فهرست مطالب
مجله زمین شناسی مهندسی
سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1400)
- تاریخ انتشار: 1400/04/21
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحات 177-206
در مناطق صنعتی ساحلی، علاوه بر وجود خاک سست اشباع، حمله سولفاتی به المان‌های بهسازی خاک از نوع خاک-سیمان به‌عنوان یک مشکل مضاعف مطرح است. استفاده از سیمان ضد سولفات تیپ پنج به‌عنوان روشی کاهنده اثرات تخریبی مربوط توصیه شده است. با توجه به منابع محدود تولیدکننده این نوع سیمان، اولا تعیین رابطه بین عیار سیمان مصرفی و مقاومت حاصل در محیط‌های سولفاته از سوالات مهم مهندسی در این زمینه است و ثانیا به‌عنوان گزینه‌ای جای‌گزین، استفاده از سیمان تیپ دو که در دسترس‌تر است در ترکیب با افزودنی‌های دیگر موردتوجه قرار می‌گیرد. تحقیق حاضر دو هدف مذکور را با ساخت نمونه‌های استوانه‌ای خاک-سیمان با ماسه، آب و سیمان‌های پرتلند ضد سولفات دنبال می‌کند. سولفات سدیم به‌عنوان سولفات موجود در خاک و آب استفاده شده است. در این تحقیق، اولا رابطه عیار سیمان تیپ پنج و مقاومت تک‌محوری خاک-سیمان در سولفات 0% تا 5% به‌دست آمده است که نشان می‌دهد عیار 400 کیلوگرم بر مترمکعب به شکل مناسبی افت مقاومت را در سولفات 2% کاهش می‌دهد. ثانیا ، ترکیب سیمان تیپ دو با کلرید و هیدروکسید باریم آزموده شده است. نتایج حاکی از آن است که ترکیب سیمان تیپ دو با کلرید و هیدروکسید باریم، مقاومت‌های بیش‌تری، به‌ترتیب حدود 7/2 تا 3/3 برابر (در 362 روز) نسبت به خاک-سیمان حاوی سیمان تیپ پنج نتیجه می‌دهد؛ هم‌چنین مشاهده می‌شود که افزودنی هیدروکسید باریم در مقایسه با کلرید باریم (با همان نسبت اختلاط) بهتر توانسته است اثرات منفی سولفات بر مقاومت را کاهش دهد.
کلیدواژگان: بهسازی خاک، خاک-سیمان، کلرید و هیدروکسید باریم، سیمان ضد سولفات، مقاومت فشاری تک محوری -
صفحات 207-232
خاک منطقه آزاد اروند خرمشهر ریزدانه چسبنده است و نمی توان در خاکریزی ها از آن استفاده کرد. از طرفی مصالح مناسب برای این منظور (خاک درشت دانه) در فواصل دورتری قرار دارد که استفاده از آن مستلزم صرف هزینه هنگفتی است. در این راستا سعی بر بهسازی خاک منطقه با آهک و سرباره کوره فولادسازی است. در این تحقیق، بهسازی خاک ریزدانه این منطقه با افزودن آهک و سرباره بررسی شده است. بدین منظور بعد از نمونه برداری از خاک و انجام آزمایش های شناسایی و تراکم، مقادیر متفاوتی از سرباره (10 و 20 و 30 درصد وزنی خاک) و آهک (2 و 4 و 6 درصد وزنی خاک خشک) به خاک افزوده شده و بعد از عمل آوری به مدت 28 روز، با انجام آزمایش های تعیین حدود اتربرگ، تراکم، مقاومت فشاری تک محوری و CBR اشباع و غیراشباع، تاثیر این مواد در بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی خاک بررسی شده است. طبقه بندی خاک محل بر اساس طبقه بندی یونیفاید، CL است و شاخص خمیری آن حدود 25 درصد و مقدار یون سولفات آن بیش از 5/0 درصد است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که با افزودن سرباره و آهک در مقادیر مختلف به خاک منطقه، خواص فیزیکی و مکانیکی خاک به طور چشم گیری بهبود می یابد، به طوری که شاخص خمیری خاک کاهش یافته و مقاومت فشاری و مقدار CBR افزایش می یابد. هم چنین در آزمایش تراکم وزن مخصوص خاک افزایش و درصد رطوبت بهینه کاهش می یابد. نتایج نشان می دهد که تاثیر آهک بر خاک رس نسبت به سرباره زیادتر است و سرباره در مقادیر کم تر از 35 درصد تاثیر چشم گیری در مقاومت فشاری خاک ندارد. اگرچه در نتایج آزمایش های CBR غیراشباع در مقادیر سرباره بیش از 20 درصد، افرایش چشم گیری در باربری دیده می شود. براساس پژوهش های قبلی، به دلیل وجود یون سولفات نسبتا زیاد در خاک، استفاده از آهک به تنهایی مناسب نبوده و سرباره می تواند علاوه بر بهبود فیزیکی شرایط خاک، به صورت شیمیایی از تشکیل کانی های حجیم در اثر واکنش آهک با سولفات خاک (مثل کانی اترینگیت) جلوگیری کند.
