نشریه زمین شناسی مهندسی

---

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 چم‌شیر، برابر ^3-10× 24/0 سانتی‌متر بر ثانیه اندازه‌گیری شده است. سپس میزان تغییرات باز شدگی دهانۀ درزۀ نمونه‌ها، با استفاده از روش‌های نظری و تجربی (استفاده از مقادیر تغییرات آب‌گذری درزه‌ها و اندازه‌گیری مستقیم) محاسبه گردیده است. نتایج پژوهش‌ها نشان داد که میزان بازشدگی پیش‌بینی شده برای درزه‌ها به روش نظری با مقدار اندازه‌گیری شده با استفاده از مقادیر تغییرات آب‌گذری درزه‌ها تطابق کم‌تری دارد، در حالی‌که با مقدار اندازه‌گیری شده به روش مستقیم (اندازه‌گیری با استفاده از کولیس) انطباق بیش‌تری دارد. هم‌چنین بر اساس پژوهش انجام شده چنان‌چه ژیپسیت‌های واقع در مخزن پس از آب‌گیری سد در مجاورت جریان آب قرار گیرند، مقدار بازشدگی درزه‌ای با دهانۀ اولیه 5/0 سانتی‌متر پس از حدود 278 روز به 10 سانتی‌متر افزایش می‌یابد. این افزایش دهانۀ درزه در مقایسه با عمر مفید سد توجه ویژه به موضوع آب‌بندی مخزن سد را الزامی می­کند

---

شاخص دوام وارفتگی¹، پارامتر مهندسی مهمی در ارزیابی زوال‌پذیری² سنگ‌ها در برابر عوامل هوازدگی شیمیایی و فیزیکی است و ارتباط نزدیکی با ویژگی‌های مکانیکی سنگ‌ها دارد. قابلیت وارفتگی سنگ‌ها و تأثیرپذیری آن‌ها از فرایندهای هوازدگی، از مسائل مهم در طراحی و اجرای پروژه‌های عمرانی و معدنی است. هدف از این پژوهش، بررسی و ارزیابی تأثیر تعداد چرخه‌های آزمایش دوام در شرایط مختلف pH محیط و تأثیر ترکیب کانی‌شناسی بر دوام وارفتگی سنگ است. برای این منظور 5 نمونه از توف با ترکیب کانی‌شناسی مختلف از رخ‌نمون‌های شمال شهر قزوین انتخاب شد. آزمایش دوام وارفتگی بر روی نمونه‌ها در پانزده سیکل و با pH‌های متغیر از محلول اسیدی انجام شد. هم‌چنین آزمایش دوام وارفتگی روی نمونه‌ها در شرایط اشباع، بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی و بررسی‌های پتروگرافی نمونه‌ها انجام گرفت. به‌علاوه در پایان سیکل 15 به‌منظور ارزیابی تأثیر ترکیب کانی‌شناسی بر روی شاخص دوام، ترکیب کانی‌شناسی نمونه‌ها قبل از انجام آزمایش به‌همراه رسوبات باقی مانده در کف مخزن دستگاه دوام، با آنالیزهای XRD بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد که شاخص دوام وارفتگی نمونه‌ها وابسته به مقدارpH  محلول در شرایط اسیدی نیست. بر این اساس میزان دوام وارفتگی نمونه‌ها بیش‌تر متاثر از ویژگی‌های کانی‌شناسی، بافتی و میزان هوازدگی است. هم‌چنین هم‌بستگی خوبی بین شاخص بار نقطه‌ای و شاخص دوام وارفتگی در سنگ‌های بررسی شده نشان داده شد.

