نشریه زمین شناسی مهندسی

---

در پژوهش حاضر بر اساس تحلیل نتایج بررسی‌های میکروترمور در 200 نقطه از شهر مشهد به‌روش نسبت طیفی و اطلاعات پروفیل سرعت موج برشی در 62 نقطه رابطهٔ توانی بین پریود تشدید و ضخامت آبرفت در شهر مشهد به‌دست آمده و بر مبنای آن نقشه هم‌ضخامت آبرفت و مقاطع عرضی از شرایط زیر سطحی شهر تهیه شده است. با توجه به رابطهٔ مذکور، حداکثر ضخامت آبرفت در جنوب شرق شهر حدود 200 متر به‌دست آمده است. ضخامت آبرفت به‌طرف ارتفاعات جنوب و جنوب‌غرب و هم‌چنین به‌طرف گسل شمال مشهد در محدودهٔ خواجه ربیع کاهش می‌یابد.

---

آبرفتِ ِجنوبِ کرج بخش چشم‌گیری از محدودۀ شهری کرج را تشکیل می‌دهد و عمدتاً دارای ساختاری درشت‌دانه حاوی ذرات ریزدانه است. در این مقاله بر اساسِ نتایج حاصل از آزمون‌های متعدد صحرایی و آزمایشگاهی انجام گرفته توسط سازمان قطار شهری کرج و حومه، آبرفت جنوبِ کرج حدفاصلِ پل فردیس تا سه راه اندیشه به‌طول 10کیلومتر، بررسی شده است. در همین راستا آبرفت مذکور که عمدتاً متشکل از شن درشت دانه است به پنج لایه مستقل تقسیم شده است و پارامترهای ژئوتکنیکی هر لایه توصیف شده است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که هم‌بستگی چشم‌گیری بین نتایج آزمون نفوذ استاندارد و مدول الاستیسیته خاک که از آزمون‌های بارگذاری صفحه‌ای، برش مستقیم و سه محوری به‌دست آمده است وجود دارد. بر همین اساس به‌منظور ارائه روابط کاربردی برای تخمین مدول الاستیسیته در آبرفت جنوب کرج با توجه به آزمون‌های انجام شده‌، در هر آزمون رابطه‌ای برای محاسبۀ مدول الاستیسیته ارائه شده است. هم‌چنین با توجه به اطلاعات به‌دست آمده، جدول پارامترهای ژئوتکنیکی خاکِ آبرفت جنوب کرج بر حسب لایه‌های تقسیم‌بندی شده، ارائه گردیده است

---

 همواره تعیین دقیق پارامترهای مقاومت برشی خاک‌های ریزدانه با مشکلاتی همراه است. از مهم‌ترین این مشکلات، تهیۀ نمونه دست‌نخورده با کیفیت مناسب برای انجام آزمایش به‌منظور تعیین پارامترهای مکانیکی خاک است. به‌همین سبب، محققان مختلفی در طی چند دهه گذشته سعی کرده‌اند تا با ایجاد ارتباطی بین پارامترهای مقاومتی با خصوصیات فیزیکی خاک‌ها در یک منطقه مشخص، امکان تخمین پارامترهای مقاومتی را بر اساس خصوصیات فیزیکی خاک‌ها فراهم کنند. هدف از تحقیق حاضر تخمین پارامترهای مقاومتی منطقه‌ای وسیع با خاک‌های آبرفتی ریزدانه در جنوب شهر تهران است. این تخمین بر مبنای تحلیل آماری داده‌های گردآوری شده از این منطقه صورت پذیرفته است. بر این اساس، ابتدا اطلاعات ژئوتکنیکی شامل پارامترهای فیزیکی و مقاومتی 294  گمانه حفر شده در این منطقه گردآوری شده است. سپس این داده‌ها به‌طور مستقل از لحاظ آماری تجزیه و تحلیل شدند و بر اساس این تحلیل‌ها، برآوردی از پارامترهای ژئوتکنیکی خاک‌ها در اعماق مختلف و با سطح اطمینان قابل قبول ارائه گردیده است. علاوه بر تجزیه و تحلیل مستقل داده‌ها، بر پایۀ داده‌های گردآوری شده از این گمانه‌ها، مدل رگرسیونی غیرخطی برای تخمین پارامترهای مقاومت برشی برحسب خصوصیات فیزیکی شاخص خاک‌های ریزدانه (درصد رطوبت و شاخص خمیری) ارائه گردیده است. مدل ارائه شده با دقت قابل قبولی قادر به پیش‌بینی پارامترهای مقاومت برشی زهکشی شده خاک منطقۀ پژوهش و سایر مناطق  مشابه است

