فهرست مطالب

مجله زمین شناسی مهندسی
سال ششم شماره 2 (پاییز و زمستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1392/02/03
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمود قضاوی، محمد مشفق یگانه صفحات 1459-1474
    شکل سطح لغزش ایجاد شده در پشت دیوارهای حائل نقش بسیار مهمی در اندازه توزیع و ارتفاع نقطه اثر نیروی جانبی وارد بر دیوار ایفا می کند. در نظر گرفتن اشکال خطی، دایره ای و مارپیچ لگاریتمی برای سطح لغزش ایجاد شده در پشت دیوارهای حائل مرسوم است. در روش کولمب توزیع فشار جانبی خطی فرض می شود و در نتیجه ارتفاع نقطه اثر نیروی جانبی در یک سوم از پایین دیوار واقع می شود. علیرغم این فرض تعدادی از پژوهش های تجربی توزیع فشار به صورت غیرخطی نشان داده می شود و نقطه اثر نیروی جانبی در مکانی بالاتر از یک سوم ارتفاع دیوار از کف قرار می گیرد. در این مقاله با در نظر گرفتن شکل سطح لغزش به صورتی که در پژوهش های تجربی قبلی دیده شده است و با استفاده از معادلات پلاستیسیته به محاسبه فشار عکس العمل خاک ثابت بر خاک ریز پشت دیوار پرداخته شده است. سپس با روشی جدید نیروی جانبی برآیند، توزیع فشار جانبی و ارتفاع نقطه اثر نیروی جانبی محاسبه می شود. به منظور روشن شدن دقت و توانایی روش موجود، نتایج با روش های تحلیلی دیگر، نتایج آزمایشگاهی و نتایج میدانی به دست موجود مقایسه می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد توزیع فشار جانبی در پشت دیوار حائل به صورت غیرخطی است و نقطه اثر نیروی جانبی برآیند در 42/0 ارتفاع دیوار از کف وارد می شود. هم چنین ارتفاع نقطه اثر نیروی جانبی،تابعیاززاویه اصطکاکداخلی خاک،زاوی هاصطکاک دیوار و خاک، وارتفاعدیوار است
    کلیدواژگان: دیوار حائل، رابطه کوتر، حالت فعال، روش تعادل حدی، توزیع فشار جانبی، نقطه اثر نیروی جانبی برآیند
  • علی قنبری، محسن معجزی، میثم فدایی صفحات 1475-1500
    ساخت سدهای هسته آسفالتی روی کردی جدید در صنعت سدسازی ایران است. ایران در ناحیه ای با خطر لرزه خیزی بالا واقع شده است و بر این اساس تحقیقات گسترده ای پیرامون رفتار لرزه ای سدها در جریان است. در این تحقیق، رفتار سدهای سنگ ریز با هسته آسفالتی تحت بارگذاری زلزله با استفاده از مفهوم تحلیل دینامیکی غیرخطی بررسی شده است و راه کاری نوین برای ارزیابی پایداری این سدها در برابر زلزله ارائه شده است. بر مبنای نتایج تحلیل های دینامیکی غیرخطی، در این تحقیق تلاش شده است که با به کارگیری رکوردهای واقعی زلزله معیاری مناسب برای پیش بینی رفتار لرزه ای سدهای خاکی و سنگ ریز ارائه گردد. در این روش، حداکثر شتاب رکورد زلزله تا هنگام گسیختگی افزایش می یابد. سپس با بررسی روند افزایش کرنش برشی حداکثر و تغییر مکان تاج سد در برابر افزایش شتاب زلزله، لحظه ناپایداری سد تعیین می گردد. نسبت شتابی که موجب ناپایداری می گردد به شتاب ساخت گاه، ضریب اطمینان سد خواهد بود. نتایج روش پیشنهادی می تواند به عنوان شاخصی برای ارزیابی پایداری سد در اختیار طراحان قرار گیرد.