کلیدواژگان: منطقه آزاد اروند، بهسازی خاک، آهک، سرباره کوره فولاد، CBR -
صفحات 233-252
طراحی سازه های ایمن نسبت به اثرات مخرب گسلش سطحی نظیر برش و نشست نامتقارن بسیار هزینه بر و بعضا از نظر اجرا غیرممکن است، از این رو، مناسب ترین راهکار مقابله با گسلش سطحی تعیین حریم خطر و پرهیز از آن و یا احداث سازه های با ریسک پایین در حریم گسل است. در تحقیق حاضر ابتدا اختصاصات گسل جنوب مشهد براساس داده های ژیوفیزیکی و مورفوتکتونیکی بررسی شد و سپس براساس معیاری های موجود، گسل مزبور رده بندی شد و حریم آن پیشنهاد شده است. این پژوهش ها نشان می دهد که گسل جنوب مشهد از نوع امتداد لغز راست گرد با مولفه نرمال است که به وضوح نهشته های کواترنری را جابهجا کرده است. میانگین نرخ لغزش گسل براساس جابه جایی ظاهری در آبراهه ها mm/yr 59/0 و دوره بازگشت آن 2930 سال تخمین زده شده است. مسیر گسل در غرب و جنوب شهر مشهد براساس بررسی های ژیوالکتریک، مغناطیس سنجی و آریه میکروترمورها تعیین شده است. با استناد به میزان دقت این بررسی ها و معیارهای موجود، حریم گسلش در داخل محدوده شهری 80 متر در سمت جنوب (فرا دیواره) و 70 متر در سمت شمال (فرودیواره) پیشنهاد شد.
کلیدواژگان: حریم گسل، گسل جنوب مشهد، گسل فعال -
صفحات 253-282
وجود املاح سدیم در بعضی از خاک های ریزدانه رسی باعث ایجاد پدیده واگرایی در این خاک ها می شود. عدم شناسایی دقیق رس های واگرا خسارات و خرابی هایی را به دنبال دارد زیرا ذرات خاک های رسی واگرا تحت شرایط خاصی متفرق شده و به سرعت شسته می شوند. در این پژوهش به بررسی میزان واگرایی خاک های رخنمون یافته در جنوب شرق یزد پرداختیم و در نهایت اصلاح پتانسیل واگرایی خاک با استفاده از نانو سلولز بررسی شد. پس از انجام یک سری آزمایش های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی، مشخصات خاک های بررسی شده تعیین شد و درجه واگرایی خاک ها با انجام آزمایش های شیمیایی، پین هول،کرامب و هیدرومتری مضاعف مشخص شد. هم چنین با استفاده از سیستم طبقه بندی، واگرایی خاک ها بررسی شد. نهایتا تثبیت واگرایی خاک با تهیه نمونه های ترکیب شده با 5/0، 1 و 5/1 درصد نانو سلولز انجام شد. نتایج نشان داد که خاک های بررسی شده در گمانه A دارای واگرایی متوسط و در گمانه B واگرایی شدید تا کمی واگرا است. بنابراین می توان نتیجه گرفت هر چه به سمت مرکز دشت نزدیک تر شویم واگرایی بیش تر می شود. هم چنین نتایج آزمایش های تثبیت واگرایی خاک نشان داد رطوبت بهینه و وزن مخصوص خشک حداکثر به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. افزایش مقاومت تک محوری و عدد CBR نمونه ها نشان می دهد افزایش نانو سلولز تاثیر مثبت بر نمونه های اصلاح شده دارد و موجب اصلاح واگرایی خاک این منطقه می شود.
