فهرست مطالب

زمین شناسی مهندسی ایران - سال یازدهم شماره 4 (زمستان 1397)

نشریه زمین شناسی مهندسی ایران
سال یازدهم شماره 4 (زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/12/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • وحید جودکی*، جعفر حسن پور، رسول اجل لوییان صفحات 1-24
    در محیط‎های دانشگاهی و صنعتی ایران، شناخت چندانی از ارتباط علم زمین‎شناسی با شاخه های فنی مکانیک و الکترونیک وجود ندارد. چنین مفاهیمی، در سرفصل‎های دروس آموزش عالی ایران تبیین نشده است و تقریبا هیچگونه منبع پژوهشی به زبان فارسی در این زمینه منتشر نشده است. پیشینه حوزه های مطالعاتی مشترک مابین مهندسین مکانیک با متخصصین علوم زمین را می‎توان در شروع مباحث ترامکانیک (Terramechanics) دانست. در این پژوهش با تشریح تجربیات حفاری مکانیزه در تونل بازی‎دراز، به ضرورت آغاز مطالعات بین‎رشته‎ای دانش‎آموختگان زمین‎شناسی با مهندسین مکانیک در آموزش عالی و صنایع کشور پرداخته می‎شود. در مقاله حاضر با تحلیل پارامترهای عملیاتی دستگاه حفار و بررسی شرایط زمین‎شناسی در پروژه تونل بازی‎دراز به چگونگی اعمال تغییرات در ساختار دستگاه تی‎بی‎ام پرداخته می‎شود. نتایج نشان می‎دهد در این پروژه جهت سازگار نمودن ویژگی های دستگاه با شرایط زمین‎شناسی مسیر، مجموعه‏ای از اصلاحات مکانیکی از جمله: حذف جک شماره 26 تراست، تعبیه 9 عدد چال گمانه پیشرو در نیمکره پایین سپر دستگاه، حذف تمام جک‎های مفصلی پسیو دستگاه (به تعداد 16 جک)، تغییر آرایش ابزارهای برشی کله حفار و ساخت 7 عدد مبدل گیربکس برای افزایش سرعت چرخش کله‎حفار، اجتناب ناپذیر بوده است
    کلیدواژگان: ترامکانیک، مکانیک، مبدل گیربکس، جک مفصلی پسیو
  • کوروش عبدالغنی زاده، مهدی حسینی*، مرتضی ثقفی یزدی صفحات 25-39
    فرایند یخبندان-ذوب از جمله این عوامل است که به صورت گسترده خواص سنگ ها و بتن را تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین در مناطقی که احتمال رخ دادن این فرایند است ضروری می باشد تاثیر این فرایند بر روی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی مصالح در نظر گرفته شود. در بیشتر پژوهش های انجام شده دمای دوره ی یخبندان و دوره ی ذوب و مدت زمان آن بدون توجه به وضعیت آب و هوایی مناطقی که احتمال رخ دادن فرایند یخبندان-ذوب است انتخاب شده است و همچنین در مورد مصالح بر پایه سیمان تمرکز پژوهش ها بر روی بتن بوده و پژوهش های اندکی در رابطه با تاثیر یخبندان-ذوب روی ملات سیمان انجام شده است. در این پژوهش تاثیر تعداد سیکل های یخبندان-ذوب روی تخلخل، مقاومت تراکمی تک محوره و مقاومت کششی برزیلی نمونه ماسه سنگ و ملات سیمان با توجه به داده های هواشناسی مناطق غرب و شمالغرب ایران که احتمال رخ دادن فرایند یخبندان- ذوب در این مناطق می باشد بررسی شده است.همچنین برای بررسی تخریب در اثر یخبندان-ذوب عکس برداری سی تی اسکن از نمونه ماسه سنگ به عمل آمده است نتایج نشان داده است با افزایش تعداد سیکل های یخبندا-ذوب مقدار درصد تخلخل نمونه ها به صورت خطی افزایش در حالی که مقاومت تک محوره و مقاومت کششی آن ها کاهش پیدا کرده است همچنین بررسی عکس های سی تی اسکن نشان می دهد فاکتور آسیب در نمونه ماسه سنگ با افزایش سیکل افزایش پیدا کرده است.
