نشریه زمین شناسی مهندسی

اثر بارگذاری انفجار روی پایداری رمپ قره چنگول در معدن سرب و روی زه‌آباد

فاطمه ابطحی

انفجار و لرزش های حاصل از آن در مقایسه با ساختارهای زمین شناسی و آب زیرزمینی، به دلیل قابلیت کنترل بهتر آن، تأثیر کم تری در ناپایداری حفریات زیرزمینی دارند. عدم اجرای اصولی فرآیند انفجار، ممکن است منجر به آسیب های جدی شود. در این تحقیق مدل سازی روی رمپ قره چنگول معدن سرب و روی زه آباد در برابر بارهای انفجاری انجام شده است. این معدن در جنوب روستای زه آباد واقع در70 کیلومتری شمال شهرستان قزوین در بخش طارم سفلی واقع است. به منظور به دست آوردن خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ های در برگیرنده رمپ و پارامترهای مقاومت برشی ناپیوستگی ها، آزمایش هایی شامل آزمایش های تک محوری، سه محوری، برزیلی، برش مستقیم، تعیین وزن مخصوص و سرعت امواج طولی انجام شد. هم چنین برای شبیه سازی شرایط پیچیده حاکم بر فرایند انفجار، با توجه ناپیوسته بودن محیط، برای مدل سازی عددی از نرم افزار المان مجزای UDEC استفاده شد. در انجام یک تحلیل دینامیکی ابتدا باید مدل در حالت استاتیکی به تعادل برسد. بعد از تعریف شرایط مرزی جاذب، بارهای دینامیکی بر اساس مدت زمان تعریف شده به مدل وارد می شود. در بحث پایداری معادن و فرآیند انفجار، بار دینامیکی حاصل از آن اغلب به صورت یک پالس به مدل اعمال می شود. با وارد کردن بار دینامیکی و در نظر گرفتن سایر تغییرات یاد شده نسبت به تحلیل استاتیکی، می توان پاسخ دینامیکی فضای زیرزمینی را تحت بار لرزشی انفجار و یا زلزله پیش بینی کرد. برای این منظور موج ضربه ناشی از انفجار به صورت پالس نمایی با فشار بیشینه 41/4 مگاپاسکال و پهنای زمانی 7/0 تا 7 میلی ثانیه به مرز سمت چپ مدل اعمال شد. نتایج حاصل از تحلیل عددی نشان می دهد که در حالت استاتیکی فضای زیرزمینی مورد نظر پایدار است و بلوکی ریزش نمی کند. بعد از اعمال بار حاصل از انفجار نتایج نشان می دهد، رمپ پایدار می ماند و نیازی به نصب سیستم نگه داری نیست و در اطراف رمپ موردنظر ریزشی صورت نمی گیرد.

مطالعه آزمایشگاهی مقاومت برشی معادل ماسه سست مسلح شده با ستون سنگی

جواد نظری افشار

ستون سنگی یکی از روش های متداول بهینه سازی زمین است. در بارۀ رفتار ستون های سنگی تحت بارهای قائم تحقیقات متعددی انجام شده است لیکن بررسی های محدودی در بارۀ مقاومت برشی خاک های مسلح شده با ستون سنگی انجام شده است که اغلب پژوهش های انجام شده به صورت تحلیلی یا عددی است. در این مقاله به بحث و بررسی آزمایش های انجام شده در خصوص مقاومت برشی ستون های سنگی در بستر ماسه ای سست مسلح شده با ستون سنگی پرداختیم. آزمایش ها در دستگاه برش مستقیم با جعبهبرش به ابعاد 305×305 و عمق 4/152 میلی متر در سه تنش قائم شامل 55 و 75 و 100 کیلو پاسکال و چهار نسبت ناحیۀ اصلاح شده برابر با 4/8 و 12 و 4/16 و 25 درصد و سه نوع آرایش قرارگیری ستون سنگی (آرایش منفرد مربعی، مثلثی) بررسی شده است. نتایج بیان گر بهبود رفتار و سختی ترکیب خاک-ستون سنگی و افزایش مقاومت برشی بستر ماسه ای در حضور ستون سنگی می باشد. نتایج حاصل بیان گر تأثیر آرایش قرارگیری ستون های سنگی در افزایش مقاومت برشی است. بیش ترین افزایش مقاومت برشی و افزایش سختی مربوط به آرایش مربع و کم ترین آن مربوط به آرایش منفرد است. در ادامۀ مقاله به بررسی و مقایسه مقاومت برشی معادل و پارامترهای مقاومت برشی معادل به دست آمده از نتایج آزمایش و روابط تحلیلی پرداخته شده است. نتایج بیان گر آن است که مقاومت برشی و پارامترهای مقاومت برشی معادل حاصل از نتایج آزمایش ها بیش تر از مقادیر حاصل از روابط تحلیلی است. بدین منظور یک ضریب اصلاحی به منظور ارتباط بین نتایج حاصل از آزمایش ها و روابط تحلیلی ارائه شده است.