---

سدهای زیرزمینی از فن¬آوری¬های سازگار با طبیعت بوده که در مدیریت منابع آب، بویژه جلوگیری از خروج بدون استفاده¬ی آبهای زیرزمینی قابل مصرف، بسیار کار آمد می¬باشند. این سدها سازه¬هایی هستند که جریان طبیعی آب¬های زیرزمینی را مسدود نموده و سبب ایجاد ذخایر آبی در زیر زمین می¬گردند. بررسی خصوصیات زمین شناسی مهندسی و ژئوتکنیکی آبرفت¬های مخزن این نوع سدها حائز اهمیت می¬باشد. بدین لحاظ در تحقیق حاضر ویژگی آبرفت¬های مخزن سد زیرزمینی ماست¬بندی واقع در 15 ‌‌کیلومتری جنوب‌ اردستان مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آبرفت¬های پوششی مخزن به صورت آزمایشگاهی و برجا تعیین گردیده است. نتایج بدست آمده از آزمایشات نشان می¬دهد این آبرفت¬ها از نوع خاک دانه¬ای متراکم و غیر یکنواخت با خاصیت غیر خمیری می¬باشند. این رسوبات از نظر نفوذپذیری در رده¬ی خاک¬های با نفوذپذیری متوسط تا زیاد قرار می¬گیرند. با توجه به تخلخل بدست آمده از این آزمایشات، در صورت اجرای سد زیرزمینی هم سطح، حجم مخزن معادل حدود 000‚200 متر مکعب می¬باشد.

---

طبقه‌بندی خاک یکی از بخثهای مهم در مطالعات ژئوتکنیک است، لذا ارزیابی روشهای موجود برای طبقه‌بندی خاک، در نواحی مختلف حائز اهمیت می‌باشد. برای طبقه‌بندی خاک از نتایج آزمایشهای برجا و آزمایشگاهی استفاده می‌شود. اخذ نمونه و انجام آزمایشهای شناسایی، روشی آزمایشگاهی برای طبقه‌بندی خاک است. استفاده از نتایج آزمایش نفوذ مخروط با اندازه‌گیری فشار آب منفذی ( CPTu) روشی برجا برای شناسایی و طبقه‌بندی خاک می‌باشد که به دلیل سرعت و دقت بالا امروزه کاربرد وسیعی در مطالعات ژئوتکنیک پیدا کرده است. محققان مختلف با استفاده از پارامترهایی که در آزمایش CPTu اندازه‌گیری می‌شود، نمودارهای متفاوتی برای طبقه‌بندی خاک پیشنهاد نموده‌اند. در این تحقیق، به منظور بررسی میزان کارایی این روشها، از نتایج 58 آزمایش CPTu مربوط به چهار ناحیه در جنوب ایران استفاده شده و خاک بوسیله روشهای مبتنی بر CPTu طبقه‌بندی شده، سپس با نتایج 372 آزمایش دانه‌بندی آزمایشگاهی مقایسه گردیده است. نتایج نشان می‌دهد که نمودار پیشنهادی توسط روبرتسون (Robertson, 1990) که برمبنای Qt، Ft و Bq می‌باشد، بهترین تطابق را با نتایج آزمایش دانه‌بندی در مناطق مورد مطالعه دارد. سپس براساس داده‌های بدست آمده از تحقیق، نمودار اصلاح شده‌ای برای طبقه‌بندی خاکهای نواحی جنوبی ایران بر مبنای متغیرهای Rf و qt-u0/σ΄v، پیشنهاد شده که تطابق 90% با نتایج آزمایشهای دانه‌بندی را نشان می‌دهد.

---

ارتعاش آزاد خاک اغلب در حین زمین لرزه‌ها اتفاق می‌افتد. به‌دلیل این‌که ارتعاش‌های ناشی از زلزله پیوستگی (سینوسی) ندارند در مدت زمان دو موج لرزه آبرفت با فرکانس ارتعاش طبیعی خود ارتعاش می‌کند. هدف از این پژوهش بررسی تأثیر حضور شمع‌ها بر دوره ارتعاش آزاد یک لایه خاکی با استفاده از نرم‌افزار المان محدود است. در مرحلۀ اول با استفاده از روابط تحلیلی موجود برای محاسبه دوره ارتعاش یک لایه خاکی و یک ستون با جرم پیوسته نتایج به‌دست آمده به‌وسیلۀ نرم‌افزار بررسی شد. در گام دوم با اضافه کردن شمع‌هایی با بعد و فاصله یک‌سان به‌صورت مرحله به مرحله دوره ارتعاش لایه خاکی شمع دار محاسبه شد. هم‌چنین تأثیرات اتکایی یا شناور بودن شمع‌ها بر دورۀ ارتعاش آزاد آبرفت خاکی بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش تعداد شمع‌ها میزان اختلاف نتایج حاصل از تحلیل یک بعدی آبرفت خاکی و نتایج حاصل از نرم‌افزار متفاوت بوده است و این مسئله باعث ‌می‌شود که تحلیل لرزه‌ای این نوع آبرفت‌ها (شمع‌دار) نیازمند تمهیدات ویژه‌ای باشد. هم‌چنین نتایج حاکی از آن است که شمع‌های اتکایی تأثیر بیش‌تری بر دورۀ ارتعاش آبرفت خاکی دارند و هرچه میزان شناوری شمع‌ها بیش‌تر شود این تأثیر کم‌تر می‌شود.

