نشریه زمین شناسی مهندسی

بررسی تأثیر درجۀ سیمانتاسیون بر پارامترهای مقاومتی و سرعت موج برشی آبرفت‌های درشت‌دانه شرق تهران

مازیار حسینی

توسعۀ شهری در کلان شهر تهران باعث شده که برای ساخت سازه های بلند، بزرگ راه ها، تونل ها و سایر تأسیسات شهری، حفاری هایی با عمق و حجم زیاد انجام گیرد. آبرفت های شرق تهران (سری A)، نهشته های درشت دانه، همگن و سیمانته هستند. در این پژوهش تأثیر درجۀ سیمانتاسیون بر پارامترهای مقاومتی و سرعت موج برشی خاک بر اساس پژوهش های انجام شده در بزرگراه شرق تهران انجام شده است. به منظور تعیین خصوصیات ژئوتکنیکی و سرعت موج برشی خاک، از آزمون های برجا همانند بارگذاری صفحه، برش برجا، پرسیومتری و لرزه ای درون گمانه ای، برداشت های صحرایی و آزمون های آزمایشگاهی استفاده شده است. هم چنین تجزیۀ شیمیایی برای شناسایی نوع کانی ها و جنس مواد سیمانته انجام شده است. نتایج آزمایش ها نشان داد که سیمانتاسیون این آبرفت ها متوسط تا زیاد است و جنس مواد سیمانی در این خاک ها عموما کربناتی و به ویژه کلسیتی است. جمع بندی نتایج نشان داد که با افزایش درجۀ سیمانتاسیون، مدول تغییر شکل حدود 25 درصد، چسبندگی حدود 55 درصد و سرعت موج برشی حدود 30 درصد افزایش می یابد. افزایش ها این پارامترها با عمق رابطۀ مستقیم دارد. این در حالی است که درجۀ سیمانتاسیون تأثیری قابل توجهی روی زاویۀ اصطکاک داخلی خاک ندارد.

بررسی تأثیر افزودنی‌های زئولیت و سپیولیت بر تغییرات مدول الاستیسیته و هدایت هیدرولیکی خاک‌های رس‌‌دار با تأکید بر ریزساختار خاک

علی محمد رجبی

تثبیت و به سازی خاک یکی از روش های مؤثر در بهبود رفتار خاک در مهندسی ژئوتکنیک است. امروزه علاوه بر تثبیت کننده های متعارف سیمانی و آهکی، از مواد شیمیایی طبیعی معدنی نیز برای اصلاح خواص نامطلوب خاک استفاده می شود. در این پژوهش از زئولیت و سپیولیت به عنوان دو ماده افزودنی برای تثبیت خاک های ماسه رسی و رس ماسه دار و تأثیر آن بر مدول الاستیسیته و هدایت هیدرولیکی خاک استفاده شده است. به این منظور آزمایش مقاومت فشاری تک محوری روی خاک های تثبیت نشده و تثبیت شده با افزودنی های مذکور در درصدهای 5، 10، 15، 20 و 25 و زمان های آنی (بلافاصله پس از اختلاط)، 7، 14 و 28 روز انجام شده و مدول الاستیسیته در شرایط مختلف آزمایش تعیین شده است. آزمایش نفوذپذیری نیز به دلیل بررسی اثر این دو افزودنی در درصدهای مختلف و زمان آنی انجام شده است. هم چنین به دلیل بررسی نحوۀ تأثیر مواد افزودنی بر ریزساختار خاک، عکس برداری SEM برای خاک تثبیت نشده و تثبیت شده با هر دو افزودنی در زمان عمل آوری 28 روز انجام شده است. نتایج نشان می دهد میزان افزایش مدول الاستیسیته در تثبیت با سپیولیت نسبت به زئولیت بیش تر است. به علاوه در هر دو افزودنی بیش ترین میزان افزایش مدول الاستیسیته مربوط به 25 درصد افزودنی و زمان 28 روز است. هم چنین میزان نفوذپذیری با افزایش هر دو افزونی کاهش می یابد به طوری که این میزان کاهش در سپیولیت بیش تر از زئولیت است. بررسی تصاویر SEM معرف تغییر در ریزساختار خاک در نتیجه افزودنی های مذکور است. نتیجه این که تغییرات مدول الاستیسیته و هدایت هیدرولیکی خاک را می توان به وقوع واکنش های شیمیایی در کنار تغییرات فیزیکی نسبت داد.