---

شناخت خصوصیات زمین¬شناسی مهندسی سازندهای کربناته ایران به¬منظور تهیه یک بانک اطلاعاتی ضروری است. در این پژوهش ضمن انجام بررسی¬های صحرایی، مطالعات آزمایشگاهی به¬منظور تعیین خصوصیات سنگ شناسی، ویژگی¬های فیزیکی و مکانیکی بر روی پنج تیپ از سنگ آهک¬های سازندهای ایلام-سروک صورت گرفته است. با توجه به داده¬های به¬دست آمده ارتباط بین خصوصیات سنگ شناسی با خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بررسی شده است. جهت بررسی ارتباط ویژگی¬های فیزیکی و مکانیکی از نرم¬افزار IBM SPSS Statistics (version 19.0) استفاده شد. روابط به¬دست آمده ضرایب همبستگی مناسبی دارند. با توجه به مطالعات مقاطع نازک سنگ عمده نمونه¬ها بر اساس رده¬بندی فولک، بایو¬میکرایت¬ هستند. خمیره آهکی تیره حاوی ماده آلی و احتمالاً کانی¬های رسی است. محیط تشکیل اکثر سنگ¬های آهکی مورد مطالعه عمیق بوده است. سنگ آهک¬های ایلام – سروک سخت¬شدگی زیاد و تخلخل پایین دارند و دارای دانسیته متوسط تا زیاد می¬باشند. سنگ¬های مذکور از دیدگاه دوام¬پذیری در رده خیلی مقاوم قرار می¬گیرند. مقاومت تراکمی تک¬محوری آنها متوسط تا زیاد می¬باشد. از لحاظ تراوایی سنگ¬هایی نفوذ¬ناپذیر هستند. با توجه به رده¬بندی مهندسی سنگ بکر سنگ آهک¬های ایلام – سروک در رده CM و CL قرار می¬گیرند. مطابق با آزمایش انحلال¬پذیری سنگ آهک، متوسط ثابت سرعت انحلال سنگ آهک¬ها برابر با 6- 10 × 39/1 متر بر ثانیه محاسبه شده است.

---

به‌منظور بررسی تأثیر ترکیب کانی‌شناسی بر دوام و مقاومت سنگ‌ها، چهار نمونه از سنگ‌های هورنفلسی موجود در مناطق جنوبی و غربی شهر همدان واقع در غرب ایران انتخاب شدند. این نمونه‌ها در آزمایشگاه، تحت آزمایش‌های تعیین ویژگی‌های کانی‌شناسی، فیزیکی و مکانیکی قرار گرفتند. هم‌چنین نمونه‌های مذکور به تعداد 15 چرخه در محلول‌های اسید سولفوریک دارای pH مختلف، تحت انجام آزمایش دوام-وارفتگی و آزمایش XRD قرار گرفتند. بر اساس نتایج به‌دست آمده، نوع، مقدار، سختی و دانسیته کانی‌های تشکیل‌دهنده این سنگ‌ها، بر مقاومت فشاری تک‌محوری و شاخص دوام-وارفتگی آن‌ها مؤثرند. نتایج آزمایش دوام-وارفتگی نشان می‌دهد که افت وزنی نمونه‌ها در چرخه‌های ابتدایی آزمایش بیش‌تر از چرخه‌های انتهایی است. هم‌چنین با انجام آزمایش دوام-وارفتگی روی این سنگ‌ها، کانی‌های اولیۀ تشکیل‌دهندۀ سنگ به کانی‌های ثانویه نظیر کانی‌های رسی تجزیه نمی‌شوند. بنا بر این سنگ‌های هورنفلسی منطقه همدان، در برابر هوازدگی شیمیایی تسریع شده در آزمایش‌گاه و تحت هوازدگی شیمیایی طبیعی تقریباً مقاومند.