بررسی واکنش کمی و کیفی چشمه‌علی شهرری و آبخوان اطراف آن، شمال ایران

احمد خورسندی آقائی

در این تحقیق، ارتباط وواکنش کمی وکیفی آب چشمۀ کارستی شهر ری (چشمه علی) در جنوب شهر تهران با آب زیرزمینی آبرفت های آبخوان های محیط کارستی و محیط آبرفتی از یک دیگر جدا است و دو محیط زمین شناسی وآب زیرزمینی کاملاً متفاوت را نشان می دهد. آبخوان آبرفتی، محیط متخلل پیوسته آب زیرزمینی است، در صورتیکه آبخوان کارستی محیط درز وشکافدار آب زیرزمینی می باشد. در این تحقیق، ارتباط وواکنش کمی و کیفی آب چشمۀ کارستی شهر ری (چشمه علی) با آبخوان آبرفتی اطراف آن بررسی شده است. در این بررسی پژوهش های زمین شناسی، کمیت و کیفیت آب زیرزمینی چشمه علی و آبرفت های مجاور آن، خصوصیات هیدرودینامیکی چشمه و آبخوان آبرفتی مجاور چشمه مطالعه و بررسی شد. نتایج حاصل از بررسی ها گویای شرایط زمین شناسی، هیدروژئولوژی و شرائط هیدرولیکی متفاوت بین چشمۀ کارستی شهرری و آبخوان آبرفتی اطراف آن است و نبود ارتباط هیدرولیکی بین دو محیط آب زیرزمینی آبرفت و کارست در مجاور هم و متفاوت را نشان می دهد، که در اثر عملکرد گسل شمال شهر ری شکل گرفته اند.

بررسی اثر و نحوۀ اختلاط نانورس بر شدت واگرایی روی نمونه‌هایی از خاک‌های لسی استان گلستان

حامد رضایی

از خاک های لسی در سه منطقۀ شرق و شمال شرق استان گلستان نمونه برداری شد و آزمایش پین هول روی نمونه های با وزن واحد حجم طبیعی (g_n) و حداکثر (g_dmax) انجام شد و میزان واگرایی آن تعیین شد. پیشنیۀ تحقیق، شواهد صحرایی و نتایج آزمایش های آزمایشگاهی حکایت از واگرا بودن خاکِ مناطقِ نمونه برداری دارد. نتایج نشان می دهد، تراکم خاک باعث کاهش شدت واگرایی می شود و نرخ جریان را کم می کند، به طوری که نرخ جریان در نمونه مراوه تپه به میزان 38 درصد، در نمونۀ چشمه لی به میزان 13 درصد و در نمونه بق قجه بالا به میزان 43 درصد کاهش یافته است. تراکم نمی تواند واگرایی خاک را از بین ببرد. افزودن نانورس باعث کاهش شدت واگرایی خاک شده و در غالب موارد خاصیت واگرایی آن را از بین می برد. به منظور بررسی اثر نانورس روی شدت و کاهش خاصیت واگرایی خاک با نسبت های 5/0، 1، 2، 3، 4 و 5 درصد وزنی نانورس مونت موریونیت افزوده شد. میزان واگرایی نمونه های دارای نانورس در دستگاه آزمون پین هول اندازه گیری شد. هم چنین روش اختلاط نانورس با خاک واگرا رفتارهای گوناگونی را در شدت واگرایی و کاهش آن نشان می دهد. نانورس به چهار روش با خاک های مناطق نمونه برداری مخلوط شدند. در روش A ، با تهیۀ گل همگن از خاک و نانورس با هم زن برقی کاملاً مخلوط شدند. در روش B، اختلاط خاک لس با نانورس در رطوبت بهینه انجام شد. در روش C. اختلاط خاک لس با نانورس به صورت خمیر به وسیلۀ هم زن دستی انجام شد. در روش D. اختلاط خاک لس با نانورس به صورت خشکِ ارتعاشی به وسیلۀ لرزاننده الک دانه بندی انجام شد. نتایج بررسی نشان داد که، نسبت وزنی یک درصد نانورس از نظر فنی و اقتصادی مناسب ترین نسبت اختلاط است. با این نسبت وزنی، روش تهیه گل همگن با هم زن برقی (روش A) کم ترین نرخ جریان را به وجود می آورد؛ به طوری که نرخ جریان از 3/1 میلی لیتر در ثانیه در خاک خالص به 3/0 میلی لیتر در ثانیه در خاک حاوی نانورس در هد 50 میلی متر کاهش می یابد. از این رو، می توان گفت این روش مناسب تر است ولی از لحاظ اجرایی کارایی ندارد و روش B مناسب تر است. در روش B نرخ جریان از 3/1 به 55/0 میلی لیتر در ثانیه در همین حد می رسد.