  • محمدحسین قبادی، ر بابازاده صفحات 1501-1524
    هدف از این مقاله ارزیابی خصوصیات زمین شناسی مهندسی خاک و سنگ در طول 12 کیلومتر از بخش اصلی خط 2 متروی شهر تبریز است. از نظر زمین شناسی مسیر بررسی شده متشکل از خاک های ماسه ای(SM)، سیلتی(ML) و سنگ های رسوبی (مارن، ماسه سنگ، سیلت استون و کلی استون) است. تونل ها با ماشین تونلبری (TBM) با قطر 2/9 متر حفاری خواهند شد. با توجه به شرایط زمین شناسی مهندسی مسیر، وقوع نشست سطحی زمین به واسطه تونل بری پیش بینی می شود. به منظور انجام بررسی ها، مسیر بررسی شده به سه ناحیه (خاک های درشت دانه، خاک های ریزدانه و سنگ های رسوبی) تقسیم شد. پژوهش های صحرایی (حفاری توام با مغزه گیری، نمونه برداری، انجام آزمون های محلی، نقشه برداری زمین شناسی) و آزمون های آزمایشگاهی(تعیین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی) به طور تفصیلی انجام گرفت. برای ارزیابی نشست سطحی از نرم افزار 3D PLAXIS و از روش المان های محدود استفاده به عمل آمد. نتایج نشان دادکه در بخش های از مسیر در زمان تونلبری نشست سطحی زمین اتفاق خواهد افتاد. بنا بر این به سازی با استفاده از روش های تزریق و خشکانیدن زمین قبل از حفاری تونل ها توصیه می شود.
    کلیدواژگان: ماشین تونلبری (TBM)، متروی تبریز، نشست زمین، PLAXIS 3D
  • امیر حمیدی، پویا یاربختی صفحات 1525-1544
    خاک های دانه ای سیمانی شده در بسیاری از نقاط جهان یافت می شوند. از ویژگی های مهم این خاک ها قابلیت پایداری آن ها در شیب های تند طبیعی است. شیب های تند و قائم به کرات در نقاط متعددی از شهر تهران نیز مشاهده می شوند. با توجه به ماهیت دانه ای مصالح مزبور که از ظاهر آن ها نیز مشخص است پایداری طولانی مدت این شیب ها عمدتا ناشی از مولفه های چسبندگی ناشی از سیمانی شدن است. در سال های اخیر پژوهش های زیادی بر خاک سیمانی شده آبرفت تهران انجام گرفته اند که اهمیت و ضرورت تحقیق بر رفتار این مصالح را روشن می سازد. در تحقیق حاضر مدلی برای تبیین رفتار مکانیکی خاک سیمانی شده با آهک، گچ و سیمان پرتلند ارائه می گردد. این مدل بر اساس تفکیک رفتار خاک سیمانته به دو بخش غیرسیمانی و باندهای سیمانته است. با مدل سازی رفتار این دو بخش به صورت مجزا و ترکیب آن ها بر اساس قوانین بقای انرژی و سازگاری تغییرشکل ها، رفتار خاک سیمانته مدل سازی می گردد. برای ارزیابی عمل کرد مدل، نتایج مدل سازی با آزمایش های سه محوری در شرایط زه کشی شده و زه کشی نشده مقایسه شده است. بر اساس بررسی انجام شده، رفتار تنش-کرنش و تغییر حجم خاک به همراه فشار آب حفره ای ایجاد شده در شرایط زه کشی نشده به خوبی با مدل پیشبینی شده است. این شرایط برای انواع مختلف سیمانتاسیون در نظر گرفته شده در تحقیق حاضر قابل مشاهده است.
    کلیدواژگان: سیمانتاسیون، خاک ماسه ای شن دار، مدل سازی رفتاری، رفتار تنش، کرنش، جنس سیمان، درصد سیمان
  • غلامرضا خانلری، رضا قادری میبدی صفحات 1545-1558
    تونل انتقال آب کرج به تهران از پروژه های سیستم انتقال آب در شمال ایران، است که در دو قطعه مجزا با ماشین حفاری تونل (TBM) در حال انجام است. موضوع این پژوهش، قطعه دوم تونل انتقال آب کرج به تهران است که با طول تقریبی 14 کیلومتر در مسیر خود، به طور عمده از سنگ های آذرآواری و آذرین با سن ائوسن عبور می کند. با توجه به بررسی های زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی صورت گرفته در این قطعه، مجموعا در محدوده بررسی شده 20 واحد زمین شناسی مهندسی مجزا قابل تفکیک هستند. ابتدا رده بندی توده های سنگی در این 20 واحد انجام شده است و سپس پارامترهای مقاومتی و مهندسی توده سنگ بر اساس این تقسیم بندی، تعیین شده اند. با به کارگیری روش استرین بحرانی که ترکیبی از مدل های عددی و معادله های تجربی است، پتانسیل لهیدگی به دلیل زیاد بودن سربار (تا 800 متر) و هم چنین حضور زون های گسله و خرد شده در مقطع بحرانی مسیر تونل ارزیابی شده است. با استفاده از معادلات سینک (2006) و بارتون (2002) استرین بحرانی توده سنگ محاسبه شده و سپس با استفاده از برنامه Phase2 میزان هم گرایی تونل به دست آمده است که بر اساس این دو مقدار، شاخص لهیدگی نیز محاسبه شده است. بر اساس این شاخص، درجه لهیدگی در مسیر تونل مذکور تعیین گردیده است. نتایج به دست آمده حاکی از درجه لهیدگی زیاد در زون های خرد شده و شکسته شده در مسیر این تونل است.
