نشریه مهندسی عمران
سال پنجاه و یکم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1398)

امروزه برای طراحی سازه های زیرزمینی افزون بر بارهای رایج نظیر زلزله، بارگذاری انفجاری نیز در نظر گرفته می شود. اغلب سازه های زیرزمینی در سراسر جهان دریک عمق ایمن در داخل خاک احداث می گردند. به عمقی از زمین که در آن سازه زیرزمینی تحت اثر نیروهای انفجار آسیبی دریافت ننماید، ایمن اطلاق می شود. علت استفاده از عمق خاک در طراحی و احداث سازه های زیرزمینی بهره هرچه بیشتر از خاصیت تکیه گاهی خاک اطراف سازه و حداقل رساندن نیروی وزن سازه و هم چنین استفاده از خاصیت میرایی خاک جهت کاهش دامنه موج شوک ناشی از انفجار سلاح های نفوذکننده دقیق می باشد. بارگذاری انفجاری این سازه ها معمولا بر اساس روابط و آئین نامه های حاصل از پژوهش های نظری و تجربی انجام می گیرد. از طرفی روش های عددی و استفاده از نرم افزارهای اجزاء محدود نیز در محاسبه بار انفجاری وارد بر این سازه ها رواج پیدا کرده است. در این پژوهش اثرات انفجار مدفون بر روی یک سازه زیرزمینی بتن مسلح به روش عددی و تحلیلی بررسی شده است. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود اتوداین انجام گرفته است. به منظور تحلیل نحوه بارگذاری انفجاری و پاسخ سازه زیرزمینی، اثر وزن ماده منفجره و عمق دفن سازه مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه نتایج عددی نیز با روابط ارائه شده در منابع معتبر علمی و دستورالعمل کشور امریکا برای طراحی این نوع از سازه ها مقایسه گردیده است. در انتها با توجه به نتایج پژوهش انجام گرفته در راستای بهبود بارگذاری سازه های مذکور تحت اثر انفجار در داخل خاک در طراحی ها، پیشنهاد می گردد از اعمال ضریب افزایشی به چنین بارهایی اجتناب شود.

تجربیات به دست آمده از تخریب زلزله های اخیر نشان دهنده اهمیت شکل و هندسه توپوگرافی سطحی بر وسعت و شدت خرابی ساختمان ها و توزیع مکانی آن ها در حین زلزله دارد. فلسفه ی اهمیت این موضوع، الگوهای رفتاری پیچیده برای عوارض توپوگرافی بوده که منجر به ایجاد تفاوت های قابل ملاحظه ای بین امواج گسیل شده از چشمه و امواج رسیده به سطح زمین می شود. با توجه به حساسیت نتایج تحلیل لرزه ای به خصوصیات هندسی بخصوص عوارض سطحی، تحلیل های پارامتریک در حوزه خصوصیات هندسی تمرکز بیشتری یافته و از طریق بی بعد ساختن نتایج خروجی، امکان تعمیم نتایج به ترکیبات متنوع از نظر هندسه و امواج برخوردی میسر می گردد. در مقاله حاضر برای چندین هندسه متفاوت، مطالعه ی عددی المان محدود با به کارگیری برنامه ی آباکوس (ABAQUS) انجام شده است. نتایج این تحقیق به وضح نشان می دهند پاسخ لرزه ای ساختگاه از نظر کیفی مشابه ولی از نظر کمی بسیار متفاوت است. اگر چه عموما از یک فاکتور بدون بعد بنام ضریب شکل به عنوان مهمترین خصوصیت هندسی در تعیین پاسخ لرزه ای ناهمواری ها و توپوگرافی ها استفاده می شود ولی در رابطه با توپوگرافی های با زاویه ی شیب متفاوت، فاکتور طول شیب توپوگرافی نیز باید به عنوان یکی دیگر از خصوصیات هندسی تاثیرگذار در تقویت امواج لرزه ای مورد توجه قرار گیرد و  بررسی ضریب شکل به تنهایی در تعمیم دادن نتایج، کافی و مناسب نخواهد بود.

