فهرست مطالب

مجله زمین شناسی مهندسی
سال نهم شماره 2 (تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/02/26
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مقاله استخراج شده از پایان نامه
  • علی دهقان، امیر حمیدی صفحات 2729-2750
    در مقاله حاضر، تاثیر افزودن الیاف پلی پروپیلن بر سختی و تغییرشکل پذیری مخلوط های شن ماسه ای ارزیابی می شود. خاک ماسه ای مذکور از سواحل بابلسر و شن دانه ها از رودخانه کرج تامین شد. الیاف پلی پروپیلن به طول 12 میلی متر و قطر 23 میکرومتر با درصدهای 5/ 0 و 0/ 1 به مخلوط اضافه شده و سیمان پرتلند نیز به عنوان عامل سیمانی کننده استفاده شد. آزمایش های سه محوری فشاری بر نمونه های اشباع در شرایط زهکشی شده و زهکشی نشده و در تنش های دورگیر 100، 200 و 300 کیلوپاسکال انجام شده است. منحنی های تنش محوری اضافی-کرنش محوری و تغییرات کرنش حجمی یا فشار حفره ای به دست آمده و تغییرات سختی نمونه ها در خلال بارگذاری ارزیابی شده است. بر اساس نتایج، افزودن الیاف موجب ازدیاد مقاومت برشی خاک می شود. در شرایط زهکشی شده، افزودن الیاف کرنش های انقباضی اولیه و اتساع نهایی را زیاد می کند و در شرایط زهکشی نشده نیز فشار حفره ای مثبت اولیه و مکش نهایی را افزایش می دهد. هم چنین مشخص شد که افزودن الیاف موجب کاهش سختی اولیه مماسی خاک خواهد شد.
    کلیدواژگان: آزمایش های سه محوری، خاک مسلح، افزودن سیمان، فیبر، سختی، تسلیم
  • مقاله استخراج شده از طرح پژوهشی
  • علیرضا فرخ نیا، علی سربی صفحات 2751-2764
    گستره مورد مطالعه (استان البرز) به لحاظ ساختاری در سامانه کوهزایی مرکب البرز در شمال ایران تشکیل شده است. هدف از این پژوهش، آمیختن علوم سنجش از دور و زمین شناسی به منظور بارزسازی خطواره های گسلی با استفاده از پردازش داده های ماهواره ای در گستره ای پهناور و هم چنین قیاس لایه ها با گسل های شناخته شده در نقشه های زمین شناسی می باشد. در آغاز دو نمای تصویر ماهواره ای ETM+ Landsat با شماره های 35-164 و 35-165 موزائیک شدند و با توجه به مختصات گستره مورد بررسی (استان البرز) برش خوردند. سپس با اجرای شیوه های دورسنجی چون ترکیب باندها، فیلترگذاری، تحلیل مولفه های اصلی، نسبت باندی در تصاویر خاکستری و رنگی و شاخص NDVI جهت بارزسازی گیاهان، به پردازش تصویر ماهواره ای گستره پرداخته شد. در نهایت با به کارگیری روش های یاد شده، نقشه خطواره های گسلی و نقشه تراکم خطواره های استان البرز تهیه و با گسل های شناخته شده مقایسه شد.
    کلیدواژگان: خطواره، گسل، سنجش از دور، تصاویر ماهواره ای، استان البرز
  • علمی پژوهشی
  • داود فریدونی، محمدحسین قبادی * صفحات 2765-2788

    به منظور بررسی تاثیر ترکیب کانی شناسی بر روی دوام و مقاومت سنگ ها، 4 نمونه از سنگ های هورنفلسی موجود در مناطق جنوبی و غربی شهر همدان واقع در غرب ایران انتخاب شده اند. این نمونه ها در آزمایشگاه، تحت آزمایش های تعیین ویژگی-های کانی شناسی، فیزیکی و مکانیکی قرار گرفتند. همچنین نمونه های مذکور به تعداد 15 چرخه در محلول های اسید سولفوریک دارای pH مختلف، تحت انجام آزمایش دوام-وارفتگی و آزمایش XRD قرار گرفتند. بر اساس نتایج بدست آمده، نوع، مقدار، سختی و دانسیته کانی های تشکیل دهنده این سنگ ها، بر روی مقاومت فشاری تک محوری و شاخص دوام- وارفتگی آنها موثر می باشند. نتایج آزمایش دوام-وارفتگی نشان می دهند که افت وزنی نمونه ها در چرخه های ابتدایی آزمایش بیشتر از چرخه های انتهایی است. همچنین با انجام آزمایش دوام-وارفتگی بر روی این سنگ ها، کانی های اولیه تشکیل دهنده سنگ به کانی های ثانویه نظیر کانی های رسی تجزیه نمی شوند. بنابراین سنگ های هورنفلسی منطقه همدان، در برابر هوازدگی شیمیایی تسریع شده در آزمایشگاه و تحت هوازدگی شیمیایی طبیعی تقریبا مقاوم می باشند.

