فهرست مطالب

نشریه زمین شناسی مهندسی ایران
سال شانزدهم شماره 2 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد رضائی* صفحات 1-18

    در این تحقیق، 13 معدن سنگ لاشه مختلف در استان کردستان به عنوان مطالعه موردی جهت پایش پایداری ژیوتکنیکی در نظر گرفته شده است. بدین منظور، ابتدا بازدید های صحرایی از این معادن انجام و خصوصیات سنگ شناسی، ساختاری و هندسی پله این معادن برداشت و نمونه های بلوکی معرف جهت انجام مطالعات آزمایشگاهی جمع آوری گردید. سپس، عملیات مغزه گیری بر روی بلوک های فوق الذکر انجام و نمونه های استوانه ای استاندارد برای آزمایش های مقاومت فشاری تک محوره و بارنقطه ای و تهیه داده های ورودی به منظور تحلیل پایداری شیب تهیه شد. در نهایت، خصوصیات هندسی، مرزی و ژیومکانیکی این معادن با استفاده از نرم افزار AutoCAD ترسیم و شرایط واقعی و خصوصیات لایه های موجود در نرم افزار Slide شبیه سازی و تحلیل پایداری شیب انجام گردید. بر اساس نتایج مدل سازی عددی، مقدار ضریب ایمنی پله معدن بغده کندی سقز برابر با 784/0 بدست آمد که نشان دهنده شرایط ناپایدار و غیر ایمن معدن بوده و نیاز به کاهش و اصلاح شیب و یا اصلاح الگوی انفجار آن دارد. همچنین با توجه به مقادیر ضریب ایمنی به دست آمده برای شیب پله معادن هلوژان، خشکین، سرنجیانه علیا 2، باباریز 3، باباریز 4، سمان، کانی پهن و عباس آباد، می توان نتیجه گرفت که شیب آنها پایدار بوده و احتمال شکست و ریزش پله این معادن در کوتاه مدت ضعیف است. در نهایت، ضرایب ایمنی بدست آمده نشان داد که پله معادن ذکریان، بیلوآرندان، دره باغ و عسکران در شرایط فعلی پایدار می باشد اما ممکن است در آینده ای نزدیک وارد فاز شکست و ریزش شده و لذا نیازمند پایش دوره ای منظم و کنترل جابجایی های احتمالی جهت تضمین ایمنی پله هستند.