برداشت داده های مربوط به خرابی های سطحی روسازی از نقطه نظر مدیریت روسازی، از اهمیت بالایی برخوردار است و علی رغم وجود حسگرها و تجهیزاتی که اکنون موجود است و می توانند با دقت بسیار بالا به برداشت خرابی و بررسی وضعیت روسازی بپردازند، هزینه های مربوط به تهیه، استفاده و نگهداری از آن ها بسیار زیاداست که این امر خود دلیلی  برای عدم پایش مداوم سلامت و وضعیت روسازی می شود و درنتیجه، خسارت و هزینه های زیادی به وجود می آورد. هدف این مقاله معرفی یک فناوری نوین و مقرون به صرفه است که بتواند با دقت قابل قبول به برداشت خرابی ها نظیر شیارشدگی بپردازد. فناوری مورد استفاده در این مطالعه، حسگر کینکت است که علاوه بر قیمت مناسب آن قابلیت ثبت تصاویر رنگی و عمق متناظر، را به صورت همزمان دارد. در این راستا وسیله ای طراحی و ساخته شد و از سطح روسازی داده برداری هایی صورت گرفت تا قابلیت و محدودیت های این رویکرد مورد ارزیابی قرار بگیرد. در ادامه مراحل بهبود کیفیت تصاویر دریافت شده از قبیل کاهش نویز تصاویر با اعمال فیلترهای پردازش تصویر نظیر گوسین، و انتخاب قسمت مرکزی داده ها بیان شده است. همچنین نتایج کالیبراسیون دوربین با استفاده از تصاویر برداشتی رنگی و عمق، و همچنین اصلاح شیب تصاویر با الگوریتم های SVD توضیح داده شده است. پس از آن با به کارگیری فناوری پردازش تصویر و الگوریتم های SURF و MSAC، تصاویر عمق مختلف به یکدیگر دوخته شد و یک ساختار سه بعدی از سطح روسازی به دست آمد تا بتوان با استفاده از آن به بررسی خرابی های دارای بعد عمق در سطح روسازی پرداخت.

خاک های رمبنده جزء خاک های مساله دار هستند که تحت تنش یکسان، با افزایش درصد رطوبت میزان کاهش حجم بسیار زیادی از خود نشان می دهند. هدف از این پژوهش ارزیابی پتانسیل رمبندگی و پارامترهای مقاومت برشی این خاک ها در اثر اشباع شدگی ناشی از نفوذ آلاینده هایی از قبیل شیرابه ها و پساب ها و مواد شیمیایی به خاک است. خاک مورد استفاده در این پژوهش خاک لس منطقه کلاله استان گلستان می باشد که در رده CL قرار می گیرد. از آنجا که امکان تفکیک اجزای شیرابه مخصوصا در عمرهای مختلف و با pH های متفاوت وجود نداشت، بنابراین از دو عامل اسید سولفوریک و سدیم هیدروکسید به عنوان نمایندگان شیرابه و در pH های مختلف استفاده شد و آزمایش های فروریزش و برش مستقیم بر روی نمونه های خاک و در شرایط اشباع با شیرابه ها انجام گردید. همچنین تاثیر درصد آلودگی بر میران فروریزش خاک بررسی شد. نتایج آزمایش های فروریزش نشان می دهند که شیرابه های با pH پایین و اسیدی باعث افزایش پتانسیل رمبندگی خاک شده و شیرابه های با pH  بالا و قلیایی، رمبندگی کمتری را ایجاد می کنند به نحوی که در 1pH= مقدار 08/5 درصد افزایش فروریزش و در 14pH= مقدار 04/2 درصد کاهش فروریزش نسبت به 7pH= در خاک مشاهده می شود، بنابراین می توان نتیجه گرفت که دامنه تغییرات پتانسیل رمبندگی خاک در pH های پایین و اسیدی بسیار بیشتر از pH های بالا و قلیایی است. نتایج آزمایش های برش مستقیم نشان می دهند که باکاهش pH شیرابه چسبندگی خاک افزایش یافته و با افزایش pH چسبندگی خاک کاهش می یابد به گونه ای که در 1pH= مقدار 82% افزایش چسبندگی و در 14pH= مقدار 44% کاهش چسبندگی نسبت به 7pH= مشاهده می شود. در خصوص زاویه اصطکاک داخلی عکس این مطلب صادق است یعنی با کاهش pH شیرابه زاویه اصطکاک داخلی خاک کاهش یافته و با افزایش pH شیرابه زاویه اصطکاک داخلی خاک افزایش می یابد به گونه ای که در 1pH= مقدار 46/2 درجه کاهش و در 14pH= مقدار 39/6 درجه افزایش در زاویه اصطکاک داخلی نسبت به 7pH= مشاهده می شود.

