نشریه زمین شناسی مهندسی

بررسی شکست ذرات مصالح سنگریزه‌ای در آزمایش سه محوری

عطاء آقایی آرایی

در همه مصالح سنگریزه ای تحت اثر تنش های اعمالی زیاد، شکست دانه ها رخ می دهد. شکست دانه ها و خرد شدن آنها به دانه های کوچک تر باعث کاهش مقاومت برشی و افزایش تغییرشکل می شود. معمولاً شکست دانه ها که در آزمایش های سه محوری مشاهده می شود را با شاخص شکست مارسال، ، بیان می کنند. در این مقاله روشی برای محاسبه در هر سطح از کرنش محوری در آزمایش های سه محوری ارائه می گردد. بدین منظور از اصل مینیمم انرژیRowe استفاده می شود. پارامتر کلیدی در روش یاد شده برای محاسبه ، مقدار ، زاویه اصطکاک مصالح بدون درنظرگرفتن اتساع و شکست ذرات، می باشد. بررسی ها و آزمایش های صورت گرفته نشان داد که ، زاویه اصطکاک مصالح سنگریزه ای در تنش های محدود کننده موثر کمتر از kPa 200 به شرط ایجاد شرایط حجم ثابت و در کرنش نظیر حالت حجم ثابت می باشد. همچنین تغییرات نسبت انرژی شکست و فاکتور شکست مارشال با تنش محدود کننده در کرنش نظیر گسیختگی با رابطه خطی قابل ارائه است.

پیش‌بینی نرخ نفوذ TBM با استفاده از روش شبکه عصبی‌ مصنوعی(مطالعه موردی مترو تبریز)

حسین اینانلو عربی شاد

امروزه ماشین‎های تونل‎بری TBM‎ (Tunnel Boring Machine) بطور وسیعی در حفر تونل‎ها بخصوص تونل‎های شهری استفاده می‎شوند. این ماشین‎ها بر اساس روش نگهداری سینه کار و دیواره های تونل، دارای انواع مختلفی می باشند. یکی از انواع این ماشین ها، سپرهای تعادلی فشار زمین EPB (Earth Pressure Balance) می باشد که جهت حفاری خط 1 متروی تبریز مورد استفاده قرار گرفته است. عوامل مختلفی نظیر شرایط زمین‎شناسی، خصوصیات توده سنگ، شیب مسیر و همچنین مشخصات ماشین بکار رفته بر میزان کارآیی این ماشین‎ها تأثیر می‎گذارد. یکی از راههای پیش‎بینی میزان کارآیی این ماشین‎ها، تخمین نرخ نفوذ آنها می‎باشد. در این تحقیق میزان نرخ نفوذ TBM در خط 1 متروی تبریز توسط شبکه عصبی مصنوعی پیش بینی گردیده است. پیش بینی این پارامتر، کمک شایانی در انجام مراقبت و دقت بیشتر در برخورد با مناطق دردسرساز با دانستن زمان برخورد به این مناطق و همچنین استفاده از فشار EPB مناسب در آنها می نماید. از نتایج مهم حاصل از این تحقیق می توان به پیش بینی میزان نرخ نفوذ با دقت قابل قبول و همچنین تعیین پارامترهای مؤثر به وسیله آنالیز حساسیت صورت گرفته توسط شبکه عصبی اشاره کرد.

پیش‌بینی جابجایی‌های زمین اطراف تونل در اثر حفاری با ماشین‌های EPB (مطالعه موردی: خط 3 متروی تهران)