    کلیدواژگان: خواص فیزیکی و مکانیکی، سیکل یخبندان- ذوب، ماسه سنگ، ملات سیمان
  • محمد رضایی* صفحات 41-53
    در این تحقیق از نرم افزار Delpat برای شبیه سازی و بهینه سازی الگوی چالزنی و انفجار در معدن سنگ لاشه بغده کندی سقز استفاده شده است. بدین منظور، ابتدا اطلاعات لازم گردآوری و پارامترهای ژئومکانیکی مورد نیاز برآورد گردید. سپس بر اساس نرم افزار فوق، شبیه سازی الگوی انفجار برای قطر چال های مختلف انجام شد. با مقایسه هزینه های الگوی چالزنی و انفجار بر اساس قطر چال های مختلف، مشخص گردید که با افزایش قطر چال، هزینه ها کاهش می یابد. با این حال، استفاده از قطر چال بالا باعث افزایش حجم مواد منفحره مصرفی و درنتیجه لرزش زمین و پرتاب سنگ و آسیب رساندن به تجهیزات و ساختمان های اطراف خواهد شد. بر اساس نتایج مدل سازی، استفاده از چال با قطر 102 میلی متر باعث کاهش هزینه کلی قابل توجه (0/08 دلار بر متر معکب) نسبت به چال با قطر 76 میلی متر مورد استفاده در معدن شده و لذا به-عنوان قطر چال بهینه برای معدن مذکور در نظر گرفته شد. دیگر پارامترهای الگوی چالزنی و انفجار هم بر اساس این قطر چال برآورد و برای استفاده عملی در معدن پیشنهاد شد. اجرای عملی انفجار بر اساس الگوی پیشنهادی باعث بهبود خردایش سنگ و کاهش هزینه ها و اثرات سوء ناشی از انفجار نسبت به الگوی قبلی گردید.
    کلیدواژگان: معدن سنگ لاشه بغده کندی، الگوی چالزنی و انفجار، خردایش سنگ، نرم افزار Delpat
  • رضا خراسانی، رسول اجل لوییان، امین جمشیدی* صفحات 55-68
    شکنندگی یکی از مهمترین ویژگی های مکانیکی سنگ است که در طرح های ژئوتکنیکی مانند عملیات حفاری و سازه های زیرزمینی دارای کاربرد گسترده ای است. تاکنون روش استانداردی برای برآورد شکنندگی سنگ ها معرفی نشده است و بنابراین از روش های غیر مستقیم برای برآورد آن استفاده می شود. در این تحقیق با استفاده از روابط آماری دو و چند متغیره، شکنندگی سنگ های گرانیتی از سختی واجهشی اشمیت و خصوصیات پتروگرافی (میانگین اندازه کانی ها و ترکیب کانی شناسی) برآورد شده است. برای رسیدن به این اهداف، 10 نمونه سنگ گرانیتی مختلف از معادن تواندشت و گوشه در اطراف شهر بروجرد تهیه شد. بر اساس آزمون های آزمایشگاهی شاخص شکنندگی، سختی واجهشی چکش اشمیت، میانگین اندازه کانی ها و نسبت کوارتز به فلدسپات نمونه ها تعیین شدند. سپس جهت برآورد شکنندگی مدل های مختلفی بر روی داده‎ها برازش داده شد. نتایج روابط آماری دو متغیره نشان می دهد که همبستگی های متوسط (ضرایب تعیین بین 70/0 تا 87/0) بین شاخص شکنندگی با سختی واجهشی چکش اشمیت، میانگین اندازه کانی ها و نسبت کوارتز به فلدسپات وجود دارد. در حالی که روابط آماری چند متغیره حکایت از تاثیر قابل توجه میانگین اندازه کانی ها و نسبت کوارتز به فلدسپات روی دقت همبستگی بین شاخص شکنندگی و سختی واجهشی اشمیت (به ترتیب با ضرایب تعیین 91/0 و 93/0) دارد.
