نشریه زمین شناسی مهندسی

مقایسه روش های مختلف تحلیل پاسخ لرزه ای زمین های نرم مستعد روانگرایی در برابر زلزله های میدان دور و نزدیک

محمد آدم پیرا

با توجه به اهمیت روزافزون زمین شناسی محلی و شرایط زمین ریخت شناسی بر پاسخ لرزه ای زمین، در این مقاله به بررسی جزئیات مربوط به اثر وجود لایه های روان گرا بر پاسخ لرزه ای سطح زمین می پردازیم. به منظور بررسی تفاوت روش های مختلف تحلیل پاسخ زمین، ابتدا تحلیل بر مبنای روش معادل خطی مبتنی بر مدل تنش کل در حوزۀ فرکانس و سپس بر اساس روش غیرخطی با مدل های تنش کل، تنش مؤثر و اعمال افزایش اضافه فشار آب حفره ای در حوزۀ زمان انجام شده است. در این راستا از ویرایش پنجم نرم افزار DEEPSOIL بر مبنای جدیدترین دستاوردها و تکنیک های مختلف در هردو حوزۀ حل، استفاده شده است. محل بررسی شده برای انجام این تحقیق، پروژۀ بندر LNG عسلویه واقع در جنوب ایران است. با توجه به پژوهش های رایج لرزه خیزی انجام شده و عدم ثبت داده های واقعی زلزله میدان نزدیک در محل پروژه به ویژه برای گسل محتمل آن، از روش شبیه سازی مصنوعی زلزله برای گسل مولد استفاده شده است. همین طور بر اساس بررسی های عرف لرزه خیزی در محل، سه زلزله میدان دور نیز برای انجام تحلیل های پاسخ زمین انتخاب شده اند. سپس به منظور درک بهتر از پاسخ های به دست آمده، طیف پاسخ های حاصل با طیف طرح شتاب ارائه شده در برخی از آیین نامه های معتبر مقایسه شده اند. نتایج حاصل نشان می دهد که در نظر گرفتن اثر پالس در مؤلفۀ افقی شتاب در جهت عمود بر راستای گسل برای زلزله های میدان نزدیک، پاسخ سطح زمین و محتوای فرکانسی آن را تحت تأثیر قرار می دهد. به طوری که پاسخ های به دست آمده در سطح زمین در حوزۀ زمان با توجه به در نظر گرفتن ماهیت رفتار غیرخطی خاک و اعمال افزایش اضافه فشار آب حفره ای با مقایسۀ پاسخ ها در حوزۀ فرکانس مبتنی بر روش معادل خطی، تفاوت های زیادی دارند.

تحلیل تراوش در تونل انتقال آب چشمه روزیه در مرحله ساخت و بهره‌برداری با بهره‌گیری از شبیه‌سازی عددی

علی احمدزاده

با توجه به قرارگیری بخش عمدۀ ایران در ناحیۀ خشک و بیابانی حفر تونل های انتقال آب امری اجتناب ناپذیر است. یکی از چالش های اساسی در ساخت این تونل ها ورود آب به آن در مرحلۀ ساخت و بهره برداری است. تونل انتقال آب چشمۀ روزیه به طول 3200 متر بخشی از طرح انتقال آب به شهر سمنان است که در 30 کیلومتری شمال شرق سمنان ساخته شده است. بر اساس اطلاعات حاصل از گمانه های حفاری شده، تونل از نقطه نظر ژئومکانیکی به 8 پهنه تقسیم شده که در این تحقیق بعد از بررسی پارامترهای ژئومکانیکی و هیدروژئولوژیکی تونل با توجه به دبی آب ورودی به تونل در حین ساخت ضریب نفوذپذیری سنگ میزبان تونل در هر پهنه با استفاده از تحلیل برگشتی و بر اساس نتایج شبیه سازی عددی ارزیابی شده است. در ادامه برررسی پارامتری بر ضخامت زون تزریق، ضریب نفوذپذیری پوشش و زون تزریق در هر پهنه انجام شده است. بر اساس نتایج این پژوهش، تأثیر تغییرات ضخامت زون تزریق بر دبی آب ورودی به تونل ناچیز است. از این رو، با فرض ضخامت 3 متر برای زون تزریق، ضریب نفوذپذیری سنگ میزبان بعد از تزریق ارزیابی شده است. تزریق سیمان می تواند نفوذپذیری سنگ میزبان را از 10 تا 1000 مرتبه بسته به نفوذپذیری اولیه سنگ کاهش دهد. دبی آب ورودی به تونل در هر پهنه با استفاده از تحلیل توأمان هیدرومکانیکی نیز محاسبه شد. نتایج تحلیل نشان داد که دبی ورودی به تونل در تحلیل توأمان 50 تا 70 درصد کم تر از تحلیل هیدرولیکی است.

