فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران مدرس
سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/04/03
  • تعداد عناوین: 16
|
  • حمید رحمانی، محسن جوکار، محمد پروین نیا صفحات 1-12
    بتن به دلیل فراوانی مصالح، سازگاری با محیط زیست، مقاومت فشاری و دوام بالا و ارزان بودن یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی میباشد که در برخی موارد عمر مفید آن در محیط های خورنده مانند تهاجم اسیدها به شدت کاهش می یابد. در این تحقیق، دوام بتن های حاوی میکروسیلیس، نانوسیلیس و پودر کوارتز در برابر تهاجم اسید سولفوریک مورد بررسی قرار گرفته است. با بکارگیری چهار طرح اختلاط مختلف حاوی نانوسیلیس، میکروسیلیس و پودر کوارتز به عنوان فیلر سیمان، نمونه های بتنی ساخته شده و جهت دستیابی به مقادیر بهینه مورد آزمایش های مختلف قرار گرفتند. نتایج حاکی از ارتباط مستقیم بین درصد جذب آب 90 روزه و دوام نمونه ها در برابر تهاجم اسید سولفوریک می باشد. استفاده از میکروسیلیس و نانوسیلیس دوام نمونه ها را در برابر تهاجم اسید سولفوریک بهبود می بخشد. اما ترکیب 8 درصد میکرو سیلیس، 2 درصد نانوسیلیس و 25 درصد فیلر سیمان دارای بهترین مقاومت در برابر تهاجم اسید سولفوریک می باشد.
    کلیدواژگان: تهاجم اسید سولفوریک، میکروسیلیس، نانوسیلیس، بتن با مقاومت بالا
  • محمدقاسم رحیمی، احمد خدادادی، بیتا آیتی صفحات 13-22
    آب آلوده به هیدروکربن های نفتی همواره بر روی محیط اطراف، اثرات منفی و زیان بار زیادی در ابعاد سلامتی جامعه، اقتصادی و محیط زیستی داشته است. بنابراین پژوهش حاضر با هدف مطالعه و بررسی تصفیه پذیری این نوع آلاینده ها از فاضلاب با استفاده از راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک صورت گرفت. میزان تصفیه پذیری هیدروکربن های نفتی با محدوده CODهای معادل 200 تا 2500 میلی گرم بر لیتر (محدوده TPH بین 52 تا 400 میلی گرم بر لیتر) در زمان ماندهای مختلف به راکتور تزریق و راندمان حذف TPH و COD در اثر فعالیت بیولوژیکی تعیین شد. همچنین به بررسی مکانیسم غالب تصفیه، سینتیک واکنش های بیولوژیکی، اثر میکروارگانیسم های معلق و درصد پرشدگی آکنه در سیستم MBBR پرداخته شد. نتایج نشان دادند که بهترین راندمان حذف در COD معادل 1000 میلی گرم بر لیتر به میزان 85 درصد، زمان ماند 72 ساعت و با میزان پرشدگی 50 درصد نتیجه می شود. میزان راندمان حذف TPH در محدوده مذکور روند ملایمی نشان داد به نحوی که در زمان ماند 72 ساعت کاهش در راندمان حذف از 84 درصد در TPH=50mg/L به 75 درصد در TPH=400mg/L رسید. نتایج سینتیک واکنش های بیولوژیکی نیز نشان از تبعیت راکتور از مدل مرتبه دوم داشت. با بررسی نتایج حاصل مشاهده شد که سیستم MBBR به دلیل داشتن توانایی مناسب در تجزیه هیدروکربن های نفتی و راندمان حذف بالای COD و TPH گزینه مناسبی جهت تصفیه این نوع آلاینده ها است.
    کلیدواژگان: COD، TPH، سینتیک واکنش های بیولوژیکی، تجزیه بیولوژیک
  • سیده لیلا رضوی طوسی، سیدعلی ایوب زاده، علیرضا ولی زاده صفحات 23-34
    روروش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH)، یک روش بدون شبکه بندی، لاگرانژی و ذره ای می باشد که به علت طبیعت بدون شبکه بندی و توانایی این روش در شبیه سازی پدیده های پیچیده، استفاده از آن در مکانیک سیالات و جامدات توسعه یافته است. این مقاله شامل شبیه سازی جریان دوفازی آب و رسوب در پدیده شکست سد با استفاده از روش SPH می-باشد. معادلات حاکم بر جریان شامل معادله مومنتم، پیوستگی، معادله حالت فشار و معادله XSPH (برای محاسبه موقعیت ذرات) می باشند. رسوبات به صورت سیالات غیرنیوتنی رفتار می کنند که برای شبیه سازی آنها از مدل های سیالات غیرنیوتنی استفاده شده است. رسوبات با استفاده از روش ترکیبی دو مدل کراس و بینگهام شبیه سازی شده اند. برای صحت سنجی مدل، ابتدا نمونه تک فازی شکست سد بررسی و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی و عددی سایر محققین مقایسه شده است. سپس دو نمونه دو فازی شکست سد با ابعاد مختلف بررسی شده که نتایج نمونه1 با نتایج آزمایشگاهی [31] و نتایج نمونه2 با نتایج آزمایشگاهی [1] مقایسه و میزان خطا محاسبه شده است. مقدار خطای بدست آمده از مقایسه تغییرات ارتفاع رسوبات در فواصل 5 و 14 سانتیمتری مخزن در نمونه عددی و آزمایشگاهی به ترتیب برابر با 55/6 و 94/5 درصد می باشد. مقایسه نتایج نشان می دهد که مطابقت خوبی بین نتایج عددی و آزمایشاهی وجود دارد.
    کلیدواژگان: جریان دو فازی، رسوب، هیدرودینامیک ذرات هموار
  • امیرعلی زرین مهر، مرتضی پرویزی، یوسف شفاهی، سید احسان سید ابریشمی صفحات 37-50
    طراحی شبکه گسسته حمل ونقل عبارت است از انتخاب زیرمجموعه ای امکان پذیر از پروژه ها (بزرگراه ها)ی پیشنهادی در یک شبکه حمل ونقل به منظور کمینه سازی زمان سفر کل کاربران شبکه. این مساله در رده مسائل NP-Hard است که هیچ الگوریتم موثری برای حل دقیق آنها در مقیاس بزرگ وجود ندارد. ازاین رو بیشتر مطالعات انجام گرفته، به منظور یافتن جوابی نسبتا خوب در مدت زمانی معقول، از طریق رویکردهای ابتکاری و فراابتکاری به مساله پرداخته اند. اما راه دیگری که همچنان برای افزایش سرعت رویکردهای حل مساله وجود دارد، محاسبات موازی است. مقاله پیش رو، به بررسی کاربرد محاسبات موازی در یک الگوریتم فراابتکاری در مساله طراحی شبکه گسسته حمل ونقل می پردازد. در این مقاله، یک الگوریتم موازی کلونی مورچگان، بر مبنای مطالعه پورزاهدی و ابوالقاسمی، با الگوی موازی سازی ارباب-کارگر پیشنهاد می گردد. برای مطالعه موردی، شبکه حمل ونقلی خلاصه شده شیکاگو با 16 پروژه پیشنهادی درنظرگرفته می شود. نتایج موازی سازی بر روی خوشه ایاز 8 هسته پردازشی نشان دهنده آن است که الگوریتم های موازی می توانند ظرف مدت زمان 4000 ثانیه به جواب هایی با کیفیت بالا دست پیدا کنند، درحالی که همین دستیابی برای الگوریتم های تک هسته ای در مدت 10000 ثانیه اتفاق می افتد. از سه اجرای موازی، در دومورد الگوریتم موازی کلونی مورچگان به جواب دقیق مساله دست می یابد، و در مورد دیگر به جوابی با 07/0 درصد خطا همگرا می شود. عملکرد موازی الگوریتم کلونی مورچگان، همچنین با الگوریتم شاخه وکرانه مقایسه می شود. این مقایسه نشان می دهد که الگوریتم موازی شاخه وکرانه به بیش از 32000 ثانیه زمان اجرا برای یافتن جواب دقیق مساله نیاز دارد، درحالی که الگوریتم موازی کلونی مورچگان عملکرد بسیار سریع تری را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: طراحی شبکه گسسته حمل ونقل، الگوریتم کلونی مورچگان، محاسبات موازی، الگوی ارباب، کارگر
  • یوسف سنگ سفیدی، مسعود قدسیان، مجتبی مهرآیین صفحات 51-63
    سرریزها نقش تعیین کننده ای در ایمنی سدها دارند و بخش قابل توجهی از هزینه های مربوط به ساخت سد را به خود اختصاص می دهند. برای اطمینان از ایمنی سدها، کارشناسان مجبور به انتخاب سیلاب های با دوره بازگشت بالا، بعنوان سیلاب طراحی سرریزها هستند. سرریز قوسی، کمانی از یک دایره می باشد که افزایش طول موثر تاج سرریز را در یک عرض مشخص ممکن می سازد و بدین ترتیب می توان به ازای یک بار هیدرولیکی یکسان، دبی بیشتری را از سرریز عبور داد. در این مقاله، ضریب آبگذری و دبی عبوری سرریز قوسی قرار گرفته در داخل مخزن بصورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. ضریب آبگذری این سرریزها بعنوان تابعی از H0/P و θ ارائه و عملکرد هیدرولیکی این سرریزها با سرریز خطی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که به ازای بار هیدرولیکی یکسان، افزایش θ منجر به کاهش ضریب آبگذری می گردد. با این حال افزایش طول موثر سرریز در نتیجه قوسی کردن آن، می تواند بهبود راندمان سرریزهای قوسی را تا حدود 45% در پی داشته باشد. با افزایش بار هیدرولیکی، ارتفاع پشته جریان در پایین دست سرریزهای قوسی، افزایش یافته که این امر کاهش راندمان سرریزهای قوسی را در پی دارد. در انتهای مقاله بر اساس نتایج و محدودیت های تحقیق حاضر، روشی برای طراحی سرریزهای قوسی قرار گرفته در داخل مخزن ارائه شده است.