با کاهش سریع ذخایر معدنی، استخراج عناصر از شورابه ها و تلخابه ها (مانند منیزیم، پتاسیم و سدیم) موردتوجه خاصی قرار گرفته است. اگرچه املاح دریایی در علوم مختلفی کاربرد دارند اما استفاده از آن ها به دلایل مختلف اقتصادی و صنعتی محدود شده است. در مطالعه حاضر، روشی مقرون به صرفه برای استخراج هیدروکسید منیزیم با استفاده از هیدروکسید سدیم در مقیاس آزمایشگاهی (1000 میلی لیتر) و نیمه صنعتی (5000 لیتر) ارائه شده است. تحقیقات آزمایشگاهی به منظور بهینه سازی عوامل مهم شست وشو با ترکیبی از آب دریا و آب شیرین و بهترین دانسیته تلخابه برای افزودن هیدروکسید سدیم انجام شد. متعاقبا، این نتایج با مخزن نگهداری هیدروکسید سدیم (mm1430×1050×1050) و راکتور تلخابه (mm2770×1800×1800) مورد ارزیابی قرار گرفت. هم چنین، برای انتخاب چرخه شست وشو منطبق با فرایند، نتایج حاصل از دو مرحله شست وشوی مجزا با استفاده از کلاسیفایر (mm6000×500×500) و حوضچه های پلی اتیلنی روباز (mm 2500×1000×1000)  مقایسه شدند. نتایج نشان داد، بالاترین عیار و بازیابی در 15 دقیقه با مصرف 5 میلی لیتر هیدروکسید سدیم و سرعت همزن 180 دور در دقیقه در 5 مرحله شست وشو با ترکیبی از 2 لیتر آب شیرین و 9 لیتر آب دریا به ترتیب 7/99 درصد و 87/46 درصد بود. نتایج چرخه شست وشو نشان داد کلاسیفایر دارای نتایج قابل قبولی نبوده ولی با استفاده از 3 حوضچه پلی اتیلنی مشابه می توان به نتایج بسیار نزدیک در مقیاس آزمایشگاهی دست یافت. در ارزیابی های نیمه صنعتی بر تاسیس یک حوضچه برای نگهداری پساب دریاچه های نمک به مدت 7 روز تاکید شد که منجر به افزایش غلظت کانی های شوئینیت و کائینیت گردید و با نتایج XRD همخوانی کامل داشت.

در این پژوهش رفتار جانبی غیرخطی دیوارهای برشی فولادی- بتنی مطالعه می شود. اثر عواملی مانند ضخامت صفحه فلزی، ضخامت پوشش بتنی، فاصله برش گیرها و مقاومت مشخصه بتن بر روی مشخصات رفتار جانبی دیوار برشی مرکب فولادی-بتنی بررسی شده و مقایسه می گردد. برای این مطالعه، از تحلیل غیرخطی جانبی با بهره گیری از نرم افزار آباکوس (ABAQUS) استفاده می شود. ابتدا رفتار یک دیوار آزمایشگاهی مدل سازی و صحت سنجی می گردد. سپس اثر عوامل یاد شده با درنظر گرفتن بازه منطقی تغییرات آن ها بررسی شده و تحلیل های متعددی انجام می شود. نتایج تحلیل حاکی از آن است که از بین سایر متغیرها، ضخامت صفحه فولادی بیشترین تاثیر را بر رفتار جانبی غیرخطی این دیوار دارد. این تحقیق از نظر تعداد متغیرهای مورد بررسی و بازه مقادیر آن ها، مدل سازی همه جزییات، و ارائه روند تغییرات مشخصات رفتار جانبی دیوار به صورت تابعی از عوامل فوق، از پژوهش های مشابه متمایز است.