    کلیدواژگان: تونل، لهیدگی، استرین بحرانی، برنامه Phase2، زون خرد شده
  • حسین ملاعباسی، فرزین کلانتری * صفحات 1559-1576

    سرعت موج برشی از مهم ترین پایه خصوصیات مهندسی خاک در ارتباط با مدول های برشی خاک است. در بسیاری از حالت ها تعیین سرعت موج برشی به وسیله آزمایش های صحرایی ترجیح داده می شود که می توان آزمایش نفوذ استاندارد را مثال زد. عدم قطعیت در اندازه گیری و تخمین پارامترهای موثر همواره به عنوان یک مسئله مطرح است و روش های آماری گوناگونی برای در نظرگرفتن این عدم قطعیت ارائه شده است. در این مقاله یک روش نوین با تکیه بر بهینه سازی توان مند برای در نظر گرفتن اثر عدم قطعیت ارائه شده است. برای دست یابی به اهدف این روش یک مجموعه داده که مشتمل بر 326 داده منطقه آداپازاری ترکیه را از منابع معتبر گردآوری گردید. تکنیک استفاده شده در این تحقیق بر اساس مدل توان مند کم ترین مربعات خطا که یک مسئله از نوع مخروطی درجه دوم است به کمک روش نقطه درونی حل می شود، است. با توجه به نرم فروبنیوس داده ها معیارعدم قطعیت معرفی گردیده و برای ضرایب ثابت روابط ارزیابی شد. در انتها نتایج مدل های جدید با روابط آماری متداول مقایسه شد و مزایا و امکانات مدل پیشنهادی برجسته گردید.

    کلیدواژگان: سرعت موج برشی، آزمایش نفوذ استاندارد، کم ترین مربعات، عدم قطعیت، بهینه سازی توان مند، مخروط درجه دوم
  • محسن شهروزی، پیمان درخشانی صفحات 1577-1600
    تحلیل تاریخچه زمانی به عنوان ابزاری مهم در کاربردهای متنوع مهندسی زلزله به شدت به مشخصات نگاشت زلزله اعمالی وابسته اند چنان که نتایج آن ها مورد به مورد دست خوش تغییر می شود. مقیاس کردن جنبش نیرومند زمین به عنوان راه کاری آیین نامه ای برای کاهش چنین وابستگی و افزایش قابلیت اطمینان تحلیل های مذکور شناخته شده است. اما روش متداول با کاربرد ضرایب یک نواخت مقیاس می تواند به طرح های غیراقتصادی به دلیل خطای زیاد تطبیق منجرشود. در این پژوهش مسئله اخیر در قالب بهینه یابی با ضرایب پیوسته مقیاس رابطه بندی شده و روش فراابتکاری جستجوی هماهنگی برای حل مثال های آن به کار رفته، سپس خطای تطبیق نسبت به طیف هدف استاندارد با تغییرات بازه تناوبی به طور منحصر به فرد توسط بهینه یابی ارزیابی گردیده است. علاوه بر مشاهده کاهش چشم گیر خطا طی این بهینه یابی، اثر تناوب مبنا و بازه های تناوبی مختلف بررسی شد که نتایج حاکی از وابستگی خطا به کشیدگی و تغییرات بازه مذکور و یا تناوب مبنا است. هم چنین در مثال های بررسی شده با نگاشت های فیلتر شده در عبور از بستر نرم آبرفتی تغییرات چشم گیری در خطای تطبیق طیفی مشاهده شد.