    کلیدواژگان: معدن سنگ لاشه، پایداری ژئوتکنیکی، نرم افزار Slide، تحلیل پایداری شیب، ضریب ایمنی
  • مرتضی جوادی اصطهباناتی*، محمد دادرسی آبی بیگلو صفحات 19-34
    در این مقاله، تعیین ضرایب الاستیک توده سنگ های درزه دار با استفاده از روش عددی ناپیوسته مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور، مدلسازی محیط ناپیوسته توده سنگ حاوی دسته درزه ها با آرایش های مختلف (یک دسته درزه افقی، یک دسته درزه قایم، دو دسته درزه افقی و قایم، دو دسته درزه متعامد چرخش داده شده و دو دسته درزه غیرمتعامد) با استفاده از نرم افزار یودک (UDEC) انجام شده و با اعمال نوع خاصی از شرایط مرزی (تنش های مرزی)، مقادیر کرنش های ایجاد شده در مدل محاسبه شد. سپس، این نتایج در ماتریس های انطباق محیط معادل جایگذاری شده و ضرایب الاستیک توده سنگ شامل مدول الاستیک در جهات مختلف و نسب پواسون بصورت برگشتی محاسبه شد. بمنظور صحت سنجی این فرآیند، نتایج حاصل از محاسبات برگشتی ضرایب الاستیک توده سنگ معادل با استفاده از مدل عددی محیط ناپیوسته برای آرایش های خاص ناپیوستگی ها با روابط تحلیلی مقایسه شد. در نهایت، این روش برای تعیین ضرایب الاستیک توده سنگ آنیزتروپ تحت تنش محصور کننده (حالت فاقد راه حل تحلیلی) تحت زوایای مختلف و ابعاد مختلف دامنه بکار گرفته شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که برای عمده آرایش های ناپیوستگی ها، انطباق بسیار خوبی بین ضرایب الاستیک محاسبه شده با روش برگشتی مبتنی بر مدلسازی ناپیوسته و روش های تحلیلی وجود داشته و در عمده موارد، خطای نسبی بین این دو روش بین 4 الی 6 درصد است. این انطباق حاکی از کارآیی محاسبات برگشتی مبتنی بر روش عددی ناپیوسته بوده و از این روش می توان برای تعیین ضرایب الاستیک توده سنگ معادل بویژه برای حالات فاقد روابط تحلیلی استفاده نمود.
    کلیدواژگان: ضرایب الاستیک توده سنگ، مدلسازی عددی ناپیوسته، آنیزوتروپی، روابط تحلیلی، UDEC
  • نگار سودمند*، محمدرضا قیطانچی، سهیلا بوذری صفحات 35-45
    برای شبیه سازی جنبش نیرومند زمین ‍‍ لرزه دماوند از روش تابع تجربی گرین استفاده شده است. یکی از روش های مرسوم شبیه سازی برای تولید جنبش نیرومند زمین استفاده از پس لرزه ها و پیش لرزه های زمین لرزه های بزرگ روش تابع تجربی گرین است؛ در نتیجه ما از الگوریتم شبیه سازی جنبش زمین بر پایه تابع تجربی گرین، برای شبیه سازی شکل موج زمین لرزه دماوند استفاده کردیم.در تاریخ 18/02/1399 ، زمین ‍‍ لرزه ای با بزرگای گشتاوری 5 در دماوند واقع در استان تهران به وقوع پیوست. در این مطالعه با هدف برآورد پارامترهای چشمه و نحوه شکستگی در این زمین لرزه، از روش تابع تجربی گرین به منظور شبیه سازی جنبش نیرومند زمین، استفاده گردیده است. برای شبیه سازی زمین لرزه اصلی، پیش لرزه ای با بزرگای 2.9 در نزدیکی رو مرکز زلزله اصلی و همچنین پسلرزه هایی با بزرگی 3.9 و 4.1 که در ایستگاه های شتابنگاری مشا و رودهن ثبت شده اند، به عنوان تابع تجربی گرین در نظر گرفته شده است. طول و عرض شکستگی در این زمین لرزه، به ترتیب 2 و3 کیلومتر، به ترتیب در راستای امتداد و شیب به دست آمده است. محاسبات نشان می دهد که راستا، شیب و ریک گسل مسبب زمین ‍‍ لرزه به ترتیب 196، 76 و 156.5 درجه بوده است. مکانیزم کانونی این زمین لرزه، از نوع معکوس با مولفه امتداد لغز است، که با ساز و کار زمین لرزه ها در این ناحیه همخوانی دارد.
    کلیدواژگان: دماوند، شبیه سازی، جنبش نیرومند زمین، تابع تجربی گرین
  • هادی فتاحی*، فاطمه فاطمه جیریایی شراهی صفحات 47-60

    مدول تغییرشکل پذیری نشان دهنده ی میزان قابلیت تغییر شکل دادن توده سنگ در پاسخ به هرگونه بارگذاری و باربرداری است و به دلیل ایفای نقش درطراحی اکثر سازه های زیرزمینی حایز اهمیت می باشد. این پارامتر به صورت برجا، معمولا به کمک دو آزمایش بارگذاری صفحه ای و دیلاتومتری انجام می شود که با صرف هزینه و زمان زیادی همراه است. بعلاوه وجود ناپیوستگی ها و درزه و شکاف ها در توده سنگ، تست های آزمایشگاهی بر روی نمونه های استوانه ای نیز با خطا مواجه می شود. امروزه برای تعریف یک رابطه میان یک پارامتر و پارامتر های وابسته آن و ساخت یک مدل برای تخمین یا پیش بینی پارامتر مورد نظر از انواع روش های هوش محاسباتی استفاده می شود و البته نتایج مطلوبی را نیز ارایه می دهند. هدف از این تحقیق به کارگیری این نوع الگوریتم ها به منظور ایجاد یک مدل کارآمد برای پیش بینی مدول تغییرشکل پذیری بر روی یک پایگاه داده می باشد. در این راستا عملکرد سه مدل ایجاد شده توسط روش های شبکه عصبی مصنوعی، نزدیک ترین همسایگی و جنگل تصادفی، به کمک نرم افزار Orange ارزیابی شده اند. نتایج نشان داد مدل شبکه عصبی مصنوعی با 116/0=RMSE و 094/0=MAE دارای بهترین عملکرد و دقت است. همچنین آنالیز حساسیت پارامترهای ورودی نشان می دهد که پارامتر سیستم طبقه بندی توده سنگ RMR به عنوان یک پارامتر مهم و موثر به شمار می رود.

