نشریه زمین شناسی مهندسی

---

روستای کندوان از مناطق گردش‌گری استان آذربایجان شرقی است که خانه‌های روستایی آن صدها سال پیش در داخل سنگ­های آذرآواری مخروطی شکل موسوم به ِکِران حفاری شده­اند. در مقاله حاضر بر اساس پژوهش‌های صحرایی و آزمایشگاهی به بررسی نقش ویژگی­های زمین­شناسی مهندسی سنگ‌های آذرآواری کندوان در هوازدگی، فرسایش و تخریب آن‌ها پرداخته شده است. سنگ‌های آذرآواری کندوان به‌دلیل داشتن درصد زیادی از کانی‌های پلاژیوکلاز و قطعات پامیس با مقاومت کم، جوش­خوردگی و جورشدگی اندک سنگ و کرویت و گردشدگی زیاد اجزای تشکیل‌دهندۀ آن‌ها، مقاومت کمی در برابر عوامل هوازدگی و فرسایش دارند. اگر چه هوازدگی و فرسایش در امتداد درز و شکستگی­های موجود در سنگ‌ها مهم‌ترین عامل به‌وجود آمدن شکل‌های مخروطی در کندوان است، اما ادامۀ این فرآیند موجب تخریب و نابودی سنگ‌ها می‌شود. تخلخل زیاد سنگ‌ها این امکان را فراهم کرده است که آن‌ها ظرفیت جذب آب زیادی داشته باشند. درصد جذب زیاد آب، حساسیت سنگ‌ها در برابر انبساط و انقباض ناشی از تر- خشک شدن و ذوب- انجماد متوالی را افزایش داده است و سختی و استحکام درونی اندک آن‌ها، باعث شده که بافت سنگ‌ها در اثر عوامل محیطی هوازده شده و متلاشی گردد. هم‌چنین بافت سست سنگ‌های آذرآواری مذکور باعث فرسایش نسبتاً سریع آن‌ها در اثر بارندگی و جریان آب­های سطحی و باد شده است.

---

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.

---

تسلیح خاک به‌وسیلۀ ژئوسنتتیک­ها روشی مؤثر برای افزایش مقاومت برخاس^] سازه­های مدفون است. در این مقاله از المان مسلح­کنندۀ جدیدی که شامل تعدادی صفحات مهاری است و به ژئوگرید متصل می­شود و موجب افزایش مقاومت بیرون­کشیدگی ژئوگرید می­شود استفاده شده است که به آن سیستم مهار- شبکه گفته می­شود. بررسی عددی سه‌بعدی با استفاده از نرم­افزار تفاضل محدود FLAC-3D برای بررسی مقاومت برخاست خطوط لولۀ مدفون در ماسۀ مسلح­شده با این سیستم جدید انجام شده است. نتایج نشان می­دهند که به‌علت گسترده­تر شدن سطح گسیختگی خاک، استفاده از این سیستم مهار-شبکه در تودۀ خاک، مقاومت برخاست خطوط لولۀ مدفون را به‌طور چشم‌گیری افزایش می­دهد. طوری‌که جهت لوله با قطر خارجی 50 میلی‌متر، استفاده از سیستم مسلح­کننده مهار- شبکه موجب افزایش مقاومت برخاست لوله به‌میزان 3_/2 برابر حالت استفاده از ژئوگرید و 7_/3 برابر حالت بدون مسلح­کننده می­شود. در مقایسه با چند لایۀ مسلح­کننده، بازدهی استفاده از یک لایۀ مسلح­کننده بیش‌تر است. هم‌چنین بازدهی لایۀ مسلح­کننده در خاک‌های سست بیش‌تر از خاک‌های متراکم است. به‌علاوه، با افزایش قطر لوله، تأثیر لایۀ مسلح­کننده کم‌تر خواهد بود

---

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.

---

هدف اصلی این تحقیق، تولید نقشه­های حساسیت زمین­لغزش برای محدودۀ قطعۀ 5 راه­آهن اردبیل ـ میانه و تأثیر آن بر شریان­های حیاتی و ثانیاً تجزیه و تحلیل مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار در افزایش خطر زمین‌لغزش است. در این پژوهش از سه روش منطق فازی، مثلث سلسله مراتبی فولر و تحلیل سلسله مراتبی فازی (F-AHP) استفاده شده است. روش­های مذکور از روش­های تحلیل تصمیم­گیری چندمعیاره به‌منظور ارزیابی علمی نواحی مستعد زمین­لغزش در محدودۀ قطعۀ 5 راه­آهن اردبیل ـ میانه است. برای انجام تحقیق معیارهای اصلی در قالب لایه‌های اطلاعاتی شناسایی شده و برای تلفیق استفاده شدند. سپس برای تعیین میزان استعداد محدودۀ بررسی شده نسبت به رخداد زمین­لغزش براساس روش منطق فازی، مثلث سلسله مراتبی فولر و سلسله مراتبی فازی (F-AHP) اقدام به پهنه­بندی شده است. نهایتاً، عملکرد روش­های مختلف در تولید نقشه­های حساسیت زمین­لغزش با استفاده از شاخص­های صحت‌سنجی "جمع مطلوبیت "، "درصد منطقه بحرانی"  و منحنی مشخصه عملکرد سیستم با یک‌دیگر مقایسه شد تا روش مطلوب و کاربردی برای محدودۀ قطعۀ 5 راه­آهن اردبیل ـ میانه به‌منظور مدیریت خطر زمین لغزش تعیین شود. در نهایت با تلفیق داده‌ای متناسب با وزن‌های استخراج شده، نسبت به تهیه نقشه پهنه‌بندی زمین‌لغزش اقدام شد. نتایج تحقیق حاضر در شناسایی نسبت محاطرات محیطی و آسیب‌پذیری این محور تبادلاتی نقش مهمی داشته و می‌تواند راهگشای برنامه ریزان و تصمیم‌گیران برای کاهش نسبت خسارات و مدیریت بحران استفاده شود.
 