    کلیدواژگان: شکنندگی، سختی واجهشی اشمیت، میانگین اندازه کانی ها، نسبت کوارتز به فلدسپات، گرانیت
  • وهاب سرفرازی*، شادمان محمدی بلبان آباد صفحات 69-87
    هدف این مقاله بررسی تاثیر فاصله داری درزه ناممتد از برنده u شکل بر مکانیزم رشد ترک می باشد. همچنین مطالعه اینکه با تغییر زاویه داری درزه ناممتد نسبت به افق و تعداد درزه ناممتد، مکانیزم رشد ترک چگونه تغییر می کند. به این منظور 9 نمونه های با ابعاد cm 10* cm 10* cm 5 حاوی درزه ناممتد ساخته شد. سه نمونه اول دارای یک درزه ناممتد با زاویه داری های 0 ،45 و90 درجه، طول 2 سانتی متر و فاصله درزه تا برنده u شکل 2 سانتی متر می باشد. سه نمونه دوم دارای یک درزه ناممتد با زاویه داری های 0 ،45 و90 درجه، طول 2 سانتی متر و فاصله درزه تا برنده u شکل 4 سانتی متر میباشد. سه نمونه سوم دارای دو درزه ناممتد با زاویه داری های 0 ،45 و90 درجه که طول درزه های ناممتد 2 سانتی متر و فاصله درزه ناممتد اول تا برنده u شکل 2 سانتی متر و فاصله درزه ناممتد دوم از درزه ناممتد اول 2 سانتی متر میباشد. نمونه ها با نرخ mm/s 01/0 تحت آزمایش قرار گرفتند. همزمان با انجام مطالعات آزمایشگاهی، شبیه سازی عددی توسط نرم افزار FRANC2D نیز بر روی نمونه های حاوی درزه های ناممتد انجام شد. نتایج نشان می دهند که فاصله داری درزه ناممتد اتا برنده u شکل، زاویه داری درزه ناممتد و تعداد درزه ناممتد تاثیر بسزایی برمکانیزم رشد ترک دارد. همچنین نتایج نشان دادند که مود شکست و الگوی شکست نمونه های آزمایشگاهی و مدل های عددی مشابه می باشند.
    کلیدواژگان: برنده U شکل، زاویه درزه های ناممتد، تعداد درزه های ناممتد، فاصله داری درزه های ناممتد
  • عبدالرضا نوریزدان*، محمدحسین قبادی صفحات 89-107
    دریاچه های سدهای زمین لغزشی از پدیدهای زمین شناسی هستند که علی رغم زیبایی های خاص خود می توانند به عنوان یک خطر زمین شناسی مطالعه شوند. بهمن سنگی سیمره حداقل 3 سد و دریاچه زمین لغزشی در جنوب غرب ایران به وجود آورده است. سد زمین لغزشی جایدر یک سد نعل اسبی شکل تشکیل شده از بلوک های بزرگ سنگی است. طول سد جایدر بیش از 11000 متر و ارتفاع متوسط آن 140 متر از سنگ کف است. این سد بر روی رودخانه دائمی کشکان در جنوب شهر پل دختر و حدفاصل روستاهای سراب جهانگیر و باغ جایدر، تشکیل شده است. با توجه به ابعاد هندسی و پایداری این سد تا حال حاضر، می توان آن را قدیمی ترین و بزرگ ترین سد زمین لغزشی ایران با مصالح سنگی نامید. دریاچه جایدر به عنوان دومین دریاچه زمین لغزشی منطقه، دارای طول 36000 متر و مساحت 65 کیلومترمربع است. دریاچه جایدر از جنوب شهر پل دختر تا روستای جلگه خلج در مسیر جاده پل دختر - خرم آباد گسترش داشته است. بررسی های انجام شده نشان می دهد، شکل گیری و مرگ این دریاچه در 3 مرحله است. 1- وقوع بهمن سنگی سیمره و تشکیل سد زمین لغزشی جایدر 2- بسته شدن مسیر رودخانه کشکان و تشکیل دریاچه و آبگیری تا تراز 740 متر از سطح دریا 3- تخلیه آب دریاچه به وسیله یک کانال فرسایشی (سرریز) در سازند گچساران (سنگ بستر رسوبات دریاچه جایدر). رادارگرام های تهیه شده از روش ژئوفیزیکی رادار نفوذی زمینی (GPR) با آنتن 10 مگاهرتزی نشان داد ضخامت رسوبات موجود در محل دریاچه جایدربه طور متوسط 70 متر است. بنابراین می توان گفت آب دریاچه جایدر از ارتفاع 640 تا 740...