در طی سال های اخیر محققین برآن شدند تا با کمی نمودن خسارت های وارد بر سازه ها دید جامع تری نسبت به آسیب های وارد بر سازه ها داشته باشند. بنابراین محققین مختلف با در نظر گرفتن ابعاد مختلف رفتاری سازه ها به ارائه شاخص های متنوعی پرداختند. در این میان شاخص های خرابی بر اساس شکل پذیری پلاستیک و تغییرشکل جانبی نسبی به دلیل سادگی مورد توجه بیشتر محققان قرار گرفته است. از سوی دیگر برای کنترل خسارت های وارده بر سازه ها، روشی تحت عنوان طراحی بر اساس عملکرد، مورد توجه گسترده آیین نامه های جهان قرار گرفته است. در این تحقیق چند نمونه قاب بتن مسلح خمشی معمولی در نظر گرفته شده است و بر روی آن ها تحلیل های دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی و تحلیل بار افزون انجام شده است. درتحقیق حاضر شاخص خرابی پارک و آنگ، شاخص خسارت سختی، شاخص تغییر شکل جانبی، شاخص نرم شدگی حداکثر و شاخص نرم شدگی نهایی مورد بررسی قرار گرفته اند. سطوح عملکرد قاب ها بر اساس FEMA-356 مشخص شده است. در نهایت ارتباط بین سطوح عملکرد قاب های بتنی و شاخص های خرابی مذکور استخراج و ارائه گردیده است.

حوضچه های آرامش واگرا به دلیل کارایی هیدرولیکی قابل‎قبول و داشتن نقش تبدیل بین سازه بالادست و پایین دست، مورد توجه طراحان هستند. در مقاله حاضر به کمک شبیه سازی عددی در نرم افزار فلوئنت، تاثیر آب‎پایه انتهایی بر مشخصات پرش هیدرولیکی و استهلاک انرژی در حوضچه های آرامش واگرای تدریجی مطالعه می گردد. برای انجام این کار حوضچه ای با دو زاویه مختلف واگرایی و چهار موقعیت مختلف آب پایه در محدوده عدد فرود 4 تا 8 مدل سازی شد. مطابق نتایج با افزایش میزان واگرایی، عمق ثانویه و طول پرش کاهش و استهلاک انرژی افزایش می یابد. هم چنین هرچه آب‎پایه به ابتدای حوضچه نزدیک تر باشد عمق ثانویه، طول پرش و استهلاک انرژی کم تر و در نقاط نزدیک، پرش ایجاد شده نوسانی خواهد بود. بر اساس نتایج کمی، در یک واگرایی مشخص، موقعیت آب‎پایه می‎تواند تا 20% کاهش عمق ثانویه، تا 90% افزایش میزان استهلاک انرژی و تا 26% کاهش طول پرش را به همراه داشته باشد.

با افزایش روز افزون جمعیت شهری و ایجاد مشکلات ترافیکی، لزوم استفاده از فضاهای زیرزمینی در بخش حمل ونقل اجتناب ناپذیر است. تحقیقات اخیر نشان داده است که پاسخ لرزه ای سطح زمین بر روی تونل ها، می تواند از حرکت میدان آزاد در طول زلزله متفاوت باشد و الگوی انتشار امواج لرزه ای را تغییر دهد و باعث تغییر در پاسخ زمین و پی ساختمآن ها شود. با این حال تا کنون این تاثیرات در آیین نامه های لرزه ای برای طراحی سازه های سطحی لحاظ نشده است. در این تحقیق به روش تفاضل محدود با استفاده از نرم افزار FLAC 2D به بررسی اثرات حفر تونل بر روی تقویت امواج زلزله در سطح زمین پرداخته شده است. با مدل سازی های عددی صورت گرفته، تاثیر سرعت موج برشی خاک تحت امواج هارمونیک با فرکانس و دامنه های متفاوت در دو حالت با حضور تونل و میدان آزاد بررسی شده است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که سختی خاک و پوشش تونل و هم چنین محتوای فرکانسی امواج، تاثیر بسزایی در پاسخ زمین می گذارد و می تواند حداکثر شتاب سطح زمین را در شرایط امواج هارمونیک تا حدود 3/1 و با اعمال شتاب نگاشت زلزله بم تا 7/1 برابر افزایش دهد. اثر حضور تونل تا فاصله 15 برابر شعاع آن بوده است و در فواصل بیشتر بی تاثیر می شود. ضرایب بدست آمده برای بزرگنمایی پاسخ زمین می تواند در پهنه بندی لرزه ای مناطق شهری و برای طراحی لرزه ای سازه های سطحی در محدوده تحت تاثیر تونل، مورد استفاده قرار گیرد

