مجله زمین شناسی مهندسی
سال سیزدهم شماره 1 (بهار 1398)

خاک های رمبنده (لس ها) به طور گسترده ای در نواحی خشک و نیمه خشک در سراسر دنیا توزیع شده و حدود 10% از مساحت کل خشکی های زمین را تشکیل می دهند. این خاک ها به طور معمول دارای ساختار لانه زنبوری نیمه پایدار می باشند که مستعد کاهش حجم زیاد یا رمبش، به محض مرطوب شدن می باشند. در این پژوهش برای تعیین خصوصیات مهندسی نهشته های شهر کرمان علاوه بر گردآوری اطلاعات ژئوتکنیکی موجود، از 30 نقطه در سطح شهر نمونه گیری انجام شده است. پراکنش نقاط بگونه ای طراحی شده که پوشش قابل قبولی در سطح شهر داشته باشند. جهت تعیین نوع کانی ها و همچنین بررسی ساختار خاک و نحوه ی آریش دانه ها به ترتیب از روش XRD و تصاویر میکروسکوپ الکترونی استفاده شد. در بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی نمونه هایی که میزان رمبندگی بالایی نشان می دهند، دارای ساختار باز و منافذ بین دانه ای می باشند. در بخش های مرکزی شهر دانه های خاک عموما دارای اتصال گوشه به گوشه بوده و در ساختار آنها نظم مشخصی دیده نمی شود و آرایش ذرات تصادفی و بی نظم می باشد و رمبندگی کمی نشان می دهند. علاوه بر نحوه ی آرایش دانه ها در برخی نمونه ها وجود مواد انحلال پذیر از جمله بلورهای کلسیت و نمک نقش مهمی در میزان رمبندگی خاک ایفا می کنند. جهت ارزیابی پتانسیل رمبندگی از معیارهای دنیسف، هولتز و هیلف، آیین نامه ساختمانی روسیه و آیین نامه ASTM که متداول ترند، استفاده شده است. بر اساس نتایج بدست آمده خاک های شهر کرمان عمدتا در محدوده خاک های مستعد رمبندگی قرار می گیرند.

از مشکلات عمده ای که مانع استفاده از روش به سازی بیولوژیکی در پروژه های عمرانی می شود، حجم وسیع مواد مصرفی و هزینه های زیاد ناشی از آن است. در این تحقیق کارآیی روش تزریق جدید با هدف کاهش حجم مواد مصرفی به شیوه ای موثر بررسی شده است. نمونه های آماده شده از لحاظ ریزساختار، رفتار مقاومتی و میزان رسوب آزمایش شده اند. نوع و نحوه اتصال پیوندها با استفاده از تصاویر X-Ray رسوب تشکیل شده بر اساس تجزیه ارزیابی شده اند. بررسی میزان همگنی نمونه ها با اندازه گیری میزان رسوب در طول SEM نمونه انجام شده است. نتایج بهدست آمده نشان میدهند که نمونه ها همگنی نسبتا خوبی در مقایسه با نمونه های ساخته شده با روش تزریق متداول دارند. همین طور آزمایش های روی نمونه های به سازی شده انجام و نتایج آن با (UCS) مقاومت فشاری تک محوره نمونه های ساخته شده با روش تزریق متداول مقایسه شده است. در نهایت مشخص شد که روش تزریق پیشنهادی علاوه بر کاهش حجم و هزینه مواد مصرفی، منجر به ایجاد نمونه ای نسبتا همگن با مقاومت فشاری قابل قبول می شود.

یکی از پارامترهای تاثیرگذار در میزان عمر مفید روسازی های بتن غلتکی، مقاومت آن ها در برابر تنش های ناشی از نشست زمین وابسته به زمان است که در این رابطه اعمال تنش ناشی از نشست های زمین به علل زمین شناختی باعث خرابی شریان های حیاتی می شود که از جمله می توان به ایجاد شکست هایی در سطح روسازی راه ها می شود. در این راستا به بررسی تاثیر فناوری نانو در بتن غلتکی و تحمل تنش های ناشی از این گونه نشست ها می پردازیم. در این پژوهش سعی شده است که با استفاده از مهندسی نانو، درصدهای مختلف نانو کربنات کلسیم، جای گزین سیمان در بتن غلتکی شده و آزمایش های مقاومت فشاری و کششی بتن غلتکی در سنین مختلف انجام شود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که با افزایش بهینه میزان پودر نانو کربنات کلسیم حرارت اولیه بتن غلتکی و مقاومت مکانیکی نمونه ها در سنین بالا به علت ریزدانه بودن و خاصیت پرکنندگی و سطح ویژه بالا افزایش چشم گیری می یابد. نتایج این تحقیق نشان می دهد استفاده بهینه از این مواد باعث بهبود برخی خواص بتن غلتکی از جمله مقاومت کششی و فشاری می شود که در برابر تنش های ناشی از پدیده فرو نشست مقاومت چشم گیری از خود نشان می دهد.