تحلیل و روندیابی پارامترهای مبنایی پیش لرزه‌ها و پس‌لرزه‌های زمین‌لرزه آذرماه 1391 زهان در استان خراسان‌جنوبی

سیدمحمود فاطمی عقدا

تحلیل زمان، مکان و بزرگی پیش لرزه ها و پس لرزه ها از جمله مواردی است که در دهه های اخیر مورد توجه متخصصان رشته های مرتبط از جمله زمین لرزه شناسان، مهندسان سازه، مدیران بحران و دیگر علوم مرتبط قرار گرفته است. زیرا این تحلیل ها در کنار شناسایی شرایط لرزه زمین ساختی منطقه و رفتار گسل مسبب زمین لرزه، کمک زیادی به روندیابی پیش لرزه ها و پس لرزه ها با هدف کاهش تلفات و حتی کاستن تنش های روانی جامعه آسیب دیده و بازمانده در منطقه زلزله زده و مدیریت کارآمد بحران در آن شرایط می کند. در این مقاله به بررسی و ارزیابی داده های مربوط به یک زمین لرزه واقعی و تجربه مشابه به دست آمده از دیگر زمین لرزه ها و ارائۀ الگویی کاربردی در زمینۀ پیش بینی پارامترهای زمین لرزه اصلی و هم چنین مکان یابی و تعیین بزرگی و زمان پس لرزه ها با هدف کاهش اثرات ناشی از آنها در مناطق زلزله زده می پردازیم. بر این اساس، در پژوهش حاضر، نتایج بررسی های مربوط به تحلیل مبنایی پارامترهای پیش لرزه ها و پس لرزه های زمین لرزه آذرماه 1391 زهان در استان خراسان جنوبی بررسی شد. اهمیت بررسی و پژوهش های کاربردی در این بخش از ایران به دلیل این است که این بخش از ایران با این که در دهه های گذشته شاهد زمین لرزه های مخرب و بزرگی بوده است، در بیش از دو دهۀ اخیر، با یک نبود لرزه ای مشخص مواجه شده است. چنین شرایطی، بررسی متمرکزتر در بارۀ تغییرات لرزه خیزی در این محدوده، به دلیل قریب الوقوع بودن یک زمین لرزه بزرگ را ضرورت می بخشد. نتایج به دست آمده از این پژوهش روی تحلیل روند تغییرات پیش لرزه ها نشان داد که با بررسی تغییرات مکانی، بزرگی و عمق پیش لرزه ها می توان تا حدود زیادی به روند یابی پارامترهای زمین لرزه اصلی رسید. ضمن این که فراوانی پس لرزه ها و فواصل زمانی(سکون لرزه ای) مشخص بین آنها می تواند به عنوان نشان گرهایی برای شناسایی زمان پس لرزه های بزرگ تر استفاده شود و تحلیل های انجام شده در این پژوهش نشان داد روش هایی از جمله مدل های ارائه شده در بارۀ سری زمانی در کنار تحلیل سکون لرزه ای به تدقیق زمان پیش بینی پس لرزه های بزرگ می انجامد.