امروزه توسعه فناوری و استفاده از ابزارآلات گوناگون موجب افزایش آلودگی های زیست محیطی شده است. یکی از آلودگی های خطرناک در محیط های بسته، گاز رادن (Rn-222) است. این گاز یک پرتوزای طبیعی بدون رنگ، بو و مزه است. طبق گزارش EPA و بسیاری از سازمان های بین المللی دیگر، گاز رادن دومین عامل سرطان ریه پس از سیگار محسوب می شود. در این تحقیق، اندازه گیری گاز رادن در 30 نقطه از شهر تهران و با استفاده از دستگاه اتاقک نفوذی گاز رادن انجام شد. دستگاه ها به مدت 3 ماه در محل قرار گرفت و سپس برای آنالیز به آزمایشگاه منتقل شد. میانگین غلظت گاز رادن در شهر تهران 3Bq/m104 به دست  آمد؛ به گونه ای که حداکثر و حداقل غلظت به ترتیب برابر با 3Bq/m2/460 (شهرک شهید باقری در غرب تهران) و کم تر از 3Bq/m31 (شهید عراقی در شمال تهران) بود. در انتها، ارزیابی ریسک گاز رادن با استفاده از روش ارائه شده توسط  EPA انجام شد. نتایج نشان داد نرخ مرگ و ریسک ناشی از سرطان ریه برای مردان سیگاری مستقل از سن، 14 برابر مردان غیرسیگاری است. هم چنین، نرخ مرگ و ریسک برای زنان سیگاری، 12 برابر زنان غیرسیگاری است. نرخ مرگ و میر برای زنان غیرسیگاری و سیگاری به ترتیب حدود 4 و 5/1 برابر مردان غیرسیگاری و سیگاری به دست  آمد. هم چنین مشاهده شد میزان این ریسک برای زنان غیرسیگاری و سیگاری تقریبا 5/1 برابر مردان غیرسیگاری و سیگاری است. در مجموع، خطر این نوع سرطان باید برای سنین بالاتر از70 و  افراد سیگاری و به ویژه در زنان، جدی تر پیگیری گردد.

در چند سال اخیر استفاده از مواد کامپوزیت جهت تقویت و مقاوم سازی سازه های بتن مسلح رشد چشمگیری داشته است. تحقیقات بسیاری در خصوص افزایش ظرفیت باربری محوری، ظرفیت برشی و شکل پذیری ستون های بتن مسلح دور پیچ شده با الیاف کامپوزیت انجام گرفته است  که همه این تحقیقات نشان از عملکرد مناسب مواد کامپوزیت در بهبود عملکرد ستون های بتن مسلح دارد، اما دورپیچ کامپوزیت تاثیر چندانی بر روی افزایش ظرفیت خمشی و ظرفیت باربری جانبی ستون های بتن مسلح ندارد. در این مقاله از میلگردهای کامپوزیت مدفون در نزدیک سطح که NSM (Near Surface Mounted) نامیده می شود، جهت افزایش ظرفیت خمشی ستون های بتن مسلح استفاده می گردد. این روش شامل قرار دادن میلگردهای NSM در داخل شیارهای ایجاد شده بر روی سطح بتن و پر کردن داخل شیار با چسب مخصوص می باشد. به این منظور هفت نمونه ستون بتن مسلح ساخته شده و با درصد مختلف میلگردهای NSM تقویت شده است. نمونه های ساخته شده، تحت بارگذاری محوری ثابت و جابه جایی جانبی سیکلی قرار گرفته و نتایج آن بررسی شده است. هم چنین عملکرد این روش در ترکیب با دورپیچ FRP نیز مورد بررسی قرار گرفته است. لزوم مهار انتهای میلگردهای NSM در داخل بتن نیز بخش دیگری از این تحقیق است. نتایج آزمایش های نشان از عملکرد مناسب میلگردهای NSM در ترکیب با دورپیچ FRP در افزایش ظرفیت خمشی، سختی و میزان انرژی جذب شده توسط ستون های بتن مسلح دارد.