---

مقاومت و دوام‌پذیری ماسه‌سنگ‌ها و میزان تأثیرپذیری آن‌ها از شرایط طبیعی مهم‌ترین عواملی هستند که هنگام استفاده به‌عنوان سنگ‌های ساختمانی باید به‌ آن توجه شود. در این پژوهش، اثر پدیدۀ ذوب-انجماد و فرایند تبلور نمک بر مقاومت و دوام‌پذیری ماسه سنگ‌های سازند قرمز بالایی در جنوب استان قزوین (محدودۀ آوج-آبگرم) بررسی شد. تعداد 9 نمونه ماسه‌ سنگ (مشخص شده با حروف A، B، C، CG، S، S1، Tr، Min و Sh) از بخش‌های مختلف منطقۀ مذکور جمع‌آوری شده و خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آن‌ها بررسی شد. به‌منظور ارزیابی اثر پدیدۀ ذوب- انجماد بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی نمونه‌های سنگی، آزمایش ذوب- انجماد طی 60 دور انجام شده است. هم‌چنین برای بررسی اثر پدیدۀ تبلور نمک بر مقاومت ماسه سنگ‌ها، آزمایش تبلور سولفات سدیم (محلول اشباع 100% وزنی Na₂SO₄) نیز طی 20 دور انجام گرفته است. خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ماسه سنگ‌های بررسی شده از قبیل افت وزنی، شاخص بار نقطه‌ای، مقاومت کششی برزیلی و سرعت عبور موج (V_p) در دور‌های مختلف تعیین شد. به‌منظور ارزیابی اثر فرایندهای ذوب- انجماد و تبلور سولفات‌سدیم بر دوام‌پذیری، آزمایش دوام‌پذیری بعد از فرایندهای مذکور روی نمونه‌های ماسه سنگی انجام شده و تغییرات شاخص دوام شکفتگی در 15 دور بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل از این بررسی‌ها مشخص شد که تبلور نمک در مقایسه با ذوب- انجماد، به‌طور چشم‌گیری می‌تواند میزان مقاومت و دوام‌پذیری ماسه سنگ‌ها را کاهش داده و آن‌ها را تخریب کند. هم‌چنین مشخص شد که می­توان رفتار ماسه سنگ‌ها را طی چرخه‌های ذوب- انجماد و تبلور نمک براساس نتایج حاصل از آزمایش‌های شاخص بار نقطه‌ای، مقاومت کششی برزیلی، تعیین سرعت عبور موج و افت وزنی پیش‌بینی کرد.

---

دوام­پذیری در پژوهش‌های زمین­شناسی مهندسی پارامتری مهم ­است که میزان تخریب‌پذیری سنگ را در مقابل فرآیندهای شیمیایی و مکانیکی نشان می­دهد. این پدیده به ترکیب شیمیایی، تخلخل و بافت سنگ وابسته است. در این پژوهش با انجام آزمایش‌های دوام‌پذیری در محلول­های با pH‌های متفاوت اثر خصوصیات کانی‌شناسی روی دوام‌پذیری سنگ بررسی شده تا درک بهتری از ارتباط بین ترکیب شیمیایی سنگ و دوام‌پذیری به‌دست آید. نتایج نشان داده که شرایط محلول اسیدی روی سنگ­های غنی از کربنات کلیسم مؤثر است در حالی‌که سنگ­های دارای سیلیس زیاد، تحت تأثیر این شرایط قرار نمی­گیرند. دوام‌پذیری این گروه از سنگ‌ها به بافت سنگ وابستگی زیادی دارد.

---

زمین‌لغزش به سبب امکان رخداد آن در محیط‌های طبیعی مختلف و به سبب عوامل طبیعی و مصنوعی متفاوت موثر برآن، نسبت به سایر مخاطرات طبیعی جایگاه خاصی دارد. زمین‌لغزش ها به علت فراوانی رخدادشان، هر ساله موجب خسارات سنگینی می گردند که جبران برخی از آنها هزینه و وقت فراوانی می‌طلبد. به این سبب مطالعه و بررسی این پدیده مخصوصا در مناطقی که در مسیر پیشرفت و توسعه قرار دارند، امری ضروری است. از بهترین روش‌های مطالعه زمین‌لغزش ها پهنه‌بندی خطر آن می باشد، که از دیرباز مورد توجه محقیقن بوده است. در این روش منطقه مورد بررسی با توجه به عوامل موثر در بروز پدیده زمین‌لغزش، به پهنه‌های با خطر کم تا خطر خیلی زیاد تقسیم‌بندی می شوند. این پهنه‌بندی می تواند در برنامه‌ریزی های منطقه‌ای کمک شایانی داشته باشد. روش‌های متفاوتی برای این منظور ارائه و توسعه داده شده است. در این نوشتار از چهار روش ارزش اطلاعات، تراکم سطح، LNRF و نسبت فراوانی که از روش‌های آماری دو متغیره می باشند، در پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش منطقه پشت‌دربند استفاده شده است. نتایج بیانگر آن است که روش نسبت فراوانی با اختلاف جزئی نسبت به روش تراکم سطح از میان روش‌های بکار برده شده برای پهنه‌بندی منطقه نتایج مطلوب تری بدست می دهد.

