فهرست مطالب

زمین شناسی مهندسی - سال دهم شماره 4 (زمستان 1395)

مجله زمین شناسی مهندسی
سال دهم شماره 4 (زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/10/13
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدحسین قبادی، معصومه کاپله ای صفحه 3699
    دوام پذیری در پژوهش های زمین شناسی مهندسی پارامتری مهم است که میزان تخریب پذیری سنگ را در مقابل فرآیندهای شیمیایی و مکانیکی نشان می دهد. این پدیده به ترکیب شیمیایی، تخلخل و بافت سنگ وابسته است. در این پژوهش با انجام آزمایش های دوام پذیری در محلول های با pH های متفاوت اثر خصوصیات کانی شناسی روی دوام پذیری سنگ بررسی شده تا درک بهتری از ارتباط بین ترکیب شیمیایی سنگ و دوام پذیری به دست آید. نتایج نشان داده که شرایط محلول اسیدی روی سنگ های غنی از کربنات کلیسم موثر است در حالی که سنگ های دارای سیلیس زیاد، تحت تاثیر این شرایط قرار نمی گیرند. دوام پذیری این گروه از سنگ ها به بافت سنگ وابستگی زیادی دارد.
    کلیدواژگان: شاخص دوام وشکفتگی، pH، ترکیب کانی شناسی، ترکیب شیمیایی، بافت، سازند قم
  • سید حسین حسینی لواسانی، صالح شریف طهرانی صفحه 3719
    امروزه حفاری و ساخت تونل ها کاربردهای زیادی در حمل و نقل، انتقال آب، انتقال تاسیسات و... دارد. با این همه، تونل ها، علاوه بر مزایایی که دارند در رده پروژه های هزینه بر مطرح هستند و به همین دلیل طراحی بهینه اقتصادی و در عین حال ایمن آن ها نقش مهمی در نسبت منافع به هزینه های طرح دارند. روند طراحی سیستم پایدارکننده تونل ها معمولا به دو مرحله طراحی پایداری حین اجرا و پایداری بلندمدت (حین بهره برداری) تقسیم می شود که برای هر یک از مراحل مذکور روش های مختلفی ارائه شده اند. با توجه به ناشناخته و غیرخطی بودن رفتار زمین و تاثیر آن بر سازه نگه داری تونل، هر یک از روش های استفاده شده در طراحی تونل ها نقاط قوت و ضعف مختلفی دارند. عمده روش های طراحی سازه نهایی تونل (که با عنوان لاینینگ نامیده می شود) با ساده سازی رفتار خاک و سازه به صورت خطی، با استفاده از روش های تحلیلی یا ترکیب روش های تحلیلی- ترکیبی به طراحی نوع سازه می پردازند. در این پژوهش، با مرور روش های مختلف طراحی سعی شده است طراحی سیستم نگه داری بلندمدت گزینه ای موردی (تونل مسیر کنارگذر گیلاوند) با لحاظ کردن رفتار غیرخطی زمین انجام شود. مدل سازی توام سازه و خاک در نرم-افزار عددیFlac به صورت دوبعدی انجام شده و نتایج نیرو و ممان محوری ایجاد شده با مقادیر مجاز تحکل سازه مقایسه شده است. مقایسه نتایج این روش با نتایج به دست آمده از روش خطی (انجام شده در شرکت مشاور طراح) نشان دهنده امکان به کارگیری لاینینگ با ضخامت کم تر و در نتیجه ارائه طرح اقتصادی بهینه تری برای تونل است.
