نشریه زمین شناسی مهندسی

بهسازی ماسه با استفاده از سیمان پرتلند و ضایعات ظروف فوم پلی‌استایرن

امیر حمیدی

هدف اصلی این تحقیق، استفاده از ترکیب سیمان پرتلند و ضایعات ظروف فومی در بهسازی ماسه ها بوده است. برای این منظور، ماسه بابلسر به عنوان مصالح پایه انتخاب شد. نوارهای فومی در دو ابعاد 50 در 5 میلیمتر و 50 در 10 میلیمتر در درصدهای وزنی صفر، 1/0، 2/0 و 3/0 درصد، به همراه 3 درصد سیمان پرتلند به خاک اضافه شد. نمونه ها جهت انجام آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس 300 در 300 میلیمتری، در تراکم نسبی 70 درصد ساخته شدند. همه نمونه ها قبل از انجام آزمایش، اشباع و به مدت 7 روز در شرایط عمل آوری قرار گرفتند. بر اساس نتایج به دست آمده، پارامترهای چسبندگی و زاویه اصطکاک خاک سیمانی و غیر سیمانی، با افزودن نوارهای فومی افزایش پیدا کرد. میزان افزایش مقاومت، در نوارهای بزرگتر و یا درصدهای بیشتر، بالاتر بود. در نمونه های غیر سیمانی، افزودن فوم تغییر چندانی در سختی نمونه ایجاد نکرد لیکن اتساع نهایی کاهش یافت. اما در نمونه های سیمانی، افزودن فوم سبب کاهش سختی و میزان افت مقاومت پس از نقطه اوج گردید. همچنین اتساع نهایی نمونه های سیمانی با افزایش درصد فوم و ابعاد نوارهای فومی، بیشتر شد. بر اساس آنالیزهای پایداری شیب انجام شده، ازدیاد درصد فوم باعث افزایش ضریب اطمینان شیروانی مسلح شد. استفاده از فومهای با نسبت طول به عرض کمتر، افزایش بیشتری در ضریب اطمینان پایداری شیب به وجود آورد.

ارزیابی تأثیر آبهای جاری شور بر خصوصیات ژئومکانیکی برخی از سنگ‌های منطقه رباط نمکی، شمال شهرستان خرم آباد

امین جمشیدی

آب های جاری شور ناشی از سنگ گچ سازند گچساران در منطقه رباط نمکی، شمال شهرستان خرم آباد، باعث هوازدگی نمک در برخی از سنگ های منطقه شده است. هوازدگی نمک به دلیل آب های جاری شور منطقه، یکی از دلایل تغییر خصوصیات ژئومکانیکی سنگ ها و در نتیجه کاهش دوام آنها است. در این تحقیق به تأثیر آب های جاری شور بر خصوصیات ژئومکانیکی برخی از سنگ های رخنمون یافته منطقه رباط نمکی، با انجام آزمایش هوازدگی نمک پرداخته شده است. برای این منظور، دو نمونه سنگ آهک و ماسه سنگ تهیه و آزمایش هوازدگی نمک در آب جاری شور، آب چشمه و محلول اشباع نمک تا 30 چرخه روی آن ها انجام شد. بعد از هر 5 چرخه، شاخص بار نقطه ای و تخلخل نمونه ها به عنوان آزمایش های سریع و کم هزینه تعیین شدند. منحنی های برازش بین چرخه های آزمایش هوازدگی نمک با شاخص بار نقطه ای و تخلخل برای هر سه محلول آزمایش تعیین و از آنها دو پارامتر ثابت زوال پذیری و نیمه عمر استخراج شد. تأثیر سه محلول آزمایش روی نمونه ها با استفاده از این دو پارامتر و همچنین درصد تغییرات شاخص بار نقطه ای و تخلخل، ارزیابی شد. نتایج نشان داد محلول اشباع نمک، آب چشمه و آب جاری شور به ترتیب بیشترین تا کمترین تأثیر را در تغییرات شاخص بار نقطه ای و تخلخل نمونه ها داشته اند. همچنین تجزیه و تحلیل داده ها نشان می دهد که ماسه سنگ به دلیل تخلخل بیشتر و لایه ای بودن نسبت به سنگ آهک، از هوازدگی نمک بیشتر متأثر شده است.