    کلیدواژگان: دریاچه جایدر، سد زمین لغزشی، سرریز انحلالی، بهمن سنگی سیمره
  • امیر شمشکی، غلام حسین کرمی* صفحات 109-121
    در چند سال گذشته، کیفیت بخش چشمگیری از آب های زیرزمینی مجاور ساحل جنوب شرقی دریاچه ارومیه، با افت زیادی همراه بوده است. همزمانی نسبی این پدیده با روند خشک شدن این دریاچه در سال های اخیر، گستردگی سازندهای زمین شناسی انحلال پذیر در منطقه، افزایش چشمگیر دما و در نتیجه افزایش مقدار تبخیر، نفوذ آب شور از سمت ساحل خشک شده دریاچه و عواملی دیگر از جمله عوامل انسانی مانند تولید آلودگی های صنعتی و آلودگی های کشاورزی تشخیص نوع و میزان عوامل موثر بر کیفیت منابع آب زیرزمینی منطقه را با دشواری همراه کرده است. در این پژوهش با استفاده از ایزوتوپ-های پایدار دوتریوم و اکسیژن-18 به همراه برخی از عوامل کیفی و کمی آب زیرزمینی مانند تغییرات جهت و جریان آب زیرزمینی در سال های گذشته، ضمن شناسایی عوامل موثر بر افت کیفی و شورشدگی آب های زیرزمینی پهنه مطالعاتی، تا حد امکان عوامل موثر بر روند خشک شدن دریاچه ارومیه را نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. این بررسی نشان می دهد که آبخوان های منطقه به طور عمده از جریان های سیلابی بویژه ذوب برف تغذیه می شوند. بنابراین، کاهش میزان جریان های سطحی، اثر چشمگیری بر کاهش کمیت و کیفیت آب های زیرزمینی منطقه می گذارد. از سوی دیگر، به دلیل وابستگی شدید سفره-های آب زیرزمینی منطقه به تغذیه توسط آبراهه ها، موجب می گردد که بخش عمده ای از آورد جریان های سطحی به این محدوده صرف تغذیه آبخوان ها شود. بنابراین، برداشت زیاد از منابع آب زیرزمینی منطقه می تواند نقش چشمگیری در کاهش جریان های سطحی ورودی به دریاچه داشته باشد.
    کلیدواژگان: آبخوان ساحلی، دریاچه ارومیه، شورشدگی، ایزوتوپ های پایدار، جریان آب زیرزمینی
|
  • Vahid Joudaki *, Jafar Hassanpour, Rasoul Ajalloeian Pages 1-24
    In the academic and industrial environments of Iran, there is little understanding of the relationship between geological science and technical branches of mechanics and electronics. Such concepts are not explained in Iran's higher education curriculum, and almost no source of research has been published in Persian. The history of collaborative studies between mechanical engineers and geoscientists can be considered at the onset of the topics of the Terramechanics. In this research, by studying the excavation conditions in Bazideraz tunnel, the necessity of initiation of interdisciplinary studies of geology graduates with the mechanical engineers in higher education and industries of the country is discussed. In this paper, with the analysis of the operational parameters of the TBM and the study of geological conditions, discusses how to change the structure of the TBM. The results show that in this project, in order to adapt the structure of the machine to the geological conditions of the route, a series of structural reforms including the removal of 26 thrust jacks, the installation of 9 probe drilling holes in the shield, the removal of all passive articulation cylinders (16 jacks), a change in the arrangement of the disc cutters, and the construction of 7 gearbox converters to increase the rotary speed of the cutterhead, inevitable.