    کلیدواژگان: تونل، سازه نهایی (لاینینگ)، رفتار غیرخطی خاک، تونل گیلاوند
  • غلامرضا خانلری، داود فریدونی صفحه 3749
    این پژوهش به بررسی و توصیف اشکال مختلف کارست کاذب موجود در توده باتولیتی الوند در استان همدان و در غرب ایران، می پردازد. در متون علمی، پدیده های کارستی شامل انواع ویژه ای از اشکال انحلالی سطحی و زیرسطحی در مناطق یا پهنه های مختلف معرفی شده اند. در حالی کارست کاذب اشاره به پدیده ها و لندفرم های غیرانحلالی سطحی یا زیرسطحی دارد که در مناطق مختلف نظیر شیب ها، خطوط سواحل، مناطق سنگی خردشده، گدازه ها و مناطق یخ بندان دائم تشکیل می شوند. در این پژوهش، با انجام عملیاتی صحرایی گسترده، مهم ترین انواع اشکال کارست کاذب در باتولیت گرانیتی الوند تشخیص و طبقه بندی شده اند. نتایج به دست آمده، وجود دامنه وسیعی از پدیده های کارست کاذب در داخل توده های گرانیتی الوند را نشان می دهند. این پدید ها در اثر فرآیند های هوازدگی و فرسایش تشکیل شده اند و برخی از حفرات کارست کاذب نیز در اثر حرکت بلوک های سنگی در شیب های سنگی ایجاد شده اند. برخی از مهم ترین اشکال و پدیده های کارستی کاذب در این منطقه شامل تافونی، گناما، کارن های دروغین، غارهای موجود در دامنه ها، حفرات مرتبط با بلوک های باقیمانده و اشکال فرسایشی موجود در امتداد درزه و شکستگی های توده های سنگی هستند.
    کلیدواژگان: گرانیت الوند، کارست کاذب، غار، تافونی، گناما
  • مصطفی مرادی، امیر حمیدی، غلامحسین توکلی مهرجردی صفحه 3767
    در این تحقیق از آزمایش های برش سه محوری زهکشی شده برای بررسی رفتار تنش-کرنش و تغییر حجم خاک ماسه ای رس دار مسلح شده با الیاف پلی پروپیلن استفاده شد. تاثیر 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 آزمایش ها نشان داد که مقاومت برشی خاک ماسه ای همواره بیش تر از مقاومت برشی ماسه رس دار است. به عبارت دیگر افزودن رس موجب کاهش مقاومت خاک ماسه ای می شود. هم چنین اضافه شدن رس، رفتار تغییر حجم نمونه ها را از اتساعی به انقباشی تغییر می دهد. افزودن الیاف نیز موجب ازدیاد مقاومت در نمونه های ماسه ای و ماسه رس دار شده و میزان شکل پذیری نمونه را افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: برش سه محوری، ماسه رس دار، مقاومت برشی، اتساع، الیاف پلی پروپیلن
  • سیدحامد موسوی، مصطفی شریف زاده صفحه 3793
    ترکیب شبکه عصبی تطبیقی مبتنی بر سیستم استنتاج فازی (ANFIS) و خوشه بندی کاهشی (SC) برای ارزیابی مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ (Em) و مقاومت فشاری توده سنگ (UCSm) با در نظر گرفتن عمق اندازه گیری ها استفاده شده است. برای این منظور، 125 داده متشکل از 9 متغیر مقاومت فشاری توده سنگ (UCSm)، مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ (Em)، عمق اندازه گیری، فاصله داری درزه، تداوم درزه، بازشدگی درزه، مقاومت فشاری سنگ بکر (UCSi)، شاخص ژئومکانیکی (RMR) و مدول الاستیک (Ei) برای یادگیری مدل ANFIS مبتنی بر خوشه بندی کاهشی (ANFISBSC) استفاده شده است. سپس در مرحله دوم، مدل آموزش یافته ANFISBSC در مجموعه داده های 40 گانه آزمایش شده است. بنابراین، با در نظر گرفتن تاثیر پیچیدگی مدل در صحت ارزیابی، توده سنگ با مدل های 2 تا 6 متغیره شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی مدل های چندمتغیره توده سنگ برای ارزیابی مقاومت فشاری توده سنگ (UCSm) و مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ (Em) نشان داده است که با پیچیده شدن مدل ANFISBSC از 2 متغیره به 6 متغیره، صحت روش افزایش می بابد. مطابق نتایج به دست آمده، مدل سه متغیره شبیه سازی به روش ANFISBSC اگرچه روند کلی تخمین مقاومت فشاری توده سنگ (UCSm) و مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ (Em) را به دست می دهد ولی همراه با 20 -30 درصد خطا می باشد؛ در حالی که در مدل 6 متغیره، مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ (Em) و مقاومت فشاری توده سنگ (UCSm) به صورت موفقیت آمیزی با خطای کم تر از 3 درصد تخمین زده می شود. هم چنین، شیب خط نمودار داده های اندازه گیری و داده های تخمین زده شده در مدل 6 متغیره به 1 نزدیک می شود و در مدل 3 متغیره، شیب این خط، 94/0 است. بنابراین نتیجه گیری می شود که مدل 6 متغیره شبیه سازی شده با ANFISBSC پیش بینی قابل قبولی از مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ (Em) و مقاومت فشاری توده سنگ (UCSm) را به دست می دهد
