نشریه زمین شناسی مهندسی

---

در این تحقیق با استفاده از مبانی تعادل حدی و بر اساس روش قطعات افقی راهکاری تحلیلی برای محاسبه روند تغییر مکان شیب‌ها در حین زلزله و تخمین مقدار ماندگار آن ارائه شده است. در این راستا بر اساس روش پیشنهادی برای چند شیب نمونه پایداری لرزه‌ای، شتاب مسبب تسلیم و تغییرمکان ماندگار محاسبه شده و با نتایج سایر محققین مقایسه شده است. نتایج این تحلیل‌ها نشان می‌دهد که به‌طورکلی روش قطعات افقی توانایی برآورد تغییر مکان لرزه‌ای شیب‌ها را دارد. علاوه بر این فرمولاسیون پیشنهادی نسبت به روابط محققین قبلی از این امتیاز برخوردار است که علاوه بر برآورد مناسب تغییر مکان ماندگار زاویه گوه گسیختگی را نیز محاسبه نموده و وضعیت پایداری طبیعی شیب را نیز ارزیابی می‌کند.

---

با توجه به توسعۀ روز‌افزون سازه‌های زیرزمینی و هزینه‌های فراوان ساخت این سازه‌ها و نیز اهمیت آن‌ها در شبکه حمل‌ و ‌نقل بین‌شهری و داخل شهری لازم است که پایداری آن‌ها بررسی شود. در این تحقیق پایداری تونل‌های مسیر خط 2 قطار شهری مشهد به‌طول حدود 17 کیلومتر بررسی شده است. در ابتدا منشأ رسوب‌های دشت مشهد، و سپس با توجه به‌جنس رسوب‌ها در مسیر پژوهش، خصوصیات ژئوتکنیکی آن‌ها بررسی شده است. بررسی رسوب‌های مسیر نشان می‌‌دهد که خاک‌‌ مسیر در ردۀ خاک‌‌های متورم شونده قرار نمی‌گیرند. هم‌چنین پروفیل‌های تهیه شده تغییرات SPT نسبت به عمق در محیط نرم‌افزار روک ورک¹ 2006 حاکی از این است که خاک بسیار نرم و سست در مسیر وجود ندارد. نتایج آزمایش‌های دانه‌بندی و XRD  بیان‌گر این است که خاک غالب مسیر رس و با کانی غالب نوع ایلیت و کائولینیت است. در ادامه و با توجه به این‌که بیش‌تر مسیر از خاک‌های ریزدانه تشکیل شده است نشست زمین با استفاده از نرم‌افزار پلاکسیس² ورژن 8 بررسی شده است. سپس با توجه به مدل‌سازی عددی و متغیر قرار دادن عمق تونل در هر پروفیل عمقی بهینه از لحاظ خصوصیات ژئوتکنیک برای استقرار تونل در لایه‌های خاک با خصوصیات ژئوتکنیکی مناسبت مشخص شده است.

---

به هنگام تونل زنی در یک توده خاک در صورت وجود آب زیرزمینی، روانگرایی، جابجایی الاستیک و نشست در خاک های بالای تونل از جمله مشکلاتی هستند که ممکن است پایداری فضای زیرزمینی حفر شده را به مخاطره اندازند. در این مطالعه موردی که بر روی خاک های زیرساخت شهرستان مشهد و در امتداد خط دوم قطار شهری آن صورت گرفته است، اطلاعات به دست آمده از آزمون نفوذ استاندارد، تست های برجا و آزمایشگاهی بر روی نمونه های خاک، به منظور جستجوی مقادیر عددی بهینه ای از پارامترهای مهندسی خاک که با تکیه بر آنها بتوان تراز استقرار دستگاه حفاری را در رابطه با پایداری تونل بهینه نمود، مورد استفاده قرار گرفته اند. بدین منظور از روش های هوشمند، عددی و احتمالاتی استفاده شده و میزان موثق بودن مدل های هوشمند و عددی به همراه ضریب اطمینان مستخرج از مدل های عددی توسط آنالیز احتمال بررسی شده است. نتایج حاکی از تطابق خروجی مدل های هوشمند همچون الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ژنتیک چند منظوره و مدل عددی اجزای محدود بوده و می توان این روش ها را مکمل یکدیگر در طراحی قلمداد نمود.