رشد و توسعه شهرهای بزرگ نیازمند استفاده از شبکه های زیرزمینی در ایجاد زیرساخت ها و تسهیلات حمل و نقل شهری است. ساخت تونل در زمین های نرم معمولاً جابجایی خاک را به دنبال دارد که می تواند تاثیر جدی در پایداری و سلامت سازه های موجود داشته باشد. به منظور کاهش این جابجایی ها به ویژه در نواحی شهری، مجریان در ساخت تونل ها بیش از پیش از ماشین های حفر تونل (TBM) استفاده می کنند. از اینرو در نواحی شهری، پیش بینی جابجایی های زمین ناشی از حفر تونل چالش بزرگ مهندسی به شمار می رود. در این مقاله به منظور پیش بینی جابجایی های خاک که در حین ساخت بخشی از تونل خط 3 متروی تهران با استفاده از ماشین حفاری EPB (فشار تعادلی زمین) ایجاد می شوند، از یک مدل عددی سه بعدی و نرم افزار ABAQUS استفاده شده است. این بررسی شامل اکثر مؤلفه های تونل سازی سپری مانند فشار سینه کار، فشار تزریق، ماشین حفاری و تماس اصطکاکی سپر و خاک است. نتایج نشان می دهد که نشست سطحی ماکزیمم در این قسمت 5/2 سانتیمتر است که 5/0 سانتیمتر از حد مجاز آن بیشتر می باشد. همزمان با نشست های سطحی جابجایی های افقی در داخل توده خاک به وجود می آیند، که در دو جهت افقی شکل متفاوتی داشته و با افزایش عمق افزایش پیدا می کنند.

محاسبه تغییرات بازشدگی دهانه درزه‌های سنگی در اثر انحلال به روش تجربی و نظری (مطالعه موردی، ژیپسیت‌های مخزن سد چم شیر)

در نواحی کارستیک، مطالعات تفصیلی پدیدههایی از قبیل فرار آب از محل سازههای هیدرولیکی و فرونشست زمین در مناطق مسکونی و معدنی، اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، ثابت سرعت انحلال نمونههای ژیپسیت سازند گچساران، اخذ شده از محل مخزن سد چم شیر، برابر ^3-10× 24/0 سانتی متر بر ثانیه اندازه گیری شده است. سپس میزان تغییرات باز شدگی دهانۀ درزۀ نمونه ها، با استفاده از روش های نظری و تجربی (استفاده از مقادیر تغییرات آب گذری درزه ها و اندازه گیری مستقیم) محاسبه گردیده است. نتایج پژوهش ها نشان داد که میزان بازشدگی پیش بینی شده برای درزه ها به روش نظری با مقدار اندازه گیری شده با استفاده از مقادیر تغییرات آب گذری درزه ها تطابق کم تری دارد، در حالی که با مقدار اندازه گیری شده به روش مستقیم (اندازه گیری با استفاده از کولیس) انطباق بیش تری دارد. هم چنین بر اساس پژوهش انجام شده چنان چه ژیپسیت های واقع در مخزن پس از آب گیری سد در مجاورت جریان آب قرار گیرند، مقدار بازشدگی درزه ای با دهانۀ اولیه 5/0 سانتی متر پس از حدود 278 روز به 10 سانتی متر افزایش می یابد. این افزایش دهانۀ درزه در مقایسه با عمر مفید سد توجه ویژه به موضوع آب بندی مخزن سد را الزامی میکند

پهنه بندی خطر زمین لغزش با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی مطالعه موردی: حوضه کشوری (نوژیان)

سلمان سوری

حوضه آبریز کشوری در جنوب شرقی شهر خرم آباد در استان لرستان قرار دارد. این حوضه از نظر تقسیم بندی زمین ساخت ایران در زاگرس چین خورده قرار می گیرد. با توجه به نوع سازند های زمین شناسی، وضعیت توپوگرافی و وسعت آن، این حوضه از پتانسیل لغزش بالایی برخوردار بوده و از نظر لغزشی ناپایدار است. در این تحقیق برای پهنه بندی خطر زمین لغزش در این حوضه از روش شبکه عصبی مصنوعی با ساختار پرسپترون چند لایه و الگوریتم یادگیری پس انتشار خطا استفاده شده است. نتایج بدست آمده از شبکه عصبی مصنوعی نشان دهنده ساختار نهایی 1-11-9 برای پهنه بندی خطر زمین لغزش در این حوضه است. بر اساس این پهنه بندی 81/23، 53/7، 49/6، 68/18، 47/43 درصد از مساحت منطقه به ترتیب در کلاس های خطر خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد قرار گرفته است.