پاسخ قائم پل های معلق دهانه کوتاه و بلند تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک و دور

سید حسین حسینی لواسانی

تحقیقات زیادی در مورد تأثیر فاصله گسل بر سازه ها انجام شده است که نشان می دهد پاسخ لرزه ای آنها می تواند بسته به فاصله آنها از گسل متفاوت باشد. پل های معلق به دلیل برخورداری از دوره ی تناوب و انعطاف پذیری بالا می توانند حساسیت بیشتری نسبت به این پدیده به ویژه در ارتعاشات قائم داشته باشند. از آنجایی که مهندسان تمایل دارند از دهانه های طویل تری استفاده کنند، فاکتور طول دهانه باید با دقت بیشتری مطالعه شود. در این مقاله به اثرات طول دهانه بر پاسخ لرزه ای پل معلق تحت تحریکات لرزه ای خوزه نزدیک و دور پرداخته شده است. پل های معلق وینسنت توماس و گلدن گیت به ترتیب به عنوان پل های دهانه کوتاه و بلند به عنوان مطالعات موردی انتخاب شده اند. پاسخ های لرزه ای دو پل تحت ده شتابنگاشت از انواع حوزه نزدیک و دور، که دو به دو شتاب اوج زمین یکسانی دارند، ارزیابی می شوند. نتایج نشان داد که پاسخ هر دو پل تحت تحریکات لرزه ای حوزه نزدیک و دور کاملاً متفاوت است. پل های معلق با دهانه کوتاه در برابر تحریکات نزدیک به گسل آسیب پذیرتر هستند، در حالی که پل های با دهانه بلند در برابر هر دو نوع تحریکات مذکور مستعد آسیب هستند و با افزایش طول دهانه، حساسیت پل در برابر فرکانس های پایین تحریکات حوزه دور افزایش می یابد. همچنین، در هر دو پل، حداکثر پاسخ جابجایی دهانه ها لزوما با افزایش شتاب اوج زمین افزایش پیدا نمی کند.

حل صریح پریود طبیعی زمین های سه لایه بر اساس تئوری معادلات ارتعاش امواج

علی اصغر یاری

محاسبه پریود طبیعی زمین موجب می گردد تا سازه های مهندسی با مقاومت بالا و صرفه اقتصادی بیشتری محاسبه و ساخته شود. در این راستا نیز گسترش علوم کامپیوتری باعث افزایش دقت در محاسبات مهندسی نیز گردیده است. بنابراین پریود طبیعی زمین در سال های اخیر با استفاده از معادلات پیچیده ای به شرایط واقعی تر شبیه سازی گردیده است. در مطالعات پیشین پریود طبیعی زمین هایی که از خاک های دولایه با مشخصات متفاوت تشکیل شده اند، محاسبه شده و روابطی ارائه گردیده است. برای زمین های سه لایه روابط ارائه شده پیچیدهو با روش های تقریبی انجام شده است و امکان استفاده از آنها برای محاسبه سریع مشکل می باشد. همچنین با توجه به اینکه روش های ارائه شده تقریبی می باشد، در نتیجه مقادیر محاسبه شده دقیق نخواهد بود. در این مطالعه پریود طبیعی زمین با استفاده از حل صریح و بسته و به روش انتشار امواج صورت گرفته است. روابط نهایی ساده سازی شده و نهایتا باعث استفاده آسان از آنها می شود. از مزیت های این روش ارائه روابط ساده و دقت بالای جواب¬ها می¬باشد. همچنین با استفاده از روش فوق پریود طبیعی زمین دولایه نیز محاسبه و روابط جهت استفاده ارائه شده است. در نهایت پریود طبیعی لایه های ناحیه اطراف کرج با استفاده از روش فوق محاسبه شده است. همچنین با در نظر گرفتن چندین شرایط متعارف (عمق لایه ها و مشخصات زمین) پروید طبیعی زمین محاسبه شده و توسط گراف هایی ارائه گردیده است.

پیش بینی مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته یک سنگ آهک با استفاده ازرگرسیون اجزای اصلی و الگوریتم بهینه سازی ذرات بر مبنای ماشین های برداری پشتیبان

مریم مختاری

مقاومت تک محوری و مدول الاستیسیته سنگ ها در مهندسی ژئوتکنیک، مکانیک سنگ و مهندسی زمین شناسی، جزو پارامترهای حیاتی در طراحی می باشد. بدین منظور از دو روش رگرسیون اجزا اصلی و روش هیبریدی الگوریتم بهینه سازی ذرات بر مبنای ماشین های برداری رگرسیون استفاده شده است. پارامترهای استفاده شده در این مدلسازی شامل سرعت موج فشاری، نسبت پواسون و تخلخل دینامیکی می باشد. مدل سازی بر مبنای نتایج حاصل از آزمایش مقاومت تک محوری فشاری و التراسونیک بر روی 115 نمونه سنگ آهک انجام شده است. دقت مدل های توسعه یافته با استفاده از شاخص های آماری شامل ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای مطلق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که دقت هر دو روش در تخمین پارامترهای هدف بالا می باشد. مقدار الگوریتم بهینه سازی ذرات به منظور تعیین بهینه حالت محدودیت جعبه و حالت اپسیلون مورد استفاده قرار گرفت. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت تک محوری با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.78، 22.45 و 0.363 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.76، 22.51 و 0.357 بدست آمده است. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت مدول الاستیسیته با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.71، 34.23 و 0.421 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.7، 34.23 و 0.43 بدست آمده است.مدل سازی در روش رگرسیون ماشین برداری به استفاده از چهار تابع کرنل خطی، درجه دوم، مکعبی و گوسین انجام شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد تابع کرنل درجه دوم نتایج بهتری در تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته ارائه می کند. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت تک محوری با استفاده از تابع کرنل در ماشین های بردار پشتیبان به ترتیب 0.83، 16.98 و 0.329 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.76، 22.15 و 0.296 بدست آمده است. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت مدول الاستیسیته با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.73، 29.11و 0.45 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.7 ، 25.67 و 0272 بدست آمده است.مدل سازی در روش رگرسیون ماشین برداری به استفاده از چهار تابع کرنل خطی، درجه دوم، مکعبی و گوسین انجام شد. به علاوه، مقایسه نتایج حاصل از رگرسیون اجزا اصلی و ماشین برداری رگرسیون نشان می دهد که ماشین برداری رگرسیون نتایج بهتری را ارائه می نماید.