بررسی جایگاه سنگ های مارنی در سیستم های طبقه بندی مهندسی توده سنگ مطالعه موردی : ساختگاه سد دوستی

حامد رضایی

با انتخاب 222 متر از مغزه های حفاری در محور سرریز ساختگاه سد دوستی از سنگ های مارنی سازند آب تلخ و انجام طبقه بندی تودۀ سنگ در سیستم های RQD، RSR، RMR و Q، نمونه های بررسی شده در رده های مختلف طبقه بندی های مذکور قرار گرفت و فروانی هریک به دست آمد. نتیجه تحقیق نشان می دهد که طبقه بندی RMR مناسب ترین روش ارزیابی تودۀ سنگ مارن بررسی شده است و بیش ترین هم بستگی را با شاخص RQD نشان می دهد. اعتبارسنجی روابط مختلف بین Q-RMR با استفاده از نسبت خطا (ER) نشان می دهد که رابطۀ کامرون و همکاران (1981) و مورنو (1982) دارای کم ترین نسبت خطا است و در سنگ های مارنی بررسی شده دارای بیش ترین اعتبار است. رابطۀ بنیاوسکی (1989) تعیین کننده حدپایینی منحنی Q-RMR و رابطۀ کامرون و همکاران (1981) حد بالایی این رابطه در سنگ های مارنی است.

ارزیابی ریسک محیط زیستی سد پاوه‌رود زنجان در مرحله ساختمانی با استفاده از تلفیق روش های TOPSIS و RAM-D

سحر رضائیان

هدف از انجام این تحقیق، شناخت، بررسی و ارزیابی ریسک سد پاوه رود در مرحلۀ ساختمانی است. پس از جمع آوری و بررسی اطلاعات مربوط به شرایط محیط زیست منطقۀ بررسی شده و شرایط فنی ساخت سد، لیستی از عوامل احتمالی ریسک به صورت پرسش نامه تهیه و برای بررسی صحت آن ها، در اختیار گروهی متخصص شامل نخبگان و اساتید در رشته های مرتبط با محیط زیست و عمران سد قرارگرفت. تعداد پرسش نامه ها بر اساس فرمول کوکران تعیین شد. بدین صورت که ابتدا، به منظور تحلیل پرسش نامه های به دست آمده و ریسک های موجود در منطقه در قالب طیف لیکرت، از گروه کارشناسی در تحقیق خواسته شد تا امتیازدهی کنند. پس از تجزیه و تحلیل امتیازات داده شده با استفاده از یافته های روش ¹PHA، از روش ²TOPSIS به منظور اولویت بندی ریسک های شناسایی شدۀ سد پاوه رود استفاده شد. نتایج به دست آمده از این روش نشان داد که از بین 36 عامل ریسک، فرسایش در اولویت اول قرار گرفت. پس از اولویت بندی بین عوامل ریسک، ارزیابی ریسک با استفاده از روش ¹RAM-D صورت گرفت که تأثیر بر منطقه حفاظت شده سرخ آباد با امتیاز 9، فرسایش با امتیاز 6 و کار در ارتفاع با امتیاز 3 مهم ترین ریسک های سد پاوه رود شناخته شدند. به منظور کاهش اثرات ریسک های سد در فاز ساختمانی برنامه مدیریت محیط زیستی ضروری است و بدین منظور برای رویارویی با ریسک های شناسایی شده، در انتها گزینه های کاهش ریسک پیشنهاد شد.

