نشریه زمین شناسی مهندسی

---

نمک موجود در ĩب دریا، گنبد‌های نمکی یا شیرابه‌ی پسماند‌های شهری می‌تواند بر پارامتر‌های هیدرو– مکانیکی بنتونیت به عنوان مصالح ĩب بند در مراکز دفن پسماند‌های هسته‌ای و روکش لندفیل‌ها تاثیر بگذارد. این گزارش به بررسی تاثیر نمک سدیم کلرید روی حدود اتربرگ، تورم، تحکیم و نفوذپذیری بنتونیت می‌پردازد. ĩزمایش تورم و تحکیم روی نمونه‌ها، توسط دستگاه ادئومتر موجود در دانشگاه علم و صنعت ایران برای محلول سدیم کلرید با غلظت‌های صفر، 05/0، 1/0، 5/0 و 2 مولار صورت گرفته است. با توجه به نتایج به دست ĩمده، افزایش اندک غلظت نمک محلول نیز موجب کاهش پتانسیل تورم بنتونیت به میزان قابل توجهی خواهد شد، به طوری که تورم بنتونیت با افزایش غلظت از ĩب خالص تا محلول سدیم کلرید با غلظت 2 مولار از حدود 82 درصد به حدود 5/1 درصد کاهش می‌یابد. حد روانی و پتانسیل خمیری بنتونیت نیز با افزایش غلظت محلول کاهش می‌یابد اما حد خمیری بنتونیت تغییر قابل توجهی نمی‌کند. زمان به تعادل رسیدن تورم و تحکیم نمونه‌ها با توجه به افزایش نفوذپذیری با افزایش غلظت محلول کاهش می‌یابد. نفوذپذیری بنتونیت در مرحله‌ی تورم با افزایش غلظت محلول از ĩب خالص تا محلول 2 مولار حدوداً 7 برابر افزایش می‌یابد. تراکم پذیری نمونه‌ها نیز با افزایش غلظت نمک محلول کاهش می‌یابد.

---

چکش اشمیت امکان اندازه‌گیری سریع و ارزان سختی سطح سنگ را بصورت برجا و آزمایشگاهی فراهم می‌آورد. این پارامتر بطور گسترده در تخمین خواص مکانیکی سنگ‌ها از جمله مقاومت فشاری تک محوره و ضریب یانگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. سختی چکش اشمیت همچنین می‌تواند در ارزیابی کیفیت ساختاری سنگ، پیش‌بینی پارامترهای حفرپذیری و برش‌پذیری و میزان سایندگی سنگ، هوازدگی آن و تعیین مقاومت دیواره‌ی درزه مورد استفاده قرار گیرد. عوامل مختلفی مانند ابعاد نمونه‌ی مورد آزمایش، زبری سطح، هوازدگی، محتوای رطوبت، نوع چکش اشمیت و روش اندازه‌گیری و غیره بر روی نتایج سختی اشمیت اثر می‌گذارند. در مقاله‌ی حاضر بعد از مرور نتایج تحقیق‌های اخیر انجام گرفته در زمینه‌ی تاثیرات این عوامل، به بررسی آزمایشگاهی اثر عوامل رطوبت، درجه‌ی حرارت و بارگذاری تک محوری بر روی سختی اشمیت چندین نوع سنگ سالم و نیز نمونه‌ی بتن پرداخته شده است. نتایج حاصل نشان داد که رطوبت عموما سبب کاهش مقدار سختی اشمیت سنگ می‌گردد. میزان این کاهش وابسته به نوع سنگ می‌باشد. همچنین دما تاثیر زیادی بر روی مقدار سختی اشمیت دارد. رابطه‌ی بین کاهش سختی با افزایش حرارت برای سنگ‌های مورد آزمایش، به شکل خطی بوده است. از طرفی اندازه‌گیری سختی نمونه‌ی تحت بارگذاری تک محوره نشان داد که اعمال بار بر روی سنگ، سبب افزایش سختی اشمیت نمونه می‌شود. این امر باید در اندازه‌گیری برجای سختی در دیواره‌ی فضاهای زیرزمینی که سنگ‌ها تحت بارگذاری قرار دارند، مورد توجه قرار گیرد.