    Keywords: Terramechanics, Mechanics, Gearbox Converters, Passive Articulation Cylinders
  • Koorosh Abdolghanizadeh, Mehdi Hosseini *, Morteza Saghafiyazdi Pages 25-39
    Freeze-thaw process is one of these factors which extensively affects rocks and concrete properties. Thus, taking its impact on physical and mechanical properties of materials into account is required in the regions susceptible to the process. In most of the previous studies, the freezing and thawing periods' temperatures and their duration were chosen regardless of the weather conditions of the regions susceptible to the freeze-thaw process and regarding cement-based materials, the investigations were focused on concrete and there are a few studies on freeze-thaw effect on cement mortar. This study addressed the effect of number of freeze-thaw cycles on porosity, uniaxial compressive strength and Brazilian tensile strength of sandstone and cement mortar specimens considering the climatic data of western and northwestern regions of Iran in which the occurrence of freeze-thaw process is possible. Furthermore, the computerized scan (CT) was carried out on the sandstone specimen to examine the damage resulting from freeze-thaw. The results indicated that the increase in the number of freeze-thaw cycles caused in linear increase in the porosity of the specimens, while reducing their uniaxial and tensile strength. The study of the CT images also showed that the damage factor was increased by increasing the number of cycles.
    Keywords: physical, mechanical properties, Freeze-thaw cycle, Sandstone, cement mortar
  • Mohammad Rezaei * Pages 41-53
    In most surface mines, the convention empirical methods are used to design the blasting pattern that leads to the undesirable results and increasing the production costs. In this research, the Delpat software package was utilized to simulate and optimize the blasting pattern of Boghde-Kandi quarry rubble mine. For this purpose, mine information was firstly collected and essential rock geomechanical parameters were measured. Then using the above-mentioned software, simulation of blasting pattern was conducted for hole diameters i.e., 76, 89, 102 and 115 mm. Comparison of the costs related to selection of each of the above hole diameters showed that overall costs were decreased by increasing in hole diameter. However, higher hole diameter required the greater volume of explosives which causes further ground vibration and flyrock. By utilizing the greater hole diameters, official buildings and; crushing and grading equipment sites will be located in the flyrock and ground vibration area and may be damaged. On the other hand, applying the hole diameter of 102 mm leads to the considerable cost decreasing (0.08 $/m3) compared to the 76 mm hole diameter that currently is used in mine. Therefore, hole diameter of 102 mm was proposed as an optimum one. According to this hole diameter, other parameters related to drilling and blasting pattern were calculated and proposed to perform in practice. Practical implementation of the blasting operation based on the suggested pattern leads to improve fragmentation and minimizing costs and side effects compared to the previous pattern.
    Keywords: Quarry rubble mine, Drilling, blasting pattern, Rock fragmentation, Delpat software
  • Amin Jamshidian Pages 55-68
    Brittleness is one of the most important mechanical properties of rock that is widely used in geotechnical designs such as drilling operations and underground structures. So far, standard method for estimating the brittleness of rocks have not been introduced and therefore, indirect methods are used to estimate them. In this research, brittleness of granitic rocks are estimated from Schmidt hardness and petrographic characteristics (minerals mean size and mineralogical composition) using simple and multivariate statistical relationships. To achieve these goals, 10 different granite rocks were collected from quarries Tavandasht and Gosheh around Borujerd (Lorestan province). Based on laboratory tests, brittleness index, Schmidt hammer hardness, minerals mean size and quartz to feldspar ratio were determined. Then, different models were fitted to the data for estimating the brittleness.The results of simple statistical relationships indicate that there are moderate correlations (determination coefficients ranging from 0.70 to 0.87) between the brittleness index with Schmidt hammer hardness, minerals mean size and quartz to feldspar ratio. While the multivariate statistical relationships indicate a significant effect of the minerals mean size and quartz to feldspar ratio on the accuracy of correlation between the brittleness index with Schmidt hammer hardness s (with determination coefficients of 0.91 and 0.93, respectively).