ارزیابی پتانسیل روانگرایی براساس تحلیل حساسیت، قابلیت اطمینان و اعتبار سنجی داده ها

روزبه دبیری

در مطالعه حاضر سعی شده است پتانسیل روانگرایی در لایه های خاکی در محدوده شهر تبریز بر اساس آنالیز حساسیت، قابلیت اطمینان ارزیابی گردد. بدین منظور از میان 260 حلقه گمانه جمع آوری شده، تعداد 64 حلقه گمانه که دارای خطر وقوع روانگرایی بوده اند انتخاب شدند. سپس نقشه پهنه بندی خطر لرزه ای در محدوده مورد مطالعه با توجه به گسل شمال تبریز با استفاده از روش گسل محدود و با در نظر گرفتن اثرگذاری لایه های خاکی بر حداکثر شتاب سطحی(PGA) تهیه شده است. در ادامه، نقشه پهنه بندی خطر وقوع روانگرایی در محدوده مورد مطالعه با کاربرد شاخص خطر آماده گردید. در انتها، با کاربرد روش های تحلیل حساسیت و قابلیت اطمینان مونت کارلو، میزان تغییرات ضریب اطمینان در برابر خطر وقوع روانگرایی لایه های خاکی مشخص شده و رابطه ای جهت تعیین این تغییرات ارائه شده است.

بررسی تاثیر دره تنگ بر رفتار سدهای خاکی در مرحله پایان ساخت(مطالعه موردی: سد ونیار)

مهدی درخشندی

سدهای خاکی سازه های ژئوتکنیکی هستند که در انواع دره ها با شکل متفاوت احداث می شوند. سد ونیار از نوع سنگریزه ای با هسته رسی قائم، در محل یک دره تنگ واقع شده است. به منظور بررسی تاثیر شکل هندسی دره، از مدل سازی سه بعدی برای آنالیز این سد استفاده شده است. آنالیزها با نرم افزارFLAC3D انجام شده که مسایل ژئوتکنیکی را بر اساس روش تفاضل محدود شبیه سازی می کند. نتایج نشان می دهد که مقادیر نشست های بدست آمده از آنالیزهای عددی، از مقادیر ثبت شده توسط تجهیزات صفحات مغناطیسی نشست سنج که در بدنه سد نصب شده، کمتر است و این موضوع به علت تراکم کمتر خاک در اطراف ابزار است که به منظور جلوگیری از خرابی آن در زمان نصب انجام می شود. بر اساس آنالیزهای عددی، مقدار نشست حداکثر در بزرگترین مقطع عرضی بدنه سد (مقطعC) 88.14 سانتیمتر است که مربوط به موقعیت ارتفاع 48 متر بالاتر از تراز سنگ بستر است و این مقداری قدری کمتر از 1% ارتفاع خاکریز سد است. همچنین تنش های قائم ثبت شده توسط سلولهای فشار در بدنه سد حدود 28% کمتر از مقادیر بدست آمده از آنالیزهای عددی است؛ به نظر می رسد که این موضوع به دلیل پدیده قوس زدگی موضعی ناشی از تراکم کمتر و در نتیجه ایجاد ناحیه با سختی کمتر در اطراف سلولهای فشار باشد. در مورد پارامتر فشار آب حفره ای، نتایج آنالیزهای عددی و قرائت پیزومترها در حدود 1% اختلاف دارد که نشان دهنده همخوانی نزدیکی بین نتایج است. در مجموع اختلاف بین نتایج آنالیزهای عددی و مقادیر بدست آمده از نتایج ابزار دقیق قابل قبول است و رفتار سد در مرحله پایان ساخت عملکرد مناسبی را نشان می دهد.