    کلیدواژگان: توده سنگ، مدول تغییر شکل پذیری، شبکه عصبی مصنوعی، آنالیز حساسیت، نرم افزار Orange
  • مجتبی حیدری*، صدیقه زال آقایی، محمدرضا نیکودل، اصغر سیف صفحات 61-73

    در این مطالعه از روش رگرسیون لجستیک رتبه ای (OLR) برای پیش بینی رده حساسیت رمبندگی خاکهای لسی استفاده شده است. حساسیت رمبندگی (Is) خاک های لسی، یک پارامتر مهم در پیش بینی نحوه توزیع و تمرکز فروچاله های شبه کارستی در استان گلستان در شمال شرق ایران است. با انجام آزمون های تحکیم منفرد، تحت فشارهای مختلف، پارامترهای ضریب رمبندگی، زمان لازم برای 90٪ نشست ناشی از رمبندگی خاک ها (T90%) و وضعیت حساسیت رمبندگی خاکها به صورت تجربی، در62 نقطه از دشت گرگان تعیین گردید. با استفاده از برخی ویژگیهای فیزیکی شاخص خاکها (دانه بندی، تخلخل، رطوبت اولیه، بارش، آب و هوا، حد روانی، کربنات کلسیم، پوشش گیاهی و درجه اشباع) به روش غیر مستقیم و با استفاده از روش رگرسیون لجستیک رتبه ای و برنامه نویسی در نرم افزار R، میزان احتمال قرارگیری خاکها در کلاسهای با حساسیت رمبندگی چهارگانه شدید، نسبتا شدید، متوسط و کم در مدل پیشنهادی، با دقت بیش از 70٪ برآورد شده است. داده های تجربی بدست آمده از وضعیت کلاس حساسیت رمبندگی خاکهای رمبنده مناطق مشهد، سرخس و سمنان که به روش مستقیم اندازه گیری شده است، صحت کارکرد مدل پیشنهاد شده در این تحقیق را نشان داده است.

    کلیدواژگان: حساسیت رمبندگی، مدل رگرسیون لجستیک رتبه ای، لس، استان گلستان
  • مسعود عامل سخی*، فاطمه شش پری صفحات 75-88
    شمع انرژی نوعی از فونداسیون است که به طور همزمان دو هدف انتقال بار سازه و تبدیل انرژی را تامین می نماید. این سیستم علاوه بر اینکه بار سازه ای ساختمان را به لایه-های زیرین منتقل می کند، به عنوان یک مبدل حرارتی نیز عمل می نماید. در مقاله حاضر برای بررسی اثر خاک و شمع زمین گرمایی بر یکدیگر، مدلسازی عددی به روش المان محدود با استفاده از نرم افزار Comsol صورت گرفته است. هدف اصلی از این مطالعه بررسی پاسخ شمع زمین گرمایی در خاک های دارای لایه بندی و مقایسه آن با شمع زمین گرمایی اجراشده در خاک همگن می باشد. این مساله با درنظر گرفتن لایه های خاک مختلف که روی سنگ بستر قرار دارند، صورت پذیرفته است و نتایج حاصل از آن با نتایج داده های تجربی شمع زمین گرمایی قرارگرفته در خاک دارای لایه بندی مقایسه شده است. نتایج نشان داد که خصوصیات خاک ها و محل قرارگیری لایه های سست و متراکم در عمق خاک، تاثیر بسزایی در نوع رفتار شمع دارد، به طوریکه تغییرشکلها و تنشهای بدست آمده از تحلیلهای عددی با مقدار مدول الاستیسیته و به عبارت دیگر با سختی خاک دربردارنده شمع تناسب داشته است. به عنوان نمونه، مشخص گردید که مقدار کرنش بدست آمده از تحلیلهای عددی شمع قرارگرفته در خاک چند لایه، بین مقادیر کرنشهای شمع در حالتی که خاک همگن صرفا سست یا متراکم باشد، قرار می گیرد
    کلیدواژگان: زمین گرمایی، شمع، انرژی تجدیدپذیر، اجزای محدود
  • حسین محمدزاده*، وحید ناصری حصار، بهنام رحیمی صفحات 89-104