---

امروزه روش میخ‌کوبی از روش‌های رایج پایدارسازی گودها است که طراحی آن مبتنی بر ارائه چیدمان میخ‌ها در عمق دیواره است. چیدمان میخ معمولاً به‌روش آزمون و خطا و از میان چیدمان‌های مختلفی که معیار ضریب اطمینان مجاز پایداری و تغییرشکل مجاز را ارضا می‌کند انتخاب می‌شود. با توجه به این‌که طول میخ‌ها از بالا به پایین دیواره نزولی است، در این پژوهش با معرفی یک چیدمان خطی منظم، پارامترهای  L (طول میخ پایه) و a (شیب انتهای محدوده تسلیح) برای تعریف چیدمان معرفی شده و تأثیر چیدمان بر تغییرات ضریب اطمینان و تغییر شکل دیواره بررسی شده است. همچنین با تعریف پارامتر تراکم میخ در سطح دیواره (Dn) در هر چیدمان تأثیر آن بر رفتار دیواره بررسی شده است. نتایج حاصل حاکی از آن‌است که با افزایش L و a مقدار ضریب اطمینان پایداری افزایش یافته و تغییر شکل تاج گود کاهش می‌یابد. هم‌چنین مشخص شد که هم مقدار ضریب اطمینان و هم مقدار تغییرشکل دیواره مستقل از پارامترهای چیدمان، متناسب و متناظر با مقدار پارامتر کلیدی تراکم میخ است. هم‌چنین با افزایش تراکم میخ، ضریب اطمینان پایداری افزایش و مقدار تغییر شکل کاهش می‌یابد و لیکن این تغییرات با افزایش تراکم میخ از یک مقدار حدی که به تراکم میخ مؤثر موسوم است، متوقف می‌شود. با بررسی مود تغییر شکل دیوار در چیدمان‌های مختلف مشخص  شد که در a‌های کوچک بیشینه تغییرشکل دیواره در بالای آن و مود تغییر شکل واژگونی است و با افزایش a و زیادشدن طول مهاری میخ‌های بالایی، بیشینۀ تغییر شکل دیوار به اعماق میانی منتقل شده و مود تغییر شکل دیوار به شکم دادگی تغییر می‌یابد.
 

---

خاک‌های کربناته ازلحاظ ویژگی‌های مقاومتی، خردشدگی دانه‌ها و نشست خاک، از خاک‌های مسئله‌دار در طبیعت هستند که گاهی مشکلاتی را برای مهندسان ژئوتکنیک به‌وجود می‌آورند. بخش اعظم این خاک‌ها در بستر آب‌های کم‌عمق مناطق گرمسیری واقع‌شده است. در ایران نیز در سواحل و جزایر خلیج‌فارس و دریای عمان لایه‌های نسبتاً ضخیمی از رسوبات کربناته موجود است. با توجه به اهمیت و گستردگی پروژه‌هایی بزرگی نظیر ساخت پل بزرگ خلیج‌فارس مابین بندرعباس و جزیره قشم، مخازن ذخیره نفت و گاز، سکوهای استخراج نفت و ساخت اسکله‌ها که اخیراً در این مناطق در دست اجرا هستند، شناخت و بررسی چنین خاک‌هایی اهمیت فراوانی دارد. در این تحقیق به بررسی تأثیر بافت رسوبات کربناته بر خردشدگی دانه‌ها می‌پردازیم. نتایج تحقیق نشان می‌دهد افزایش اندازه مؤثر دانه‌ها و ضریب شکل آن‌ها به‌صورت توانی با خردشدگی آن‌ها ارتباط داشته و با افزایش هم‌زمان دو پارامتر فوق میزان خردشدگی تشدید می‌شود

---

جت‏گروتینگ یکی از روش‏های بهسازی بستر و پایدارسازی شیب‏ها است که به‌کمک آن می‏توان ظرفیت باربری قائم یا جانبی زمین موردنظر را از طریق تزریق دوغاب سیمان تحت ‌فشار افزایش داد. در این تحقیق، بهسازی خاک با المان‏های جت‏گروت در یکی از شهرهای ساحلی شمال ایران بررسی می‌شود. نتایج تزریق دوغاب سیمان به‌روش تک‌سیالی به‌همراه شرایط ژئوتکنیکی خاک محل ارائه می‌شود. قطر ستون‏های جت‏گروت، مقاومت تک‌محوری مغزه‏های گرفته‌شده و درصد بازیابی مغزه‏ها به‌عنوان مهم‌ترین پارامترهای ارزیابی عملکرد بهسازی در معیارهای موجود، استفاده شده و بر اساس نتایج آن، طرح اولیه اصلاح و اجرا شده است. هم‌چنین مشاهده شد که در صورت تأمین فشار تزریق 450 بار در ماسه سیلتی اشباع و غیراشباع با اعداد SPT متوسط به‌ترتیب 13 و 20، با سرعت بالا آمدن راد 5/0 سانتی‌متر برثانیه و چگالی دوغاب gr/cm³ 1600، به‌ترتیب ستون‏هایی با قطر cm 80 و cm 100 به‌دست می‏آید که مغزه‏های استخراجی از ستون‏های اجراشده در ماسه سیلتی اشباع دارای مقاومت تک‏محوری kg/cm² 40 است. با توجه به زمان اجرای کوتاه نسبت به حجم عملیات بهسازی، روش جت‏گروتینگ روشی مناسب و اقتصادی در زمین‏های ماسه‏ای اشباع و غیراشباع برای تأمین ظرفیت باربری موردنیاز است و معیار نرخ بهسازی در ارزیابی مقاومت تک‌محوری مغزه‏های استخراجی از خاک بهسازی شده و تصحیح ظرفیت باربری ستون‏های جت‏گروت کارایی مناسبی از خود نشان داده است.
 