    کلیدواژگان: ANFIS، خوشه بندی کاهشی، خصوصیات توده سنگ، مدول تغییرشکل پذیری، مقاومت فشاری توده سنگ، مدل چندمتغیره، خرم آباد، پل زال
  • ابراهیم نعیمی فر، شهاب الدین یثربی، علی ارومیه ای، هاتف هاشمی صفحه 3809
    به منظور تثبیت دیواره گودبرداری های عمیق از روش های مختلفی از جمله سیستم میخ کوبی، انکراژ، دیوار برلنی، اجرای شمع، دیواره دیافراگمی، دیوار حائل وزنی و خرپا بهره گرفته می شود. در این میان، استفاده از سیستم میخ کوبی در محیط های شهری با مزایایی مانند اشغال نشدن فضای اجرای سازه، امکان گودبرداری با توپوگرافی دل خواه و صرفه اقتصادی رشد زیادی داشته است. عمل کرد دیواره های گودبرداری تثبیت شده با سیستم میخ کوبی (دیواره میخ کوبی) تا حد زیادی وابسته به شرایط زمین شناسی و ژئوتکنیکی محدوده طرح است. برخورد با محیط های سنگی درزه دار در محدوده گودبرداری از جمله شرایط ژئوتکنیکی محدوده طرح است. در این مقاله با تکیه بر روش اجزای محدود و مدل سازی عددی هم زمان دیواره میخ کوبی و سازه مجاور و با در نظر گرفتن اثرات غیرهم سان بودن لایه های سنگ و هم چنین همه اندرکنش های محیط سنگی- میخ-سازه، به بررسی عمل کرد دیواره میخ کوبی در زون های سنگی درزه دار می پردازیم. به منظور بررسی عمل کرد، پارامترهایی مانند جابه جایی طره دیواره، شکم دادگی دیواره، نشست کلی و نسبی زیرسازه بررسی شده است. بر اساس نتایج، تاثیر زوایای درزه نسبت به دیواره گود، اثر میزان غیرهم سانی مصالح سنگی مجاور گود و تاثیر زاویه اجرای میخ بر عمل کرد دیواره میخ کوبی قابل ارزیابی است. به عنوان یکی از نتایج مهم می توان به جابه جایی دیواره گود تابعی از هر دو پارامتر لغزش در سطح تماس درزه ها و هم چنین ناهم سانی لایه ها اشاره کرد. از این رو با وجود افزایش ضریب اطمینان با تغییر زاویه درزه از حالت «درزه به سمت گود» به حالت «درزه عکس گود»، جابه جایی های دیواره در حالت درزه افقی نسبت به سایر زوایای درزه کم تر است.
    کلیدواژگان: گودبرداری، میخ کوبی، محیط درزه دار، عمل کرد
  • وحید شیرگیر، امیرمحمد امیری، علی قنبری، مهدی درخشندی صفحه 3839
    ارتعاش آزاد خاک اغلب در حین زمین لرزه ها اتفاق می افتد. به دلیل این که ارتعاش های ناشی از زلزله پیوستگی (سینوسی) ندارند در مدت زمان دو موج لرزه آبرفت با فرکانس ارتعاش طبیعی خود ارتعاش می کند. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر حضور شمع ها بر دوره ارتعاش آزاد یک لایه خاکی با استفاده از نرم افزار المان محدود است. در مرحله اول با استفاده از روابط تحلیلی موجود برای محاسبه دوره ارتعاش یک لایه خاکی و یک ستون با جرم پیوسته نتایج به دست آمده به وسیله نرم افزار بررسی شد. در گام دوم با اضافه کردن شمع هایی با بعد و فاصله یک سان به صورت مرحله به مرحله دوره ارتعاش لایه خاکی شمع دار محاسبه شد. هم چنین تاثیرات اتکایی یا شناور بودن شمع ها بر دوره ارتعاش آزاد آبرفت خاکی بررسی شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش تعداد شمع ها میزان اختلاف نتایج حاصل از تحلیل یک بعدی آبرفت خاکی و نتایج حاصل از نرم افزار متفاوت بوده است و این مسئله باعث می شود که تحلیل لرزه ای این نوع آبرفت ها (شمع دار) نیازمند تمهیدات ویژه ای باشد. هم چنین نتایج حاکی از آن است که شمع های اتکایی تاثیر بیش تری بر دوره ارتعاش آبرفت خاکی دارند و هرچه میزان شناوری شمع ها بیش تر شود این تاثیر کم تر می شود.