---

ناهم‌سانگردی یاآنیزوتروپی در تغییر رفتار مهندسی سنگ نقش مهمی دارد.اسلیت‌ها به‌عنوان سنگ‌های دارای ناهم‌سانگردی از دیرباز برای سقف شیروانی، کفپوش‌ها و  به‌عنوان منابع قرضه استفاده می‌شوند. اسلیت‌ها­ی بررسی شده در این پژوهش آهکی است و بافت پورفیرو-لپیدوبلاستیک دارند. در این بررسی برای تعیین نقش ناهم‌سانگردی بر مقاومت کششی و الگوی شکستگی، از دو متغیر ψ (زاویۀ محور مغزه‌گیری نسبت به سطح فولیاسیون) و β (زاویۀ بین محور بارگذاری و امتداد فولیاسیون) در آزمایش برزیلی استفاده شد. زوایا هر 15 درجه انتخاب شده‌اند بدین معنا که برای هم ψ و هم β، هفت زاویه 0، 15، 30، 45، 60، 75 و 90 درجه تعریف شده است (برای هر نمونه 43 حالت ممکن وجود دارد). برای نام‌گذاری و بررسی الگوی­های شکستی، 11 الگو پیشنهاد شده است. متوسط مقاومت شکست برای سه ایستگاه تنوع 21/3 تا 94/20 مگاپاسکال را نشان داد. بر اساس نتایج متوسط مقاومت کششی با دانسیته رابطۀ مستقیم دارد. با مقایسه داده‌های آزمون کشش برزیلی، مقاومت کششی در حالت اشباع 8/30 درصد کم‌تر از حالت خشک است. از طرفی طول شکستگی در مقابل ψ و β رابطه عکس نشان داده است. متوسط مقاومت کششی و شاخص ناهم‌سانگردی نشان دادند که تأثیر زاویه جهت‌گیری(ψ) بیش‌تر از زاویه بارگذاری-فولیاسیون (β) است.

---

پایدارسازی شیب موضوعی مهم در ساخت پروژه‌های خطی است. در این پژوهش پایدارسازی زمین­لغزش بزرگ منجیل که در حد فاصل کیلومتر 400+41 تا 200+42 آزادراه قزوین- رشت اتفاق افتاده است، تجزیه و تحلیل شده است  و طرح پایدارسازی آن بررسی شده است. زمین­لغزش مذکور تقریباً 168 متر طول، 214 متر عرض داشته و براثر ایجاد ترانشه نامناسب در سال 2013 رخ داد و منجر به بسته شدن مسیر آزادراه شد. تجزیۀ پایدارسازی براساس تحلیل عددی به‌روش فاکتور کاهش مقاومت برشی (FE-SRR) انجام شده است. بدین‌منظور از نرم‌افزار PHASE^2D استفاده شده است. در ابتدا دامنۀ با شیب 3H:2V سبک‌سازی شد. نتایج مدل‌سازی نشان می­دهد که ضریب اطمینان در حالت استاتیکی و شبه استاتیکی به‌ترتیب برابر 95/1 و 17/1 است. در حالی که حداکثر گشتاور خمشی با شمع تک پایه­ایی در حالت شبه استاتیکی  MN69/5 است. حداکثر گشتاور خمشی در سطح لغزشی بیش‌تر از ظرفیت خمشی شمع است. بنابراین برای پایدارسازی زمین­لغزش اجرای شمع دو پایه­ای (2PG) در پاشنه لغزش پیشنهاد داده شد. نتایج تحلیل‌ها نشان می­دهد که با اجرای این طرح پارامتر مذکور تا MN48/2 کاهش پیدا می‌کند. بنابراین می­توان نتیجه گرفت که پایدارسازی به‌وسیلۀ شمع دو پایه­ایی برای زمین­لغزش منجیل مناسب است.