به طور معمول مدیریت و بهره برداری از تصفیه خانه های فاضلاب بر مبنای کنترل کیفیت آب خروجی و مقایسه آن با استانداردها صورت می پذیرد. در نتیجه، شبیه سازی فرآیند تصفیه در واحدهای مختلف تصفیه خانه و ارزیابی عملکرد آن ها ضروری است. در تحقیق پیش رو سعی بر آن است تا با در نظر گرفتن متغیرهای تاثیرگذار جریان ورودی بر عملکرد این واحد ها، کارایی تصفیه خانه را مورد ارزیابی قرار داد. برای ارزیابی نحوه اثرگذاری عوامل مختلف بر فرآیند تصفیه، در کنار داده های اندازه گیری شده سیستم، مدل شبیه سازی فرآیند تصفیه نیز توسعه داده شده و کالیبره می شوند. سپس اهمیت نسبی هریک از متغیر های فوق در عملکرد سیستم مورد ارزیابی قرار می گیرد و متغیرهای دارای اولویت بالا تعیین می گردند. در گام بعد بر مبنای میزان اهمیت متغیرها، شاخص های عملکردی (Performance functions) تعریف می شوند. بر اساس این شاخص های عملکردی می توان موفقیت سیستم در تامین اهداف از پیش تعیین شده را ارزیابی نمود. در تحقیق حاضر از شاخص های عملکردی میزان حذف COD و جامدات معلق (SS) برای این منظور استفاده شده است. این فرایند سبب کاهش هزینه ها و ریسک ناشی از شکست سیستم می شود. الگوی پیشنهادی بر روی تصفیه خانه ای در کشور آلمان پیاده سازی گردید. شاخص های انتخاب شده دارای تغییر پذیری مناسبی در برابر متغیرهای جریان ورودی (مانند دبی و ذرات متعلق) بوده و به خوبی می توان تغییرات این متغیرها را رصد نمود. در نتیجه، می توان عملکرد کل و واحد های تصفیه خانه را با دقت قابل قبولی تخمین زد و بررسی کرد. در نهایت، امکان اتخاذ سیاست های پیشگیرانه به منظور بهبود عملکرد تصفیه خانه های فاضلاب و مدیریت ریسک آن ها برای بهره بردار ایجاد می شود.

مهم ترین شاخص موفقیت یک پروژه علاوه بر مقرون ب صرفه بودن، اتمام آن در زمان پیش بینی شده است. در پروژه هایی مانند متروسازی، سدسازی و غیره، تاخیر در اجرای پروژه موجب بروز مشکلات گسترده در سطوح اقتصادی، اجتماعی و گاهی سیاسی در کشور خواهد شد. جهت جلوگیری یا کاهش تاخیرات در اجرای پروژه های عمرانی، نیاز به برنامه ریزی در زمینه بهینه سازی زمان کاملا احساس می شود. هدف اصلی این تحقیق، بررسی تاخیر در احداث متروی کرج می باشد که در این راستا، علل تاخیرات پروژه شناسایی شده و مورد ارزیابی قرار گرفته اند. درگام نخست با بررسی مستندات پروژه، پرسش نامه ای طراحی شده است و با تکمیل آن توسط مجموعه ای از متخصصین (کارشناسان فنی کارفرما،پیمانکار و مشاور متروی کرج)، عوامل تاخیر در احداث متروی کرج، شناسایی شده اند. پرسش نامه مورد استفاده دارای 50 سوال در قالب 5 دسته اصلی است که شامل عوامل تاخیر مربوط به کارفرما، مشاور، پیمانکار، عوامل محیطی و شرایط جوی و تاخیر مربوط به عوامل غیرقابل کنترل می باشد. در مرحله بعد این عوامل، با بکارگیری روش های تصمیم گیری چند معیاره فازی، وزن دهی و اولویت بندی شده اند. در انتها با استفاده از منطق فازی روشی برای تخمین میزان تاخیر پروژه ها ارائه شده است که بر اساس آن یک مدیر پروژه می تواند با بهره گیری از نظر متخصصین، از میزان پیشرفت پروژه خود مطلع گردیده و اقدامات لازم جهت بهره برداری سریع تر از آن را انجام دهد.

