نشریه زمین شناسی مهندسی

---

این مقاله به ارزیابی شاخص کیفیت آب زیرزمینی در آبخوان لنجانات پرداخته است. شاخص کیفی آب به عنوان یک اندیس منحصر به فرد برای تشریح شرایط کلی کیفیت آب با استفاده از متغیرهای چندگانه کیفی ارائه گردیده است. اطلاعات فیزیکی و شیمیائی 66 نمونه آب از این دشت مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج از مقایسه ویژگیهای کیفی استاندارد سازمان بهداشت جهانی (WHO) و استاندارد تحقیقات صنعتی ایران (ISIRI) حاصل شده اند. درمحاسبه GQI، 7 پارامتر شامل کلسیم، منیزیم، سدیم، کلر، سولفات، کل مواد جامد محلول و نیترات، مورد استفاده قرار گرفته است. شاخص کیفی آب زیرزمینی نشان می‌دهد که کیفیت آب زیرزمینی در منطقه مطالعاتی متوسط و نسبتاً بالاست. حداقل و حداکثر ارزش محاسبه شاخص در دشت به ترتیب 55 و 93 می‌باشد. بررسی نقشه کاربری اراضی منطقه نشان می‌دهد که در امتداد رودخانه زاینده رود که شالیزارها را در بر می‌گیرد کیفیت به پایین‌ترین حد خود می‌رسد. تکنیک فاکتور شاخص بهینه، اجازه انتخاب بهترین ترکیب پارامترها برای تغییر پذیری کیفیت آب زیرزمینی را بیان می‌کند.

---

با انتخاب 222 متر از مغزه­های حفاری در محور سرریز ساختگاه سد دوستی از سنگ­های مارنی سازند آب تلخ و انجام طبقه­بندی تودۀ سنگ در سیستم­های RQD، RSR، RMR و Q، نمونه­های بررسی شده در رده­های مختلف طبقه­بندی­های مذکور قرار گرفت و فروانی هریک به‌دست آمد. نتیجه تحقیق نشان می­دهد که طبقه­بندی RMR مناسب­ترین روش ارزیابی تودۀ سنگ مارن بررسی شده است و بیش‌ترین هم‌بستگی را با شاخص RQD نشان می­دهد. اعتبارسنجی روابط مختلف بین Q-RMR با استفاده از نسبت خطا (ER) نشان می‌دهد که رابطۀ کامرون و همکاران (1981) و مورنو (1982) دارای کم‌ترین نسبت خطا است و در سنگ­های مارنی بررسی شده دارای بیش‌ترین اعتبار است. رابطۀ بنیاوسکی (1989) تعیین­کننده حدپایینی منحنی Q-RMR و رابطۀ کامرون و  همکاران (1981) حد بالایی این رابطه در سنگ­های مارنی است.