    کلیدواژگان: هورنفلس، دوام، pH، XRD، هوازدگی
  • محمدرضا آصف، امیر حسین حقی، ریاض خراص صفحات 2789-2816
    اخیرا کاربرد مکانیک سنگ در صنعت نفت سرعت چشمگیری پیدا کرده است. مثالهایی از این کاربردها عبارتند از تحلیل پایداری در چاه های افقی و نیز تولید ماسه ضمن استخراج نفت از مخازن ماسه سنگی. البته تخمین جهت و مقدار تنشهای برجا پارامتر مهمی برای اینگونه کاربردها می باشد. این موضوع بقدری مهم است که اخیرا تلاش جهانی برای اشتراک اینگونه داده های گران قیمت صورت گرفته است و نقشه جهانی تنشهای برجا بر اساس گزارشهای افراد مختلف از سراسر دنیا در حال تدوین است.
    در این تحقیق تلاش شده است که تنشهای برجا در یک مخزن نفتی بر اساس داده های روتین مربوط به شکافت سنگ برای اسیدکاری تخمین زده شود. در این تحقیق مشخص شد که بر اساس معادلات مکانیک سنگ برای حفریات دایره ای می توان رابطه بین فشار (لازم برای) بازگشایی مجدد شکاف و مقدار تنشهای برجا را بصورت تخمینی مشخص کرد. با استفاده از معادلات شناخته شده دارسی برای جریان در محیط های متخلخل، یک رابطه تخمینی بین حداقل و حداکثر تنشهای برجا و پارامتر های مخزن نفت مثل نفوذپذیری، فشار مخزن، مدول الاستیسیته سنگ، ویسکوزیته اسید، فشار تزریق و غیره ارایه شده است. بنابر این با داشتن سرعت جریان اسید تزریق شده برای تحریک چاه، و سایر پارامترهای مخزن، تنشهای برجا را می توان تخمین زد. این تکنیک امکان کسب اطلاعات مهم در مورد رفتار مکانیکی مخزن را فراهم می کند. سپس این روش در یک مخزن بکار گرفته شد. اهمیت این روش در مقیاس محلی و نیز در مقیاس جهانی برای کمک به توسعه و تطابق داده های مربوط به تنش های برجا در مناطق نفت خیز می باشد.