ارزیابی فرونشست زمین به‌کمک تلفیق روش تداخل‌سنجی راداری و اندازه‌گیری‌های میدانی و بررسی دلایل و اثرات آن بر شهر مشهد

ناصر حافظی مقدس

مشهد دومین کلان شهر ایران است. به دلیل برداشت بیش از حد از منابع آ ب های زیرزمینی، عوارض فرونشست به صورت شکاف زمین و ترک در دیوار سازه های مسکونی در حریم شمالی شهر مشهد مشاهده شده است. هدف از این پژوهش پایش دقیق نرخ فرونشست سالانه به کمک تمامی داده های موجود و علت یابی این پدیده با توجه به ویژگی های زمین شناختی و هیدروژئولوژیکی منطقه است. ابتدا به کمک روش ترازیابی دقیق که قدیمی ترین داده ها را از فرونشست زمین در اختیار قرار می دهد، سابقه فرونشست بررسی شده است. سپس پردازش تداخل سنجی راداری برای کل دشت مشهد به کمک 23 تصویر ماهواره ENVISAT انجام گرفته است. نتایج نشان می دهد که دو کاسه فرونشستی یکی از شمال غرب و دیگری از جنوب شرق وارد حریم شهر مشهد شده است و در دشت مشهد در سال 2010 محدوده ای به وسعت km² 7/13 با میزان بیش از cm/year20 در حال فرونشست بوده است. بررسی مقاطع زمین شناسی که به صورت طولی و عرضی دشت را قطع کرده اند، نشان می دهد، بیش ترین میزان فرونشست در مناطق با افت شدید سطح آب زیرزمینی، بافت خاک تناوب ریزدانه و درشت دانه و ضخامت زیاد آبرفت ایجاد شده است. هسته مرکزی شهر مشهد نیز از نظر زمین شناسی بسیار مستعد فرونشست است و پیش بینی می شود در صورت کاهش ورودی پساب به آبخوان شهری در آینده فرونشست چشم گیری در این مناطق ایجاد شود.

تولید زلزله‌های مصنوعی غیریک‌نواخت در یال دره‌های دوبعدی مثلثی با در نظرگیری اثرات توپوگرافی

سید محمد علی صدرالدینی

نتایج حاصل از پژوهش های متعددی نشان داده است که در خلال وقوع یک زلزله مشخصات لرزه ای حرکت زمین در فواصل نزدیک به ابعاد سازه های مهندسی طویل به طور چشم گیری تغییر می باید. تعیین دقیق مشخصات حرکت زمین در نقاط واقع بر یال دره ها به دلیل قرارگیری تکیه گاه های سازه های طویلی مانند سدها و پل ها روی آن ها اهمیت خاصی در مهندسی زلزله دارد. هدف این مقاله تولید زلزله های مصنوعی غیریک نواخت در یال دره های مثلثی با درنظرگیری اثرات توپوگرافی دره است. به منظور تولید زلزله های مصنوعی غیریک نواخت از روش بازنمایش طیفی که یکی از پرکاربردترین روش های موجود در زمینۀ تولید تاریخچه های زمانی غیریک نواخت است، استفاده می شود. در اکثر پژوهش های موجود در ادبیات فنی توابع نبود انسجام لرزه ای برای ساختگاه های مسطح ارائه شده اند،از این رو، نمی توانند الگوی مناسبی برای تولید زلزله های مصنوعی در سازه های طویلی مانند پل ها و سدها که تکیه گاه های آن ها درون عوارض توپوگرافی دره قرار دارند باشند. به منظور درنظرگیری اثرات توپوگرافی ابتدا الگوی تقویت طیفی امواج لرزه ای در عارضۀ دره از طریق انجام تحلیل دینامیکی تاریخچۀ زمانی به وسیلۀ برنامه Flac2D به دست آمده و سپس از توابع تقویت به دست آمده در تولید رکوردهای متغیر در یال دره استفاده می شود. مقایسۀ مشخصات رکوردهای تولید شده با توابع تقویت دره نشان می دهد روش پیشنهادی این مقاله به طور موفقیت آمیزی قادر به تولید تحریکات غیریک نواخت تکیه گاهی در یال دره است.