    کلیدواژگان: سد، سرریز قوسی، بار هیدرولیکی، دبی، ضریب آبگذری
  • علی حسن زاده، عیسی شوش پاشا صفحات 65-78
    در عملیات ژئوتکنیکی، معمولا هنگامی از شمع ها استفاده می شود که از پی های سطحی به دلایلی مانند عدم ظرفیت باربری کافی لایه های سطحی خاک و یا مساله دار بودن آن ها نتوان استفاده کرد. در طراحی پی ها، تعیین ظرفیت باربری شمع ها به عنوان مساله ای مبهم و دارای عدم اطمینان شناخته شده است. ظرفیت باربری شمع ها از ترکیب ظرفیت باربری نوک و جداره آن ها بدست آمده که به روش های تحلیل استاتیکی، تحلیل دینامیکی، آزمایش دینامیکی، آزمایش های درجا و آزمایش بارگذاری اقدام به تعیین آن می گردد. در این میان، آزمایش بارگذاری بهترین و قابل اعتماد ترین روش جهت تعیین ظرفیت باربری شمع ها می باشد. از سوی دیگر، شمع های درجاریز نوعی از شمع ها بوده که به دلیل مزیت های بسیار زیاد آن ها در مقایسه با سایر انواع شمع، در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. از آن جا که ظرفیت باربری جداره شمع های درجاریز در مراحل اولیه بارگذاری شمع کامل می شود، بنابراین تعیین ظرفیت باربری نوک شمع های درجاریز در خاک های ماسه ای نقش بسیار مهمی در طراحی آن ها دارد. در این مطالعه، با انجام آزمایش بارگذاری محوری فشاری بر روی چهارده عدد شمع بتنی درجاریز کوچک مقیاس در خاک های ماسه ای سواحل دریای خزر، ظرفیت باربری نوک آن ها بررسی شده است. سپس، مقادیر نشست و ظرفیت باربری نوک حاصل از آزمایش بارگذاری شمع ها با نتایج حاصل از سایر روش ها مقایسه گردیده و مقدار عمق نفوذ شمع در لایه خاک جهت تکمیل مقدار مقاومت نوک آن تخمین زده شده است.
    کلیدواژگان: شمع های بتنی درجاریز، ظرفیت باربری نوک، نشست شمع، خاک ماسه ای، آزمایش بارگذاری محوری فشاری شمع
  • فرهاد قادری، بیتا آیتی، حسین گنجی دوست، رسول صراف ماموری صفحات 79-89
    اگر چه دو فرایند ازن زنی و فتوکاتالیستی کاربردهای زیادی در حل مشکلات زیست محیطی داشته اند اما هزینه بالای فرایند ازن زنی و راندمان پائین فرایند فتوکاتالیستی در محیط های رنگی بعنوان محدودیت این فرایندها در تصفیه این نوع فاضلاب ها محسوب می شوند. در این تحقیق از ترکیب دو فرایند ازن زنی و فتوکاتالیستی برای حذف رنگزای آزویی اسید اورانژ 7 در یک راکتور ناپیوسته استفاده شد. شرایط بهینه pH برابر با 9 با تابش لامپ UV-A 120 وات، در حضور 128 میلی گرم بر لیتر نانوماده و 20 میلی گرم بر دقیقه ازن با فشار 1 بار و دبی 1 لیتر بر دقیقه، 50 میلی گرم بر لیتر رنگزا پس از 65 دقیقه بطور کامل حذف شد. براساس نتایج آزمایش GC-Mass پس از رنگبری ترکیبات بنزنی فنل، آنیلین و اسید فتالیک و نیز 5 آمینو 1 نفتیل، 1- نفتیل و تتولید شدند که در یک ساعت اول افزایش و سپس کاهش غلظت داشتند. برای حذف ترکیبات میانی تولیدی نفتالینی و بنزنی به ترتیب به 3 و 7 ساعت زمان در شرایط بهینه نیاز بود. واکنش در تمامی شرایط از سینتیک مرتبه اول پیروی کرد که در حالت بهینه به خوبی بر مدل لانگمایر-هینشلوود منطبق بود. در این تحقیق، ضمن استفاده همزمان از مزایای دو فرایند ازن زنی و فتوکاتالیستی، معایب هر یک در کنار فرایند دیگر برطرف شد.
    کلیدواژگان: آزو، رنگبری، سینتیک، ترکیب میانی
  • پیمان قدک، غلامرضا اسدالله فردی، سید احمد میرباقری صفحات 91-101
    فرآیندهای تولید نفت و گاز منجر به تولید حجم وسیعی از پساب می گردند. پساب تولیدی این فرآیندها شامل ترکیبات آلی و معدنی وهمچنین فلزات سنگین از جمله فلز جیوه است که به طور گسترده در صنایع نفتی از جمله پالایشگاه ها و صنایع پتروشیمی به منابع آبی زیرزمینی و در یاها تخلیه می گردد. در این تحقیق با مطالعه موردی بر روی پساب یکی از پالایشگاه های گازی کشور، عملکرد سیستم غشایی اسمز معکوس تحت شرایط مختلف بهره برداری مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور تاثیر متغیرهای فشار (5، 7، 9 و 11 بار)، متغیرهای pH (3، 6، 9 و 11) و تغییرات غلظت فلز جیوه (1، 2، 4، 8 و 16میلی گرم در لیتر) بر راندمان حذف سیستم بررسی گردید و از میان این متغیرها در هر یک از مراحل فوق با توجه به راندمان حذف جیوه، و همچنین پارامترهای دبی، COD، TDS، EC و کدورت شرایط عملکردی بهینه بدست آمد. بر پایه نتایج بدست آمده، عملکرد غشای اسمز معکوس در فشار 7بار و همچنین در pH برابر 9 از منظر کیفیت آب خروجی و همچنین مزایای اقتصادی سیستم بهینه بود. در این شرایط راندمان حذف برای جیوه برابر %50/97، برای COD برابر %75/99 و میزان راندمان حذف TDS نیز برابر %29/93 ثبت گردید.در مرحله آخر عملکرد غشای اسمز معکوس در مواجهه با شوک های احتمالی و همچنین غلظتهای بالای جیوه مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان دهنده کاهش چشمگیر راندمان حذف در غلظتهای بالا و غیر متعارف جیوه ورودی به سیستم می باشد.
    کلیدواژگان: جیوه، پساب نفتی، فیلتراسیون غشایی، اسمز معکوس
  • حبیب حکیم زاده، یوسف حسن زاده، نازیلا کاردان صفحات 103-116
    در این مقاله نتایج آزمایش 12 مدل پایه پل مرکب جهت کاهش حداکثر عمق آبشستگی در شرایط آب زلال ارائه گردیده است. گروه های آزمایشی به ترتیب عبارتند از 1) پایه سکویی و پایه نیمه مخروطی 2) ترکیب پایه سکویی با مقاطع نیمه مخروطی با قطر متغیر در بستر 3) ترکیب پایه سکویی با مقاطع نیمه مخروطی با قطر ثابت در بستر و 4) ترکیب گروه سوم با شکاف ذوزنقه ای. در پایه سکویی کاهش قابل توجه عمق آبشستگی نسبت به پایه استوانه ای مرجع مشاهده گردید. این کاهش در مقطع نیمه مخروطی نیز وجود داشته لیکن مقدار آن بسیار کمتر از پایه سکویی میباشد. در گروه دوم، پایه مرکب نیمه مخروطی با شیب 2 درجه، کمترین فرسایش بستر را نسبت به دو مدل دیگر داشته است. در این گروه، عمق آبشستگی نسبت به مدل پایه سکویی افزایش داشته است لیکن مقدار آن نسبت به پایه استوانه ای مرجع کاهش یافته است. در گروه سوم، با ثابت نگه داشتن قطر پایه در عمق بستر، کاهش بسیار اندکی در عمق آبشستگی مشاهده گردید. از اینرو در پایه های مرکب نیمه مخروطی، افزایش قطر پایه در تراز بستر، تشدید فرسایش بستر را به همراه داشته است. در گروه چهارم نیز اعمال شکاف در پایه های مرکب، نقش موثری در افزایش نقش محافظتی آنها نداشته است.در مجموع تاثیر مدل پایه سکویی در کاهش عمق آبشستگی به مراتب بیشتر از سایر پایه ها بوده و ترکیب ابزارهای مختلف بازدارنده فرسایش بستر، نمیتواند در تمامی موارد تاثیر مثبتی در کاهش عمق آبشستگی داشته باشد.
