نشریه زمین شناسی مهندسی

بررسی استاتیکی و شبه استاتیکی تنش‌‌ها و تغییر مکان‌‌های سد خاکی در مدل‌‌های تک‌لایه و لایه‌‌بندی شده

مسعود عامل سخی

پایداری سدهای خاکی در شرایط تراوش پایدار به ویژه در حین زلزله بسیار مهم است. تحلیل های عددی به وسیلۀ نرم افزار نیازمند مدل سازی صحیح و واقع بینانۀ مراحل ساخت است. از آن جا که سدهای خاکی در لایه های مختلف ساخته می شوند، به منظور حصول طراحی معقول، این شرایط باید در مدل سازی نرم افزاری نیز لحاظ شود. در این پژوهش، یک سد خاکی با استفاده از نرم افزار PLAXIS مدل شده و اثرات تعداد و شکل لایه ها در شرایط خشک و هم چنین تراوش بررسی شده است. نتایج حاصل از تحلیل های استاتیکی و شبه استاتیکی نشان می دهد که مدل سازی سد خاکی در لایه بندی های مختلف اثرات مهمی بر تنش های برشی و تغییر مکان های افقی بدنۀ سد دارد. برای نمونه تغییر مکان های افقی و تنش های برشی در مدل های لایه بندی شده دست کم به ترتیب به میزان 50 و 17 درصد نسبت به مدل تک لایه افزایش می یابند. با توجه به نتایج به دست آمده می توان گفت مدل سازی سد خاکی به صورت لایه بندی شده و ترجیحاً در در لایه های شیب دار معقول تر است.

تأثیر خاکستر پوسته برنج روی مقاومت فشاری محدود نشده و پتانسیل تورم خاک‌های رسی تثبیت شده با آهک در مجاورت سولفات

محمدحسین بازیار

مهندسان ژئوتکنیک در بسیاری از پروژه ها با خاک های رسی دارای مقاومت کم و یا تورم زیاد مواجه می شوند. تثبیت خاک یکی از راه های مقابله با مشکلات این نوع خاک ها است. آهک و سیمان متداول ترین مواد شیمیایی در تثبیت خاک ها خصوصاً خاک های رسی هستند. اگر در خاک رس تثبیت شده با آهک، سولفات وجود داشته باشد یا خاک در معرض سولفات قرار گیرد مشکلاتی از جمله کاهش مقاومت و افزایش تورم خاک رس بوجود می آید. علت این پدیده، واکنش شیمیایی بین کانی های خاک رس، آهک و سولفات است که باعث به وجود آمدن کانی های ایترینگایت و تاماسایت در خاک می شود. استفاده از پسماندهای صنعتی موجود در کشور همانند خاکستر پوستۀ برنج[1] در عملیات تثبیت خاک می تواند توجیه قتصادی داشته باشد. خاکستر پوستۀ برنج شامل مقادیر زیادی سیلیکا با سطح ویژه بالاست که برای فعال سازی واکنش بین آهک و خاک مناسب است. در این تحقیق از آهک و خاکستر پوسته برنج برای تثبیت خاک رس گچ‎دار استفاده می‎شود و مقاومت فشاری محدود نشده و پتانسیل تورم خاک رس تثبیت شده ارزیابی می شود. سولفات در ساحتار نمونۀ خاک موجود است. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان دهندۀ تأثیر مثبت خاکستر پوستۀ برنج بر افزایش مقاومت و کاهش تورم خاک رس گچ دار تثبیت شده با آهک است. از نقطه نظر تأمین مقاومت، مشخصات تورمی و اقتصاد طرح، اضافه کردن حدود 6-8% آهک و 8-10% خاکستر پوستۀ برنج برای تثبیت خاک رس پیشنهاد می شود.

^*نویسنده مسئول mhbazyar@mail.yu.ac.ir
[1]. Rice Husk Ash

فشار فعال لرزه‌ای ناشی از خاکریز مسلح ژئوسنتتیکی با عرض کم بر رویۀ صلب

علی قنبری

در دیوارهای خاک مسلح ژئوسنتتیکی با عرض کم، یک دیوار پایدار پشتی در فاصلۀ کمی از رویۀ دیوار وجود دارد به گونه ای که فضای کافی برای امتداد دادن مسلح کننده با طول کافی وجود ندارد. در این حالت احتمال واژگونی دیوار حائل بالاخص تحت بارهای لرزه ای افزایش می یابد. برای افزایش پایداری دیوار، مسلح کننده ها را می توان به دیوار پایدار پشتی متصل کرد. روش دیگر، استفاده از رویۀ بتنی در جاریز برای تمام ارتفاع دیوار است تا فشار خاک با عملکرد مشترک مقاومت بیرون کشیدگی مسلح کننده ها و مقاومت خمشی رویۀ دیوار تحمل شود. از سؤال های اساسی در مورد این نوع دیواره ها، میزان سهمی از فشار خاک است که به وسیلۀ رویۀ بتنی تحمل می شود. در این تحقیق، فشار فعال لرزه ای ناشی از خاکریز مسلح با عرض کم بر رویۀ صلب با استفاده از روی کرد تعادل حدی و روش قطعات افقی برآورد شده است. برای این منظور فرض شده است که سطح لغزش بحرانی به صورت خطی از پای دیوار تا سطح پایدار پشتی امتداد یافته و سپس روی سطح پشتی تا سطح خاکریز ادامه می یابد. تأثیر پارامترهای مختلف مانند نسبت عرض به ارتفاع دیوار بررسی شده است. نتایج به دست آمده بیان گر آن است که فشار وارد بر رویۀ در قسمت های فوقانی دیوار طبق رابطۀ مونونوبه-اوکابه افزایش می یابد ولی در قسمت های تحتانی، روند گراف عوض شده و مقدار فشار وارده بر دیوار کاهش می یابد تا به مقدار صفر در پای دیوار برسد. نتایج آنالیزها نشان می دهد که فشار وارده بر رویۀ دیوار با کاهش عرض خاکریز، افزایش می یابد.

