زمین شناسی مهندسی
سال:1392 | دوره:7 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

سنگ های مارنی از جمله سنگ های ضعیف هستند که به دلیل قابلیت تورم، شکفتگی زیاد و مقاومت و دوام پذیری کم در اجرای سازه های مهندسی باعث مشکلاتی می شوند. نداشتن شناخت کافی از ویژگی های زمین شناسی مهندسی، این نوع سنگ هاست. در این پژوهش به منظور تعیین پارامترهای فیزیکی و مکانیکی سنگ های مارنی ساخت گاه سد صفا، بر روی نمونه های حاصل از حفاری گمانه ها، آزمایش های حدود اتربرگ، وزن مخصوص، تخلخل و درصد رطوبت، آزمایش مقاومت فشاری تک محوری (UCS)، آزمایش برش مستقیم، آزمایش تورم، آزمایش مقاومت فشاری محصور (سه محوری) و همین طور آزمایش های پراش اشعه ایکس (XRD) و فلور سانس اشعه ایکس (XRF) صورت گرفته است. نتایج حاصل از آزمایشات نشان می دهد که نوع و مقدار کانی های موجود در مارن به ویژه کانی های رسی و درصد کربنات کلیسیم موجود در آن از عوامل موثر و تاثیرگذار بر ویژگی های زمین شناسی مهندسی این نوع سنگ هاست.

در این تحقیق، تاثیر شوری آب بر خصوصیات مهندسی خاک ریزدانه استفاده شده در هسته سد کرچای واقع در شرق تبریز بررسی شده است. بدین منظور از آب نیمه شور رودخانه آجی چای (TDS بیش از 1877 پی پی ام) و آب شور سرشاخه کرچای (TDS بیش از 97000 پی پی ام) نمونه هایی استحصال شد. در آزمایشگاه آزمایشات حدود آتربرگ، تراکم، نفوذپذیری، مقاومت تراکمی تک محوره، برش مستقیم، تورم آزاد و واگرایی (کرامب، هیدرومتری دوگانه و پین هول) با آب مقطر، آب نیمه شور و آب شور انجام گردید. نتایج حاکی از کاهش حدود آتربرگ و افزایش در ضریب نفوذپذیری و پارامترهای مقاومت برشی خاک با افزایش شوری آب منفذی می باشد. شوری آب تاثیری بر مدت زمان تورم نداشته و تورم اولیه خاک بعد از 180 دقیقه پایان یافت. تورم با استفاده از آب نیمه شور 32 درصد کاهش و با استفاده از آب شور 23 درصد افزایش یافت. با توجه به بیشتر بودن درصد کاتیون های دو ظرفیتی در آب نیمه شور نسبت به آب شور، فشار تورم با استفاده از آب نیمه شور، کاهش بیشتری نشان داد. اگر چه درصد سدیم در آب های شور و نیمه شور زیاد است، اما هیچ رفتار واگرایی با استفاده از آن ها مشاهده نشد. در کل با توجه به درصد کم کانی های رسی فعال در خاک، تغییرات ایجاد شده در خصوصیات ژئوتکنیکی خاک چشم گیر نیست. اکثر نتایج به دست آمده به افزایش نیروی جاذبه در بین ذرات خاک با املاح موجود در آب و تشکیل ساختار لخته ای نسبت داده شده است.