    کلیدواژگان: پایه پل، مدل ترکیبی، سکو، پایه مخروطی، شکاف
  • رضا کرمی محمدی، همایون شهریاری صفحات 117-126
    در این مقاله روش ترکیبی جدیدی به منظور تولید شتابنگاشت های مصنوعی حوزه ی دور با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و تبدیل موجک پاکت معرفی شده است. در این روش برای سیستم یک درجه آزادی چندین شتابنگاشت مصنوعی تولید شده است. به منظور درنظر گرفتن اثر پارامترهای غیر خطی سیستم یک درجه آزادی در تولید شتابنگاشت از منحنی های آنالیز دینامیکی افزایشی به عنوان ورودی شبکه عصبی استفاده شده است. شتابنگاشت هایی که انتخاب شده اند با تبدیل موجک پاکت تا تراز مناسبی تجزیه شده و هر پاکت به عنوان خروجی یک شبکه عصبی در نظر گرفته می شود. به منظور افزایش کارایی شبکه از آنالیز اجزاء اصلی برای کاهش تعداد ابعاد داده های ورودی بهره گرفته شده است. برای آموزش شبکه عصبی نیز از الگوریتم انتشار برگشتی به صورت تکراری استفاده شده است. در نهایت با این روش شتابنگاشت هایی سازگار با منحنی آنالیز دینامیکی افزایشی خلاصه شده 50 درصد سیستم یک درجه آزادی تولید گردیده است.
    کلیدواژگان: تولید شتابنگاشت مصنوعی، تبدیل موجک پاکت، شبکه عصبی مصنوعی، آنالیز دینامیکی افزایشی
  • سهیلا توفیقی، جمال محمد ولی سامانی، سیدعلی ایوب زاده صفحات 127-136
    درحال حاضر سدهای مخزنی متعددی در دنیا، به دلیل حجم زیاد رسوبات در مخزن و به خصوص در اطراف آبگیرها، با مشکلات بهره برداری روبه رو هستند. در این میان رسوبشویی تحت فشار به عنوان یک روش موثر برای خارج کردن رسوبات انباشته شده در پشت سد که محل جانمایی دریچه ها و توربین ها می باشد برای حل این مشکل مطرح شده است. اما در این نوع رسوبشویی رسوبات مجاور دریچه های تخلیه کننده بصورت موضعی حذف می شوند و میزان گسترش حد تاثیر آن محدود می باشد، از طرفی از آنجاییکه اتلاف آب مخزن در این روش نسبتا پایین است، لذا ارائه یک راهکار مناسب برای افزایش حد تاثیر فرآیند رسوبشویی تحت فشار می تواند گامی برای افزایش عمر سد و همچنین نجات آبگیرها با کمترین اتلاف آب باشد. در این تحقیق، به بررسی آزمایشگاهی تاثیر توسعه مجرای تخلیه کننده در مخزن بر روی ابعاد مخروط رسوبشویی به عنوان یک راهکار پرداخته شده است. آزمایشات با عمق و دبی های مختلف جریان در طول های مختلف توسعه مجرا، انجام گردید. نتایج تحقیقات اولیه نشان می دهد، که توسعه مجرای تخلیه کننده در مخزن تاثیر مثبت و محسوس بر ابعاد مخروط رسوبشویی دارد، به طوریکه توسعه مجرا به میزان نسبی 5/0، 1 و 5/1 برابر ارتفاع رسوبات در مخزن باعث افزایش حجم مخروط رسوبشویی به طور متوسط، به میزان 50، 74 و 96 درصد نسبت به حالت بدون توسعه مجرا می گردد. همچنین با آنالیز ابعادی پارامتر های موثر روابط بدون بعدی برای تخمین ابعاد مخروط رسوبشویی ارائه گردیده است.
    کلیدواژگان: رسوبشویی تحت فشار، مدل فیزیکی، توسعه مجرای تخلیه کننده تحتانی، حد تاثیر رسوبشویی، آنالیز ابعادی
  • مهدی خطیبی، امین سلطانی، علی رئیسی استبرق صفحات 137-147
    خاک های متورم شونده منطقه وسیعی از جهان را پوشش داده و همواره موجب بروز خسارات جدی به سازه ها و بناهای ساخته شده بر روی آن ها می گردد. در این تحقیق یک برنامه آزمایشگاهی برای بهسازی و کاهش پتانسیل تورمی یک خاک متورم شونده رسی به روش مکانیکی (مسلح سازی) و شیمیایی در نظر گرفته شد. در روش مکانیکی از دو نوع الیاف مصنوعی از نوع میله ای و نواری و به ترتیب از جنس پلی اتیلن و پلی پروپیلن با درصد های وزنی و طول های گوناگون استفاده گردید. همچنین بهسازی خاک به روش شیمیایی با استفاده از آهک و سیمان با درصد های وزنی و زمان های عمل آوری متفاوت صورت پذیرفت. علاوه بر آن نتایج آزمایشگاهی مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت و مدل های رگرسیونی چندگانه مناسب برای پیش بینی و تعیین منحنی تورم آزاد، درصد تورم آزاد نهایی و فشار تورمی و بررسی ارتباط و همبستگی بین پارامترهای موثر در پدیده تورم به صورت تابعی از درصد وزنی الیاف، نسبت طول به قطر یا عرض الیاف، درصد وزنی آهک یا سیمان و زمان عمل آوری با دقت مطلوب پیشنهاد گردید. نتایج حاصل نشان داد که بهسازی خاک با استفاده از الیاف مصنوعی و افزودنی های شیمیایی موجب کاهش قابل توجه در پتانسیل تورمی خاک متورم شونده می گردد، به طوری که سیمان، آهک، الیاف نواری و میله ای به ترتیب بیشترین تاثیر در کاهش پتانسیل تورمی را دارا می باشند.
    کلیدواژگان: خاک متورم شونده، بهسازی خاک، تورم آزاد، فشار تورمی، مدل های رگرسیونی
  • آرمان صداقت، جواد سوداگری، احمد فهیمی فر صفحات 149-160
    در این مقاله تاثیر چهار ماده افزودنی بتن بر مشخصات فیزیکی خاک تثبیت شده با آهک مورد بررسی قرار گرفته است. این چهار ماده افزودنی با نامهای Panplast R، RB-PC 386، RB-PC 375 و Planicrete SP به عنوان روان کننده و فوق روان کننده های بتن تاثیر مطلوبی بر خواص فیزیکی بتن دارند و از آنجا که عمل سیمانتاسیون تثبیت خاک با آهک مشابه سیمان است در این تحقیق تاثیر این مواد بر خاک تثبیت شده با آهک مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا چهار ترکیب مختلف از خاک و درصدهای مختلف آهک ساخته شد. از نتایج این ترکیبها درصد آهک بهینه بدست آمد و سپس با استفاده از درصد آهک بهینه و درصدهای مختلف از مواد افزودنی مذکور اقدام به ساخت نمونه های مختلف گردید. به جهت جلوگیری از خطای ساخت و آزمایش از هریک از ترکیبها 2 نمونه ساخته شد که نتایج مورد نظر همگی به صورت میانگین اعداد بدست آمده از 2 نمونه ارائه شده است. در مجموع 49 نمونه ساخته و مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به جهت بررسی تاثیر زمان عمل آوری بر ترکیبها، 2 نمونه با زمان عمل آوری 7 روزه و 2 نمونه با زمان عمل آوری 14 روزه ساخته شد. به جهت حفظ رطوبت، نمونه ها در زمان عمل آوری در کیسه های نایلونی ضخیم به صورت دربسته نگهداری شدند. پس از گذشت زمانهای عمل آوری هر نمونه به مدت 96 ساعت در حوضچه های آب با دمای ثابت جهت بررسی میزان تورم و جذب آب نگهداری شدند.