    کلیدواژگان: جنبش نیرومند زمین، تطبیق طیفی بهینه، بازه تناوبی تطبیق، جستجوی هماهنگی
|
  • Mahmoud Ghazavi, M. Moshfeghyeganeh Pages 1459-1474
    The shape of slip surface of the wedge creating lateral thrust on rigid retaining walls plays an important role in the magnitude، distribution، and height of point of application of lateral thrust. Considering the shape of slip surface as linear، circular، logarithmic spiral، or a combination of them has been used in the literature. In the Coulomb lateral earth pressure method، a linear distribution of soil pressure on retaining walls is tentatively assumed and thus the point of application of total thrust is placed at one third of the wall height from the wall bottom. However، some experimental studies have revealed non-linear distribution of lateral earth pressures and that the point of application of resultant thrust is placed upper than one third of the wall height. In the present study، a plasticity equation is used to determine the reaction of the stable soil on cohesionless backfill supported by a retaining wall using an empirical equation derived from experiments performed in the field by others. A new analytical solution for determining the total resultant thrust on the wall is introduced and the distribution of pressures and the point of application of total thrust are computed. The results have been compared with some analytical methods، experimental data، and also with available data reported from field، demonstrating the accuracy and capability of the developed method. The results show that the distribution of the active lateral earth pressure is nonlinear and the point of application of total thrust is located about 0. 42H from the wall bottom (H=wall height). In addition، the application point of total thrust is nonlinear function of soil-soil، wall-backfill soil friction angels and the height of the wall
    Keywords: Retaining wall, Kotter equation, Active condition, Limit equilibrium method, Distribution of active earth pressure, Point of application of total thrust
  • Ali Ghanbari, Mohsen Mojezi, Meysam Fadaee Pages 1475-1500
    Construction of asphaltic core dams is a relatively novel method especially in Iran. Iran is located in a region with high seismicity risk. Therefore، many researchers have focused on the behavior of such types of dams under earthquake loading. In this research، the behavior of asphaltic core rockfill dams (ACRD) has been studied under earthquake loading using nonlinear dynamic analysis method and a new method is presented to assess seismic stability of these types of dams in earthquake conditions. Based on nonlinear dynamic analysis، the current study attempts to provide an appropriate criterion for predicting the behavior of earth and rockfill dams considering real behavior of materials together with actual records of earthquake loading. In this method، the maximum acceleration of the earthquake record (PGA) increases until instability conditions. Finally، a new criterion is presented for evaluating seismic safety of ACRDs via demonstrating curves of the crest''s permanent settlement and maximum shear strain against maximum earthquake acceleration. Results of the proposed criteria can assist designers of asphaltic core dams to predict dam stability during earthquake event
    Keywords: Dam, Asphaltic Core, Dynamic Analysis, Crest Settlement, Shear Strain, Safety Evaluation
  • M. H. Ghobadi, R. Babazadeh Pages 1501-1524
    The purpose of this paper is to assess the engineering geological characteristics of soil and rock، and to predict ground surface settlement due to tunneling in main part of Tabriz subway line 2 which has a length of 12 km. The total length of the excavation line is 20 km between International fair and Kara malek. Tunnels will be excavated by employing EPB Shields 9. 2 m in diameter. Geology in this section is mainly composed of sand (SM)، silt (ML) and Sedimentary rocks (marl، siltstone، claystone and sandstone). Laboratory experiments and field studies were conducted for the study area. Field studies consisted of geological mapping، in situ testing، core drilling and sampling for laboratory studies. Uniaxial compressive tests، triaxial compressive strength test and deformability tests were conducted in the laboratory. For more Precise investigations، Subway path was divided into three geotechnical zones. These zones mainly consist of fine grained soils، coarse grained soils and Sedimentary rocks، respectively. Settlement predictions were performed using PLAXIS 3D Tunnel، a 3D finite element computer software. Excavation، ground support and face support steps in FEM analyses were simulated. Predictions were performed for typical geological parts in each zone، which is considered as critical in terms of ground surface settlement. Based on the results acquired from this method، ground surface settlement in some parts of Tabriz urban railway line 2 can be a problem during tunneling. Further، the ground condition improvement such as grouting and dewatering must be performed before tunneling.