    کلیدواژگان: مکانیک سنگ، اسید کاری شکافنده، بازگشایی مجدد، تنش برجا، شکافت هیدرولیکی
  • مقاله استخراج شده از پایان نامه
  • سید ابوالحسن نایینی، نعیم غلامپور، سید علی نجم الساداتی یزدی صفحات 2817-2840
    هدف از این تحقیق ارائه یک مطالعه ی آزمایشگاهی و عددی بر روی تاثر سیکل های تر و خشک و نشانه ی خمیری روی نسبت باربری کالیفرنیای خاک های رسی تثبیت شده با آهک می باشد. تحلیل عددی براساس روش اجزا محدود به منظور مقایسه بین نتایج مطالعه ی عددی و آزمایشگاهی انجام می شود. سه خاک رس با نشانه های خمیری مختلف با مقادیر مختلف آهک مخلوط و در مقدار رطوبت بهینه متراکم شدند. آزمایش CBR بر روی خاک های اصلی و خاک های مخلوط پس از گذشت زمان عمل آوری مشخص و تعداد سیکل های مختلف تر و خشک، انجام شد. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند که افزودن آهک به خاک تا 4% باعث افزایش قابل ملاحظه ای در مقادیر CBR می شود. نتایج همچنین نشان می دهند که، مقادیر CBR در هر سیکل تر و خشک در حین مرحله ی تر کاهش و در حین مرحله ی خشک افزایش می یابد و پس از 3 سیکل مقادیر CBR خاک رسی تثبیت شده با آهک افزایش می یابد. مقایسه نتایج تحلیل های آزمایشگاهی و عددی تطابق نتایج را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: رس تثبیت شده با آهک، نشانه خمیری، سیکل تر، خشک، آزمایشات CBR، روش اجزاء محدود
  • تورج نصرآبادی صفحات 2841-2868
    بر خلاف شاخص های فاکتور جابه جایی MF و کد ارزیابی ریسک RAC که آن ها نیز نقش پیوندهای فلزی را در تفسیر آلودگی لحاظ می کنند، در شاخص جدید مستقیما سهمی از مخاطره به فازهای احیا شونده و اکسید شونده داده شده است که این مسئله در هیچ یک از دو شاخص مذکور دیده نشده است. به بیان دیگر در شاخص جدید پیوندهای فلزی که به شکل بالقوه قابلیت رهاسازی فلز در محیط را دارند نیز با تخصیص وزن های جداگانه در تفسیر مخاطره آلودگی موجود دخالت دارند. این مشخصه شاخص جدید امکان تفسیر واقعی آلودگی موجود فلزی به ویژه هنگامی که بخش چشم گیری از غلظت همه فلز در فازهای احیا شونده و اکسیدشونده جمع شده است را ممکن می سازد. وابستگی نبودن سطح مخاطره به غلظت کل در شاخص جدید سبب می شود تفسیری از مخاطره در سطوح مختلف غلظت کل ارائه شود. علاوه بر این توانایی شاخص در تفسیر مخاطره آلودگی فلزی فارغ از منبع تولید اعم از انسان ساخت و طبیعی نداشتن قطعیت های ناشی از تفکیک این دو نوع آلودگی را نیز کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: شاخص آلودگی مخاطره آمیز IR، رسوب، فلز، استخراج متوالی
  • مقاله مستقل
  • رضا ضیایی موید، مهراد کمال زارع صفحات 2869-2890
    در طبیعت خاک هایی یافت می شود که تحت تنش یکسان، با افزایش درصد رطوبت میزان کاهش حجم بسیار زیادی از خود نشان می دهند. اینگونه خاک ها که بیشتر در نواحی گرم و خشک و مناطق بیابانی یافت می شوند، به خاک های رمبنده موسوم هستند. کشور ایران در زمره کشورهایی قرار گرفته که دارای خاکهای رمبنده می باشد و در صورت عدم شناسایی این نوع خاکها، اگر سازه، راه و یا خطوط ریلی روی آنها احداث شود، می تواند در اثر اشباع شدن خاک، مشکلات قابل توجهی را ایجاد نماید. در دشت سمنان نیز بخاطر وجود شکست های خاک در محل عبور راه های مواصلاتی مهم مواردی از رمبنده بودن خاک مشاهده شده است. در مسیر راه آهن تهران- سمنان به علت بهره برداری از خط و عدم امکان مسدودی خط یکی از راه حلهائی که می تواند بطور موثر در جهت اصلاح مشکلات ناشی از وجود خاک های رمبنده مورد استفاده قرار گیرد تزریق برجای خاک است. در این پژوهش جهت اصلاح خاک منطقه مورد مطالعه با استفاده از تزریق، رفتار ماده تزریقی آهک: بخاطر وجود رس در خاک، مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج آزمایش های میدانی و آزمایشگاهی بیانگر آن است که با توجه به سیمانتاسیون رسی موجود بین ذرات خاک محل، تزریق آهک منجر به کاهش قابل ملاحظه پتانسیل رمبندگی خاک در شرایط اشباع و افزایش ظرفیت باربری خاک در مقایسه با سایر مواد تزریقی گردیده است و لذا بعنوان یک راهکار مناسب در موارد مشابه پیشنهاد می گردد.