خندق، به عنوان یک عامل خطر اراضی، یکی از چالش های آسیب زای فرسایش آبی به شمار می رود که تاثیر بسزایی در تخریب اراضی دارد. هدف از این مقاله پهنه بندی خطر فرسایش خندقی حوزه آبخیز قرناوه استان گلستان با استفاده از مدل های نسبت فراوانی و روش پیشنهادی گوپتا و جوشی (GNRF) می باشد. بدین منظور در ابتدا نقشه پراکنش پهنه ای خندق های (متغیر وابسته) حوزه آبخیز قرناوه با استفاده از بازدید های میدانی و تصاویر ماهواره ای، با مقیاس 1:75. 000 در محیط نرم افزار سامانه اطلاعات مکانی تهیه شد. در ابتدا جهت مدلسازی کل مشاهدات میدانی به دو بخش تقسیم گردید: 70 درصد پهنه های خندقی برای کالیبراسیون مدل و 30 درصد آن برای اعتبارسنجی مدل در نظر گرفته شد. در گام بعدی 7 لایه اطلاعاتی از قبیل درصد شیب، جهت شیب، انحنای سطح، نوع سازند زمین شناسی، نوع کاربری اراضی، میزان فاصله از رودخانه، میزان فاصله از جاده به عنوان عوامل موثر (متغیر مستقل) بر ایجاد فرسایش خندقی انتخاب شد. با مقایسه متغیرهای مستقل با متغیر وابسته، مقدار تراکم خندق در هر کلاس عامل محاسبه شد. سپس نرخ دهی طبقات براساس روابط موجود در مدل های نسبت فراوانی وGNRF صورت گرفت. در نهایت با روی هم گذاری نقشه های نرخ دهی شده، نقشه پهنه بندی خطر فرسایش خندقی بدست آمد. نتایج مقایسه درصد فراوانی خندق ها در کلاسه های خطر نشان داد که در مدل های نسبت فراوانی و GNRF از کل پهنه های خندقی مرحله اعتبارسنجی به ترتیب 11/78 و 52/74 درصد پهنه ها در طبقات خطر زیاد و خیلی زیاد قرار دارند. نتایج اعتبارسنجی مدل با استفاده از روش جمع کیفی و ضریب کاپا نشان داد که مدل نسبت فراوانی با مقدار جمع کیفی و ضریب کاپای بالاتر (3 و 89/0) نسبت به مدل GNRF (27/1 و 74/0) برای پهنه بندی خطر فرسایش خندقی منطقه مورد مطالعه پیشنهاد می گردد.

با ترکیب مشخصات زمین شناسی و ژئوتکنیکی می توان اطلاعات زمین شناسی- ژئوتکنیکی ارائه کرد که در طراحی و برنامه ریزی فعالیت های عمرانی در یک منطقه بزرگ همانند شهرها مفید باشد. در این تحقیق مراحل گام به گام انجام این کار برای ساختگاه شهر سنندج ارائه گردید که این مراحل در سایر مناطق نیز قابل انجام است. بدین منظور، ابتدا انواع واحدهای زمین شناسی سنندج شناسایی و خصوصیات آنها شامل نحوه تشکیل و منشا پیدایش آنها تشریح و از نظر زمین شناسی طبقه بندی شدند. جهت اضافه نمودن متغیرهای مهندسی به این طبقه بندی زمین شناسی، از نتایج 211 گمانه ژئوتکنیکی در سطح شهر سنندج استفاده گردید. جهت تکمیل و کنترل متغیرهای ژئوتکنیکی بدست آمده، 9 چاه در نقاط مختلف سنندج حفاری و یک سری آزمایشات ژئوتکنیکی انجام شد. نهایتا علاوه بر ارائه نقشه زمین شناسی و طبقه بندی زمین شناسی- ژئوتکنیکی برای واحدهای سنندج، معیارهای زمین شناسی برای تشخیص نوع واحد مورد برخورد در محل یک پروژه در سنندج ارائه شد.