تونل زنی در شرایط زمین شناسی و ژئوتکنیکی پیچیده مخصوصا در نواحی شهری اغلب اجتناب ناپذیر است، آنالیز پایداری و تعیین میزان نشست سطحی زمین در پروژه واقعی تونل زنی سپری اهمیت خاصی دارند. هدف از این تحقیق تعیین فشاری است که از ریزش جبهه تونل یک تونل سطحی حفر شده به وسیله TBM متعادل کننده فشار زمین (EPB) جلوگیری می کند. در این پژوهش به منظور بررسی تاثیر فشار جبهه کار بر رفتار تونل، از روش های تحلیلی و مدل سازی عددی سه بعدی با نرم افزار ABAQUS استفاده شده است تا میزان فشار موثر بر رفتار جبهه تونل تخمین زده شود. پارامتر مذکور با استفاده از داده های مربوط به خط 2 متروی کرج محاسبه شده است. روش تحلیلی استفاده شده در این تحقیق عبارت است از: روش لکا - دورمیو (مرز بالایی) که بر پایه آنالیز حدی تنش استوار است و بر اساس مکانیسم شکست چند بلوکی انتقالی انجام شده است. هم چنین در مدل سازی عددی از مدل رفتاری موهر - کولمب استفاده شده، سپس نتایج حاصل از روش های تحلیلی و مدل سازی عددی مقایسه شده است. بر طبق یافته های حاصل از این تحقیق، فشار به دست آمده از روش تحلیلی لکا - دورمیو، حداقل فشاری است که می توان بر جبهه تونل اعمال کرد. هم چنین تحلیل نشان می دهد که با اعمال فشار به دست آمده از روش تحلیلی، جبهه تونل متروی کرج به احتمال زیاد پایدار می ماند و اجرای روش های پیش تحکیمی در این مقطع تونل لازم و ضروری به نظر نمی رسد.

آگاهی از ویژگی های مورفولوژیکی رودخانه ها یکی از پیش نیازهای شناخت رفتار و استفاده بهینه از هر رودخانه می باشد. بطور کلی فیزیوگرافی حوزه آبریز نقش اساسی در تعیین عواملی نظیر حجم سیلاب ها، تعیین فرسایش پذیری و رسوب زایی حوضه های آبریز دارد. در این پژوهش به منظور شناخت رفتار رودخانه گاماسیاب پایین واقع در شرق استان کرمانشاه، به ویژگی های ژئومورفولوژی مهندسی این رودخانه توجه شده است. بررسی خصوصیات ژئومورفولوژی مهندسی این رودخانه با استفاده از داده های حاصل از پژوهش های پیشین و بر اساس بازدید از محل و برداشت های صحرایی، بررسی نقشه های زمین شناسی و توپوگرافی منطقه مذکور انجام شده است. خواص فیزیوگرافیکی حوزه آبریز، ویژگی های مورفولوژیکی کانال و شرایط زمین شناسی در این ناحیه، بررسی شده اند. در این پژوهش، پارامترهای ژئومرفولوژیکی متعددی از قبیل عرض متوسط، محیط، مساحت، ضریب شکل هیدرولوژیکی، شکل حوزه آبریز، ارتفاع بیشینه، کمینه، ارتفاع متوسط و شیب طولی رودخانه محاسبه شده است. هم چنین وضعیت تراکم شبکه آبراهه رودخانه گاماسیاب بررسی شده و زمان تمرکز آن محاسبه گردیده است. در نهایت رودخانه گاماسیاب بر اساس تقسیم بندی های مختلف رودخانه ها بررسی و طبقه بندی شده است.

در سال 1385 بخشی از شیروانی مشرف به نوار نقاله و سنگ شکن معدن مس سونگون ریزش کرده و ساختمان های بالای آن دچار جابه جایی و شکست شده است. با توجه به اهمیت کارکرد بی عیب نوار نقاله و سنگ شکن به منظور تداوم در تولید، ویژگی های زمین شناسی ساختمانی و مهندسی منطقه بررسی شده و وضعیت موجود شیروانی به لحاظ پایداری ارزیابی شد. نتایج ارزیابی ها نشان داد که شیروانی اطمینان کافی در مقابل لغزش را ندارد و ناپایداری آن باعث آسیب دیدن یا از بین رفتن نوار نقاله و تونل آن خواهد شد. بنابراین، با توجه به شرایط فنی و اقتصادی، روش اصلاح هندسه شیروانی، به همراه تلفیقی از سایر روش ها، به عنوان راه کار پایدارسازی بخش بالای نوار شیروانی انتخاب می شود. همچنین پیشنهاد می شود که در بخش زیرنوار نقاله نیز باید از دیگر روش های پایدارسازی استفاده گردد.