ارزیابی پایدارسازی گود به‌روش ساخت از بالا در کنترل تغییر شکل دیواره‌های گود بر اساس بررسی‌های عددی و میدانی

مهدی خداپرست

جابه جایی زمین ناشی از حفاری در محدودۀ شهری، همواره با چالش های جدی از دیدگاه ژئوتکنیکی و سازه ای مواجه بوده است. در این زمینه آسیب دیدگی ساختمان ها و تأسیسات مجاور گود به دلیل تجاوز مقادیر تغییر شکل زمین از محدوده مجاز، خسارات جبران ناپذیری را به همراه دارد. بنابراین پیش بینی حرکت زمین مجاور گود در طراحی ها اهمیت ویژه ای دارد و طراحی سیستم مهاری گود، کنترل تغییرشکل جانبی دیوارۀ گود و نشست سطح زمین امری اجتناب ناپذیر است. این پژوهش، به بررسی پایدارسازی گود از دیدگاه تغییرشکل با استفاده از سازۀ اصلی به روش ساخت از بالا و بر اساس پروژه ای واقعی می پردازد. برای این منظور، مراحل اجرا در روش ساخت از بالا به صورت مقطعی و با استفاده از دوربین توتال استیشن مورد پایش قرار گرفته و داده های حاصل از ابزارسنجی گود، بر اساس روش های آماری تحلیل شده است. در این رابطه مدل سازی مراحل مختلف پایدارسازی گود با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس^{^[1]} انجام شده و به منظور صحت سنجی و پیش بینی روند تغییرشکل ها، کالیبراسیون مدل عددی بر اساس نتایج حاصل از پایش های میدانی صورت پذیرفته است. در ادامه پارامترهای مختلف سیستم مهاری به منظور بررسی عملکردی، متغیر در نظر گرفته شده و در نهایت با استفاده از 160 مدل عددی، امکان تخمین سختی مورد نیاز سیستم مهاری با توجه به تغییرشکل مجاز، در 4 ساختگاه مختلف و در قالب روابط نمایی ارائه می شود.

[1]. ABAQUS

بررسی‌های آزمایشگاهی تأثیر هیبرید نانوذرات در به‌سازی خاک‌ اطراف حرم مطهر رضوی

سهیل قره

به سازی خاک های مسئله دار در محیط های شهری و به ویژه کلان شهرها از مهم ترین چالش های مهندسان عمران است. در این پژوهش با توجه به قابلیت افزایش سطح ویژه ذرات خاک به وسیلۀ نانوذرات، به منظور به سازی خاک اطراف حرم مطهر رضوی در مشهد، بررسی های آزمایشگاهی روی ترکیبات جدیدی از نانوذرات رس و سیلیکا انجام شد که بر اساس نتایج، نسبت های بهینه نانورس 5/2% و 5% و نسبت های بهینه نانوسیلیکا 25/0% و 1% به دست آمدند، به طوری که هیبرید ساخته شده از 5% نانورس و 1% نانوسیلیکا به عنوان بهترین ترکیب موجب افزایش 785% ظرفیت باربری و کاهش 60% نشست خاک بررسی شد. در راستای این پژوهش، روش به سازی پیشنهادی جای گزینی مناسب برای روش های سنتی نظیر اجرای شمع بتنی مسلح، سیستم میکروپایل، جت گروتینگ و غیره در بناهای فرسوده است که علاوه بر افزایش سهولت اجرا و سرعت عملیات اجرایی، به میزان چشم گیریر با کاهش هزینه های اجرا همراه است.

بررسی تأثیر جهت‌یابی حفره روی پاسخ ماسه سنگ‌های حفره دار در برابر بارهای استاتیکی تراکمی و دینامیکی کششی