کلیدواژگان: جنوب شرق یزد، ویژگی های مکانیکی، درجه واگرایی، سیستم طبقه بندی -
صفحات 283-306
بهره گیری از امواج الکترومغناطیس روی عصاره اشباع به عنوان یک عامل اثرگذار در افزایش دقت اندازه گیری پارامترهای شیمیایی و تعیین عوامل موثر بر حلالیت املاح خاک برای تشخیص دقیق تر میزان پتانسیل واگرایی خاک، خصوصا خاک های نیمه واگرا است. در این پژوهش از اثربخشی امواج الکترومغناطیس بر تهیه گل اشباع به عنوان روشی نوین برای دست یابی به نتایج تجزیه شیمیایی دقیق تر استفاده شده است. یازده نمونه خاک از مناطق مختلف استان خوزستان که عمدتا مسئله دار بوده اند جمع آوری شد. برای هر نمونه خاک آزمایش پین هول و آزمایش های شیمیایی روی عصاره های اشباع حاصل از: گل اشباع تحت تاثیر امواج فرابنفش (nm 360-256)، امواج مریی(nm700-400)، بدون تابش امواج (روش استاندارد) انجام شد. پارامترهای شیمیایی EC، pH ، غلظت کاتیون ها و آنیون های مهم خاک اندازه گیری شدند، نتایج حاصل از اثربخشی امواج الکترومغناطیس با روش استاندارد تهیه عصاره اشباع و پین هول مقایسه شد. تحلیل مقادیر اندازه گیری شده EC, pH و نسبت جذب سدیم براساس روش معیار شیمیایی برای نمونه های تحت تابش منجر به تشخیص دقیق تر خاک های نیمه واگرا در نمونه های تحت تابش نسبت به نمونه های بدون تابش و آزمایش پین هول شد . ضرایب هم بستگی محاسبه شده برای نمونه های تحت تابش نشان داد این امواج بر حلالیت ژیپس و هالیت موثر است و نتایج اندازه گیری بسیار دقیق تر و واقعی تری نسبت به روش استاندارد ارایه کرده اند.
کلیدواژگان: امواج الکترومغناطیس، ژیپس، هالیت، پتانسیل واگرایی -
صفحات 307-336
از عمده ترین دلایل اهمیت شناخت دقیق رفتار کایولین های متراکم شده آن است که عمده لایه های رویی پهنه های زمین شناختی تشکیل دهنده این نوع خاک به صورت غیراشباع در طبیعت یافت می شوند و با شناسایی این نوع خاک در یک منطقه می توان تمهیدات لازم را برای مقابله با خرابی های احتمالی اندیشید. در خاک های غیراشباع از دو متغیر حالت تنش (تنش میانگین و مکش ماتریسی) استفاده می شود و مدل های موجود مکانیک خاک، قابلیت شبیه سازی رفتار پیچیده خاک های غیراشباع در حالت های مختلف بارگذاری نیرویی و محیطی (یعنی تغییرات مکش) را دارند. ولی در مقایسه با واقعیت موجود رفتار خاک، این مدل ها قادر به پیش بینی دقیق رفتار خاک های غیراشباع نیستند. در این پژوهش، سعی شده است با بررسی تفضیلی مدل رفتاری پایه بارسلونا به عنوان یک مدل ساختاری خاک غیراشباع، نقاط ضعف این نوع مدل شناسایی شده وبا انجام شبیه سازی کامپیوتری، فرمول بندی کامل مدل پایه خاک غیراشباع بارسلونا براساس مکانیک خاک حالت بحرانی و با استفاده از روش تفاضل محدود، پیاده سازی شوند و در ادامه رفتار این نوع خاک