در این تحقیق تاثیر آستانه بر ضریب دبی دریچه قطاعی در جریان آزاد به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. شکل های مختلف آستانه شامل مثلثی، دایره ای، نیم دایره ای، ذوزنقه ای و مستطیلی استفاده شد. پارامترهای مورد مطالعه شامل طول، شیب بالادست، شیب پایین دست و ارتفاع آستانه می باشد. هم چنین تاثیر موقعیت قرارگیری آستانه بر روی ضریب دبی نیز مورد بررسی قرار گرفت به طوری که در حالت اول با بسته شدن دریچه، آستانه در زیر دریچه قرار گرفت و در حالت دوم با بسته شدن دریچه، آستانه در جلوی دریچه قرار گرفت. 43 مدل فیزیکی با استفاده از اشکال مختلف آستانه ها و هم چنین تغییر ابعاد آستانه ها برای یک شکل خاص  طراحی شد. نتایج نشان داد که آستانه هایی که با باز شدن دریچه، جلوی آن قرار می گیرند (آستانه های حالت دوم)، به صورت یک مانع عمل می کنند و موجب کاهش ضریب دبی خواهند شد. اما تاثیر آستانه های حالت اول مثبت ارزیابی شد. در بین این حالت از قرارگیری آستانه ها (آستانه های حالت اول)، در بین آستانه های نیم دایره ای و مثلثی، آستانه نیم دایره ای بیش ترین تاثیر را بر ضریب دبی دارد که باعث افزایش 30 درصدی ضریب دبی نسبت به دریچه بدون آستانه می شود. هم چنین آستانه های مستطیلی و ذوزنقه ای همواره باعث افزایش ضریب دبی می شوند. در این آستانه ها میزان افزایش ضریب دبی بستگی به نسبت طول آستانه نسبت به ارتفاع (L/Z) دارد به طوری که در (L/Z) های کم تر میزان ضریب دبی تا 25 درصد بیش تر خواهد شد. هم چنین برای آستانه های دایره ای و نیم دایره ای، دو رابطه رگرسیونی برای استفاده طراحان ارائه شد.

در مهندسی ژئوتکنیک، بهسازی خاک های مسئله دار با افزودنی های شیمیایی سابقه طولانی دارد. در سالیان اخیر آثار نامطلوب زیست محیطی سیمان پرتلند، به عنوان پرمصرف ترین ماده ساخت و متداول ترین افزودنی شیمیایی در تثبیت خاک،  مورد توجه متخصصان صنعت ساخت جهان قرار گرفته است. در این راستا می توان، مواد ژئوپلیمری و فعال شده قلیایی را بهترین جایگزین سیمان پرتلند مطرح کرد. در این مطالعه از ژئوپلیمر بر پایه پوزولان طبیعی برای تثبیت خاک ماسه ای استفاده شده است. هم چنین تلاش شده است تا از خواص شیمیایی پودر شیشه به عنوان یک ماده ضایعاتی برای جایگزینی پوزولان طبیعی استفاده شود. محلول فعال کننده دو نوع بوده است. نوع І ترکیب سدیم هیدروکسید و سدیم سیلیکات مایع و نوع П شامل غلظت های مختلف سدیم هیدروکسید است. علاوه بر آزمایش مقاومت فشاری محدودنشده که معیار اصلی مقایسه نمونه ها بوده است، تحلیل پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) جهت بررسی ریزساختاری ترکیبات ژئوپلیمری انجام شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش مقدار پوزولان و فعال کننده، مقاومت فشاری محدودنشده افزایش می یابد. هم چنین با افزایش غلظت فعال کننده نوع П، مقاومت فشاری محدودنشده نمونه ها افزایش می یابند. مقاومت های به دست آمده، با مقاومت نمونه های تثبیت شده با سیمان مورد مقایسه قرار گرفته شده است. نتایج تحلیل ریزساختاری نشان دهنده واکنش شدید افزودنی های شیمیایی و تشکیل ژل آلومینوسیلیکاتی در ترکیبات ژئوپلیمری است.