    امروزه بسیاری از سدها در مناطق کارستی احداث می شوند، و معمولا به دلیل هیدروژیولوژی پیچیده مناطق کارست، آب بندی این سدها سخت تر، طولانی تر و گرانتر از سدهای دیگر بوده و احتمال فرار آب از آنها بیشتر است. از این رو، بررسی نقش توسعه کارست در محل احداث سدها ضروری است. سد ابیورد از نوع خاکی با هسته رسی در نزدیکی روستای ایلانجق، به ارتفاع 51 متر و حجم دریاچه 43 میلیون مترمکعب احداث شده است. با توجه به ظهور چشمه ها در سازند آهکی کلات پایین دست سد ابیورد، پس از آبگیری موقت آن، امکان توسعه کارست بر اثر خروج آب، مهمترین مشکل سد به شمار می رود. در این مقاله با انجام مطالعات زمین شناسی، زمین شناسی ساختاری، نفوذپذیری ژیوتکنیکی و روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، پتانسیل توسعه کارست در محدوده و تکیه گاه های ساختگاه سد ابیورد، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج، نشان می دهد که حدود 4/2 درصد از مساحت 680 کیلومتر مربعی محدوده سد ابیورد، دارای پتانسیل بالایی در توسعه کارست می باشد و نشت و فرار آب از سازند کلات در جناح راست و زیر سد ابیورد وجود دارد، اما هنوز کارست توسعه نیافته است. با توجه به مدل ساختاری- مفهومی تهیه شده از موقعیت سد ابیورد و محل قرارگیری مخزن سد نسبت به شیب لایه بندی سازند کلات، که همسو با یال جنوبی ناودیس ابیورد می باشد، امکان توسعه کارست در ساختگاه سد وجود دارد.

    کلیدواژگان: سدهای کارستی، سد ابیورد، زمین شناسی ساختاری، ژئوتکنیک، AHP
|
  • Mohammad Rezaei * Pages 1-18

    In this research, 13 different quarry rubble mines in Kurdistan province are selected as the case study for geotechnical stability monitoring. For this purpose, felid surveys are done and lithological, structural and geometrical properties of mines bench evaluated and recorded. Also, representative block samples are collected form working face of these mines to perform the experimental studies. Then, coring operation is performed over the above-mentioned blocks and cylindrical cores are provided for conducting the unconfined compressive strength and point load testes and preparing input data for slope stability analysis. Finally, the geometrical characteristics, boundary conditions and geo-mechanical properties of mines are designed using AutoCAD software. Then, the actual conditions of the available layers are simulated using Slide software and slope stability analyses are conducted. According to the numerical modeling results, the safety factor of Boghdeh Kkandi mine bench is obtained equal to 0.784. This proved that its bench is unstable and unsafe and slope decreasing and modification of the mine blasting pattern are required immediately. Also, the benches of Halozhan, Khoshkin, Sernjyaneh Olya 2, Babariz 3, Babariz 4, Sman, Kani Pahn and Abbas Abad are stable and the probability of their benches failure and collapse is low in the short term condition. At last, the benches of Zekkryan, Darrebagh, Bilo Arandan and Askaran mines are stable in the current state but they may reach the failure/collapse phase in the near future. Therefore, these mines will need the periodical regular monitoring and control the occurred deformations to ensure the required safety.