    کلیدواژگان: خاک، آهک، تثبیت، مواد افزودنی بتن، CBR
  • امیررضا گودرزی، مهدی سلیمی صفحات 161-170
    هدف از پژوهش حاضر بررسی قابلیت کاربرد ترکیبات زائد صنعت فولادسازی ازجمله سرباره کوره بلند و فولادسازی، در اصلاح رفتار خاکهای متورم شونده است. بدین منظور در شرایط آزمایشگاهی مقادیر صفر تا 30 درصد وزنی، GBFS و BOS به اسمکتیت اضافه و پس از عمل آوری در چندین بازه زمانی مختلف، مجموعه ای از آزمایشهای بزرگساختاری و ریزساختاری انجام شد. آهک نیز به عنوان یک ماده افزودنی متداول و با هدف ارزیابی عملکرد GBFS و BOS، مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان میدهد در زمانهای کم عمل آوری و با افزودن حدود %20 سرباره، ناشی از تبادل کاتیونی و افزایش فشار اسمز، تورم خاک کنترل میشود. از طرفی بر اساس طیف های اشعه ایکس مشخص شد با عمل آوری مناسب و به دلیل رشد ترکیبات سیمانی خصوصا در نمونه های حاوی BOS، مصرف سرباره لازم برای کنترل تورم تا 4 برابر کاهش خواهد یافت. اضافه کردن سرباره و افزایش زمان نگهداری، همانند حضور آهک باعث بهبود خصوصیات مقاومتی خاک نیز میگردد. بنحویکه UCS نمونه اسمکتیت همراه %30 کنورتور پس از 90 روز نگهداری، تقریبا 12 برابر نسبت به نمونه اولیه افزایش می یابد. در مجموع نتایج بدست آمده از این مطالعه بیانگر آنست که استفاده از زباله های صنعت فولادسازی به ویژه BOS، جایگزین مناسبی برای آهک در تثبیت خاکهای رسی مسئله دار بوده که علاوه بر کاهش هزینه های اجرایی، کمک موثری در مدیریت پسمانداری این ترکیبات و حفظ محیط زیست خواهد کرد.
    کلیدواژگان: اسمکتیت، GBFS، BOS، تثبیت، پتانسیل تورم
  • کیوان توکلی، حسین منتصری صفحات 171-181
    هدف از این تحقیق جانمایی مناسب تک صفحه مستغرق نسبت به لبه های پایین دست و بالادست آبگیر جانبی واقع در کانال قوسی U شکل و تعیین زاویه مناسب آن به منظور کاهش رسوبات ورودی به آبگیر است. در این راستا با استفاده از مدل عددی فلوئنت میدان جریان حول تک صفحه مستغرق واقع در لبه پایین دست آبگیر شبیه سازی و با نتایج تحقیق آزمایشگاهی منتصری (2008) صحت سنجی شده است. مدل آشفتگی مورد استفاده RSM می باشد. پس از صحت سنجی مدل، اثر موقعیت های صفحه مستغرق نسبت به لبه های پایین دست و بالادست آبگیر و اثر زوایای مختلف صفحه بر الگوی جریان و الگوی تنش برشی بستر بررسی شده است و موقعیت و زاویه مناسب صفحه بر اساس میزان تاثیر صفحه روی وسعت ناحیه پر تنش اطراف صفحه، نواحی کم سرعت اطراف صفحه در تراز کف، کاهش ابعاد ناحیه زینی واقع در لبه پایین دست صفحه و چگونگی انحراف خطوط جریان انتخاب شده است. نتایج نشان می هد بهترین حالت قرار گیری صفحه در لبه پایین دست حالتی است که ابتدای صفحه دقیقا در مقابل لبه پایین دست آبگیر با زاویه ای در حدود 20-25 درجه قرار دارد و بهترین حالت قرار گیری صفحه در لبه بالادست حالتی است که انتهای صفحه دقیقا در مقابل لبه بالادست آبگیر با زاویه ای حدود 17 تا 20 درجه قرار دارد.
    کلیدواژگان: میدان جریان، شبیه سازی عددی، تک صفحه مستغرق، قوس 180 درجه، آبگیر جانبی
  • علی اصغر نوربخش دهکردی صفحات 183-197
    در این تحقیق دو دسته ساختمان های فولادی دارای سیستم قاب خمشی و ساختمان های با سیستم دوگانه یا ترکیبی قاب خمشی و دیواربرشی بتنی در دو سطح شکل پذیری متوسط و زیاد و به دو روش تنش های مجاز وحالات حدی با تعداد طبقات 3،5،8،12و15 بر اساس استاندارد 2800 و ویرایش قبلی و فعلی مبحث دهم مقررات ملی به صورت سه بعدی طراحی شده و در گام بعد سطح عملکردی کلیه سازه های فوق در دو سطح خطر مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور ارزیابی سطح عملکرد ساختمانهای مذکورتمامی آنها در نرم افزار Perform 3Dسه بعدی مدل شده و تحلیل بارافزون بر روی آنها از روش های مختلف آیین نامه ای چون «روش ضرایب تغییرمکان» در FEMA-356،«روش طیف ظرفیت» در ATC-40، «روش خطی سازی معادل» و «روش ضرایب اصلاح شده» در FEMA-440 انجام شده است. نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی برروی ساختمان های مورد مطالعه نشان می دهد تحت اثر زمین لرزه طرح، سطح عملکردی ایمنی جانی با میزان خسارتی کمتر از آنچه در سطح ایمنی جانی بوجود می آید پیش بینی می گردد. این نتیجه با هدف پیش بینی شده در استاندارد 2800 بطور محافظه کارانه مطابقت دارد.
    سپس نتایج تحلیل های بار افزون با نتایج تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی مقایسه شده اند و دقت آنها مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسی ها نشان می دهد که روش های ارائه شده درFEMA-440(روش خطی سازی معادل و روش ضرایب اصلاح شده) برای تغییرمکان هدف بسیار دقیق تر از سایر روش ها هستند و تغییرمکان های به دست آمده از این روش ها به نتایج تحلیل دینامیکی نزدیک تر است. در ادامه دو دسته ساختمان طراحی شده از لحاظ میزان مصالح مصرفی مورد مقا یسه قرارگرفته است.
    کلیدواژگان: سیستم دوگانه، دیوار برشی بتنی، تحلیل استاتیکی غیر خطی، سطح عملکرد
|
  • Hamid Rahmani, Mohsen Jokar, Mohammad Parvinnia Pages 1-12
    Concrete is one of the most practical and durable construction materials due to economic aspects، abundance of the constituents، adaptability with the environment and its high compressive strength and durabity. High strength concretes are used in the most substructure constructions such as bridges، dams، towers، silos and etc.. The selection of proper aggregates and the constituents affects on the concrete properties such as strength، permeability، and durability. Therefore، optimization of mix designs is necessary to produce high strength and low permeability concretes. Although most of the concrete structures are constructed for 50 years sevice life، however، some of them are sometimes damaged due to sulfuric acid attack. The rate of concrete corrosion in sulfuric acid is a process of dissolution، sedimentation and leaching depends on the chemical compounds of cement، paste reactivity، aggregates type and their grading curves and the proportion of concrete components. Moreover، wetting and drying cycles increases the acid penetration and consequently the rate of corrosion. Remarkable concrete damages have been reported in Australia، Japan، the countries around Persian Gulf، Germany، South Africa and U. S. A.. Therefore، It will be necessary to repair or replace the damaged structure after the attack and it would be very expensive and creates many social problems. Nevetheless، several reports have been published to investigate plain concretes durability in acidic environments، but first، the results are paradoxical for example، silica fume effect against sulfuric acid attack and second، their studies have been conducted on the native construction materials such as fly ash or blast furnace slag. Therefore، it seems necessary to investigate concrete durability against sulfuric acid attack by using new materials such as nano-SiO2. In the present study، durability of concretes containing silica fume، nano-SiO2 and ultra fine Quartz powder was investigated under sulfuric acid attack. Concrete samples of four mix designs، including Silica Fume، nano-SiO2 and ultra fine Quartz powder as cement filler، were investigated to find optimum content of Silica Fume and nano-SiO2. Also to obtain a high strength concretes، ideal grading curve of aggregates and cementitious materials were used which lead to decrease cement consumption. Results show that the very low porosity concretes were obtained based on water absorption test results in comparison to plain concretes. Also، the 28 days compressive strength of all mixtures were obtaied more than 500 kg/cm2 using no more than 325 kg/m3 cementitious material content. Moreover، the durability of concretes against sulfuric acid attack، which is increased by silica fume and nano-SiO2، directly related to the 90 days water absorption. In addition، After 6 months of immersion in sulfuric acid solution with pH of 1. 0، the mixture containing 8% silica fume، 2% nano-SiO2 and 25% ultra fine Quartz powder showed the best performance.