رادار نفوذی به زمین (GPR) یک روش ژئوفیزیکی با قدرت تفکیک بالاست که از امواج الکترومغناطیسی با فرکانس زیاد برای تصویر کردن ساختارها و اشیاء مدفون در زیر زمین بدون تخریب محیط، استفاده می کند. در پژوهش حاضر انتخاب پارامترهای بهینه برداشت داده های واقعی این روش مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا مدلسازی پیشرو داده های GPR با استفاده از روش تفاضل محدود دوبعدی حوزه زمان (FDTD) به کمک نرم افزارهای GPRMAX، ReflexW و Radexplorer برای تعداد زیادی از مدل های مصنوعی متناظر با اهداف متداول در تاسیسات زیرسطحی انجام شد. هدف از این شبیه سازی ها بررسی تاثیر پارامترهای برداشت همانند فاصله نمونه برداری مکانی (فواصل بین تریسی) و زمانی بر روی پاسخ GPR اهداف با پارامترهای هندسی و فیزیکی مختلف می باشد. در راستای انتخاب و طراحی مناسب ترین شرایط و پارامترهای برداشت داده های واقعی GPRنیز برداشت های میدانی متعدد در محوطه دانشگاه صنعتی اصفهان، بر روی اهداف استوانه ای شکل مدفون از پیش شناخته شده با محیط های میزبان گوناگون، انجام شد. در این عملیات برخی از پارامترهای برداشت همانند میزان فرکانس مرکزی، بازه آنتنی و وضعیت آنتن به دلیل در اختیار داشتن یک نوع دستگاه GPR تک ثابت با آنتن های پوشش دار با فرکانس مرکزی 250 مگاهرتز، ثابت (غیرقابل تغییر) باقی ماندند. مهم ترین پارامترهای برداشت مورد بررسی نیز شامل فرکانس نمونه برداری زمانی، فاصله نمونه برداری مکانی، پنجره زمانی و تعداد تریس های برانبارش شده می باشد. درنهایت موفقیت یا عدم موفقیت آشکارسازی اهداف براساس پارامترهای برداشت انتخابی، مورد بررسی قرار گرفت و مقدار کمی احتمال موفقیت آشکارسازی اهداف زیرسطحی براساس مقادیر فرکانس نمونه برداری زمانی و مکانی تعیین گردید که بیشترین احتمال آشکارسازی اهداف، مربوط به فرکانس نمونه برداری زمانی 1954 مگاهرتز و فاصله نمونه برداری مکانی 1 سانتی متر می باشد.

بهسازی خاک های رسی به روش های مختلفی از جمله شیمیایی، مکانیکی و یا ترکیبی، به منظور بهبود خواص مکانیکی آنها یکی از مسائل رایج در مهندسی ژئوتکنیک محسوب می شود. در این کار تحقیقاتی نتایج آزمایشگاهی حاصل از مسلح سازی تصادفی خاک و خاک-سیمان با الیاف مصنوعی پروپلی پروپیلن در طول های گوناگون و درصدهای وزنی مختلف از الیاف و سیمان مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت؛ و اثر متغیرهای مستقل درصد وزنی الیاف، طول به قطر الیاف، درصد وزنی سیمان و زمان عمل آوری بر مقاومت فشاری و کششی خاک و خاک-سیمان تصادفی مسلح شده مورد بررسی قرار گرفت و معادلات رگرسیونی چندگانه جهت تعیین میزان مقاومت فشاری و کششی با دقت مطلوب تعیین گردید. نتایج آزمایشگاهی و تحلیل آماری نشان داد که مسلح سازی تصادفی خاک و خاک-سیمان با الیاف سبب افزایش در مقاومت فشاری و کششی می گردد؛ علاوه بر این مقادیر آزمایشگاهی و پیش بینی شده از همبستگی خوبی برخوردار می باشند.