تغییر شکل و مقاومت ناهم‌سانگردی اسلیت‌های آهکی در آزمون‌های برزیلی

محمدحسین قبادی

ناهم سانگردی یاآنیزوتروپی در تغییر رفتار مهندسی سنگ نقش مهمی دارد.اسلیت ها به عنوان سنگ های دارای ناهم سانگردی از دیرباز برای سقف شیروانی، کفپوش ها و به عنوان منابع قرضه استفاده می شوند. اسلیت ها ی بررسی شده در این پژوهش آهکی است و بافت پورفیرو-لپیدوبلاستیک دارند. در این بررسی برای تعیین نقش ناهم سانگردی بر مقاومت کششی و الگوی شکستگی، از دو متغیر ψ (زاویۀ محور مغزه گیری نسبت به سطح فولیاسیون) و β (زاویۀ بین محور بارگذاری و امتداد فولیاسیون) در آزمایش برزیلی استفاده شد. زوایا هر 15 درجه انتخاب شده اند بدین معنا که برای هم ψ و هم β، هفت زاویه 0، 15، 30، 45، 60، 75 و 90 درجه تعریف شده است (برای هر نمونه 43 حالت ممکن وجود دارد). برای نام گذاری و بررسی الگوی های شکستی، 11 الگو پیشنهاد شده است. متوسط مقاومت شکست برای سه ایستگاه تنوع 21/3 تا 94/20 مگاپاسکال را نشان داد. بر اساس نتایج متوسط مقاومت کششی با دانسیته رابطۀ مستقیم دارد. با مقایسه داده های آزمون کشش برزیلی، مقاومت کششی در حالت اشباع 8/30 درصد کم تر از حالت خشک است. از طرفی طول شکستگی در مقابل ψ و β رابطه عکس نشان داده است. متوسط مقاومت کششی و شاخص ناهم سانگردی نشان دادند که تأثیر زاویه جهت گیری(ψ) بیش تر از زاویه بارگذاری-فولیاسیون (β) است.

مکان یابی محل دفن پسماندهای شهری: مطالعۀ موردی در اردبیل

کبرا جعفری

لندفیل به عنوان ارزان ترین روش برای دفع پسماندهای جامد شهری شناسایی شده است به شکلی که رایج ترین روش استفاده شده است. مکان یابی محل دفن فرآیندی پیچیده است که دربردارندۀ پارامترهای اجتماعی، زیست محیطی، اقتصادی و قوانین دولتی است. هدف از این پژوهش یافتن محل های مناسب برای دفن پسماندهای شهری در اردبیل با استفاده از روش MCDM و بررسی های میدانی است. در مرحلۀ اول که با استفاده از پیوستگی GIS+AHP انجام گرفت، مناطق ممنوعه شناسایی شده و با در نظر گرفتن حریم حذف شدند. سپس معیارهای دیگر به چهار زیر معیار طبقه بندی شدند و بعد از وزن دهی و نمره دهی معیارها و زیرمعیارها با استفاده از روش AHP، نقشه ها در محیط GIS هم پوشانی شدند. حذف مناطق حریم از نقشه تناسب نشان داد 4 درصد منطقه که دربردارندۀ 12 محل است مناطق مستعد برای ساخت لندفیل هستند. در مرحلۀ دوم از 12 محل بررسی میدانی انجام گرفت و 8 محل حذف شده و 4 محل به عنوان محل های مناسب معرفی شد. در پایان به منظور انتخاب مناسب ترین محل از بین این 4 محل، گزینه ها از نقطه نظرات ملاحظات زیست محیطی و اجتماعی- اقتصادی با دقت با روش TOPSIS ارزیابی شدند. در نتیجه محل 6 به عنوان مناسب ترین محل معرفی شد.