به صورت محیط متخلخل سه فازه شبیه سازی و با شرایط واقعی صحت سنجی شود. به منظور دست یابی به انطباق بهتر این مدل با واقعیت، تحلیل محاسباتی انجام شده است و با در نظر گرفتن نسبت بیش تحکیمی در معادلات تسلیم مدل پایه بارسلونا، مدل تکمیل شده پیشنهادی در یک پروژه عملی بهسازی با اختلاط عمیق خاک به منظور کنترل نشست به کار گرفته شده است. در این تحقیق مشاهده شد در کایولین های متراکم، مسیرهای تنش در مطالعات آزمایشگاهی و تحلیل عددی انجام شده در این پژوهش هم خوانی خوبی با یک دیگر دارند، از این رو مدل پیشنهادی می توانند در پیش بینی دقیق تر رفتار خاک های غیراشباع در مهندسی ژیوتکنیک و به ویژه خاکریزهای مهندسی به کار گرفته شود. هم چنین نتایج حاصل از استفاده از این مدل در کنترل نشست با بهسازی خاک به روش اختلاط عمیق نتایج دقیق تری در مقایسه با واقعیت نشان می دهد.
کلیدواژگان: کائولین متراکم، خاک های غیراشباع، مدل سازی عددی، نسبت پیش تحکیمی، مسیرهای تنش -
صفحات 337-360
ناحیه چهارگنبد کرمان از نظر تقسیمات زمین شناسی در جنوب زون ایران مرکزی و به طور عمده در کمربند ولکانیکی ارومیه- دختر قرار دارد. پی جویی های اولیه و بررسی های اکتشافی بزرگ مقیاس در این منطقه، وجود محدوده های پرپتانسیلی از نظر کانی زایی مس و طلا را به اثبات رسانیده است. برای بررسی دقیق تر این پتانسیل ها، در این تحقیق روش سنجش از دور برای مکان یابی آلتراسیون ها در نتیجه کانی زایی های مناسب در سطح و روش ژیوفیزیک برای بررسی کانی زایی های محتمل در عمق به کار گرفته شدند. برای انجام بررسی های سنجش از دور، از تصاویر ماهواره استر برای یافتن مناطق آلتره امیدبخش استفاده شد. تصاویر ماهواره ای با روش های مختلفی از قبیل ترکیب رنگی کاذب و نسبت گیری طیفی پردازش و نقشه های مناسب تولید شدند. نتایج، حاکی از وجود آلتراسیون های آرژیلیک (و فیلیک) در منطقه باب زنگوییه است که به وسیله آلتراسیون پروپلیتیک احاطه شده است. چنین پراکندگی آلتراسیونی به خوبی می تواند بیان گر وجود پتانسیل کانی زایی مس باشد. با تلفیق این نتایج و اطلاعات اکتشافی پیشین، منطقه باب زنگوییه برای انجام پیمایش و عملیات ژیوفیزیک زمینی با روش ژیوالکتریک انتخاب شد. عملیات ژیوفیزیکی در این منطقه به دو روش پلاریزاسیون القایی و مقاومت ویژه الکتریکی و با استفاده از آرایش قطبی-دوقطبی به اجرا در آمد. پس از تحلیل های آماری و مدل سازی مستقیم و معکوس داده های برداشت شده، محدوده های بی هنجار و وضعیت کانسار شامل شکل تقریبی کانی سازی و عمق کانی سازی در مدل های 2 و 3 بعدی مشخص شدند. در نهایت و با استفاده از نتایج هم پوشانی داده ها در یک مدل 3 بعدی نقاط مناسب برای حفاری پیشنهاد شد که نتایج حفاری نشان دهنده وجود ماده معدنی در عمق است.