    Keywords: Quarry rubble mine, Geotechnical monitoring, Slide software, Slope stability analysis, Safety factor
  • Morteza Javadi *, Mohammad Dadrasi Abi Bigloo Pages 19-34
    In this paper, the determination of equivalent elastic properties of fractured rock masses has been studied using discontinuous numerical method. For this purpose, the discontinuous media of the jointed rock mass with different jointing patterns (including one horizontal joint set, one vertical joint set, two perpendicular horizontal and vertical joint sets, and two non-orthogonal joint sets) were modeled in UDEC software and the induced strain were calculated. Then, the elastic properties of rock mass were calculated by inserting strains obtained from numerical methods into compliance matrixes. In order to verify this procedure, the results of back calculated elastic properties of rock mass from numerical models were compared with those obtained from analytical solutions. Finally, the method of back calculated elastic properties of rock mass from numerical models was applied for confining stress boundary condition (the case without analytical solutions) under different rotation angle of discontinuities and scales. The results of this study show that there is a good consistency between the back calculated elastic properties of rock mass from numerical models and analytical solution; where the relative error is about 4% to 6% for most of the cases. This consistency indicates the accuracy of back calculated elastic properties of rock mass from numerical models and this method can be applied for other cases especially those without analytical solution. Application of this method for rock mass under confining stress (the case without analytical solution) indicates that the elastic properties highly depend to rotation angle.
    Keywords: Elastic properties of rock mass, Discontinuous numerical modeling, Analytical Solutions, Anisotropy, UDEC
  • Negar Soodmand *, Mohammadreza Gheitanchi, Soheila Buzari Pages 35-45
    Green's empirical function method has been used to simulate the strong motion of the Damavand earthquake. One of the conventional methods of simulation to produce strong ground motion is the use of aftershocks and foreshocks of large earthquakes using the empirical Green's function method; As a result, the ground motion simulation algorithm based on Green's empirical function, presented by Hutchings and Wu (1990), has been used to simulate the Damavand earthquake waveform.On 02/18/2019, an earthquake with a magnitude of 5 occurred in Damavand, located in Tehran province. In this study, with the aim of estimating the parameters of the source and the mode of fracture in this earthquake, the empirical Green's function method has been used to simulate the powerful movement of the earth. To simulate the main earthquake, a foreshock with a magnitude of 2.9 near the center of the main earthquake, as well as aftershocks with a magnitude of 3.9 and 4.1 recorded at the Masha and Rodhen accelerometer stations, have been considered as experimental Green's function. The length and width of the fracture in this earthquake are 2 and 3 km, respectively, in the direction of extension and slope. Calculations show that the direction, slope and tilt of the fault that caused the earthquake were 196, 76 and 156.5 degrees, respectively. The focal mechanism of this earthquake is of reverse type with strike-slip component, which is consistent with the mechanism of earthquakes in this area.
    Keywords: Damavand, Simulation, Strong ground motion, empirical Green', s function
  • Hadi Fattahi *, Fateme Jiryaee Pages 47-60

    The deformation modulus indicates the degree of deformability of the rock mass in response to any loading and unloading, and it is important because it plays a role in the design of most underground structures. Estimation of this parameter on site is usually done with the help of two tests of plate loading and dilatometer, which is associated with spending a lot of money and time. In addition, due to the presence of discontinuities and cracks in the rock mass, laboratory tests on core samples also face errors. Today, to define a relationship between a parameter and its dependent parameters and to build a model to estimate or predict the chosen parameter, a variety of computational intelligence methods are used, and of course, they also provide favorable results. The purpose of this research is to use these types of algorithms in order to create an efficient model for predicting the deformation modulus on a database. In this regard, the performance of three models created by artificial neural network, K-nearest neighbor and random forest methods have been evaluated with the Orange software. The results showed that the artificial neural network model has the best performance and accuracy with RMSE=0.116 and MAE=0.094. Also, the sensitivity analysis of the input parameters shows that the RMR system is considered as an important and effective parameter.