---

از خاک­های لسی در سه منطقۀ شرق و شمال شرق استان گلستان نمونه­برداری شد و آزمایش پین­هول روی نمونه­های 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 آزمایش­های آزمایشگاهی حکایت از واگرا بودن خاکِ مناطقِ نمونه­برداری دارد. نتایج نشان می­دهد، تراکم خاک باعث کاهش شدت واگرایی می‌شود و نرخ جریان را کم می‌کند، به‌طوری‌که نرخ جریان در نمونه مراوه­تپه به میزان 38 درصد، در نمونۀ چشمه­لی به‌میزان 13 درصد و در نمونه بق­قجه­بالا به‌میزان 43 درصد کاهش یافته است. تراکم نمی‌تواند واگرایی خاک را از بین ببرد. افزودن نانورس باعث کاهش شدت واگرایی خاک شده و در غالب موارد خاصیت واگرایی آن را از بین می‌برد.  به‌منظور بررسی اثر نانورس روی شدت و کاهش خاصیت واگرایی خاک با نسبت­های 5/0، 1، 2، 3، 4 و 5 درصد وزنی نانورس مونت­موریونیت افزوده شد. میزان واگرایی نمونه­های دارای نانورس در دستگاه آزمون پین­هول اندازه­گیری شد. هم‌چنین روش اختلاط نانورس با خاک واگرا رفتارهای گوناگونی را در شدت واگرایی و کاهش آن نشان می­دهد. نانورس به چهار روش با خاک­های مناطق نمونه­برداری مخلوط شدند. در روش A ، با تهیۀ گل همگن از خاک و نانورس با هم‌زن 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 به‌صورت خمیر به‌وسیلۀ هم‌زن دستی انجام شد. در روش D. اختلاط خاک لس با نانورس به‌صورت خشکِ ارتعاشی به‌وسیلۀ لرزاننده الک دانه­بندی انجام شد. نتایج بررسی نشان داد که، نسبت وزنی یک درصد نانورس از نظر فنی و اقتصادی مناسب­ترین نسبت اختلاط است. با این نسبت وزنی، روش تهیه گل همگن با هم‌زن برقی (روش A) کم‌ترین نرخ جریان را به‌وجود می­آورد؛ به‌طوری‌که نرخ جریان از 3/1 میلی­لیتر در ثانیه در خاک خالص به 3/0 میلی­لیتر در ثانیه در خاک حاوی نانورس در هد 50 میلی­متر  کاهش می­یابد. از این‌رو، می­توان گفت این روش مناسب­تر است ولی از لحاظ اجرایی کارایی ندارد و روش B مناسب­تر است. در روش B نرخ جریان از 3/1 به 55/0 میلی­لیتر در ثانیه در همین حد می­رسد. 
 

---

حفر تونل‌های طویل غالباً به‌صورت مکانیزه و با ماشین حفاری تونل TBM انجام می‌شود. یکی از عوامل مهم در حفاری این تونل­ها اثر سایندگی خاک و سنگدانه‌ها بر ابزارهای برشی و سایر بخش­های دستگاه حفار تونل است که باعث کاهش چشم‌گیری در راندمان حفاری پروژه می‌شود. محققان عوامل مختلفی که باعث ایجاد سایش در ابزار حفاری می‌شوند را بررسی کرده‌اند. در تحقیق حاضر 32 نمونه از سنگ‌دانه‌های مسیر تونل خط دو مترو تبریز انتخاب شده و میزان سایندگی و شکنندگی این سنگ‌دانه‌ها برای بخش‌های مختلف مسیر تعیین شده است. هم‌چنین از بین مهم‌ترین عوامل مؤثر، تأثیر پارامترهای وجود و میزان آب، جنس، اندازه و شکل سنگ‌دانه‌ها، نوع و میزان فوم حفاری بر میزان ضریب سایندگی و شکنندگی سنگ‌دانه‌های مسیر بررسی شده، قرار گرفته است. بدین‌منظور نیز حدود 130 نمونه از سنگ‌دانه‌ها شامل 20 نمونه برای بررسی تأثیر وجود و میزان آب، 15 نمونه برای جنس، 20 نمونه برای اندازۀ دانه­ها، 30 نمونه برای شکل و 42 نمونه برای تأثیر نوع و میزان فوم مصرفی تهیه شده است. روش­های زیادی برای آزمایش سایندگی خاک و خرده سنگ­ها در بخش­های حفاری به‌وسیلۀ محققان ارایه شده است که یکی از معتبرترین و متداول‌ترین این آزمایش‌ها آزمون LCPC است.  بر اساس نتایج حاصل برای بررسی تأثیر میزان آب بر سایندگی، روی سه جنس آندزیت، ماسه سنگ و کنگلومرای مسیر از حالت خشک تا وجود آب به میزان 30% وزنی نمونه آزمایش انجام شده است که در دو جنس ماسه سنگ و کنگلومرا با افزایش میزان آب سایندگی بیش‌تر شده ولی در آندزیت از 20% به بعد کاهش سایندگی مشاهده می­شود، میزان ضریب شکنندگی نیز در کل با افزایش میزان آب کاهش می­یابد. از لحاظ سنگ‌شناسی بیش‌ترین تأثیر بر سایندگی را کنگلومرا داشته و از نظر شکنندگی هم آندزیت شکننده­ترین است. در تأثیر اندازۀ دانه­ها، با افزایش اندازۀ دانه­ها سایش زیادتر و شکنندگی کم‌تر می­شود. تأثیر فوم بر سایندگی به این صورت است که تا حد خیس‌­شدگی سایندگی کاهش یافته و بیش‌تر از آن باعث افزایش سایندگی می­شود. از بین فوم‌های مختلف آزمایش‌شده نیز فوم شیمی بتن دارای حداقل سایندگی است.
 