---

ستون سنگی یکی از روش‌های متداول بهینه‌سازی زمین است. در بارۀ رفتار ستون‌های سنگی تحت بارهای قائم تحقیقات متعددی انجام‌ شده است لیکن بررسی‌های محدودی در بارۀ مقاومت برشی خاک‌های مسلح شده با ستون سنگی انجام‌ شده است که اغلب پژوهش‌های انجام شده به‌صورت تحلیلی یا عددی است. در این مقاله به بحث و بررسی آزمایش‌های انجام‌ شده در خصوص مقاومت برشی ستون‌های سنگی در بستر ماسه‌ای سست مسلح شده با ستون سنگی ‌پرداختیم. آزمایش‌ها در دستگاه برش مستقیم با جعبهبرش به ابعاد 305×305 و عمق 4/152 میلی‌متر در سه تنش قائم شامل 55 و 75 و 100 کیلو پاسکال و چهار نسبت ناحیۀ اصلاح‌ شده برابر با 4/8 و 12 و 4/16 و 25 درصد و سه نوع آرایش قرارگیری ستون سنگی (آرایش منفرد مربعی، مثلثی) بررسی شده است. نتایج بیان‌گر بهبود رفتار و سختی ترکیب خاک-ستون سنگی و افزایش مقاومت برشی بستر ماسه‌ای در حضور ستون سنگی می‌باشد. نتایج حاصل بیان‌گر تأثیر آرایش قرارگیری ستون‌های سنگی در افزایش مقاومت برشی است. بیش‌ترین افزایش مقاومت برشی و افزایش سختی مربوط به آرایش مربع و کم‌ترین آن مربوط به آرایش منفرد است. در ادامۀ مقاله به بررسی و مقایسه مقاومت برشی معادل و پارامترهای مقاومت برشی معادل به‌دست‌آمده از نتایج آزمایش و روابط تحلیلی ‌پرداخته شده است. نتایج بیان‌گر آن است که مقاومت برشی و پارامترهای مقاومت برشی معادل حاصل از نتایج آزمایش‌ها بیش‌تر از مقادیر حاصل از روابط تحلیلی است. بدین‌منظور یک ضریب اصلاحی به‌منظور ارتباط بین نتایج حاصل از آزمایش‌ها و روابط تحلیلی ارائه شده است.
 

---

مهارهای مارپیچ از روش‌های نوین در پایدارسازی دیواره‌ها و ساخت دیوارهای حایل هستند. در این پژوهش تأثیر شکل مهارهای مارپیچ بر جابه‌جایی دیواره‌ پایدارسازی شده با این روش از نظر آزمایشگاهی بررسی شده است. بدین‌منظور از ۴ نوع مهار مارپیچ با قطر و تعداد صفحات مارپیچ متفاوت برای پایدارسازی دیواره استفاده شده است. برای بررسی میزان جابه‌جایی و تغییراتی که در مراحل مختلف خاک‌برداری در مدل‌سازی فیزیکی رخ می‌دهد از روش سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV) استفاده شده و عکس‌های گرفته شده از مراحل مختلف تجزیه و تحلیل و مقایسه شده است. با توجه به نتایج حاصل از آزمایش‌های انجام شده می‌توان بیان کرد که در شیب پشت (back slope) 20 درجه، میزان جابه‌جایی تاج دیواره با کاهش تعداد صفحه‌های مارپیچ و قطر آن‌‌ها افزایش می‌یابد، در نتیجه میزان جابه‌جایی مجاز دیواره تعیین کننده‌ نوع مهار مارپیچ استفاده شده است. با توجه به این‌که در شیب پشت 20 درجه مهار مارپیچ دارای 3 مارپیچ کم‌ترین میزان جابه‌جایی را در تاج دیواره ایجاد می‌کند و جابه‌جایی رخ داده از دیوار پایدارسازی شده به‌روش میخ‌کوبی کم‌تر است، در زمان وجود سربار استفاده از روش مهار مارپیچ به‌جای میخ‌کوبی منطقی به‌نظر می‌رسد.