    Keywords: Sulfuric Acid Attack, Silica Fume, Nano, SiO2, High Strength Concrete
  • Mohammad Ghasem Rahimi, Bita Ayati Pages 13-22
    Wastewater contaminated by petroleum compounds includes a wide range of hydrocarbons with different concentrations. Due to high amounts of toxic multiple cyclic aromatics، this type of wastewater may cause significant damages to water resources and human health، which have to be treated before discharging to the environment. Different processes have been applied for treating these kinds of wastewater. The most conventional systems are biological processes especially activated sludge that is being used in the most of the Iranian refineries. In recent years، biofilm processes have been replaced for treating different types of wastewaters because of bulking and foaming problems in the suspended systems. Due to the least deficiencies and restrictions، these processes have been proved as a reliable method for removal of wastewater pollutants. Therefore، in this study، the capability of treating petroleum wastewater was investigated using Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). This study was conducted in a lab-scale batch plastic rectangular cube pilot (L: 24 cm، W: 17 cm، H: 9 cm). To get a compound similar to petroleum effluent of Tehran Refinery، the mixture of gasoline (C16 - C20) and crude oil (C8 - C37) by the ratio of 1 to 2 was prepared. At first، sewage sludge was adapted with hydrocarbon compounds at COD equal to 100 mg/L (or TPH of 27. 4 mg/L). Then petroleum hydrocarbons was injected to the reactor with a COD range of 200 to 2500 mg/L (TPH of 52 to 400 mg/L); and COD and TPH removal efficiency was measured at different retention time. Also the dominant mechanism، kinetic of biological reactions، the effect of suspended microorganisms and carrier filling ratio were studied. The highest COD removal efficiency of 85 percent was obtained at influent COD= 1000 mg/L، HRT= 72 hr and filling ratio = 50 percent. The removal trend of organic compounds from the end of adaptation stage (COD= 100 to 1000 mg/L) at resident time of 8، 12 and 24 hours has been varied between 62 and 48 percent. TPH removal efficiency in aforementioned range، followed a smooth trend; so that in HRT= 72 hr، the removal efficiency reduced from the initial 84 percent at TPH= 50 mg/L to 75 percent at TPH= 400 mg/L. The ratio of COD to input TPH was 3. 82 and the range of ratios of COD to output TPH at resident times of 24، 48 and 72 hours were 3. 09 - 4. 80، 9. 00 - 13. 89 and 10. 80 - 15. 63، respectively. The results have shown that Grau and Stover- Kincannon were the best models for describing the biological kinetic data. The results have shown that MBBR system is a proper method for treating petroleum hydrocarbons، due to adequate ability to decomposition of these kinds of pollutants.
    Keywords: COD, TPH, Grau, Stover, Kincannon, Biodegradation
  • Seyedeh Leila Razavi Toosi, Seyyed Ali Ayyoubzadeh, Alireza Valizadeh Pages 23-34
    Computational Fluid Dynamics (CFD) implementations are also classified as the Lagrangian and Eulerian methods. Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is a mesh free particle method based on Lagrangian formulation with a number of advantages. This method is obtained approximate numerical solutions of the equations of the fluid dynamics by replacing the fluid with a set of particles. All particles carry their properties and then the advection is taken care automatically. In contrast، Eulerian mesh based numerical methods have difficulties such as the problem of numerical diffusion due to advection terms. Because of the simplicity and robustness of SPH، this numerical method has been extended to complex fluid and solid mechanics problems. The important advantage of SPH is that the muli-phase flows can be modeled by SPH and each particle can be assigned to a different phase. In this paper، the SPH method is used for simulating water and sediment flow in dam break problem. The government equations are momentum and continuity equations which are described in a Lagrangian framework. Also، the compressible flows are modeled as a weakly compressible flow via the equation of state. The XSPH equation is applied for each particle movement at each time step. The Wendland kernel is applied as smoothing function. Sediments are treated as non-Newtonian fluid and for simulating them the non-Newtonian models are used. In this paper، the combination of two rheological models named Bingham and Cross is used. The predictor- corrector algorithm is applied. The time step is controlled by Courant condition (CFL)، the forcing terms and the viscous diffusion terms. On the other hand، the laboratory experiment of dam break is performed and the new experimental set up was built. At first، the column of water with a height of 0. 5 m and the wide of 0. 25 m is blocked by a partition gate. The bottom of the water column is covered with non cohesive sediments. The sediments are sands with d50=1. 4 mm. The partition gate separates the water column from the downstream channel and the speed of partition gate is more important. Then the partition gate is removed with a specific velocity. The partition gate opens completely from above with a constant speed of 0. 6 m/s. The flow motion is recorded by digital camera system. Finally، a comparison between experimental results and computational results is carried out and the errors are calculated. The error of sediment height variations in specific horizontal distances (x=5 cm and 14 cm) in reservoir are 6. 55% and 5. 94%، respectively. Also، the sediment surface profiles are shown in different times. The comparisons are shown good agreements between numerical and experimental results. The good agreement proves the ability of the present SPH model to simulating two phase flows.
    Keywords: Two phase flow, Sediment, SPH
  • Amirali Zarrinmehr Pages 37-50
    Transportation Discrete Network Design Problem (TDNDP) is the problem of selecting a feasible subset of proposed projects، i. e. highways، so as to minimize the total travel time of the network users. This problem falls into the NP-Hard complexity class of problems for which no efficient algorithm exists for exact solution in practical cases. As a result، to find a rather good solution for the problem in a reasonable amount of time، many studies addressed TDNDP through heuristic and meta-heuristic approaches. However، application of parallel computing is still another way to further speedup TDNDP solution approaches. This paper is going to explore the application of parallel computation in a meta-heuristic algorithm in TDNDP. A parallel Ant Colony Algorithm (ACA)، based on the study of Poorzahedy and Abulghasemi، is proposed with the master-worker parallelization paradigm. The Chicago Sketch transportation network is considered as a case study with 16 bi-directional proposed projects. The results of parallelization over a cluster of 8 processing cores support that parallel algorithms can achieve high quality solutions in 4000 seconds، while this happens for the single-core algorithm in 10000 seconds. The parallel ACA finds the exact solution of the problem in two instances out of three runs and in the other instance it converges to a solution with 0. 07 percent error from the exact solution. The parallel performance of ACA is also compared with that of the branch and bound algorithm. The comparison indicates that the parallel branch and bound algorithm requires more that 32000 seconds running time to find the exact solution of the problem، while the parallel ACA reveals a much faster performance. Transportation Discrete Network Design Problem (TDNDP) is the problem of selecting a feasible subset of proposed projects، i. e. highways، so as to minimize the total travel time of the network users. This problem falls into the NP-Hard complexity class of problems for which no efficient algorithm exists for exact solution in practical cases. As a result، to find a rather good solution for the problem in a reasonable amount of time، many studies addressed TDNDP through heuristic and meta-heuristic approaches. However، application of parallel computing is still another way to further speedup TDNDP solution approaches. This paper is going to explore the application of parallel computation in a meta-heuristic algorithm in TDNDP. A parallel Ant Colony Algorithm (ACA)، based on the study of Poorzahedy and Abulghasemi، is proposed with the master-worker parallelization paradigm. The Chicago Sketch transportation network is considered as a case study with 16 bi-directional proposed projects. The results of parallelization over a cluster of 8 processing cores support that parallel algorithms can achieve high quality solutions in 4000 seconds، while this happens for the single-core algorithm in 10000 seconds. The parallel ACA finds the exact solution of the problem in two instances out of three runs and in the other instance it converges to a solution with 0. 07 percent error from the exact solution.