ارزیابی آسیب پذیری لرزه‏ای دیوارهای حایل بنایی غیر وزنی

حسن قاسم زاده

در این مقاله با استفاده از روش مونونوبه و اکابه در مورد یک دیوار حایل بنایی غیروزنی محاط در یک قاب ساختمانی (میانقاب حایل بنایی) ، به محاسبه نیروهای دینامیکی ناشی از زلزله و اثرات آن بر دیوار پرداخته شده است. در روش مونونوبه و اکابه دیوار حایل صلب فرض شده و وضعیت غالب شکست، لغزش پای دیوار حایل و یا چرخش دیوار حایل حول پاشنه آن می‏‏‏‏باشد. درحالی‏که وضعیت غالب خرابی در یک میانقاب حایل بنایی، شکست در بدنه دیوار تحت نیروهای عمود بر صفحه می‏‏‏‏باشد. در چنین حالتی توزیع نیروی لرزه‏ای وارده بر دیوار اهمیت می‏یابد. بر این اساس در این مقاله بر مبنای روش مونونوبه و اکابه یک توزیع برای نیروهای لرزه‏ای وارد بر میانقاب حایل بنایی پیشنهاد شده است. همچنین با بررسی عملکرد عمود بر صفحه میانقاب‏های ‏بنایی به لحاظ مقاومت و معیار پذیرش، به تحلیل نحوه خرابی در بدنه دیوار ناشی از بارهای عمود بر صفحه پرداخته شده است. در ادامه روش بهسازی لرزه‏ای مورد نظر در خصوص میانقاب‏های ‏حایل بنایی آسیب پذیر ارایه شده و با معرفی یک مثال کاربردی، نتایج روش پیشنهادی با نتایج یک نرم افزار عددی کنترل شده است. در انتها ‏نیز با توجه به شرایط مختلف قابل پیش بینی برای میانقاب‏های ‏حایل بنایی، راهکار بهسازی لرزه‏ای بصورت کاربردی ارایه شده است.

ارائه روش جدیدی برای برآورد مقاومت سنگ درزه دار با استفاده از ضریب درزه داری

حسن مومیوند

ناپیوستگی ها دارای ویژگی هایی همچون جهت یابی، تعداد دسته و فراوانی هستند که می توانند در مقاومت سنگ مؤثر واقع شوند. نمونه های سنگ به ترتیب دارای یک، دو و سه دسته ناپیوستگی متقاطع، فراوانی های مختلف و زاویه شیب صفحه ناپیوستگی ها با جهت افقی برابر با 0، 30، 45، 60 و 90 درجه آماده سازی شدند. با افزایش تعداد دسته ناپیوستگی و فراوانی آنها تعداد قطعات به صورت تصاعدی افزایش یافت. طوری که بخشی از نمونه های دارای سه دسته ناپیوستگی که یکی از دسته های آنها دارای چهار ناپیوستگی موازی بود از 20 قطعه سنگ تشکیل می شدند و مصداق سنگ به شدت درزه دار بودند. ضریب درزه داری و مقاومت فشاری یک محوری نمونه ها و زاویه اصطکاک در امتداد سطح درزه در برش مستقیم تعیین شدند. مقاومت فشاری یک محوری نمونه های دارای یک، دو و سه دسته ناپیوستگی در جهت افقی یا قائم کمتر از مقاومت نمونه سنگ سالم نشان داد. مقاومت یک محوری سنگ دارای ناپیوستگی به ویژه وقتی که جهت یافتگی 60 درجه نسبت حالت افقی بود، حدوداً به مقدار صفر نزدیک می شد. این شدت کاهش مقاومت برای نمونه های دارای دو و سه دسته ناپیوستگی متقاطع و عمود برهم در زاویه جهت یافتگی ناپیوستگی ها با حالت افقی برابر 30 درجه نیز اتفاق افتاد. تحلیل نتایج نشان داد که رابطه بین نسبت مقاومت فشاری یک محوری نمونه های درزه دار به مقاومت فشاری یک محوری سنگ سالم (ضریب ناهمسانگردی) و ضریب درزه داری (Jf) حاصل از این تحقیق با رابطه ارائه شده توسط رامامورتی دارای تفاوت قابل توجهی است. ویژگی های ناپیوستگی ها توأماً نقش اساسی در مقاومت توده سنگ دارند.