نشریه زمین شناسی مهندسی

جریان زیرسطحی به‌عنوان بخش چشم‌گیری از جریان آبراهه و عامل مهمی در بار رسوبی رودخانه­ها است. هدف این تحقیق بررسی فرسایش نشتی کنارۀ رودخانه‌ها در لایۀ ماسه‌ای با دانه‌بندی متفاوت در کنارۀ رودخانه است. در این تحقیق به مطالعه و بررسی آزمایشگاهی تأثیر اندازۀ ذرات خاک و هم‌چنین شیب کنارۀ رودخانه بر فرسایش نشتی پرداخته شده است. بدین‌منظور تعدادی آزمایش در یک لایسی‌متر برای چهار شیب­های مختلف و دانه‌بندی­های مختلف انجام شد. نتایج نشان داد که عدد رینولدز محیط متخلخل نقش اساسی در عمق حفره آبشستگی لایۀ غیرچسبنده دارد. هم‌چنین مشاهده شد که زمان شروع به حرکت ذرات با افزایش قطر مشخصه آن‌ها کاهش پیدا می­کند.

زمین­لغزش­ها هر سال خسارت­های مالی و جانی زیادی به‌بار می­آورند. نقشه­های پهنه‌بندی خطر زمین­لغزش می­توانند به کاهش این خسارت­ها کمک کنند. حوزۀ آبخیز طالقان از جمله­ حوزه­های مستعد زمین­لغزش است که بررسی شده است. در این مقاله به پهنه­بندی خطر زمین­لغزش در این منطقه و در مقیاس 50000/1، و با در نظر داشتن لایه­های اطلاعاتی پراکندگی لغزش­ها، شیب، برای شیب، زمین‌شناسی (لیتولوژی)، فاصله از گسل­ها، فاصله از آبراهه­ها، با روش شبکه­های عصبی مصنوعی مبتنی بر توابع پایه­ای گوسی (RBF) و شبکه‌های عصبی پرسپترون (MLP) می‌پردازیم. کلیات روش RBF تا حدود زیادی مشابه شبکه­های عصبی پرسپترون (MLP) است که تا کنون قابلیت آن مشخص شده­ است و چندین تفاوت ساختاری در مؤلفه­ها بین این دوروش شبکۀ عصبی وجود دارد. از نتایج نهایی مشخص شد که نقشه‌های حاصل از هر دو روش قابل قبول هستند و روش MLP دقت بیش‌تری نسبت به‌روش RBF دارد.

این پژوهش به بررسی و توصیف اشکال مختلف کارست کاذب موجود در تودۀ باتولیتی الوند در استان همدان و در غرب ایران، می­پردازد. در متون علمی، پدیده­های کارستی شامل انواع ویژه­ای از اشکال انحلالی سطحی و زیرسطحی در مناطق یا پهنه­های مختلف معرفی شده­اند. در حالی کارست کاذب اشاره به پدیده­ها و لندفرم­های غیرانحلالی سطحی یا زیرسطحی دارد که در مناطق مختلف نظیر شیب‌ها، خطوط سواحل، مناطق سنگی خردشده، گدازه­ها و مناطق یخ‌بندان دائم تشکیل می­شوند. در این پژوهش، با انجام عملیاتی صحرایی گسترده، مهم‌ترین انواع اشکال کارست کاذب در باتولیت گرانیتی الوند تشخیص و طبقه­بندی شده­اند. نتایج به‌دست آمده، وجود دامنۀ وسیعی از پدیده­های کارست کاذب در داخل توده­های گرانیتی الوند را نشان می­دهند. این پدید­ها در اثر فرآیند­های هوازدگی و فرسایش تشکیل شده­اند و برخی از حفرات کارست کاذب نیز در اثر حرکت بلوک­های سنگی در شیب­های سنگی ایجاد شده­اند. برخی از مهم‌ترین اشکال و پدیده­های کارستی کاذب در این منطقه شامل تافونی، گناما، کارن­های دروغین، غارهای موجود در دامنه­ها، حفرات مرتبط با بلوک­های باقیمانده و اشکال فرسایشی موجود در امتداد درزه و شکستگی­های توده­های سنگی هستند.