---

کنترل جابه‌جایی­های ناشی از حفاری تونل در محیط­های شهری اهمیت ویژه‌ای دارد. یکـی از دلایـل اساسـی افزایش جابه‌جایی­ها، عدم اعمال فشار مناسب در جبهه کار تونل است. این پارامتر به‌ویژه در مواردی که تونل در محیط­های شهری حفر می­شود اهمیت بیش‌تری پیدا می­کند. تعیین مقدار این فشار برای جلوگیری از تخریب جبهۀ کار و نشست زمین از یک سو و ممانعت از بالازدگی زمین از سوی دیگر بسیار مهم است. به‌طورکلی روش­های تعیین فشار جبهه کار به سه دستۀ تجربی، تحلیلی و عددی تقسیم می­شوند. فشار نگه‌داری جبهۀ کار تونل به عوامل متعددی نظیـر نوع و مشخصات مهندسی خاک از جمله مدول الاستیسیته، چسبندگی و زاویۀ اصطکاک داخلی، شرایط آب زیرزمینی، میزان روباره و سطح مقطع تونل وابسته است که در تحقیق حاضر، با کاربرد نرم‌افزار المان محدود ABAQUS به بررسی تأثیر برخی از این پارامترها بر میزان مناسب فشار جبهه کار تونل­های مکانیزه می‌پردازیم. با تحلیل مدل­های سه‌بعدی و اندازه­گیری مقادیر جابه‌جایی­های جبهه کار تونل به‌ازای مقادیر متفاوت فشار جبهه کار و پارامترهای بررسی شده، مقدار مناسب فشار نگه‌دارنده تخمین زده شده است. صحت‌سنجی روند مدل­سازی بر اساس نتایج ابزار‌بندی پروژۀ خط 2 مترو تبریز انجام یافته است. نتایج حاصل نشان­دهندۀ تأثیر چشم‌گیر مدول الاستیسیته خاک در مقدار فشار جبهه کار است و به‌عنوان الگوی کلی، با افزایش مدول الاستیسیته فشار مناسب جبهه کار کاهش می­یابد. هم‌چنین، مقادیر مناسب فشار جبهه کار به‌دست آمده با روش­های تحلیلی جانکسز-استاینر، آنگونستا-کواری و روش تجربی COB مقایسه شده است که بیش­ترین تطابق با روش  COBمشاهده شده است. لازم به ذکر است با پایین رفتن تراز آب زیرزمینی و در مدول­های الاستیسیته کم (کم­تر از 20 مگاپاسکال در پژوهش انجام شده)، رابطۀ COB فشار جبهه کار کم­تری نسبت به حالت مناسب ارائه می‌دهد که باید در محاسبات فشار جبهه کار در نظر گرفته شود.