    Keywords: EPB, TBM tunnelling, Tabriz subway line 2, PLAXIS 3D Tunnel, Surface settlement prediction
  • Amir Hamidi, P. Yarbakhti Pages 1525-1544
    In this paper، a constitutive model is proposed for prediction of the shear behavior of a gravely sand cemented with different cement types. The model is based on combining stress-strain behavior of uncemented soil and cemented bonds using deformation consistency and energy equilibrium equations. Cement content and cement type are considered in a model as two main parameters. Based on the proposed method، the behavior of cemented soil with different cement types is predicted for conventional triaxial test condition. Porepressure developed during undrained loading besides volumetric strains in drained condition are also modeled according to this framework. Comparison of model results with experimental data indicates its reasonable accuracy.
    Keywords: Constitutive model, Cemented soil, Gravely sand, Stress, strain behavior, Cement Content, Cement type
  • Gh Khanlari, Reza Ghaderi -Meybodi Pages 1545-1558
    One of the geotechnical hazards in the tunnels under high overburden and high in situ stresses is the phenomenon of rock burst. Rock burst is a typical geologic phenomenon caused by excavation in rock masses. In this phenomenon، because of stress released and explosion in rock masses، they are broken as large and small pieces and are distributed، so that leads to damage of peoples or equipments. Therefore، familiar with this phenomenon and its mechanism of occurrence، is need to analyze this issue. The second part of water supply Karaj-Tehran tunnel with a length of 14 km and about 4. 5 m diameter is located in Tehran province. Rock burst analysis has been carried out in the tunnel from kilometer 6 to 9. 5 that is critical section because of high overburden (up to 800 m) and presence of faults and crushed zones. In this paper، for predicting rock burst in the critical section of second part of Karaj-Tehran tunnel، four criteria including، Strain energy، Rock brittleness، Seismic energy and Tangential stress criterion are used. Analysis results show that units with high overburden have high possibility of rock burst.
    Keywords: Geotechnical Hazards, Tunnel, Rockburst, Predict
  • Hossein Mola-Abasi, Farzin Kalantary Pages 1559-1576

    Shear wave velocity (Vs) is a basic engineering soil property implemented in evaluating the soil shear modulus. Due to a few limitations، sometimes it is preferable to determine Vs indirectly by in situ tests، such as standard penetration test (SPT). However، inaccuracies in measurement or estimation of the influencing parameters have always been a major concern، and thus various statistical approaches have been proposed to subdue the effect of such inaccuracies in predictions of future events. In this article، an innovative approach based on robust optimization has been utilized to enumerate the effect of such uncertainties. In order to assess the merits of the proposed approach a database containing 326 data points of case histories from Adapazari، Turkey were gathered from renowned references. The identification technique used in this article is based on the robust counterpart of the least square problem which is a second order cone problem and is efficiently solved by interior point method. A definition of uncertainty based on frobenius norm of the data is introduced and examined against correlation coefficient of various correlation parameters and optimum values are determined. Finally the results of new correlation are compared with those utilizing a commonly used statistical method and the advantages and possibilities of the proposed correlation over the conventional method are highlighted

    Keywords: Shear wave velocity, Standard penetration test, Least squares, Uncertainties, Robust optimization, Second order cone
  • Peyman Derakhshani Pages 1577-1600
    Time history analyses as crucial means in many earthquake engineering applications are highly dependent to characteristics of the seismic excitation record so that the resulting responses may vary from case to case. Strong ground motion scaling is a known codified solution to reduce such a dependency and increase reliability of time history analyses. The well-known code practice may result in highly non-economic designs due to considerable error in the spectra scaled to match the target code spectrum. This problem is formulated here in an optimization framework with the scaling coefficients as the design variables. Harmony search as a recent meta-heuristic algorithm is utilized to solve the problem and is applied to the treated examples. Using a variety of target period ranges the scaling error is evaluated and studied after more unified via optimization. The effect of base structural period and interval variation on the scaling error is then studied in addition to considerable error decrease with respect to traditional code-based procedure. The results also show dependency of spectral matching error to the period-interval elongation/variation، the base-structural period and more error sensitivity for narrow-band resonance with the filtered records on softer soil types
    Keywords: Strong Ground Motion, Optimal Spectral Scaling, Matching Period Interval, Harmony Search