    Keywords: brittleness, Schmidt hardness, Minerals mean size, Quartz to feldspar ratio, Granite
  • Vahab Sarfarazi *, Shadman Mohamadi Bolban Abad Pages 69-87
    The aim of this paper is to study the effect of spacing of the joint from ‘u’ shape cutter on the fracture mechanism and to investigate the effect of joint angularity under ‘u’ shape cutter loading on the shear failure mechanism. For this purpose nine sample with dimension of 5 cm *10 cm*10cm consisting non-persistent joints were prepared. The first sets of three specimens have one non-persistent joint with length of 2cm and angularity of 0, 45 and 90. The spacing between joint and top of the sample was 2cm. The second sets of three specimens have one non-persistent joint with length of 2cm and angularity of 0, 45 and 90. The spacing between joint and top of the sample was 4cm. The third sets of three specimens have two non-persistent joint with length of 2cm and angularity of 0, 45 and 90. The spacing between upper joint and top of the sample was 2cm and the spacing between lower joint and upper joint was 2cm. the samples were tested under loading rate of 0.01 mm/s. concurrent with experimental investigation, numerical simulation were performed on the non-persistent joint using FRANC2D. the results shows that the spacing between joint and specimen edge and joint angularity have important effect on the crack growth mechanism. Also, failure mode and failure pattern in experimental test and numerical simulation are similar.
    Keywords: U shape cutter, non-persistent joint angle, joint number, joint spacing
  • Abdulreza Nooryazdan *, Mohammad Hossein Gobadi Pages 89-107
    Landslide-dammed lakes are a geological phenomenon that, despite of its beauty can be studied as a geologic hazard. Seymareh rock avalanche has created at least three dams and lake landslides in southwest Iran. Jaydar dam is a horseshoe-shaped landslide dam is composed from large rocky blocks. The length of the dam is more than 11,000 m and average height is 140 m from its bedrock. This dam is formed on the permanent Kashkan River in south ofPoldokhtar city and between the Sarab Jahangir and Baghe Jaydar villages. Due to the geometry dimensions and stability of the dam until now, it could be the oldest and largest rocky landslide dam in Iran. Jaydar Lake is the 2nd landslide lake in region, has a length of 36,000 m and an area of 65 Km2. The Jaydar Lake has expanded from the south of Poldokhtar city to Jolgeh Khalaj village on the Poldokhtar- Khorramabad road. The Present Research shows, that the formation and death of Jaydar Lake are in 4 stages. 1. Seymareh rock avalanche and formation the Jaydar landslide dam. 2. The closure of Kashkan River route 3. Formation of the landslide lake behind of dam and filling up to 740 meters above sea level (m.a.s.l). 4. Lake drainage through a valley (spillway) on bedrock in the northwest of the lake.4. Discharge of lake water by a solution channel (spillway) in the Gachsaran Formation (bedrock of The Jaydar Lake). ...
    Keywords: Jaydar Lake, Landslide dam, Dissolution spillway, Seymareh rock avalanche
  • Amir Shemshaki, Gholam Hossein Karami * Pages 109-121
    In recent years, along with the drying of Urmia Lake, groundwater quality in some areas of its coastal alluvial aquifers has been significantly deteriorated. Due to existence of evaporative geological formations, the remaining brine from the Urmia Lake and high evapotranspiration in the region, identifying the source of changes in groundwater quality is difficult in this area. In this research, it has been tried to evaluate the factors affecting the degradation of the quality and salinity of groundwater in the study area by stable isotopes of deuterium and oxygen-18 with some quality and quantity parameters of groundwater. The aquifers in the area are mainly caused by precipitation in the upstream of catchment areas and most likely flood from the melting snow. Therefore, reducing snowfall or changing the rainfall pattern from snow to rain effect on the quantitative and qualitative aquifers significantly in the study area. Exploitation of groundwater resources in the region could have a significant role in reducing the surface water into the lake.
    Keywords: Coastal Aquifer, Urmia Lake, Salinity, Stable isotopes, Groundwater flow