رسوب ‌شناسی ترکیب نهشته‌های رودخانه شربیان به عنوان ماده اولیه آسفالت گرم و بهینه‌سازی آن با استفاده از آهک هیدراته

عباس ضیغمی

رودخانۀ شربیان در استان آذربایجان شرقی، شهرستان سراب، دهستان شربیان واقع است. رسوبات این رودخانه از واحدهای سنگی متعلق به الیگومیوسن و میوسن تأمین می شود که شامل واحدهای سنگی کنگلومرا، ماسه سنگ، آهک، مارن و شیل است. این رسوبات مواد اولیۀ آسفالت دو کارخانۀ آسفالت گرم را که در مجاورت رودخانه ساخته شده اند، تأمین می کند و آسفالت تهیه شده عمدتاً در استان های مجاور استفاده می شود که آب و هوای نسبتاً سرد دارند. آنالیز ترکیبی این رسوبات بیان گر میزان سیلیس زیاد (60 درصد) است و آسفالت هایی که از این رسوبات تهیه می شوند، در فصول سرد سال مستعد پدیدۀ عریان شدگی می شوند. طی این فرایند، با نفوذ رطوبت به داخل مصالح سنگی و مخلوط آسفالتی، اتصال قیر- مصالح تضعیف شده و زمینه برای تخریب آسفالت فراهم می گردد. با توجه به این که نقش رسوبات و تأثیر آن در کیفیت آسفالت در این منطقه بررسی نشده است، از این رو، در این پژوهش علاوه بر پرداختن به علت رسوب شناسی تخریب آسفالت، راه حل های مقابله با این پدیده نیز بررسی و ارائه شده است. این تحقیق بر اساس روش های مرسوم رسوب شناسی، استانداردهای مختلف ASTM،AASHTO و نیز آیین نامه های راه سازی و دستورالعمل های وزارت راه و شهرسازی صورت گرفته است. در این پژوهش برای مقابله با پدیدۀ عریان شدگی، از تأثیر توأم آهک هیدراته (فیلر آهکی) و فیلر طبیعی مصالح سنگی با نسبت های متفاوت (با 3-5/1 درصد آهک هیدراته) استفاده شده و پارامترهای استحکام، نرمی، مقاومت کششی غیرمستقیم به عنوان معیارهایی برای ارزیابی کیفیت و دوام آسفالت در مقابل پدیدۀ عریان شدگی ارزیابی شده است. نتایج تحقیق بیان گر آن است که با اضافه کردن افزودنی های مذکور در نسبت های مختلف، پارامترهای مذکور تغییر یافته و نسبت به حالت اولیه بهتر می گردند. از این رو، آسفالت تولیدی دارای کیفیت و دوام بیش تری نسبت به روش ها و طرح های گذشته است. بر اساس این نتایج، درجه عریان شدگی در حداکثر حالت این نسبت یعنی با ترکیب 3 درصد آهک، به عدد 1 رسیده و با افزایش و بهبود سایر پارامترها، پدیدۀ عریان شدگی تقریباً از بین می رود. بر این اساس، به کارگیری نتایج این تحقیق می تواند از تخریب جاده های آسفالتی بکاهد و از لحاظ اقتصادی بسیار مطلوب واقع گردد.

پهنه بندی خطرزمین لغزش در محدوده پی و مخزن سد پلرود با روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)

محمد کشاورز بخشایش

مقاله حاضر نتیجۀ ارزیابی و پهنه بندی خطرناپایدار های دامنه ای در محدودۀ بدنه و دریاچه سد پلرود را ارائه می کند. سد مخزنی پلرود یکی از سدهایی است که در منطقۀ گیلان و در فاصلۀ 29 کیلومتری جنوب رودسر بر رودخانۀ پلرود در حال بررسی و ساخت است. شرایط ریخت شناسی طبیعی از یک سو و وجود نهشته های تحکیم نیافته و سازندهای سنگی خرد شده ناشی از گسل های موجود در ساختگاه سد از سوی دیگر، محل احداث بدنه سد و دریاچه آن را مستعد ناپایداری های دامنه ای ساخته است. بررسی سابقه تاریخی منطقه نیز بیان گر پتانسیل زیاد دامنه های منطقه برای ناپایداری های دامنه ای است. از جمله این ناپایداری ها می توان به زمین لغزش بزگ رخ داده در سال 1374 اشاره کرد که سبب خسارت های فراوانی در منطقه شده است. از این رو، تعیین مناطق پرخطر محدوده مخزن و ساختگاه پیش از آب گیری آن ضرورت زیادی دارد. در این پژوهش با استفاده از عمده عوامل مؤثر در وقوع زمین لغزش، شامل درصد شیب، جهت شیب، لیتولوژی، فاصله از گسل، فاصله از جاده، فاصله از آبراهه، ارتفاع، پوشش گیاهی و میزان بارندگی، نقشۀ پهنه بندی خطرزمین لغزش تهیه شده است. برای وزن دهی به این عوامل، روش تحلیل مراتبی(AHP) در سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS)، استفاده شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که حدود 26 درصد از شیب های مشرف به دریاچۀ سد در منطقه با خطر زیاد قرار می گیرند. هم چنین مشخص شد که از بین عوامل 9 گانه که به نحوی در وقوع زمین لغزش منطقه نقش ایفا می کنند، تأثیر جهت شیب و لیتولوژی نسبت به دیگر عوامل بیش تر است