---

انتخاب بهترین مته در شرایط پیچیده حفاری متناظر بـا آن، یکی از مهم‌ترین موضوعاتی است که در حوزۀ حفاری وجود دارد. زیرا با وجود این‌که قیمت مته 2 تا 3 درصد هزینه‌های تکمیل یک چاه را در بر می‌گیرد، اما بر 75 درصد هزینه‌های کلـی حفـاری به‌طور غیرمستقیم تأثیرگذار است. در این تحقیق به مدل‌سازی انتخاب مته حفاری بهینه با استفاده از چاه ‌نمودارهای (لاگ) مختلف 7 چاه نفتی موجود در منطقه‌ای در ترکیه پرداخته شد. برای مدل‌سازی از روش‌های داده‌کاوی شامل درخت تصمیم، قوانین انجمنی، احتمال بیز، مبتنی بر تشابه و سیستم استنتاجی نروفازی تطبیقی استفاده شد. بدین‌ترتیب که از داده‌های شش چاه به‌عنوان آموزش مدل‌ها و داده‌های یک چاه دیگر به‌عنوان داده‌های آزمون برای ارزیابی صحت و دقت مدل‌ها استفاده شد. در نهایت نتایج مدل‌های مختلف در کنار یک‌دیگر مقایسه و تحلیل شد. نتایج نشان داد مدل ایجاد شده به‌وسیلۀ سیستم استنتاجی نروفازی تطبیقی با اختلاف معنا‌داری از مدل‌های ایجاد شده به‌وسیلۀ سایر روش‌ها کاراتر و دقیق‌تر است. اما بدین معنی نیست که سایر روش‌ها کارا نیستند بلکه تحلیل نتایج نشان می‌دهد دیگر روش‌ها نیز می‌توانند مدلی هرچند در کیفیتی پایین‌تر از مدل سیستم استنتاجی نروفازی تطبیقی اما سودمند و قابل اعتماد ایجاد کنند.
 
 

---

نسبت تمرکز تنش(n) یکی از پارامترهای مهم در امر بهسازی زمین به‌روش ستون سنگی است. مقدار نسبت تمرکز تنش (n) که به‌صورت نسبت تنش وارد بر ستون سنگی به تنش وارد بر توده خاک اطراف تعریف می‌شود. در این مقاله نتایج حاصل از بررسی آزمایشگاهی به‌منظور بررسی تغییرات نسبت تمرکز تنش در هنگام اعمال بارهای قائم و برشی هم‌زمان استفاده شده است. برای مدل‌سازی فیزیکی از دستگاه برش مستقیم بزرگ با ابعاد 305×305 میلی‌متر و ارتفاع 152.4 استفاده شده است. برای محاسبه میزان تنش وارد بر ستون‌های سنگی و خاک اطراف از لودسل‌های مینیاتوری استفاده شده است. آزمایش‌ها در سه آرایش قرارگیری ستون سنگی شامل آرایش منفرد و مثلث و مربعی، در سه نسبت ناحیۀ اصلاح شده 4/8 و 12 و 4/16 درصد و 3 سربار قائم 55 و 75 و 100 کیلوپاسکال انجام شد. در ساخت بستر و ستون سنگی به‌ترتیب از ماسه سست و سنگ شکسته استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد نسبت تمرکز تنش با افزایش قطر ستون سنگی و تنش قائم کاهش می‌یابد و هم‌چنین نسبت تمرکز تنش در آرایش مربع دارای بیش‌ترین و در آرایش منفرد دارای کم‌ترین مقدار است. در تمامی آرایش‌های قرارگیری ستون سنگی مقدار نسبت تمرکز تنش تا میزان جابه‌جایی افقی برابر 2 تا 3 میلی افزایش و بعد از آن با افزایش جابه‌جایی افقی مقدار نسبت تمرکز تنش کاهش می‌یابد و تقریباً به مقدار ثابتی می‌رسد. مقایسۀ پارامترهای برشی معادل به‌دست‌آمده از نتایج آزمایش و روابط تحلیلی در حالت‌ها نسبت تمرکز تنش برابر با 1 و نسبت تمرکز تنش واقعی بدست آمده از نتایج آزمایش‌ها بیان‌گر آن است که مقادیر پارامترهای مقاومت برشی معادل حاصل از نتایج آزمایش‌ها بیش‌تر از مقادیر حاصل از روابط تحلیلی است. هم‌چنین در نظر گرفتن نسبت تمرکز تنش برابر با 1 در محاسبات پارامترهای مقاومت برشی محافظه‌کارانه است و محاسبه پارامترهای مقاومت برشی معادل واقعی باید بر اساس نسبت واقعی تمرکز تنش محاسبه شود.