کلیدواژگان: دورسنجی، ژئوالکتریک، مدل سازی معکوس، باب زنگوییه، چهارگنبد کرمان
-
Pages 177-206
In coastal industrial areas, in addition to the presence of loose soil, sulfate attack on soil improvement elements, such as soil-cement, is a double problem. Generally, the use of type V cement is recommended as one of the methods to reduce the detrimental effects. Considering the limited resources of this type of cement, firstly to determin the relationship between the cement content and the strength obtained in sulfated environments is one of the important engineering question in this field and secondly, as an alternative option, the use of type II cement which is more available, is suggested to use in combination with suitable additives. The present study pursues the above two goals by making cylindrical soil-cement specimens with sand, water and Portland sulfate resistant cements. Sodium sulfate is used as the sulfate in soil and water. In the research, first of all, the relation between type V cement content and unconfined compressive strength of soil-cement is obtained at 0% to 5% sulfate concentration, which results in a cement content of 400 kg/m3 completely limited the sulfate attack effects in a sulfate concentration of 2%. Secondly, the combination of type II cement with barium chloride and hydroxide was tested. The related results show that the combination of type II cement with barium chloride and hydroxide had higher strengths, about 2.7 to 3.3 times, respectively (in 362 days), than the soil-cement containing type V cement.
Keywords: Soil improvement, soil-cement, barium chloride, hydroxide, sulfate resistant cement, unconfined compressive strength -
Pages 207-232
The soil of the Arvand free zone in the north of Khorramshahr is fine cohesive and cannot be used in earth works. On the other hand, suitable materials for this purpose (coarse-grained soils) are located at the farther distances which a considerable cost requires. In this regard, it is trying to improve the soil with lime and furnace steel slag. This study is focused on improvement of the fine-grained soil by adding various contents of lime and furnace steel slag. For this purpose, after sampling and performance of compaction tests, different amounts of slag (10, 20 and 30% by weight of dry soil) and lime (2, 4 and 6% by weight of dry soil) were added to the soil and after curing for 28 days, the effect of additives on the physical and mechanical properties of soil was investigated by using several tests such as Atterberg limits, compaction, uniaxial compressive strength (UCS) and CBR as soaked and unsoaked. Based on USCS classification the study soil is CL, its plasticity index is about 25% and sulphate ion content is more than 0.5%. Experimental results show that by adding slag and lime at different contents to soil, mechanical properties of soil improve dramatically, so plastic index of soil decreased and UCS and CBR has been increased. Also, the maximum dry unit weight of soil increases and the optimum moisture content decreases. The test results also indicate that the effect of lime on soil is higher than slag and the effect of slag for less than 35% is not considerable, however the test result of unsoaked CBR show that the bearing of soil increase in the more than slag content 20% is significant. According to the previous studies, due to the relatively high sulphate ion content in the soil, the use of lime alone is inappropriate and the slag can only physically improve soil conditions but also chemically prevent the formation of large volume minerals (like Ettringite) by the reaction of lime with soil sulphate ion.
Keywords: Arvand free zone, Soil improvement, Lime, Furnace steel slag, CBR -
Pages 233-252
Safety design of structures concerning surface faulting effects such as shear and differential subsidence are very costly and in some cases are impossible. Then the appropriate approach for encountering surface faulting is to determine a suitable fault-avoidance zone. In this study, firstly the theorem of avoidance fault zone is presented, and then the setback area from the fault zone of South Mashhad fault is proposed. Recent studies show that South Mashhad fault is a right-lateral strike-slip fault with a normal component that cut the Quaternary sediments. In this work, the average slip rate and estimated return period for South Mashhad fault are 0.59 mm/yr and 2930 years, respectively. Accordingly, the proposed avoidance zones in the south (hanging-wall) and north (foot-wall) of the fault are 80 and 70 meters, respectively. Considering the avoidance zones, many residential and other important structures are located in the avoidance zone of the South Mashhad fault.