بررسی آزمایشگاهی تاثیر زاویه شیب کناره و دانه بندی ذرات بر فرسایش نشتی سواحل رودخانه

اعظم مسعودی

جریان زیرسطحی به عنوان بخش چشم گیری از جریان آبراهه و عامل مهمی در بار رسوبی رودخانه ها است. هدف این تحقیق بررسی فرسایش نشتی کنارۀ رودخانه ها در لایۀ ماسه ای با دانه بندی متفاوت در کنارۀ رودخانه است. در این تحقیق به مطالعه و بررسی آزمایشگاهی تأثیر اندازۀ ذرات خاک و هم چنین شیب کنارۀ رودخانه بر فرسایش نشتی پرداخته شده است. بدین منظور تعدادی آزمایش در یک لایسی متر برای چهار شیب های مختلف و دانه بندی های مختلف انجام شد. نتایج نشان داد که عدد رینولدز محیط متخلخل نقش اساسی در عمق حفره آبشستگی لایۀ غیرچسبنده دارد. هم چنین مشاهده شد که زمان شروع به حرکت ذرات با افزایش قطر مشخصه آن ها کاهش پیدا می کند.

طراحی بهینه دیوار‌های خاکی میخ‌کوبی شده بر‌مبنای تغییر مکان تحت بار‌های لرزه‌ای

پویا نقشین

میخ کوبی خاک از روش های رایج برای پایدارسازی گود برداری ها به صورت موقت و دائم است که در صورت استفاده از آن به صورت سازه دائم، بررسی لرزه ای این سازه ها اهمیت دارد. برای بررسی رفتار دیوار های خاکی میخ کوبی شده تحت بار زلزله چند مدل سازی فیزیکی انجام شده و اطلاعات محدودی موجود است. برای بررسی اثرات انواع پارامتر ها بر پایداری و عملکرد دیوارهای خاکی میخ کوبی شده می توان از مدل سازی عددی استفاده کرد که در پژوهش حاضر از این روش استفاده شده است. در این تحقیق، به بررسی تأثیر پارامتر های مختلفی از جمله فاصله، چیدمان و طول میخ ها و ارتفاع دیوار بر تغییر مکان لرزه ای دیوار های خاکی میخ کوبی شده تحت شتاب نگاشت های مختلف زلزله پرداخته شده است. برای بررسی اثر چیدمان و طول میخ ها در عملکرد این سازه ها، دو چیدمان یک نواخت و متغیر در ارتفاع استفاده شده است. برای بررسی تأثیر فاصلۀ میخ ها و ارتفاع دیوار، فواصل 2 و 5/1 متر، و ارتفاع 14، 20 و 26 متر در نظر گرفته شده است. تحلیل های لرزه ای با استفاده از نرم افزار المان محدود دوبعدی Plaxis صورت گرفته است. برای محاسبۀ طول میخ ها، ضریب اطمینان پایداری مدل های مختلف ثابت در نظر گرفته شده و از نرم افزار تعادل حدی GeoSlope بهره برده شده است. پس از تعیین طول میخ ها بر اساس ضریب اطمینان پایداری ثابت، تغییر شکل مدل ها تحت شتاب نگاشت های مختلف محاسبه شده و توصیه هایی در زمینه کاهش تغییر مکان لرزه ای دیوارهای میخ کوبی شده ارائه شده است.