---

از آن‌جاکه اغلب شهرها در نزدیکی و یا روی دره­های آبرفتی بنا شده‌اند، اثرهای هندسه حوضۀ رسوبی بر حرکت زمین در مهندسی ژئوتکنیک لرزه‌ای اهمیت ویژه­ای دارد. انحنای حوضه­ای که در آن خاک­های آبرفتی نرم­تر رسوب‌گذاری شده ‌است، می­تواند امواج حجمی را حبس کرده و موجب می‌شود که  برخی از امواج حجمی برخوردی، به‌صورت امواج سطحی در لایه آبرفتی منتشر شوند، این امواج می‌توانند لرزش­های شدید­­تر و طولانی­تری نسبت به آن‌چه در تحلیل یک بعدی با فرض انتشار قائم امواج برشی تخمین زده می­شوند ایجاد کنند. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس چهار شکل حوضۀ رسوبی شامل مستطیلی، ذوزنقه­ای، بیضی و مثلثی در حوزه زمان تحلیل شدند و اثر شکل هندسی حوضه رسوبی و هم‌چنین اثر محتوای فرکانسی موج تحریک در هر یک از حوضه­ها بررسی شد و نتایج آن با تحلیل یک بعدی مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد پاسخ­های تحلیل یک بعدی با دو بعدی اختلاف بسیاری دارد این اختلاف تا 45/1 برابر پاسخ شتاب تحلیل دوبعدی به یک بعدی در حوضۀ مستطیل شکل است. مدل حوضه مستطیل شکل که در این تحقیق بررسی شده است  در مقایسه با سایر حوضه­ها پاسخ­های بیش‌تری دارد.
 

---

در این تحقیق، ارتباط وواکنش کمی وکیفی آب چشمۀ کارستی شهر ری (چشمه علی) در جنوب شهر تهران با آب زیرزمینی آبرفت‌های آبخوان‌های محیط کارستی و محیط آبرفتی از یک‌دیگر جدا است و دو محیط زمین‌شناسی وآب زیرزمینی کاملاً متفاوت را نشان می‌دهد. آبخوان آبرفتی، محیط متخلل پیوسته آب زیرزمینی است، در صورتیکه آبخوان کارستی  محیط درز وشکافدار آب زیرزمینی می باشد. در این تحقیق، ارتباط وواکنش کمی و کیفی آب چشمۀ کارستی شهر ری (چشمه علی) با آبخوان آبرفتی اطراف آن بررسی شده است. در این بررسی پژوهش‌‌های زمین‌شناسی، کمیت و کیفیت آب زیرزمینی چشمه علی و آبرفت‌های مجاور آن، خصوصیات هیدرودینامیکی چشمه و آبخوان آبرفتی مجاور چشمه مطالعه و بررسی شد. نتایج حاصل از بررسی‌ها گویای شرایط زمین‌شناسی، هیدروژئولوژی و شرائط هیدرولیکی متفاوت بین چشمۀ کارستی شهرری و آبخوان آبرفتی اطراف آن است و نبود ارتباط هیدرولیکی بین دو محیط آب زیرزمینی آبرفت و کارست در مجاور هم و متفاوت را نشان می‌دهد، که در اثر عملکرد گسل شمال شهر ری شکل گرفته‌اند.
 

---

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.
 

---

توسعۀ شهری در کلان­شهر تهران باعث­ شده که برای ساخت سازه­های بلند، بزرگ­راه­ها، تونل­ها و سایر تأسیسات شهری، حفاری­هایی با عمق و حجم زیاد انجام گیرد. آبرفت­های شرق تهران (سری A)، نهشته­های درشت­دانه، همگن و سیمانته هستند. در این پژوهش تأثیر درجۀ سیمانتاسیون بر پارامترهای مقاومتی و سرعت موج برشی خاک بر اساس پژوهش‌های انجام شده در بزرگراه شرق تهران انجام شده است. به‌منظور تعیین خصوصیات ژئوتکنیکی و سرعت موج برشی خاک، از آزمون­های برجا همانند بارگذاری صفحه، برش برجا، پرسیومتری و لرزه­ای درون‌گمانه­ای، برداشت­های صحرایی و آزمون­های آزمایشگاهی استفاده شده است. هم‌چنین تجزیۀ شیمیایی برای شناسایی نوع کانی­ها و جنس مواد سیمانته انجام شده است. نتایج آزمایش­ها نشان داد که سیمانتاسیون این آبرفت­ها متوسط تا زیاد است و جنس مواد سیمانی در این خاک­ها عموما کربناتی و به‌ویژه کلسیتی است. جمع­بندی نتایج نشان داد که با افزایش درجۀ سیمانتاسیون، مدول تغییر شکل حدود 25 درصد، چسبندگی حدود 55 درصد و سرعت موج برشی حدود 30 درصد افزایش می­یابد. افزایش­ها این پارامترها با عمق رابطۀ مستقیم دارد. این در حالی است که درجۀ سیمانتاسیون تأثیری قابل توجهی روی زاویۀ اصطکاک داخلی خاک ندارد.

---

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.