در این تحقیق از آزمایش‌های برش سه‌محوری زهکشی شده برای بررسی رفتار تنش-کرنش و تغییر حجم خاک‌ ماسه‌ای رس‌دار مسلح شده با الیاف پلی پروپیلن استفاده شد. تأثیر پارامترهایی مانند درصد الیاف (صفر، 5/0 و 0/1 درصد)، درصد رس (صفر، 10 و20 درصد)، تراکم نسبی (50 و90 درصد) و فشار همه جانبه (100، 200 و 300 کیلوپاسکال) بررسی شدند. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که مقاومت برشی خاک ماسه‌ای همواره بیش‌تر از مقاومت برشی ماسه رس‌دار است. به‌عبارت دیگر افزودن رس موجب کاهش مقاومت خاک ماسه‌ای می‌شود. هم‌چنین اضافه شدن رس، رفتار تغییر حجم نمونه‌ها را از اتساعی به انقباشی تغییر می‌دهد. افزودن الیاف نیز موجب ازدیاد مقاومت در نمونه‌های ماسه‌ای و ماسه رس‌دار شده و میزان شکل‌پذیری نمونه را افزایش می‌دهد.

افزایش روزافزون سرعت و جرم قطارها و وسایط نقلیه از یک سو و تمایل به ساخت سازه­های سبک‌تر و در نتیجه افزایش انعطاف‌پذیری سازه‌ها از سوی دیگر باعث می­شود تا خطاهای ناشی از به‌کار­گیری مدل نیروی متحرک در طراحی سازه­های پل، غیر‌قابل چشم‌پوشی باشد. در مقالۀ حاضر، رفتار دینامیکی پل­ها تحت اثر بار متحرک بررسی شده است. پل به‌صورت تیر اولر-برنولی دو سر مفصل مدل شده است از آن‌جا که در مدل کردن بار متحرک با استفاده از مدل نیروی متحرک از اینرسی جسم متحرک صرف نظر می­گردد، از این رو، این نوع مدل‌سازی در محدودۀ بسیار کوچکی از پارامتر­های مؤثر (سرعت، جرم) دارای اعتبار است. با لحاظ کردن نیروهای اندرکنشی بین بار متحرک و سازه تکیه‌گاهی، مدل جرم متحرک برای تعیین معادلات دینامیکی حاکم استفاده می‌شود. نتایج مدل‌سازی در این بررسی نشان می‌دهد تغییر مکان دینامیکی وسط دهانۀ تیر در مدل جرم متحرک با افزایش جرم و سرعت وسیلۀ نقلیه، نسبت به مدل نیروی متحرک اختلاف چشم‌گیری پیدا می‌کند. به‌طور مثال برای نسبت جرمی (جرم متحرک به جرم کل تیر)  برابر 15/0 و سرعت وسیله نقلیه برابر 8/0 سرعت مبنا (که به‌صورت طول تیر تقسیم بر پریود اول تیر تعریف می­شود)، اختلاف تغییر مکان دینامیکی حداکثر وسط دهانۀ تیر در دو مدل حدود 11 درصد است. 

با توجه به گسترش بسیار زیاد خاک‌‌های مسئله‌دار در ایران، اصلاح و به‌سازی این قبیل خاک‌‌ها به‌عنوان امری اجتناب‌ناپذیر نقش بسیار مهمی در پروژه‌‌های عمرانی دارد. با توجه به پیشرفت علم نانوتکنولوژی در مهندسی ژئوتکنیک، در این تحقیق سعی شده است تا تأثیر اضافه کردن مقادیر مختلف نانوذرات رس بر رفتار ژئوتکنیکی خاک‌‌های ریزدانه ضعیف با کمک تحقیقات آزمایشگاهی بررسی شود. در این تحقیق نمونه‌‌های مختلف خاک از منطقه شبکۀ سد بوستان گنبد و اینچه‌برون واقع در استان گلستان انتخاب شد. به‌منظور بررسی تأثیر به‌سازی خاک‌های مذکور با کمک نانورس، آزمایش‌های مختلف ژئوتکنیکی از قبیل حدود اتربرگ، تراکم استاندارد، مقاومت فشاری تک‌محوری، سه‌محوری تحکیم نیافته زهکشی نشده و تحکیم مضاعف انجام گرفت. نتایج آزمایش‌ها حاکی از نقش بسیار مهم نانورس بر خواص خمیری، مقاومتی و تغییر شکل‌پذیری خاک بوده است. هم‌چنین با توجه به اهمیت نوع خاک می‌توان دریافت که در اثر افزودن نانورس به خاک‌های بررسی شده پتانسیل رمبندگی نمونه‌‌ها بسیار محسوس کاهش می‌یابد.
 