    کلیدواژگان: دوره ارتعاش آزاد، آبرفت شمع دار، شمع های اتکایی و شناور، نرم افزار المان محدود
|
  • Page 3699
    Durability is a significant parameter in engineering geology and it shows the extent of the degradability of rocks as the result of mechanical and chemical breakdown. This phenomenon is closely linked to the composition, porosity and texture of rocks. The determination of the mineralogical properties of the rocks along with durability tests under both acidic and alkaline pH environments were carried out in this research paper to understand the relationship between the chemical composition of rocks and their durability. Five samples of limestone and three samples of marl were analyzed. The results revealed that rocks containing high levels of CaCo3 are affected in the acidic conditions while rocks containing high levels of SiO2 were not affected by variance in the pH of the environment. These second groups of rocks were more dependent on the texture of their constituent minerals.
    Keywords: Slake durability index, pH, Mineralogical properties, Chemical composition, Texture, Qom formation
  • Page 3719
    There are various methods for the analysis of the interactional behavior of the surrounding land, using the lining structure which is the most common method of deigning lining structure tools for the static loads by using the hyper static methods. In recent years, there has been a question that depicts whether this method provides the best results in designing the tunnel structure or not.Due to the nonlinear behavior of the earth surrounding the lining structure, utilizing the lining method could lead to conservative results in the design. If it is possible to somehow find the forces caused by the real behavior of the land surrounding the lining structure influencing the structure and conduct the design based on them, more optimal results would be obtained. This study is based on the actual behavior of the land surrounding the lining structure and the displacement of the structure caused by forces with linear behavior in the static design according to the non-linear behavior of the land around the tunnel structure. The behavior is modeled using the non-linear programs and the forces affecting the lining of the structure will be inference. Also there is a case study based on this method in which the soil interaction with the tunnel analysis and designing the lining structure was first performed and eventually the obtained results were compared with the hyper static method. In this paper, analysis of maintenance system with lower thicknesses considering land-shield, indicated that applying the reinforced concrete with 40cm thickness has the potential to tolerate the applied load but lining with 45cm thickness is capable of tolerating the loads of design and it can be concluded that applying the simulation method combined with the soil and structure besides considering the nonlinear behavior of the soil leads to more economical results in a project.
    Keywords: nonlinear design, soil, lining interaction, Gilavand Tunnel, underground Structure
  • Davood Fereidooni Page 3749
    This research focuses on the identification and description of various features of pseudokarst in different parts of Alvand granitic batholith, Hamedan, west of Iran. In the literature, karst features have been presented as specific types of terrain or landscapes with particular characteristics suites of well-known surface and subsurface dissolutional forms. Whereas, pseudokarst refers to non-dissolutional surface or subsurface features and landforms created in different areas such as slopes, coastal lines crushed stone areas, lava tubes and permafrost regions. In this research, a comprehensive field investigation program has been carried out. During the field investigations, the most important features of pseudokarst in Alvand granitic batholith have been recognized and classified. Results show a wide range of pseudokarst features in the Alvand granitic rock masses. These landforms are created by erosion, weathering processes and some holes caused by rock block movements along the rock slopes. Some of the most important forms and features of the pseudokarst in the studied area are consist of tafoni, genama, pseudokarren, talus caves, caves associated with the residual blocks and erosional forms along joints and fractures within the granitic rock masses.
    Keywords: Alvand granite, Pseudokarst, Caves, Tafoni, Genama
  • M. Moradi, A. Hamidi, Gh Tavakoli Mehrjardi Page 3767
    Consolidated-drained triaxial compression tests were conducted to compare the stress-strain and volume change response of sands and clayey sands reinforced with discrete randomly distributed poly-propylene fibers. The influence of various test parameters such as fiber content (0.0%, 0.5% and 1.0% by weight), clay content (0%, 10% and 20% by weight), relative density (50% and 90%) and confining pressure (100 kPa, 200 kPa and 300 kPa) were investigated. It has been observed that addition of clay particles to the sands decreased the shear strength of samples. Also, increase in clay content reduced dilation and increased compressibility of the mixed soil. Addition of the fiber to both sands and clayey sands samples improved the shear strength and increased ductility and axial strain at failure point.