علی اکبر مومنی

تونل های کم عمق نقش حیاتی در برنامه ریزی شهری و خطوط حمل و نقل ریلی و جاده ای دارند. وجود این حفرات زیرسطحی می تواند باعث تمرکز تنش شده و ناپایداری این فضاها را در برابر بارهای استاتیکی به ویژه دینامیکی در پی داشته باشد. از این رو، هدف از این پژوهش ارزیابی تأثیر وجود حفره بیضوی و جهت یابی آن بر رفتار ماسه سنگ تحت بارهای استاتیکی فشاری و دینامیکی کششی است. به منظور ارزیابی تأثیر حفره در برابر شرایط تنش استاتیکی دو گروه از مغزه های ماسه سنگی بدون حفره و حفره دار با جهت یابی 0و 30و 60 و 90 درجه فراهم شده و تحت آزمون بارگذاری فشاری تک محوری قرار گرفتند. حین آزمون علاوه بر ثبت تنش، با به کار بردن کرنش سنج، سنسور ثبت انتشار امواج صوتی و دوربین، آسیب و تغییر شکل پذیری نمونه ها ثبت شد. برای انجام آزمون بارگذاری دینامیکی از دستگاه میلۀ فشار هاپکینسون استفاده شد. به علاوه روند گسترش آسیب با استفاده از دوربین با سرعت زیاد با نرخ یک عکس در 10 میکروثانیه، ثبت شد. نتایج به دست آمده نشان داد که وجود حفره باعث کاهش مقاومت سنگ در بیش ترین حالت (0=θ) تا 55 درصد و در کم ترین حالت (90=θ) تا 77 درصد مقاومت فشاری تک محوری می شود. آزمون بارگذاری دینامیکی کششی نشان می دهد که حفره بیضوی نزدیک تر به مرز انعکاس موج فشاری به کششی به علت قرارگیری در منطقه سوپر پوزیشن سالم مانده در حالی که حفره موجود در خارج از این منطقه با هر جهت یابی دچار گسیختگی ورقه ای شده است. بررسی سطح شکست با استفاده از تجزیۀ میکرسکوپ الکترونی و بررسی مقطع نازک نشان داد که شکستگی غالب از نوع مرز بلوری بوده است و سیمان اکسید آهن نقش کلیدی در توسعه این نوع شکستگی دارد.

بررسی تأثیر ویژگی‌های زمین‌شناسی مهندسی سنگ‌دانه‌های کربناته روی ویژگی‌های سنگ‌های مصنوعی

ماشاله خامه چیان

هدف این تحقیق بررسی تأثیر ویژگی های زمین شناسی مهندسی سنگ دانه های کربناته روی ویژگی های سنگ های مصنوعی با سیمان غیررزینی و سپس مقایسه ویژگی های مهندسی سنگ های مصنوعی ساخته شده با سنگ های طبیعی است. در این تحقیق به منظور بررسی تأثیر ویژگی های سنگ دانه های کربناته بر سنگ مصنوعی از 7 نمونه سنگ ساختمانی شامل سنگ چینی (مرمریت ریزبلور)، مرمر کریستال (مرمریت درشت بلور)، مرمریت (نهان بلور)، سنگ آهک سیاه، 2 نمونه تراوراتن و انیکس استفاده شده است. از این نمونه های سنگی، ویژگی های زمین شناسی مهندسی نمونه ها تعیین شد. پس از طراحی قالب برای ساخت سنگ مصنوعی، سنگ دانه هایی با دانه بندی و طرح اختلاط یک سان تهیه و برای تمامی سنگ دانه ها با شرایط ویبره، فشار و خلأ یکسان، دو نمونه سنگ مصنوعی درشت دانه و ریزدانه ساخته شده است. بعد از ساخت، اقدام به انجام آزمایش های فیزیکی، مقاومتی و دوام شد و سپس نتایج حاصل مقایسه شد. بررسی نتایج پارامترهای مهندسی نشان داد سنگ های مصنوعی تراورتن حجت آباد دارای کیفیت مهندسی مشابه نسبت به سنگ طبیعی خود دارند. سنگ های مصنوعی مرمر و تراورتن توران پشت حدود 11 تا 32 % افزایش کیفیت و ولی سنگ های مصنوعی سنگ چینی، آهک سیاه، انیکس و مرمریت حدود 6 تا 33 % کاهش کیفیت نسبت به سنگ طبیعی خود دارند نمونه های تولید شده از این سنگ ها نیز اگر چه از نظر پارامترهای مقایسه ای سنگ مصنوعی کم تر از سنگ طبیعی است اما در محدودۀ قابل قبول به عنوان مصالح ساختمانی قرار می گیرند.