    Keywords: Transportation Discrete Network Design, Ant Colony Algorithm, Parallel Computing, Master, Worker Paradigm
  • Pages 51-63
    Weirs possess an essential role in dam safety and should spill floods with high return period. The designers can enhance the width of the weirs to increase the discharge capacity. But this has sometomes topography and economic limitations. Arced weirs can be considered as an alternative. A arced weir is a arcuate of a circle in plan-view that provides an increase in crest length for a given channel width that increas the flow capacity for the same head. Also when modification and capacity increase in existing spillways are necessary، this structure is recommended. In this paper، the hydraulic performance of arced weirs located in a reservoir has been studied experimentally. Firstly، dimensionless parameters affecting the performance of arced weirs is introduced using Buckingham π theorem. Then effect of arc angle (θ) and head water ratio (H0/P) on hydraulic performance of arced weirs was experimentally investigated and hydraulic performance of the tested arced weir geometries was compared with a linear configuration. For this purpose، Arches with different radius of curvature from linear to semi-circular configurations () and various head water ratio Were studied. To simulate reservoir conditions، a reservoir simulator was designed and built. Laboratory observations show that the converging of flow over a arced weir causes a locally bulge in the downstream of the weir. This phenomenon was named as flow mound. Results show that arc angle (θ) and head water ratio (H0/P) have a direct effect on the flow mound and an increase in each of them leads to mound height rise. The head-discharge relationship for arced weirs was determined by using a general form of the rectangular weir equation. Data from physical models were used to determine discharge and upstream head for the flat crested weirs installed in the reservoir. from discharge curves، it was found that with increasing angle of weir، that provide an increase in crest length for a given channel width، flow capacity increases for a given upstream head. Discharge coefficients as a function of H0/P for arced weirs are also presented and is compared with linear configuration. The results show that with increasing H0/P، discharge coefficient is declined for each tested configuration. Also with increasingθ، that leads to greater convergence of flow passing over the weirs، discharge coefficient decreases. Efficiency parameter is defined as the ratio of discharge of arced weir to that of liner weir with a same width. From efficiency curves it can be understood that the semi-circular weir can improve efficiency up to about 45%. However for all tested weirs، efficiency decreases with increasing H0/P and it gets close to 1. Finally، based on the results and limitations of this study، a methodology for the design of arced weirs located in the reservoir is presented. By using this method، the geometric parameters if an arced weir that is able to pass a certain flow rate for a given hydraulic head، will be determined.
    Keywords: Dam, arced weir, head water ratio, discharge, discharge coefficient
  • Pages 65-78
    In geotechnical engineering practice، piles are employed usually where، because of soil conditions، economic or constructional considerations، it is desirable to transmit loads to strata beyond the practicable reach of spread foundations. Many factors affect the behavior of piles such as soil-pile interaction، compressibility of soil، pile construction technique، shape and also type of the pile. Given the many uncertainties inherent in the design and construction of piles، it is difficult to predict with accuracy the performance of a pile. Therefore، several approaches have been developed to overcome the uncertainty in the prediction. These approaches include static analysis، dynamic analysis، dynamic testing، in-situ testing and pile load test. Among these methods، pile load test is the best option to investigate a load-settlement relationship for a specific site and pile. There are different types of piles that cast-in-situ piles are a common type of them. Cast-in-situ piles were successfully applied in different geotechnical conditions and have gained wide acceptance in recent years because of their many advantages over other types of piles. For example، the construction of cast-in-situ piles generates less noise and vibration or in many cases، a large diameter cast-in-situ pile can replace a group of piles which in turn eliminates the need for a pile cap. The axial capacity of a cast-in-situ pile can be estimated by summing the skin friction capacity and the bearing capacity of the pile base. The skin friction develops between the shaft concrete and the surrounding soil. The skin friction is transmitted to the soil along the length of drilled shaft. However، the end bearing is analogous to shallow foundation bearing capacity with a very large depth of footing. The end bearing capacity is transmitted to the base of drilled shaft. The side resistance of piles is، in most cases، fully mobilized well before the maximum base resistance is reached. In other words، the movement of the pile base against the soil necessary to mobilize the ultimate base resistance is considerably larger than that necessary for mobilizing the side resistance. After full mobilization of side resistance، any increment of axial load is transferred fully to the base. As the side resistance is mobilized early in the loading process، the determination of base resistance is a key element in the design of cast-in-situ piles bearing in sands. The end bearing capacity of cast-in-situ piles can have an important role in their design so that in some projects، cast-in-situ piles are designed primarily based on the magnitude of their end bearing capacity. In this study، by performing axial compression load tests on 14 small scale cast-in-situ concrete piles in sandy soils of Caspian Sea southern coasts، load-settlement curves and the end bearing capacity of piles were investigated. Then، the values of settlements and end bearing capacities of piles obtained in this study were compared with the results of other methods and finally، the depth of penetration of the piles to fully mobilize the ultimate base resistance of the soil layer was estimated.
    Keywords: Cast, in, situ concrete piles, End bearing capacity, Pile settlement, Sandy soil, Axial compression pile load test
  • Bita Ayati Pages 79-89
    Most of dyes used in production processes caused serious environmental pollution when discharged into the environment. Azo dyes are the most used synthetic compounds in the textile، food، leather and cosmetic industries. Due to their toxicity and hard degradation، these kinds of compounds are classified as environmental hazardous materials that have to be treated before discharging to the environment. Acid orange 7 (AO7) is one of azo dyes that is resistant to aerobic degradation and under anaerobic condition is reduced to potential carcinogenic aromatic amines. Different physical methods such as adsorption، ultrafiltration، reverse osmosis، coagulation and electro coagulation are widely used for efficient dye removal but they just transport contaminants from water to sludge and generate secondary wastes which need more treatment. Advanced oxidation processes (AOPs) are suitable to mineralize dye wastewater. They are almost characterized by the efficient production of hydroxyl radicals. Radicals are highly reactive oxidant. Ozonation and photocatalytic treatment are often applied for decolorization of dye wastewaters. It is reported that ozone is an effective agent for reducing the color of wastewater especially azo dyes. TiO2 photocatalytic process is safe and does not require expensive oxidants، against ozonation. This process classified as an AOP method and can be carried out at mild temperature and pressure. The purpose of this study was to investigate hybrid photocatalytic and ozonation processes. Therefore، according to debarment of light penetration in dye wastewater، decoloration ability of ozone was used for improving photocatalytic process efficiency in a hybrid process. The effect of pH، dye and nano catalyst concentration، irradiation source power and ozone injection rate were investigated on removal efficiency in this process. Dye removal efficiencies decreased with increase in dye concentration and decrease in pH، ozone injection rate، catalyst concentration and irradiation source power. Optimum conditions of the process was occurred in pH of 9، UV-A lamp of 120 W، and nano material concentration of 128 mg/L with 50 mg/L of dye concentration and 20 mg/min of ozone injected (with 1 bar pressure and 1 lit/min of gas flow). In these conditions، dye removal was completed after 65 minutes. The result confirm the cleavage of the azo bonds، benzene and naphthalene rings as a result of treatment. The intensities of the absorbance peak at 485nm decrease rather fast than 230 and 310 nm. This shows that faster degradation of azo band in comparison with benzene and naphthalene rings. GC-MS analysis was performed to identify the intermediate products of process. According to GC-Mass test، 5-amino-1-naphthol، 1-naphthol and benzene compound (phenol، aniline and phthalic acid) were in decolorized solution. These compounds concentration increased in the first hour and then decreased. 3 and 7 hour were needed to reach optimum condition for removing naphthalene and benzene compounds، respectively. Reaction was followed by first order kinetic and was fitted to langmuir–hinshelwood model in optimum condition in all cases. First order reaction rate of decoloration (K) decreased with increase in dye concentration and decrease in pH، catalyst concentration and irradiation source power.
    Keywords: Azo, dye removal, kinetic, by, products
  • Pages 91-101
    Oil and gas processing activities is causes excess water consumption، which leads to excessive production of wastewater. This produced waste water contains mineral and biological compounds which can contaminate water and ground water. Vast amount of this industries’ produced wastewater in Oil-rich countries which mostly are arid countries، lead them to find more effective methods for water reuse as a new water resources. One of the most important water pollutant are heavy metals، so investigator are believe that heavy metals toxicity into environment is more than which disperse from radioactive toxicity to ground water and seas. Various physical، chemical and biological methods of waste water treatment are applied in refining and petrochemical industries. considerable amount af mercury with different operational units’ wastewater is discharge to environment from refinery units. Since mercury is not biodegradable and tend to accumulate in living organisms، we must be able to control it by using effective methods. Application of membrane filtration is new method for water and wastewater treatment industry. In this research، by application of case study on one of the nation’s gas refineries، reverse osmosis membrane system performance under different operating conditions، was studied. For this purpose effects of variable parameters، namely operating pressure (5، 7، 9 and 11 bar)، pH (3، 6، 9، 11) and mercury concentration (1، 2، 4، 8 and 12 mg/l) on removal performance were studied. Considering removal performance of mercury، COD، TDS، EC، Turbidity and also membrane flow rate، optimum operating condition was obtained. Base on the results، reverse osmosis membrane performance is efficient in optimum parameters’ value، namely 7 bar pressure and pH=9 from permeate water quality and economical aspects. by increasing system pressure a significant decline in mercury and COD removal efficiency was observed. removal efficiency of mercury، COD، and TDS in 7 bar pressure condition was 91. 35%، 99. 55%، and 94. 89% respectively and also permeat flowrate was acceptable، so 7 bar was found as optimum pressure. On the next stage af investigation، although by increasing wastewater sampel’s pH، a considerable increase in mercury and COD removal efficiency was observed، it cause a dramatic rise in TDS and turbidity in feed wastewater and also in permeate stream. More over high value of pH، namely pH=11 can make system prone to fouling. So pH=9 was choosen as a optimum pH. Finally reverse osmosis membrane performance in encountering with possible shocks and high concentration of influent mercury was investigated. Although results shows a significant decrease in membrane removal efficiency in encountering with high influent mercury concentration، reverse osmosis membrane system efficiency in mercury removal is acceptable in encountering conventional mercury concentration of refineries. reverse osmosis membrane performance is efficient in optimum parameters’ value namely 7 bar pressure and pH=9، so removal efficiency of mercury،COD، and TDS was 97. 5%، 99. 755 and 93. 29% respectively.