    Keywords: Rock mass, Deformation modulus, Artificial Neural Network, Sensitivity analysis, Orange software
  • Mojtaba Heidari *, Seddighe Zalaghaie, MohammadReza Nikudel, Asghar Seif Pages 61-73

    The current study evaluates ordinal logistic regression (OLR) for assessing collapse sensitivity classes of loess soils. Collapse sensitivity (Is) is the critical parameter to predict pseudokarst sinkholes occurrence in Golestan Province in northeastern Iran. A database containing 62 records of soil's physical and mechanical properties is used in this study. By performing oedometer tests, the parameters of collapse coefficient, the time required for 90% settlement (T90%), and collapse sensitivity were determined. To gather this goal, a database was prepared based on experimental datasets, consisting of ten inputs (grain size analysis, porosity, initial water content, precipitation, climate, liquid limit, calcium carbonate, vegetation, and degree of soil saturation) and one output (collapse sensitivity classes). This task is complex due to the difficulty of preparing and carrying out such experiments in a laboratory. Using OLR, the probability of soils being placed in classes with severe, moderately severe, moderately, and slight sensitivity was estimated. This study showed that the OLR method could correctly distinguish more than 70% of different categories. Experimental data obtained from Semnan, Sarakhs, and Mashhad areas, has shown the accuracy of the proposed OLR model.

    Keywords: collapse sensitivity, ordinal logistic regression model, Loess, Golestan province
  • Masoud Amelsakhi *, Fateme Sheshpari Pages 75-88
    Energy pile is dual purpose foundation that transfers structural loads and also transforms energy. They act as heat exchanger in addition to transferring loads to underneath earth layers. The change in temperature along energy piles, resulting from their employment in heat exchange operations, causes axial displacements, thermally induced axial stresses and changes in mobilized shaft resistance which may have possible effects on their behavior. To investigate the effects of soils on energy pile, in present study a two dimensional (2D), axisymmetric numerical model for the energy piles has been created using finite element method base on the field test. The main purpose of this study is investigating energy pile response in various soils. This was performed by considering some different hypothetical layers with the bedrock under them and their results which included displacement, strain and stresses induced by thermal load compared with four layered soil experimental data. The results showed that soil properties have important effect on the response of energy pile. Also temperature affects pile reactions. e results showed that soil properties have important effect on the response of energy pile. Also temperature affects pile reactions. Obtained results show that displacements, stresses and strains in layered soils are between the displacements, stresses and strains obtained in homogeneous soil layers. The results show that the soil stiffness increases, the strains decreases
    Keywords: Geothermal Pile, Finite Element, COMSOL, Renewable Energy, pile response
  • Hossein Mohammadzadeh *, Vahid Naseri Hesar, Behnam Rahimi Pages 89-104

    Nowdays, many dams are building in karstic areas, and usually due to the complex hydrogeology of karst areas, the sealing of these dams are more difficult, longer and expensive than other dams, and the possibility of water leakage from them is higher. Therefore, it is necessary to investigate the role of karst development in the dams’ sites. The Abivard dam is an earthen type with a clay core, with a height of 51 m and a lake volume of 43 MCM, near Ilanjogh village. The emergence of downstream springs in calcareousness Kalat formation, after temporary dewatering of Abivard dam, the development of karst due to the outflow of water is considered as the most important problem of the dam. In this article, the development of karst in the area and dam site were investigated by carrying out the geological, structural geology, geotechnical permeability and analysis hierarchy process (AHP) studies. The results show that about 2.4 % of the the Abivard dam area (680 km2) has a high potential of karst development and there is water leakage and water escape from the Kalat formation on the right hand side and in under the dam, but still karst is not well developed. According to the prepared structural-conceptual model for the dam and the location of the dam reservoir relative to the Kalat formation layering slope, which is parallel to the sothern limb of Abivard syncline, there is a possibility of karst development in the dam site.

    Keywords: Karst dams, Abivard dam, structural geology, Geotechnics, AHP