 

معدن­کاری از منابع بالقوه ورود فلزات به داخل محیط به­ویژه خاک و گیاهان است. در این پژوهش غلظت و  دسترس­پذیری فلزات سنگین در خاک­ها و گیاهان اطراف سدهای باطله معدن ایرانکوه به‌عنوان بزرگ‌ترین معادن سرب و روی کشور بررسی شده است. برای این منظور 31 نمونه خاک از زمین­های گلخانه‌ای اطراف سد باطله فرآوری معدن برداشت شد و غلظت فلزات سنگین، محتوای دسترس­پذیر آن­ها به‌همراه برخی خواص فیزیکوشیمیایی خاک اندازه­گیری شد. نتایج نشان‌دهندۀ غلظت بالای فلزات Zn، Pb و Cd در نمونه‌های خاک (میانگین به‌ترتیب 955، 261 و 17/2 میلی‌گرم بر کیلوگرم) است و با نزدیک شدن به سد باطله بر درجۀ آلودگی هر سه فلز افزوده می‌شود. هم‌چنین این سه فلز با سایر فلزات هم‌بستگی ضعیفی داشته و از بین خواص خاک نیز با درصد رس هم‌بستگی معناداری نشان می‌دهند. برای استخراج فلزات از 17 نمونه خاک منطقه از محلول DTPA استفاده شد. بر اساس نتایج به‌دست آمده از این روش، سهم غلظت دسترس­پذیر از غلظت کل برای فلز Cd از دو فلز دیگر بیش‌تر است (60 % برای کادمیم، 20 % برای روی و 10 % برای سرب) و با توجه به ماهیت قلیایی نمونه‌های خاک بخش دسترس‌پذیر برای هر سه فلز درصد کمی از غلظت کل آن­ها را شامل می‌شود. تعیین غلظت کل فلزات در سبزیجات کشت شده در خاک‌های گلخانه‌ای (گیاه ریحان- (Ocimum basilicumنیز نشان داد که غلظت هر سه فلز بررسی شده بسیار بیش‌تر از غلظت مجاز آن در گیاهان غیرآلوده است و هم‌بستگی منفی و معناداری بین غلظت فلزات در ریشه و میزان زیست­دسترس­پذیر آن­ها در خاک دیده می­شود. که با توجه به نتایج، مصرف این سبزیجات می‌تواند با ایجاد خطر سلامتی برای مصرف‌کنندگان در طولانی مدت همراه باشد

از روش­های به‌سازی خاک­ می­توان به تثبیت با مواد افزودنی و تسلیح با المان­هایی با مقاومت کششی زیاد اشاره کرد. از مهم­ترین موادی که برای تثبیت خاک­های ریزدانه به‌کار می‌رود، آهک است. اضافه کردن آهک به خاک رس سبب انجام واکنش­هایی می­‌شود که منجر به بهبود خواص اولیه خاک می­شوند. امـروزه اسـتفاده از ژئوگرید­ها برای بهبود ویژگی­های مهندسی انواع مختلف خاک­ها به‌خوبی پذیرفته شده است. اکثر پژوهش‌ها در گذشته محدود به خاک­های درشت­دانه بوده است و تحقیقـات و بررسی‌های انـدکی در خصـوص امکـان‌پـذیری استفاده از این مسلح‌کننده در خاک­های چسبنده انجام شده است. با توجه به اثرات مثبت تثبیت خاک­های ریزدانه با آهک و هم‌چنین تسلیح این خاک­ها به‌وسیلۀ ژئوگرید، بررسی اثرات توأم این روش­ها احتمالاً بتواند کاربرد­های مهندسی خاک­های ریزدانه را گسترده­تر نماید. از آن‌جاکه تغییرات فصلی، درصد رطوبت خاک­ها را تغییر می­دهد و این تغییرات در مقاومت برشی فصل مشترک خاک-ژئوگرید تأثیرگذار است، از این رو، آزمایش برش مستقیم بر نمونه­های تثبیت شده با درصد­های مختلف آهک و مسلح شده با 2 نوع ژئوگرید در دو حالت درصد رطوبت بهینه و درصد رطوبتی بیش‌تر از آن انجام شد تا تأثیر رطوبت بر پارامترهای مقاومتی فصل مشترک (چسبندگی و زاویۀ اصطکاک) تعیین شود. نتایج آزمایش­ها نشان داد که افزایش رطوبت منجر به کاهش تنش­های مؤثر، مقاومت برشی نمونه­های تثبیت و تسلیح شده و بازده مسلح‌سازی می­‌شود. قفل و بست بین دانه­های خاک و المان تسلیح در نمونه­های مسلح شده با ژئوگرید با چشمه­های کوچک‌تر بهتر است و اندرکنش قوی­تری را ایجاد می‌کند.
 