    Keywords: Mercury, Refinery wastewater, Membrane filtration, Reverse osmosis
  • Pages 103-116
    In this paper، the experimental results of 12 combined bridge pier models to reduce the maximum scour depth in clear-water condition have been presented. Experimental models are classified in four groups، namely: 1) berm and semi-conical piers، 2) combination of berm and semi-conical piers with variable diameter in the bed، 3) combination of berm and semi-conical piers with constant diameter in the bed، and 4) combination of third group with trapezoidal centered slot. In this regard، 12 laboratory piers models have been examined in a flume of 12m long، 1m wide and 0. 85m deep. At first، for the reference cylindrical pier model، the experiments have been carried out for 48 hours and it has been shown that the time of 24~35 hours is usually sufficient to reach the equilibrium condition. At the beginning of the each test، the time interval to get the scour depth was chosen very short (e. g. every ten minutes)، but this interval increased gradually with continuing the experiment so that at the end of experiment it was 1 hrs. Firstly، significant decrease (up to 46 percent) in scour depth was observed for berm pier with respect to the cylindrical reference pier. This reduction was also observed for semi-conical pier، however، it was much lower than that of the berm pier. For the second group، the semi-conical combined pier with side slope angle of 2 degrees of model piers had the least bed erosion in comparison to that of the other two groups. For this model، the width of the berm is larger and diameter of the pier is smaller in bed level. Scour depth is then increased in comparison to that of the berm pier model in this group but it is decreased when compared with that of the cylindrical reference pier. Very slight decrease has been observed in the scour depth for the third group model piers by keeping the pier diameter constant in the bed. Hence، increasing the pier diameter in the bed level has intensified the bed erosion in the semi-conical combined piers. Finally، applying slot in the combined piers of third group was ineffective in increasing the protective role of model piers for the fourth group. Therefore، it can be concluded that the effect of berm model pier in decreasing scour depth was much more than the other countermeasures for the piers and their combinations. Then it was found that the different countermeasures for the bed erosion could not have positive influence on decreasing the scour depth for all the cases and a combined model of them may be less effective against scour process than a single countermeasure. The comparison of maximum scour depth has been conducted for all models with relative to those of the cylindrical reference and berm piers.
    Keywords: Bridge Pier, Combined Model, Berm, Semi Conical Pier, Slot
  • Reza Karami Mohammadi, Homayoon Shahryari Pages 117-126
    These days the accurate estimation of seismic demand and capacity of structures are truly significant in the field of performance based earthquake engineering. Several methods exist to determine these parameters such as non-linear time history analysis and Incremental dynamic analysis (IDA). Because the history of seismic accelerogram records refers to the current century، in some areas there still exists no appropriate seismic record to perform the analyses; therefore in these cases we need to generate artificial accelerograms. In this paper a new combinational method is introduced to generate far-field artificial accelerograms using artificial neural network and wavelet packet transform (WPT) methods. In this method according to the geoseismic characteristics of the site and non-linear characteristics of the equivalent single degree of freedom (SDOF) system، several artificial accelerograms are generated. In order to consider the non-linear parameters to generate the accelerograms، IDA method is used. The values of intensity measure (IM) for all IDA curves are determined at specific levels of damage measure (DM) and are considered as the input data of the multilayer feed forward (MLFF) neural network. Accelerograms which are selected according to the geoseismic characteristics of the site are changed to standard forms and then decomposed using wavelet packet transform. The effective wavelet packet coefficients are selected according to an appropriate desired effective variance ratio of wavelet packet coefficient. Then، effective coefficient of each packet is considered as the output of a neural network. In order to enhance the efficiency of the network، principal components analysis (PCA) is used to reduce the number of the input data dimensions. In this paper neural network is trained by backpropagation algorithm as repetitive. After training the MLFF neural network، we should test the network for accelerograms not included in the training set. For this purpose we should use the IDA curve of each accelerogram out of the training set as the input of the neural network to generate the effective WPT coefficients. When a neural network is trained properly، we can now generate artificial accelerograms using a 50% fractile IDA curve as the input of the neural network. Adding a Gaussian random number to the output of each neuron in the neural network layers، we are able to generate several accelerograms according to 50% fractile IDA curve. In order to improve the condition of generated accelerograms according to 50% fractile IDA curve، a correction factor is used repeatedly for detail coefficients of discrete wavelet transform in jth level of generated accelerogram. Finally a SDOF system with perfectly elasto-plastic initial loading curve is used to show the efficiency of the proposed method to generate artificial accelerogram. The accuracy of this method depends on the accuracy of the trained neural networks. If the neural networks are trained appropriately with IDA curve، the generated accelerogram can estimate the IDA parameters of the SDOF system more properly. Also it is shown that suggested method can generate artificial accelerograms with frequency content almost close to the initial earthquake records.
    Keywords: Artificial Accelerogram Generation, Wavelet Packet Transform, Artificial Neural Networks, Incremental dynamic analysis
  • Pages 127-136
    Currently، large dams in the world، due to high amount of sediments in the reservoir، especially around the intake، have operational problems. One of the solutions for this problem is pressure flushing which is an efficient method for extracting the accumulated sediments behind the dams، where، the valves and turbines are placed over there. In this type of flushing، previously deposited sediments are removed by opening the bottom outlets. Sediment is scoured and a funnel shaped crater is created in the vicinity of the bottom outlet opening. Amount of the flushed sediments depend on many parameters such as water depth on the bottom outlets، discharge released through bottom outlets، size of the outlets، geometry of the reservoir، size and kind of the deposited sediments in the reservoir. But the extent of flushing impact range is limited. On the other hand، since in this method، the waste of water in the reservoir is relatively low; therefore، an appropriate solution for increasing the efficiency of the pressure flushing process، would be able to increase the dam’s lifetime with minimal amount of water waste. In laboratory experiments carried out in this study، the effect of expansion of bottom outlet channel within the reservoir is investigated on the volume and dimensions of the flushing cone. In order to achieve the objective of this study، experiments done by means of a physical model with length 7. 1 m، wide 1. 4 m and height of 1. 5 m. Experiments performed with three bottom outlet channel lengths 10، 20 and 30 cm، three water heights 47. 5، 55 and 64. 5 cm over center of outlet and three discharge flows equal to 1، 2 and 3 (l/s) for each height. Preliminary results showed that، expansion of bottom outlet channel within the reservoir has positive and tangible effects on the size of the flushing cone. As، with the expansion of bottom outlet channel within the reservoir، new hydraulic conditions are introduced، which affects the mechanism of flushing and by increase in the length of outlet channel، dimension of flushing cone increases. But the rate of increase in dimensions decreases with increment in expansion amount. So the relative amount of bottom outlet channel expansion for 0. 5، 1 and 1. 5 times height of the sediment in the reservoir، leads to increase in flushing cone volume for average amount of 50، 74 and 96% compared to the case with the no developed bottom outlet channel. according to the experimental data، non-dimensional equations are derived for estimation of the flushing cone size. These equations show high regression coefficients and provide good estimations. Also the results indicate that، In the higher discharges of flow، effect of the expansion size of bottom outlet channel on the amount of the sediment discharged is high.