    کلیدواژگان: اصلاح خاکهای رمبنده، تزریق آهک، تزریق سیمان، تزریق میکروسیلیس
|
  • Ali Dehghan, Amir Hamidi Pages 2729-2750
    This paper describes triaxial compression tests conducted to determine the effect of fiber inclusion on stiffness and deformation characteristics of sand-gravel mixtures. Tested soil was a mixture of Babolsar sand from the shores of the Caspian Sea and Karaj River gravel. Portland cement was used as the cementing agent and fibers 12mm in length and 0.023mm in diameter at 0%, 0.5% and 1.0% were added to the mixtures. Triaxial tests were performed on saturated samples in consolidated drained and undrained conditions at confining pressures of 100, 200 and 300 kPa. Deviatoric stress-axial strain, volumetric strain-axial strain, pore pressure-axial strain curves with deformation and stiffness characteristics were investigated. Tests results show that fiber addition increased peak and residual shear strength of the soil. Fiber addition resulted in an increase of the maximum positive and negative volumetric strains. In undrained condition, fiber inclusion caused increase in initial positive pore pressure and final suction. It has also been observed that fibers decreased initial tangent stiffness of the cemented sand-gravel mixture.
    Keywords: Triaxial tests, reinforced soil, cement, fiber inclusion, stiffness, yield
  • Alireza Farrokhnia, Ali Sorbi Pages 2751-2764
    The studied region in this research (Alborz province) is structurally located in Alborz poly_orogenic system of northern Iran [1]. The purpose of this research is combining the remote sensing and geology sciences to show fault lineaments by analyzing satellite data in a vast region and also comparison between lineaments layer and recognized faults in geology maps. Firstly, two scenes of Landsat ETM+ satellite images with 164-35 and 165-35 numbers were mosaicked and also according to coordinates of research area (46 degree and 30 minute to 48 degree east longitude and 34 to 35 north latitude degree) have been crop. Then with remote sensing methods such as combination of bands, filtering, NDVI index to reconstruction the vegetation, principal components analysis (PCA) and band relativity in gray scale and color images have been analyzed the satellite images. Finally, by using the above mentioned methods, the map of fault lineaments and map of lineaments density for Alborz province have been prepared and compared with recognized faults.
    Keywords: Lineation, Fault, Remote Sensing, Satellite images, Alborz province
  • Davood Fereidooni, Mohammad Hossein Ghobadi Pages 2765-2788

    In order to assess mineralogical composition influence on durability and strength of rocks, 4 samples of hornfelsic rocks were selected from southern and western parts of the city of Hamedan, west of Iran. These rock samples were subjected to mineralogical, physical and mechanical tests in the laboratory. Also, they were evaluated in 15 cycles of slake-durability testing in different pH of sulfuric acid solutions and XRD analysis. Based on the results, the type and amount of minerals, their density and hardness had an influence on the uniaxial compressive strength and the slake durability index of tested rocks. The results of slake-durability test indicated that weight loss of the samples at initial cycles was found to be higher than the end cycles. Also, in these samples, initial minerals in the fresh samples were not exchanged by secondary minerals such as clay minerals. Therefore Hamedan hornfelsic rocks are approximately resistant when put under accelerated chemical weathering and degradation in the laboratory and natural chemical weathering.

    Keywords: Hornfels, durability, pH, XRD, Weathering
  • Amir Hossein Haghi, M. Asef, Riaz Kharrat Pages 2789-2816
    Recently, rock mechanics contribution in petroleum industry has significantly increased. Examples of these applications are wellbore stability analysis in horizontal wells, and sand production problem while extracting hydrocarbon from sandstone reservoirs. However, determination of the magnitude and orientation of the in-situ stresses is an important parameter for implementation of such kind of studies. The matter is so important that recently global endeavor for sharing practice to determine such expensive data is formed, and world stress map is being developed based on information provided by individuals around the world.In this research attempts were made to estimate the in-situ stresses acting on a hydrocarbon reservoir based on routine activities of acid injection in oil reservoir. It was found that the relation between the re-opening pressure of fracture and principal in-situ stresses can be estimated using rock mechanics equations for the circular underground cavities. An appropriate relation between the maximum and minimum horizontal principal in-situ stresses and reservoir parameters such as permeability, reservoir pressure, Young’s modulus, acid viscosity, injection flow rate and etc, was developed by using the well-known Darcy equations for fluid flow in porous media. Accordingly, knowing the flow rate of acid injection during well stimulation operations and some other reservoir parameters, in-situ stresses may be estimated. This approach is innovatively creating further significant knowledge regarding the reservoir mechanics, using the routinely available acid fracturing data. The method was then successfully applied to a giant carbonate reservoir in SW of Iran. Maximum and minimum effective horizontal stresses were calculated by employing the presented method. The significance of this approach may be distinguished at the local and global scale by helping for better correlation and development of in-situ stress data at oil-rich states around the world.