---

تحقیق حاضر به‌منظور بررسی تأثیر بافت و درصد کربنات کلسیم خاک‌های کربناته بر زاویۀ اصطکاک داخلی آن‌ها انجام شده است. بخش اعظم این خاک‌ها در بستر آب‌های کم‌عمق مناطق گرمسیری واقع‌ شده است. اخیراً پروژه‌های بزرگی نظیر ساخت پل‌ها، مخازن عظیم ذخیره نفت و گاز، سکوهای استخراج نفت و ساخت اسکله‌ها در سواحل و مناطق کم عمق مناطق مختلف دنیا در دست اجرا است. یکی از این مناطق در سواحل جنوبی ایران واقع شده است. نمونه‌های خاک‌های کربناته از نقاط مختلف سواحل شمالی خلیج فارس جمع‌آوری شد، سپس آزمایش‌های تعیین درصد کربنات کلسیم، تعیین اندازه دانه‌ها در سه‌بعد، زاویه‌داری، دانسیتۀ نسبی و برش مستقیم روی آن‌ها انجام شد. نتایج تحقیق نشان داد که میانگین زاویۀ اصطکاک داخلی خاک‌های کربناته بیش‌تر از خاک‌های سیلیکاته شناخته شده است. این زاویه متأثر از اندازۀ مؤثر دانه‌ها، تیز گوشگی آن‌ها و درصد کربنات کلسیم خاک‌ها است. یکی از نتایج تجربی به‌دست آمده از این تحقیق عبارت است از این‌که با افزایش اندازۀ مؤثر دانه‌ها زاویۀ اصطکاک داخلی آن‌ها کاهش می‌یابد. 
 

---

در مناطق صنعتی ساحلی، علاوه بر وجود خاک سست اشباع، حمله سولفاتی به المان‌های بهسازی خاک از نوع خاک-سیمان به‌عنوان یک مشکل مضاعف مطرح است. استفاده از سیمان ضد سولفات تیپ پنج به‌عنوان روشی کاهندۀ اثرات تخریبی مربوط توصیه ‌شده است. با توجه به منابع محدود تولیدکننده این نوع سیمان، اولاً تعیین رابطه بین عیار سیمان مصرفی و مقاومت حاصل در محیط‌های سولفاته از سؤالات مهم مهندسی در این زمینه است و ثانیاً به‌عنوان گزینه‌ای جای‌گزین، استفاده از سیمان تیپ دو که در دسترس‌تر است در ترکیب با افزودنی‌های دیگر موردتوجه قرار می‌گیرد. تحقیق حاضر دو هدف مذکور را با ساخت نمونه‌های استوانه‌ای خاک-سیمان با ماسه، آب و سیمان‌های پرتلند ضد سولفات دنبال می‌کند. سولفات سدیم به‌عنوان سولفات موجود در خاک و آب استفاده شده است. در این تحقیق، اولاً رابطۀ عیار سیمان تیپ پنج و مقاومت تک‌محوری خاک-سیمان در سولفات 0% تا 5% به‌دست آمده است  که نشان می‏دهد عیار 400 کیلوگرم بر مترمکعب به شکل مناسبی افت مقاومت را در سولفات 2% کاهش می‏دهد. ثانیاً ، ترکیب سیمان تیپ دو با کلرید و هیدروکسید باریم آزموده شده است. نتایج حاکی از آن است که ترکیب سیمان تیپ دو با کلرید و هیدروکسید باریم، مقاومت‌های بیش‌تری، به‌ترتیب حدود 7/2 تا 3/3 برابر (در 362 روز) نسبت به خاک-سیمان حاوی سیمان تیپ پنج نتیجه می‌دهد؛ هم‌چنین مشاهده می‌شود که افزودنی هیدروکسید باریم در مقایسه با کلرید باریم (با همان نسبت اختلاط) بهتر توانسته است اثرات منفی سولفات بر مقاومت را کاهش دهد.