    Keywords: Pressure flushing, Physical model, Expansion of bottom outlet channel, Flushing impact range, Dimensional analysis
  • Mehdi Khatibi, Amin Soltani, Ali Raeesi Estabragh Pages 137-147
    Expansive soils are found in many parts of the world particularly in arid and semi-arid regions. They are considered a worldwide problem as they cause extensive damage to civil engineering structures. As a result، a clear understanding of the behavior of such soils is required for the effective design of structures and infrastructures on these soils. Researchers have demonstrated various methods to reduce expansive soils swelling potential، with one being soil treatment. In this paper an experimental program was developed to study the treatment of an expansive soil using mechanical and chemical techniques. Two different types of artificial fiber consisting of polyethylene (bar shaped) with a diameter of 0. 3mm and polypropylene (tape shaped) with a width of 3mm were used in order to randomly reinforce soil samples with various fiber contents of 0. 5%، 1% and 1. 5%; and fiber lengths of 10، 20 and 30mm. Chemical treatment was carried on using lime and cement as soil stabilizers with various percentages of 5%، 8% and 10%; for curing times of immediate، 3 and 7 days. Uniform and repeatable moist-compacted soil samples were prepared by static compaction at a chosen moisture content and dry density less than the optimum water content and maximum dry density from standard proctor compaction tests. Free swelling and swelling pressure tests were conducted using a one-dimensional oedometer apparatus. In addition multiple regression equations with 3 and 2 independent variables were developed based on experimental results. The proposed multiple regression equations present an understanding of the variation of free swelling and swelling pressure as a function of swelling time، fiber or chemical stabilizer content and fiber aspect ratio (fiber length divided to fibers diameter or width) or curing time for various values. Experimental results and statistical analysis indicated that soil treatment with artificial fibers and chemical stabilizers can indeed reduce swelling potential in expansive soils. Reduction of free swelling and swelling pressure in samples randomly reinforced with artificial fiber was seen to be dependent on fiber content، fiber length and fiber shape، where tape shaped fibers showed more reduction in free swelling and swelling pressure thus being more effective compare to bar shaped fibers. Furthermore reduction of free swelling in samples treated with chemical stabilizers were seen to be a function of percentage of chemical stabilizer and curing time with cement showing to be more effective compare to lime. In addition chemical stabilizers proved to be more effective in reducing soils swelling potential compare to artificial fibers. The suggested regression equations can predict and estimate the free swelling curve، final free swelling and swelling pressure for various swelling time، fiber or chemical stabilizer content and fiber aspect ratio or chemical stabilizer curing time with accuracy and a high degree of agreement between experimental and predicted values. Also، the regression equations can aid the performance of a sensitivity analysis which indicates the importance of each independent variable (fiber or chemical stabilizer content، fiber aspect ratio or chemical stabilizer curing time) in estimating final free swelling and swelling pressure.
    Keywords: Expansive soils, soil treatment, free swelling, swelling pressure, multiple regression
  • Arman Sedaghat, Javad Sodagari Pages 149-160
    Sand and gravel materials are commonly use for structure layers of roads. These materials are providing from riverbeds and mines، which are usually far from the operation site area. While the process involves manipulation of riverbeds and mines it also has a significant cost، most of it in extraction، transportation، Gradation correction، fuel and machinery. Researches done in different countries are showing that in cases soil is in good quality، stabilized mixture of soil can be used instead of sand and gravel. These can reults a signifactnt amount of money saving by providing soil from near the road and eliminating the process of Gradation correction. However، there are resistance and inflammatory parameters of fine soils، which play an important، usually problematic، role in structure buildings. The abundance of fine-grained clayey soils in the country، have created serious problems in construction projects. One of the ways to modify or improve the properties of these soils is stabilizing. Lime as a stabilizer for fine-grained soils is famous. In this thesis، the effect of four chemical additives on the CBR strength of soil stabilized with lime is studied. In addition، effect of additives on properties such as swelling، water absorption and density of soil stabilized with lime is studied. These additives with names «Panplast R»، «RB - PC 386»، «RB - PC 375» and «Planicrete SP» as a lubricant and concrete superplasticizer have the desired effect on the chemical and physical properties of concrete. Moreover، the Cementation act of stabilized soil with lime is like cement. In this study، the effects of those additives on lime-stabilized soil are studied. First four different combinations of soil and different percentages of lime made. The results obtained optimized percentage of lime. Then optimized percentage of lime and different percentages of additives used to build the different samples. In order to avoid faults and testing errors، each combination made by two samples. All desired results were presente as mean values obtained from two samples. Total of 49 samples were built and tested. Due to determine the effect of curing time of each combination، two sample with 7-day curing time and two other with 14-day curing time are made. In order to preserve the moisture in the samples during the curing time they were stored in sealed thick nylon bags. After curing time for each sample for 96 hours at constant temperature water baths were maintaine to monitor inflation and the water absorption. After time the CBR test done. Finally، the Additives «Panplast-R» and «RB-PC 375» had a favorable impact on listed properties، so that the CBR result was 90% and 99%، the «RB-PC 386» was almost effectless، and the «Planicrete-SP» has shown Negative impact on the properties of interest. so that the CBR result was 65%.
    Keywords: Soil, lime, Stabilization, additives, CBR
  • Amir Reza Goodarzi Pages 161-170
    Expansive clayey soils، which are predominantly distributed throughout the world، have complicated behavior. Heaving and settling in these soils may pose considerable problems and severe damage to structures that come into their contact or constructed out of them and consequent distress to people if not adequately taken care of. Granulated blast furnace slag (GBFS) and basic oxygen furnace slag (BOS) are two types of by-product materials resulting from the manufacture of iron that are produced in large amount throughout the world. The proper disposal of such byproducts is one of the major issues for environmentalists since leaving them to the environment directly may cause health problems. Hence، the aim of this study is to investigate the potential use and effectiveness of expansive soils treatment using GBFS and BOS. To achieve the objectives، the admixtures were added to the clay smectite samples in proportion of 0 to 30% by weight and tests of the pH value، electrical conductivity (EC) measurement، Atterberg limits، swelling، unconfined compression strength (UCS) and X-ray diffraction analysis were performed on those samples at different curing period (i. e. 1، 3، 7، 14، 28، 45 and 90 days). Lime as a conventional additive was also used to evaluate the performance of GBFS and BOS. The results reveal that in the limited curing condition (i. e. less than 3 days) and with the addition of 20% slag، the swelling could be eliminated mainly due to the short term reactions (i. e. cation exchange and osmotic pressure increasing). On the other hand، based on the X-ray graphs it was found that with appropriate curing (more than 7 days) and due to the growth of the cementation compounds such as calcium silicate hydrates (CSH) and calcium aluminate hydrates (CAH)، especially in samples containing BOS، the needed slag to control heave potential will be declined up to 4 times. The presented results indicate that highly expansive clayey soils can be stabilized satisfactorily by lime and following adequate curing due to development of the pozzolanic reaction. Beside، with a further increase in the lime content، the pozzolanic activity can not continuously take place and the excessive addition of lime caused a reduction in the mechanical capacity. On the other hand، the samples containing slag show a progressive increase in the strength with increasing the additive content and could overcome the difficulties associated with the use of lime. For example، the USC of smectite sample with 30% BOS and after 90 days of curing was almost 12 times higher than the untreated sample. However، in the presences of GBFS due to lower solubility and limitation of pozolanic activity the lower change was observed. The The macro and micro level experiments results of this study indicate that the utilization of iron and steel slags especially basic oxygen furnace slag (BOF) is a good alternative for lime stabilization which reduces the cost of soil treatment project and help the management of these byproducts.
    Keywords: Smectite, GBFS, BOS, Stabilization, Swelling potential
  • Keivan Tavakoli Pages 171-181
    Submerged vanes are small flow training structures، designed to modify the near bed flow pattern and redistribution of flow and sediment transport whit in channel cross section. The vanes generating secondary circulation in the flow. The flow field around lateral intake located in the outer bank of channel bends and the interaction between this flow field and secondary flow due to submerged vanes in completely three dimensional and complex. The purpose of this paper is determination of appropriate location of the one submerged vane with respect to the downstream and upstream edge of the lateral intake in a U shape channel bend and choice the best angle of vane for reduce the sediment entry to the lateral intake. In this order we use the Fluent software to numerical simulation of 3D flow pattern around the one vane that locating in front of downstream edge of a lateral intake in a U shape channel bend. The results of numerical were verified with the existing experimental data. Comparison of the predicted x velocity and y velocity field with laboratory measurements indicates that the model capture experimental trend with reasonable accuracy. Computations are performed using Reynolds Stress Model. After model verification، the effect of different position of the vane with respect to downstream of intake (the first، middle and end point of vane is in front of downstream edge of intake) and upstream edge of intake (the first، middle and end point of vane is in front of upstream edge) and effect of different angle of vane (15، 17، 20، 25، 30 degree) on flow pattern and shear stress pattern of bed is considered. The appropriate position and angle of the vane has been selected by effect of the vane on area of high shear stress zone and area of low velocity contour around the vane and reduction of dimension of saddle point near the downstream edge of lateral intake and situation of stream line around the vane and in front of the intake at the bottom of the channel. The results show the best position of vane with respect to downstream edge of lateral intake is the case that the first point of vane is in front of downstream edge of intake and the best position of vane with respect to upstream edge of intake is the case that the end point of vane is in front of upstream edge of intake. Also the results show that the appropriate value for angle of attack of the vane at downstream edge of intake (the first point of vane is in front of downstream edge of intake) is about 20-25 degree and optimum value for angle of attack of the vane at upstream edge of intake (the end point of vane is in front of upstream edge of intake) is about 17-20 degree.
    Keywords: Flow field, Numerical simulation, one submerged vane, 180° bend, lateral intake