هم‌بستگی بین پارامترهای طیفی زمین‌لرزه‌ها و شدت آسیب در قاب‌های بتن مسلح

علی معصومی

در چند دهۀ اخیر، پژوهش گران بسیاری ارزیابی آسیب سازه ها پس از یک رخداد لرزه ای را بررسی کرده اند. برای ارزیابی آسیب سازه ها تحت یک زمین لرزه، بررسی هم بستگی بین پارامترهای زمین لرزه و آسیب سازه ها اهمیت زیادی دارد. محققان پارامترهای لرزه ای متعددی برای توصیف زمین لرزه تعریف کره اند. از آن جا که پارامترهای طیفی زمین لرزه اطلاعات متنوعی پیرامون حرکت زمین دربر دارند، یک زمین لرزه را به درستی توصیف می کنند. هم چنین شاخص های خسارت متنوعی برای سنجش آسیب سازه ها یا تعیین آسیب پذیری آن ها نسبت به یک دیگر، پیشنهاد شده است. شاخص آسیب پارک-انگ یکی از بهترین شاخص ها برای توصیف آسیب یک سازه است. در این مقاله، هم بستگی بین پارامترهای طیفی یک زمین لرزه و شاخص های پارک- انگ بررسی می شود. برای این منظور، سه قاب بتن مسلح با ارتفاع های مختلف، تحت رکوردهای زمین لرزه حوزۀ دور به روش دینامیکی غیرخطی تحلیل شده و هم بستگی بین پارامترهای طیفی و شاخص های پارک- انگ قاب ها محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که در همه قاب ها، بیش تر پارامترهای طیفی هم بستگی قوی با شدت آسیب دارند. از این رو برای برآورد پتانسیل آسیب زمین لرزه، برخی پارامترهای طیفی که هم بستگی زیادی با شدت آسیب دارند، شاخص های مناسبی هستند. شدت هاوزنر، شدت طیف شتاب و شدت طیف سرعت، هم بستگی زیادی با شدت آسیب از خود نشان می دهند. در این مقاله، یک پارامتر طیفی جدید که هم بستگی بسیار خوبی با شدت آسیب دارد، به دست آمده است.

معرفی روابط تجربی بهمنظور تخمین مقاومت فشاری تکمحوری سنگ‌های آهک با استفاده از نتایج آزمایشگاهی، مطالعۀ موردی؛ شمال ساوه

علی محمد رجبی

در بسیاری از پروژه های مهندسی، تعیین دقیق ویژگی های مقاومتی و رفتاری سنگ ها اهمیت زیادی دارد. مقاومت فشاری تک محوری از جمله ویژگی های مهم در توصیف رفتار مقاومتی سنگ ها است که به عنوان یک پارامتر مهم در طراحی سازه ها به ویژه سازه های زیرزمینی استفاده می شود. تعیین این پارامتر با استفاده از روش های مستقیم از جمله آزمایش مقاومت فشاری تک محوری پرهزینه و وقت گیر است و در برخی از موارد تهیه و آماده سازی نمونه استاندارد به دلیل وجود سطوح ضعیف در بسیاری از سنگ ها مشکل است. در چنین مواردی انجام برخی آزمون های ساده و غیرمخرب و استفاده از روابط تجربی می تواند منجر به افزایش سرعت ارزیابی و کاهش هزینه ها شود. وجود این روابط حتی به صورت منطقه ای و یا محلی (مثلاً در محدوده یک سازند زمین شناسی و یا یک لیتولوژی واحد) می تواند کمک مؤثری در تخمین این پارامتر به منظور استفاده در پروژه های ژئوتکنیکی باشد. در این تحقیق از سنگ های آهک موجود در محدودۀ شمال ساوه نمونه هایی تهیه شده و آزمایش های مقاومت تراکم تک محوری، بارنقطه ای، چکش اشمیت و سرعت موج برشی روی آن ها انجام شده است. سپس با ارزیابی های آماری انجام شده روی نتایج به دست آمده، روابط تجربی بین مقاومت فشاری تک محوری و نتایج سه آزمایش دیگر به دست آمده است. مقایسه بین مقادیر مقاومت فشاری تک محوری پیش بینی شده و مقادیر مشاهده شده نشان دهندۀ اعتبار روابط تجربی به دست آمده است. این روابط برای تخمین مقاومت فشاری سنگ های آهک در محدودۀ بررسی شده و سنگ های با شرایط مشابه زمین شناسی نتایج قابل قبولی را به دست دهد.

بررسی رفتار رادیه شمع تحت ترکیب بار قائم و افقی با استفاده از روش تاگوچی

علیرضا اردکانی

در این پژوهش نتایج بررسی پارامتریک به وسیلۀ روش اجزا محدود، مربوط به رفتار رادیه شمع، وابسته به متغیرهای قطر شمع، طول شمع، چیدمان شمع ها و ضخامت رادیه، تحت بار جانبی و ترکیب بار ارائه شده است. روش تاگوچی با تحلیل واریانس (ANOVA) برای محاسبه نسبت مشارکت هر یک از این عوامل در جابه جایی جانبی رادیه شمع به کار گرفته شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد قطر شمع مؤثرترین فاکتور در تغییرشکل جانبی رادیه شمع تحت بار افقی تنها است. لیکن در حالت ترکیب بار، طول شمع بزرگ ترین درصد مشارکت را در کاهش تغییرشکل افقی دارد.