برآورد خصوصیات فیزیکی و خمیری خاک‌های رسی مارنی تبریز بر اساس عدد SPT

علیرضا علیزاده مجدی

آزمون نفوذ استاندارد (SPT) یکی از متداول ترین ترین آزمایش ها در تحقیقات ژئوتکنیک است. در این تحقیق با استفاده از نتایج آزمایش نفوذ استاندارد، برآورد خصوصیات خمیری و فیزیکی خاک های رسی باروش های آماری بررسی شده است. محدودۀ بررسی شده مربوط به انواع لایه های رسی و مارنی در شهر تبریز واقع در شمال غرب ایران است. دو گمانه ماشینی حفاری شده و آزمایش نفوذ استاندارد به همراه سایر آزمون های آزماشگاهی برای تعیین همۀ خصوصیات خمیری و فیزیکی روی نمونه های تهیه شده انجام شد. با استفاده از نتایج پژوهش های پروژه های مهم موجود در منطقه، بانک اطلاعاتی مشتمل بر 107 سری از خصوصیات لایه های منطقه تهیه شد. ضریب هم بستگی اسپیرمن بین خصوصیات فیزیکی و خمیری خاک شامل درصد رطوبت طبیعی، درصد ریزدانه و درصد ذرات رسی، حد روانی، حد خمیری، دامنۀ خمیری، شاخص استحکام، فعالیت، تخلخل اولیه، وزن مخصوص خشک و تنش مؤثر قائم با عدد نفوذ استاندارد تصحیح شده تعیین شد. 8 رابطۀ تجربی موجود برای برآورد نفوذ استاندارد تصحیح شده با داده های این تحقیق صحت سنجی شد. برای این روابط عموماً نتیجه ضعیف از نظر ضرایب آماری شامل ضریب تبیین (R²)، خطای ریشه میانگین مربعات (RMSE) و شیب خط رگرسیون(CR) به دست می آید. با استفاده از رگرسیون غیرخطی و بر اساس داده های تحقیق حاضر، هشت رابطۀ تجربی جدید بررسی و پیشنهاد شد. ضریب تبیین، خطای ریشه میانگین مربعات و شیب خط رگرسیون برای روابط پیشنهادی نسبت به روابط موجود بهبود یافته است. ضرایب آماری برای مناسب ترین رابطه به منظور برآورد شاخص استحکام خاک با استفاده از نفوذ استاندارد تصحیح شده حدود 0.7 با خطای 129/0 به دست آمد. هم چنین دو رابطه برای هم بستگی تنش مؤثر قائم و عمق نمونه با نفوذ استاندارد تصحیح شده پیشنهاد شد.

ارزیابی علت پدیده لهیدگی در تونل‌ها بر اساس ریزساختارهای مشاهده شده در سنگ نمک

رسول اجل لوئیان

سنگ نمک در مقایسه با سنگ های سیلیکاته رفتار شکل پذیر زیادی را حتی در شرایط پایینی از دما و فشار نشان می دهد. بنابراین بررسی ریزساختارهای سنگ نمک در درک مکانیزم های دگرشکلی که تغییرشکل سنگ ها را کنترل می کنند کمک کننده است. در این پژوهش ریزساختارهای موجود در سنگ نمک طبیعی متعلق به گنبدنمکی دهکویه با استفاده از روش پراش الکترون های برگشتی (EBSD) به منظور یافتن علت پدیدۀ لهیدگی در مقیاس میکروسکوپی بررسی شد. بررسی ریزساختاری نشان داد که جریان شکل پذیر نمک نتیجۀ عملکرد خزش نابه جایی و تبلور مجدد است. برخی از دانه ها تغییرشکل درون بلوری مهمی را نشان دادند. تحلیل دگرشکلی دانه های تغییر شکل یافته نشان داد که تغییر شکل درون دانه ای نتیجه لغزش بر روی سیستم لغزشی <110> (110) و <110> (111) است. لغزش روی چنین سطوحی می تواند در همگرایی دیوارۀ تونل نیز مؤثر باشد. ریزساختارهای مشاهده شده در این پژوهش با ریزساختارهای ارائه شده برای نمونه های شیستی در منطقۀ هیمالیا قابل قیاس است. از این رو، این پژوهش پیشنهاد می کند که وقتی سنگ های اطراف تونل دربردارندۀ برخی از ریزساختارهای خاص باشند لهیدگی بوقوع می پیوندد. به نظر می رسد نوع سنگ و تاریخچۀ تکتونیکی مهم ترین عوامل در وقوع این پدیده هستند.