    Keywords: rock mechanic, acid fracturing, re, opening pressure, in, situ stresses, hydraulic fracturing
  • Sa. Naeini, Naeem Gholampoor, Seyed Ali Najmossadaty Yazdi Pages 2817-2840
    This paper aims to present an experimental and numerical study on the effect of wetting-drying cycles and plasticity index on the California Bearing Ratio of lime stabilized clayey soils. The numerical analysis is carried out based on finite element method for comparison between results of experimental and numerical studies. Three clays with different plasticity index mixed with various amounts of hydrated lime and compacted at optimum water content. The CBR tests conducted to the reference soils and admixtures after specified curing time and various numbers of wetting-drying cycles. The experimental results indicate that, addition of lime content up to 4% caused significant increase in the CBR values. The results also reveals that, the CBR decreases during the wetting phase and increases during the drying phase of each cycle, and after 3 cycles the CBR values of lime stabilized clayey soils is increased. Comparison between numerical and experimental analysis indicate correspondence of results.
    Keywords: Lime stabilized clay, plasticity index, Wet, Dry cycle, CBR tests, Finite Element Method
  • T. Nasrabadi Pages 2841-2868
    In all three types of metallic pollution indices (accumulative or comparative, enrichment and ecological risk indices) the bulk concentration of metals in the sediment sample is considered. Such point of view indicates that all chemical forms of a given metal have an equal impact on the environment which may not be regarded reasonable. In order to include the effect of metal fractionation in sediments for estimating the pollution risk to the biota, developing a risky pollution index (IR) has been considered in this study. In contrast with Mobility Factor (MF) and Risk Assessment Code (RAC) indices, IR attributes a risk share to metal species bound to reducible and oxidizable phases which are totally neglected in both two above-mentioned indices. In other words, besides the absolutely mobile fractions, the potentially mobile ones are also regarded in risk evaluation process elaborated by IR. The different structure of the newly-developed index may prevent risk level underestimation especially in case where a remarkable percent of bulk concentration is accumulated within reducible and oxidizable phases. The independency of the index value to the bulk concentration makes it possible to discuss the potential risk in different levels of bulk concentration. Furthermore, the index capability in indication of risky pollution regardless of the pollution source type may prevent the probable misleading caused by distinct separation of bulk concentration into geopogenic and anthropogenic portion.
    Keywords: Bioavailability, Risky pollution index (IR), sediment, metal, sequential extraction
  • Reza Ziaie, Moayed, Mehrad Kamalzareh Pages 2869-2890
    Collapsible soils which are mainly found in hot and dry regions are generally showing a considerable amount of decrease in their volume by increasing the humidity. This kind of soils could wildly be found in central part of Iran and has caused lots of problems for roads and railroads in that region. One of these railroads is Tehran-Semnan railroad which connect the capital city, Tehran, to central part of Iran. Appearance of wide cracks in the collapsible soil near the rail tracks has caused some worries about the safety and performance of the railroad. However, due to the high traffic of the railroad, it is impossible to block the road for remedy. Therefore using injection method has been found the most suitable alternative to improve the soil along railroad. In this paper, different characteristics of injection of different materials such as lime, cement and micro-silica have been studied. A comparison has also been done between behaviors of soils that have been remedied by injection of these materials. The results of field and laboratory tests revealed that the injection of lime has better effects on improving soil characteristics than the other materials. It will significantly decrease the collapsibility potential of soil in saturate condition and will cause an increase in loading capacity of soil. Lime injection has been suggested as the most appropriate solution for projects with similar geological condition.
    Keywords: Collapsible Soil, Triaxial Test, Injecting Grout, Injection of lime, Injection of cement