Keywords: Fault-Avoidance Zone, South Mashhad Fault, Active Fault -
Pages 253-282
Existence of sodium elements in fine-grained of some soils causes dispersive phenomenon in them. Failure to accurately identify dispersive clays leads to damage because dispersive clay soil particles disperse under certain conditions and wash away quickly. This research assesses dispersive degree of outcropped soils in southeast of Yazd. Finally, the modification of soil dispersive potential was investigated by using nanocellulose. After performing a series of physical, chemical and mechanical tests, characterization/ specification of the studied soils were determined. Then dispersive degree was specified by conducting chemical, pin hole, crumb and double hydrometer tests. Finally, soil dispersivity stabilization was performed using sample preparation with 0.5, 1 and 1.5% nanocellulose. The results showed that the studied soils have moderate dispersive in borehole A and extreme to slightly dispersive in borehole B. Therefore, it can be concluded that the closer we get to the center of the plain, the greater the dispersibility. The results of the dispersibility stabilization soil tests indicate that the optimum moisture content and dry specific gravity increases and decreases. Uniaxial strength and CBR increases. Also, it shows that the increase in nanocellulose has a positive effect on the modified samples and improves the soil dispersibility in this area.
Keywords: Southeast of Yazd, Mechanical characteristic, Dispersibility degrees, Rating system -
Pages 283-306
An accurate study of the physical-chemical properties of soil has a significant effect on the determination of mechanical parameters, classification and evaluation of soils, and the civil project management aspects. The obtained accurate results of the chemical parameters of soil can determine the type and amount of cement or lime used in stabilizing the problematic soils, which leads to better estimation of sub-channel substrate consolidation behavior, accuracy in engineering designs, and so on. Previous researches showed that the chemical changes such as increasing soil solutes are one of the affecting factors on the change of the mechanical parameters of the soil [1-3]. In this study, the effect of the waves on the saturated paste and the saturation extract was presented as a novel method in order to determine the soil chemical parameters as well as the soil dispersivity potential more precisely. Also, the effect of the waves on the arid and semi-arid regions can be considered as one of the environmental parameters affecting the solubility of solutes in the saturated soil and pre estimated dispersive and semi-dispersive of the soils.
-
Pages 307-336
Expansive soils contain clay minerals such as compacted kaolin which are widespread in nature. Displacements of this type of soils are associated with matric suction and degree of saturation. To determine the in-situ characteristics, necessary measures may be required to deal with the possible failure related to this type of soil. Different constitutive models of unsaturated soils have been considered the subject of many recent researchers (Sheng et al. 2004; Wheeler et al. 2003; Nuth and Laloui 2008; Zhang and Lytton 2009 a, b 2012). However, those constitutive models are generally complicated that are not properly implemented in computer programs for practical applications. The Barcelona Basic Model (BBM) is one of the geomechanical constitutive models to capture the elastoplastic behavior of unsaturated soils.
Keywords: Compacted kaolin, Barcelona basic constitutive model, Unsaturated soil, Deep soil mixing, Over-consolidation ratio, Stress path -
Pages 337-360
Chahar-Gonbad region of Kerman province is geologically located in the southern part of central Iran zone, dominantly in Uromieh-Dokhtar volcanic belt. In this region, many high potential prospects, specially Cu-Au mineralization, have been detected during large scale exploration and reconnaissance phases. In this paper, remote sensing and field geophysics were used for alteration mapping on the surface and ore body delineation on the subsurface, respectively. To this end, we used an ASTER satellite image and different maps were generated by spectral technics such as false color composites and spectral ratios. Results showed argillic (and phillic) alteration in Bab-Zangoeie area is surrounded by propylitic alteration, which could be a promising evidence for Cu mineralization. Integrating these results with previous exploration studies led to selecting target area selection for ground study and field geophysics. We used both induced polarization (IP) and resistivity (RS) methods as two powerful geoelectrical methods by a pole-dipole array along four profiles. After preprocessing analysis, forward and inverse models were constructed in 2D section and 3D overlay model of joint IP/RS anomalies were constructed. Based on the obtained results, the deposit in depth where we proposed drilling targets. Further drilling operation have proved the mineralization in our proposed targets..
Keywords: Remote sensing, Geoelectric, Inverse modeling, Bab-Zangoeie, Chahar-Gonbad
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.