---

بخش اعظم شرق و جنوب شرق استان کرمانشاه از رخنمون پریدوتیت‌ها تشکیل‌شده است. شناخت ویژگی‌های زمین‌شناسی مهندسی پریدوتیت‌های هرسین به شناخت عمومی زمین‌شناسی مهندسی محل کمک زیادی می‌کند. هدف این مقاله بررسی و معرفی خصوصیات زمین‌شناسی مهندسی پریدوتیت‌های هرسین در استان کرمانشاه است. در این پژوهش، به‌منظور شناخت خصوصیات و رفتار مهندسی این سنگ‌ها، ۱۵ بلوک از پریدوتیت‌های هرسین انتخاب شد و برای انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی به آزمایشگاه انتقال داده شد. خصوصیات سنگ‌‌شناسی، ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی پریدوتیت‌ها تعیین ‌شده است. نمونه‌ها تحت آزمایش‌های سختی چکش ‌اشمیت، دوام وارفتگی، شاخص بار نقطه‌ای، مقاومت فشاری تک‌محوری، مقاومت کشش برزیلی و سرعت موج قرار گرفته‌اند. نتایج این تحقیق نشان داد که تفاوت در خصوصیات سنگ‌شناسی و فیزیکی منجر به تغییر در خصوصیات مکانیکی آن‌ها شده است. با استفاده از آنالیزهای رگرسیون نرم‌افزار Excell، ارتباط بین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی پریدوتیت‌ها تعیین شد. بر اساس نتایج به‌دست ‌آمده، میزان انطباق بیش‌تری بین نتایج خصوصیات مکانیکی در حالت خشک نسبت به اشباع وجود دارد. بیش‌ترین انطباق بین آزمایش مقاومت کششی برزیلی(BTS) با  سختی ‌اشمیت (SHV) در حالت خشک است که میزان ضریب تعیین(r²) برابر ۰/۹۵ است