 

---

خاک منطقه آزاد اروند خرمشهر ریزدانه چسبنده است و نمی­توان در خاکریزی‌ها از آن استفاده کرد. از طرفی مصالح مناسب برای این منظور (خاک درشت دانه) در فواصل دورتری قرار دارد که استفاده از آن مستلزم صرف هزینۀ هنگفتی است. در این راستا سعی بر بهسازی خاک منطقه با آهک و سرباره کوره فولادسازی است. در این تحقیق، بهسازی خاک ریزدانه این منطقه با افزودن آهک و سرباره بررسی شده است. بدین‌منظور بعد از نمونه‌برداری از خاک و انجام آزمایش­های شناسایی و تراکم، مقادیر متفاوتی از سرباره (10 و 20 و 30 درصد وزنی خاک) و آهک (2 و 4 و 6 درصد وزنی خاک خشک) به خاک افزوده شده و بعد از عمل آوری به مدت 28 روز، با انجام آزمایش­های تعیین حدود اتربرگ، تراکم، مقاومت فشاری تک‌‌محوری و CBR اشباع و غیراشباع، تأثیر این مواد در بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی خاک بررسی شده است. طبقه بندی خاک محل بر اساس طبقه­بندی یونیفاید، CL است و شاخص خمیری آن حدود 25 درصد و مقدار یون سولفات آن بیش از 5/0 درصد است. نتایج آزمایش­ها نشان می‌دهد که با افزودن سرباره و آهک در مقادیر مختلف به خاک منطقه، خواص فیزیکی و مکانیکی خاک به‌طور چشم‌گیری بهبود می­یابد، به‌طوری‌که شاخص خمیری خاک کاهش یافته و مقاومت فشاری و مقدار CBR افزایش می­یابد. هم‌چنین در آزمایش تراکم وزن مخصوص خاک افزایش و درصد رطوبت بهینه کاهش می‌یابد. نتایج نشان می­دهد که تأثیر آهک بر خاک رس نسبت به سرباره زیادتر است و سرباره در مقادیر کم‌تر از 35 درصد تأثیر چشم‌گیری در مقاومت فشاری خاک ندارد. اگرچه در نتایج آزمایش­های CBR غیراشباع در مقادیر سرباره بیش از 20 درصد، افرایش چشم‌گیری در باربری دیده می‌شود. براساس پژوهش‌های قبلی، به‌دلیل وجود یون سولفات نسبتاً زیاد در خاک، استفاده از آهک به تنهایی مناسب نبوده و سرباره می‌تواند علاوه بر بهبود فیزیکی شرایط خاک، به‌صورت شیمیایی از تشکیل کانی­های حجیم در اثر واکنش آهک با سولفات خاک (مثل کانی اترینگیت) جلوگیری کند.

---

محاسبه پریود طبیعی زمین موجب می گردد تا سازه های مهندسی با مقاومت بالا و صرفه اقتصادی بیشتری محاسبه و ساخته شود. در این راستا نیز گسترش علوم کامپیوتری باعث افزایش دقت در محاسبات مهندسی نیز گردیده است. بنابراین پریود طبیعی زمین در سال های اخیر با استفاده از معادلات پیچیده ای به شرایط واقعی تر شبیه سازی گردیده است. در مطالعات پیشین پریود طبیعی زمین هایی که از خاک های دولایه با مشخصات متفاوت تشکیل شده اند، محاسبه شده و روابطی ارائه گردیده است. برای زمین های سه لایه روابط ارائه شده پیچیدهو با روش های تقریبی انجام شده است و امکان استفاده از آنها برای محاسبه سریع مشکل می باشد. همچنین با توجه به اینکه روش های ارائه شده تقریبی می باشد، در نتیجه مقادیر محاسبه شده دقیق نخواهد بود. در این مطالعه پریود طبیعی زمین با استفاده از حل صریح و بسته و به روش انتشار امواج صورت گرفته است. روابط نهایی ساده سازی شده و نهایتا باعث استفاده آسان از آنها می شود. از مزیت های این روش ارائه روابط ساده و دقت بالای جواب¬ها می¬باشد. همچنین با استفاده از روش فوق پریود طبیعی زمین دولایه نیز محاسبه و روابط جهت استفاده ارائه شده است. در نهایت پریود طبیعی لایه های ناحیه اطراف کرج با استفاده از روش فوق محاسبه شده است. همچنین با در نظر گرفتن چندین شرایط متعارف (عمق لایه ها و مشخصات زمین) پروید طبیعی زمین محاسبه شده و توسط گراف هایی ارائه گردیده است.