    Keywords: Clayey sands, fiber reinforcement, triaxial compression test, shear strength
  • Seyed Hamed Moosavi, M. Sharifzadeh Page 3793
    Combination of Adoptive Network based Fuzzy Inference System (ANFIS) and subtractive clustering (SC) has been used for estimation of deformation modulus (Em) and rock mass strength (UCSm) considering depth of measurement. To do this, learning of the ANFIS based subtractive clustering (ANFISBSC) was performed firstly on 125 measurements of 9 variables such as rock mass strength (UCSm), deformation modulus (Em), depth, spacing, persistence, aperture, intact rock strength (UCSi), geomechanical rating (RMR) and elastic modulus (Ei). Then, at second phase, testing the trained ANFISBSC structure has been perfomed on 40 data measurements. Therefore, predictive rock mass models have been developed for 2-6 variables where model complexity influences the estimation accuracy. Results of multivariate simulation of rock mass for estimating UCSm and Em have shown that accuracy of the ANFISBSC method increases coincident with development of model from 2 variables to 6 variables. According to the results, 3-variable model of ANFISBSC method has general estimation of both UCSm and Em corresponding with 20% to 30% error while the results of multivariate analysis are successfully improved by 6-variable model with error of less than 3%. Also, dip of the fitted line on data point of measured and estimated UCSm and Em for 6-variable model approaches about 1 respect to 0.94 for 3- variable model. Therefore, it can be concluded that 6-variable model of ANFISBSC gives reasonable prediction of UCSm and Em.
    Keywords: ANFIS, Subtractive clustering, Rock mass carachteristics, Deformation modulus, Rock mass compressive strength, Multivariate model, Khorramabad, Polezal
  • Ibrahim Naeimifar, Shahaboddin Yasrobi, Ali Uromeie, Hatef Hashemi Page 3809
    Evaluation of the excavation-induced ground movements is an important design aspect of supporting system in urban areas. This evaluation process is more critical to the old buildings or sensitive structures which exist in the excavation-affected zone. Frame distortion and crack generation are predictor, of building damage resulted from excavation-induced ground movements, which pose challenges to projects involving deep excavations. Geological and geotechnical conditions of excavation area have significant effects on excavation-induced ground movements and the related damages. In some cases, excavation area may be located in the jointed or weathered rocks. Under such conditions, the geological properties of supported ground become more noticeable due to the discontinuities and anisotropic effects. This paper is aimed to study the performance of excavation walls supported by nails in jointed rocks medium. The performance of nailed wall is investigated based on evaluating the excavation-induced ground movements and damage levels of structures in the excavation-affected zone. For this purpose, a set of calibrated 2D finite element models are developed by taking into account the nail-rock-structure interactions, the anisotropic properties of jointed rock, and the staged construction process using ABAQUS software. The results highlight the effects of different parameters such as joint inclinations, anisotropy of rocks and nail inclinations on deformation parameters of excavation wall supported by nails, and induced damage in the structures adjacent to the excavation area. The results also show the relationship between excavation-induced deformation and the level of damage in the adjacent structure.
    Keywords: Excavation, Nailed Wall, Performance, Damage, Jointed Rock
  • V. Shirgir, A. Mohammad Amiri, A. Ghanbari, M. Derakhshandi Page 3839
    Free vibration of soil often occurs during earthquakes. Since the vibration caused by earthquake does not have (steady state harmonic vibration) continuity, the alluvium vibrates with its natural frequency between two natural seismic waves. This study evaluates the effect of piles on the period of free vibration of a soil layer using numerical method. In the first stage, using analytical equations for calculation of vibration period of a soil layer and a column with continuous mass, the results were analyzed by the software. In the second step, piles with the same dimensions and distance were added step by step, and the vibration period for the soil layer with piles was calculated. The friction or floating effects of the piles on alluvial soil vibration period was also examined. The results show that as the number of piles increases, the differences between the results of one dimensional analysis of alluvium soil and the results of the software become different, and this creates the need for specific arrangements for seismic analysis of this kind of alluvium (with inserted piles). The results also suggest that end-bearing piles have a greater effect on alluvial soil vibration period, and with increased amount of the floating of these piles, these effects decline.
    Keywords: free vibration period, piles in alluvium, end, bearing, friction piles, numerical method