---

زمین لغزش­ها به‌عنوان مخاطرات طبیعی، موجب خسارات فراوانی می­شوند، در بسیاری از موارد می­توان با شناخت زمین­شناسی مناطق مختلف، وقوع زمین­لغزش­ها را پیشگویی و با راهکارهای مناسب از وقوع آن جلوگیری کرد. یکی از مناطق مستعد و پرخطر از نظر زمین‌لغزش در البرز شرقی، منطقه نرگس­چال است. در این پژوهش، به‌کمک روش­های سنجش از دور، GIS و هم‌چنین مشاهدات و اندازه­گیری­های صحرایی اقدام به بررسی عوامل مؤثر بر زمین­لغزش­ها در منطقه نرگس­چال شد. در این راستا هفت لایه اطلاعاتی برداری از عوامل مؤثر بر زمین­لغزش تهیه شده و به مقادیر موجود در هر لایه اطلاعاتی وزن داده شده و کلاس­بندی انجام شد. در نهایت با محیط نرم­افزاری GIS نقشۀ پهنه­بندی خطر زمین­لغزش تهیه شد. نتایج حاصل از تهیه نقشۀ پهنه­بندی خطر زمین­لغزش نشان می­دهد که الگوی فضایی بیش‌ترین خطرات زمین­لغزش به‌صورت نواری پهن با امتداد شمال­شرق- جنوب­غربی قابل مشاهده است. نتایج حاصل از بررسی اثر شکستگی­ها (به‌عنوان عوامل ساختاری) بر پهنه­بندی خطر زمین­لغزش نشان می­دهد که عوامل ساختاری نظیر گسل­های اصلی (و سایر شکستگی­های مرتبط با آنها) به‌طور غیرمستقیم، با ایجاد شیب­های تند، ایجاد مناطق خردشده و نامقاوم، ایجاد مناطق چشمه­سار و ایجاد زلزله­ها، تعیین­کننده الگوی پراکنش بیش‌ترین خطر زمین­لغزش بوده است و تأثیر زیادی بر رخ­داد این بلای طبیعی داشته­اند.
 

---

خاک مارن، خاکی مساله‌دار است که در بسیاری از مناطق ایران به خصوص شهر قم گستردگی قابل توجهی دارد. به منظور ساخت و ساز بر روی خاک های مارن، لازم است تا قبل از ساخت، بهسازی این خاک‌ها با روش‌های موجود انجام شود. امروزه یکی از روش‌های رایجی که به منظور بهسازی خاک‌های مارنی مورد توجه قرار گرفته است، بهسازی با افزودنی‌های مختلف است. در این مقاله اثر متقابل سیمان و سرباره مس بر پارامتر‌های ژئوتکنیکی خاک مارن شهر قم مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله، از سیمان پرتلند تیپ دو و سرباره مس مصرفی از کارخانه ذوب مس تهران به عنوان تثبیت‌کننده خاک مارن استفاده شده است. نمونه‌ها با استفاده از منحنی تراکم در درصد تراکم‌های 95 و 90 درصد و با رطوبت‌های سمت خشک و سمت تر منحنی تراکم ساخته شده و افزودنی‌ها به میزان 5 و 10 درصد وزن خشک خاک با نسبت آب به افزودنی 44 درصد به آن اضافه شده‌اند و نمونه ها در دو زمان عمل‌آوری 7 و 28 روز تحت آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری قرار گرفته‌اند. همچنین درادامه به منظور بررسی و تحلیل ریز‌ساختاری نمونه‌های بهسازی شده با سیمان و سرباره مس، نمونه‌ها با استفاده از آزمایش‌های XRD و SEM مورد تحلیل قرار گرفته‌اند. نتایج بدست آمده از آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری نشان می‌دهد که افزودن سیمان به تنهایی باعث افزایش مقاومت فشاری خاک می‌شود اما افزودن سرباره مس به تنهایی تغییر چندانی در مقاومت فشاری خاک به همراه ندارد. این در حالیست که با افزودن پنج درصد سیمان، با افزایش مقدار سرباره‌ی مس، مقاومت نمونه‌ها کاهش خواهد یافت، اما با اضافه کردن 10 درصد سیمان، افزایش مقدار سرباره‌ی مس منجر به افزایش مقاومت نمونه‌ها خواهد شد. نتایج بدست آمده از آزمایش های XRD و SEM نشان می‌دهد که با افزودن سیمان و سرباره مس به خاک مارن، اندازه ذرات افزایش می‌یابد و ساختار متراکم در خاک تثبیت شده ایجاد می‌شود که البته افزایش اندازه ذرات در درصد‌های مختلف سیمان و سرباره مس، تفاوت چندانی با یکدیگر ندارد. حد روانی نمونه‌ها نیز با افزایش درصد سیمان افزایش یافته و افزایش درصد سرباره مس باعث کاهش حد روانی می‌شود.

---