همواره تعیین دقیق پارامترهای مقاومت برشی خاک های ریزدانه با مشکلاتی همراه است. از مهم ترین این مشکلات، تهیه نمونه دست نخورده با کیفیت مناسب برای انجام آزمایش به منظور تعیین پارامتر های مکانیکی خاک است. به همین سبب محققان مختلفی در طی چند دهه گذشته سعی کرده اند تا با ایجاد ارتباطی بین پارامترهای مقاومتی با خصوصیات فیزیکی خاک ها در یک منطقه مشخص، امکان تخمین پارامترهای مقاومتی را بر اساس خصوصیات فیزیکی خاک ها فراهم کنند. هدف از تحقیق حاضر تخمین پارامترهای مقاومتی منطقه ای وسیع با خاک های آبرفتی ریزدانه در جنوب شهر تهران است. این تخمین بر مبنای تحلیل آماری داده های گردآوری شده از این منطقه صورت پذیرفته است. بر این اساس، ابتدا اطلاعات ژئوتکنیکی شامل پارامترهای فیزیکی و مقاومتی 294 گمانه حفر شده در این منطقه گردآوری شده است. سپس این داده ها به طور مستقل از لحاظ آماری تجزیه و تحلیل شدند و بر اساس این تحلیل ها، برآوردی از پارامترهای ژئوتکنیکی خاک ها در اعماق مختلف و با سطح اطمینان قابل قبول ارائه گردیده است. علاوه برتجزیه و تحلیل مستقل داده ها، بر پایه داده های گردآوری شده از این گمانه ها، مدل رگرسیونی غیرخطی برای تخمین پارامترهای مقاومت برشی بر حسب خصوصیات فیزیکی شاخص خاک های ریزدانه (درصد رطوبت و شاخص خمیری) ارائه گردیده است. مدل ارائه شده با دقت قابل قبولی قادر به پیش بینی پارامترهای مقاومت برشی زهکشی شده خاک منطقه پژوهش و سایر مناطق مشابه است.

آگاهی از وضعیت تنش در بدنه سدهای خاکی یکی از مهم ترین پارامتر های ارزیابی ایمنی سد است. به منظور اندازه گیری تنش از سلول فشار کل استفاده می شود که این ابزار در بدنه سدهای خاکی نصب می گردد. در زمان نصب سلول فشار، سطح حساس آن در تماس مستقیم با توده خاک قرار گرفته تا تنش کل موجود در خاک را اندازه گیری کند و در ترکیب با پیزومترها، فشار آب منفذی موجود در خاک را نیز برآورد می کند. به منظور دریافت نتایج صحیح و قابل قبول از سلول فشار باید این ابزار با دقت نصب شوند. اما در اکثر موارد، مقادیر اندازه گیری شده با این ابزار با مقادیر تئوری و پیش بینی شده تنش، مطابقت ندارد و نتایج سلول فشار همراه با خطا است. عوامل متعددی بر خطاهای سلول های فشار تاثیرگذار هستند اما در این تحقیق به نقش ارتفاع و مدت زمان خاک ریزی در حین عملیات اجرای سد، به عنوان پارامترهای موثر بر مقادیر اندازه گیری، پرداخته شده است. بدین منظور سد سنگ ریزه ای البرز واقع در شمال ایران به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شده است. این سد خاکی با هسته رسی، دارای ارتفاع حداکثر 78 متر است. با استفاده از داده های رفتارنگاری و در نظر گرفتن تاثیر پارامترهای ارتفاع خاک ریزی و مدت زمان خاک ریزی، مدلی به منظور پیش بینی خطای سلول های فشار به روش GEP با استفاده از نرم افزار جنی ایکس پروتولز 4، ارائه شده است. میزان R2 برای این مدل، برابر با 0.98 است که این رقم نشان دهنده تطابق خوب مدل با داده های رفتارنگاری است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که پارامتر نسبت تفاضل ارتفاع به تفاضل مدت زمان خاک ریزی در حین اجرای سد البرز در ایجاد خطا در نتایج سلول های فشار سد نقش به سزایی داشته است.