---

آزادراه قزوین- رشت از مهم­ترین محورهای ارتباطی کشور در شمال ایران است. مسیر آزادراه از سازندهای مختلف با ویژگی­های زمین‌شناسی متفاوت عبور می­کند. شیب زیاد دامنه­ها و وجود چندین دسته درزه و گسل باعث شده تا در امتداد مسیر مذکور لغزش­های متعددی به وقوع پیوسته و یا در حال وقوع باشند. در این پژوهش، تحقیق جامع درباره پراکندگی زمین­لغزش­ها و انواع آن­ها در مسیر آزادراه انجام شده است. بدین­صورت که ضمن شناسایی زمین­لغزش­های رخ داده در منطقه، موقعیت آن­ها در نقشۀ زمین­شناسی ثبت و ارتباط آن­ها با سازندهای زمین­شناسی و ساختارهای تکتونیکی بررسی شده است. مناطق و واحدهای سنگی مستعد به‌وقوع زمین­لغزش با در نظر گرفتن تراکم سطحی زمین­لغزش­ها و درصد فراوانی آن­ها در هر واحد زمین­شناسی با بهره­گیری از نرم‌افزار ARC GIS 10.2 به‌ترتیب اهمیت مشخص شدند. نتایج تحقیق نشان می­دهد علیرغم ناهمگنی قابل توجه لیتولوژی، ویژگی­های زمین­شناسی مهندسی و ساختارهای تکتونیکی، شباهتی بین انواع لغزش­ها و پراکندگی آن­هاوجود دارد.در طول این مسیرچهار نوع لغزش شناسایی شده‌اند، که عبارتند از 1. گسیختگی­های صفحه­ای، گوه­ای، واژگونی و سقوط، در سنگ­های مقاوم و نسبتاً مقاوم آندزیت، تراکی آندزیت و بازالت­های متعلق به سازند کرج، آهک­های اوربیتولین­دار کرتاسه و کنگلومرای فجن. در سنگ­های ذکر شده چندین دسته درزه موجود بوده است که سطوح درزه­ها دارای هوازدگی متوسط تا شدید است. بازشدگی آن­ها بین 1-5/0 میلی­متر است. مقاومت برشی درزه­ها نیز متوسط است که با توجه به جهت غالب درزه‌ها نسبت به رویه شیروانی نوع گسیختگی­ها تغییر کرده است. 2. ریزش و پوشش سنگ­ریزه­ای در کلاهک سیلیسی و زمین­لغزش چرخشی در زون آرژیلیتی- سریسیتی واحد سنگ شناسی A، 3. ریزش سنگ در سنگ­های متشکل از توف کربناتی و آندزیتی در واحد سنگ شناسی EV2 متعلق به سازند کرج. بالا بودن سطح آب زیرزمینی در کیلومتر 750+80 مسیر آزادراه باعث کاهش مقاومت اشباع به­دلیل محتوی بالای اکسید آهن از قبیل گوتیت در سیمان توف­های آندزیتی شده است و 4. جریان واریزه­ای و زمین­لغزش چرخشی در خاک‌های برجای سازند شمشک به­دلیل بافت لپیدوبلاستیک اسلیت­ها و استعداد فرسایش‌پذیری بالای آن­ها با توجه به آب و هوای مسیر در حد فاصل منجیل- رودبار.
 

 

---

پی‌های رینگی به‌دلیل کاربرد گسترده آن‌ها در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، اهمیت و حساسیت زیادی دارند، بنابراین یافتن راه‌هایی برای بهبود رفتار این‌گونه از پی‌ها می‌تواند بسیار ارزشمند باشد. یکی از این راه‌ها که بسیار ارزان قیمت است و هم‌چنین کمک شایانی به حفظ محیط‌زیست می‌کند، استفاده از خرده لاستیک حاصل از مواد دورریزی مانند لاستیک‌های مستعمل در امر تسلیح خاک است. در پژوهش حاضر به بررسی رفتار پی‌های رینگی با قطر خارجی ثابت 300 میلی‌متر و قطر داخلی متغییر (90، 120 و 150 میلی‌متر با نسبت قطر داخلی به خارجی 3/0، 4/0 و 5/0) که مستقر بر بسترهای ماسه‌ای غیرمسلح و هم‌چنین مسلح شده با خرده لاستیک دانه‌ای است، می‌پردازیم. نتایج حاصل از آزمایش‌های تجربی نشان می­دهد در هر دو بستر غیرمسلح و هم‌چنین مسلح شده با خرده لاستیک دانه‌ای، پی رینگی با نسبت قطر داخلی به خارجی 4/0 بیش‌ترین ظرفیت باربری و کم‌ترین نشست را دارد. هم‌چنین افزودن ضخامت لایه مخلوط خاک- خرده لاستیک تا ضخامتی بهینه که برابر با نصف قطر خارجی پی رینگی است، می‌تواند ظرفیت باربری را تا 5/41% نسبت به حالت غیرمسلح افزایش دهد و افزایش بیش‌تر این ضخامت باعث کاهش مجدد ظرفیت باربری پی رینگی می‌شود. در ضمن افزودن یک لایه مخلوط خاک- خرده لاستیک می‌تواند تنش­های قائم انتشار یافته در بستر زیرین پی را تا 6/24% نسبت به حالت غیرمسلح کاهش دهد.