده شده است. مقایسه نتایج مدل ها نشان می دهد که شبکه توزیع آب اهر بعد از ساخت و سازهای موجود از عملکرد مطلوبی برخودار است هر چند چون شبکه توزیع آب اهر قبل از ساخت و سازها با مشکل کمبود فشار در برخی مناطق مواجه بوده است، ساخت و سازهای انجام شده، این مشکل را تقویت نموده است. اما هنوز خللی در عملکرد هیدرولیکی، اکثر مناطق شهری ایجاد نکرده است. در صورتی که برنامه ساخت و سازها به شکل گذشته خود و خارج از طرح های جامع شهری ادامه پیدا کنند به دلیل این که در کوچه و پس کوچه های شهر و در نقاط خاصی از شهر تمرکز یافته است، عملکرد هیدرولیکی شبکه را دچار مشکل خواهد نمود، به طوری که فشار در گره 42 از 6/31 متر به 7/21 متر و مقدار منطقه ای شاخص قابلیت اطمینان فازی از 44/0 به 19/0 کاهش پیدا می کند.

امروزه در زمینه بهسازی خاک تحقیقات گسترده ای صورت گرفته است. در اکثر این تحقیقات از یک افزودنی مانند سیمان یا آهک به منظور بهبود خواص مقاومتی خاک بهره گرفته شده است. در این تحقیق با توجه به مشخصات ضعیف مصالح موجود در سایت، سعی شده است با تغییر دانه بندی مصالح، مقاومت مورد نیاز خاک تامین گردد. بدین منظور با استفاده از روش تاگوچی طرح اختلاط های مختلفی تعیین گردید که در مجموع 25 حالت مختلف مشخص شد. برای تعیین پارامترهای مقاومتی خاک در این حالت ها 75 آزمایش برش مستقیم بزرگ 30×30 سانتی متر انجام گرفته است. در ادامه با استفاده از روش تاگوچی طرح اختلاط بهینه به دست آمده و ظرفیت باربری در دو شرایط اولیه خاک و طرح اختلاط بهینه تعیین گردیده و تاثیر درصد ترکیبات مصالح مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت طرح اختلاط به دست آمده جهت اجرا در پروژه، ارائه گردیده و در منطقه صنعتی اراک در زمینی به مساحت 100000 مترمربع به اجرا رسیده است.