فرسایش خندقی، به‌عنوان عامل خطر اراضی، یکی از چالش­های آسیب­زای فرسایش آبی به‌شمار می­رود که تأثیر به‌سزایی در تخریب اراضی دارد. هدف از این تحقیق پهنه­بندی خطر فرسایش خندقی حوزۀ آبخیز قرناوه استان گلستان با استفاده از مدل­های نسبت فراوانی و روش پیشنهادی گوپتا و جوشی  (GNRF) است. بدین‌منظور در ابتدا نقشۀ پراکنش پهنه‌ای خندق­های (متغیر وابسته) حوزۀ آبخیز قرناوه با استفاده از بازدید­های میدانی و تصاویر ماهواره­ای، با مقیاس 1:75.000 در محیط نرم‌افزار سامانه اطلاعات مکانی تهیه شد. در ابتدا برای مدل‌سازی کل خندق های مشاهداتی به دو بخش تقسیم شد: 70 درصد پهنه‌های خندقی برای کالیبراسیون مدل و 30 درصد آن برای اعتبارسنجی مدل در نظر گرفته شد. در گام بعدی 7 لایه اطلاعاتی از قبیل درصد شیب، جهت شیب، انحنای سطح، نوع سازند زمین‌شناسی، نوع کاربری اراضی، میزان فاصله از رودخانه، میزان فاصله از جاده به‌عنوان عوامل مؤثر (متغیر مستقل) بر ایجاد فرسایش خندقی انتخاب شدند. با مقایسۀ متغیرهای مستقل با متغیر وابسته، مقدار تراکم خندق در هر کلاس عوامل مستقل محاسبه  شد. سپس نرخ­دهی طبقات براساس روابط موجود در مدل‌­های نسبت فراوانی وGNRF انجامشد. در نهایت با روی­هم­گذاری نقشه­های نرخ­دهی شده، نقشه پهنه­بندی خطر فرسایش خندقی به‌دست آمد. نتایج مقایسه درصد فراوانی خندق­ها در کلاسه‌های خطر نشان داد که در مدل­های نسبت فراوانی و GNRF از کل پهنه­های خندقی مرحلۀ اعتبارسنجی به‌ترتیب 11/78 و 52/74 درصد پهنه­ها در طبقات خطر زیاد و خیلی زیاد قرار دارند. نتایج اعتبارسنجی مدل با استفاده از روش جمع کیفی و ضریب کاپا نشان داد که مدل نسبت فراوانی با مقدار جمع کیفی و ضریب کاپای بیش‌تر (3 و 89/0) نسبت به مدل GNRF (27/1 و 74/0) برای پهنه­بندی خطر فرسایش خندقی منطقۀ بررسی شده پیشنهاد می‌شود.
 

بهسازی خاک‌های رسی به‌روش‌های مختلفی از جمله شیمیایی، مکانیکی و یا ترکیبی، به‌‌منظور بهبود خواص مکانیکی آن‌ها یکی از مسائل رایج در مهندسی ژئوتکنیک محسوب می‌شود. در این پژوهش نتایج آزمایشگاهی حاصل از مسلح ‌سازی تصادفی خاک و خاک-سیمان با الیاف مصنوعی پلی‌پروپیلن در طول‌های گوناگون و درصدهای وزنی مختلف از الیاف و سیمان از نظر آماری تجزیه و تحلیل شد. و اثر متغیرهای مستقل درصد وزنی الیاف، طول به قطر الیاف، درصد وزنی سیمان و زمان عمل‌آوری بر مقاومت فشاری و کششی خاک و خاک-سیمان تصادفی مسلح شده بررسی شد و معادلات رگرسیونی چندگانه برای تعیین میزان مقاومت فشاری و کششی با هم‌بستگی زیاد و خطای قابل قبول تعیین شد. نتایج آزمایشگاهی و تحلیل آماری نشان داد که مسلح‌سازی تصادفی خاک و خاک-سیمان با الیاف سبب افزایش در مقاومت فشاری و کششی می‌شود؛ علاوه بر این مقادیر آزمایشگاهی و پیش‌بینی شده هم‌بستگی خوبی دارند.