فهرست مطالب

مجله زمین شناسی مهندسی
سال شانزدهم شماره 3 (پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/29
  • تعداد عناوین: 5
|
  • کمال گنجعلی پور*، محمود فاطمی عقدا، کمال نبی اللهی صفحات 1-15

    روش های الکترومغناطیس در ژئوفیزیک کاربردی به سرعت در حال پیشرفت هستند. از زمانی که روش بازتاب سنجی در حوزه زمان برای امواج رادار هدایت شده (TDR) رشد کرده است استفاده از آن منجر به کاربرد خلاقانه و مقایسه آن با سایر روش های اندازه گیری قبلی شده است. یک سیستم TDR از یک دریافت کننده و تولید کننده موج رادار (الکترومغناطیس)، یک خط انتقال و موج بر تشکیل شده است. پالس الکترومغناطیس تولید شده از درون کابل هادی به سمت موج بر حرکت می کند و از طریق موج بر وارد محیط تحت آزمایش می شود هدف از این تحقیق این است که با انجام آزمون هایی بر روی کابل های مخابراتی دو رشته ای به عنوان سنسور TDR، توانایی و دقت روش بازتاب سنجی زمان در تشخیص موقعیت های نشت مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این تحقیق کابل دو رشته ای در زیر مصالح رس گراولی GC مدفون شد و با افزایش درصد رطوبت خاک به صورت پله ای در دو نقطه، حساسیت روش TDR نسبت تغییرات رطوبت در اطراف کابل، مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس شکل موج های TDR نقاط تغییرات ثابت انعکاس در فاصله های 9-9/5 و 4/5 متری قرار دارد که کاملا با فاصله واقعی نقاط آزمایش انطباق دارد. در این پژوهش از دستگاه رطوبت سنج TDR ساخت شرکت soil moisture مدل6050 x1  استفاده شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که روش TDR توانایی آن را دارد به عنوان یک سیستم مانیتورینگ برای تشخیص محل نشت در سدها، دایک ها و سایر سازه های ژئوتکنیکی به کار برده شود.

    کلیدواژگان: بازتاب سنجی دامنه زمان، پالسTDR، کابل دو رشته ای، نشت
  • محمد فتح اللهی*، حبیب رحیمی منبر، غلامرضا شعاعی صفحات 16-41

    پارامترهای مقاومت برشی، پارامترهای مهمی برای ارزیابی پایداری سازه های مهندسی هستند که محاسبه آن ها با روش های مرسوم نیازمند هزینه و زمان زیادی می باشد. در این پژوهش با استفاده از آزمایش های اولیه ژئوتکنیک مانند دانه بندی، حدود آتربرگ و آزمایش تک محوره و به کارگیری هوش مصنوعی، بدون انجام تست های پیچیده تر، زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی خاک محاسبه شد. به این منظور از نمونه های دست نخورده از 14 گمانه در بندرعباس که بر روی آن ها آزمایش های اولیه ی ژئوتکنیک و برش مستقیم انجام گرفته بود، انتخاب و برای آموزش شبکه ی عصبی استفاده شدند. در این پژوهش تعداد 195 شبکه در حالت های مختلف آموزش داده شد. به منظور دستیابی به بهترین عملکرد، شبکه های عصبی پیش خور ابتدا در حالت تک لایه و دو لایه با تعداد نورون های لایه میانی پایین آموزش داده شدند و تابع TRAIN BR به دلیل بالا بودن نسبت R (R=0/97) انتخاب و سپس با افزودن لایه های میانی به 3، 4 و 5 لایه با تعداد نورون های لایه میانی (50، 40، 30، 20 و 10) نورون شبکه های عصبی آموزش داده شدند. نتایج نشان داد شبکه ی MLP چهار لایه بهترین نتایج را نشان می دهد، برای این حالت R آموزش 1، R تست 0/90 و R کل 0/98 می باشد. در نهایت به منظور صحت سنجی شبکه ی عصبی، تعداد 15 نمونه انتخاب و پارامترهای ورودی شبکه در حالات بهینه 2، 3 و 4 لایه آموزش داده و خروجی شبکه ارزیابی شد. برای پیش بینی چسبندگی، شبکه عصبی در حالت 4 لایه (0/99 =R2) و برای زاویه اصطکاک، شبکه های 2، 3 و 4 لایه (0/99 =R2) بهترین خروجی را داشتند.

    کلیدواژگان: بندر عباس، پیش بینی پارامترهای ژئوتکنیکی، شبکه عصبی
  • مسعود عامل سخی*، آرش ابراهیمی صفحات 42-56

    این پژوهش یک مطالعه آزمایشگاهی به منظور بهبود خواص ژئوتکنیکی خاک ریزدانه رسی است. بدین منظور از خاکستر پسماند کشاورزی نظیر باگاس نیشکر، پوسته برنج و پوسته بادام درختی استفاده شده است. در این راستا، به بررسی اثر استفاده از خاکستر الیاف مذکور با درصدهای وزنی 4، 8 و 12 بر روی خاک ریزدانه رسی پرداخته شده است. نتایج آزمایش تراکم حاکی از آن است این افزودنی ها به ٬طور کلی باعث افزایش درصد رطوبت بهینه خاک می ٬شود. نتایج نشان داد که حداکثر درصد رطوبت بهینه برای نمونه٬ های ساخته شده با 12 درصد خاکستر رخ می دهد. همچنین بر اساس نتایج آزمایش تک محوری، افزودنی٬ های مورد بررسی موجب افزایش مقاومت تک محوری خاک شده٬ اند؛ نمونه٬ های ساخته شده با 12 درصد خاکستر دارای بیشترین تاثیر بودند به طوری که افزودن 12 درصد خاکستر باگاس نیشکر مقاومت تک محوری خاک را 117 درصد افزایش داد و افزودن 12 درصد خاکستر پوسته برنج و خاکستر پوسته بادام درختی نیز مقاومت تک محوری خاک را به ترتیب 89 و 80 درصد افزایش دادند.

    کلیدواژگان: خاکستر باگاس، خاکستر پوسته برنج، خاکستر پوسته بادام، آزمایش تراکم، مقاومت فشاری محصور نشده
  • آرمین عظیمی نژاد*، امید مخدوم، پنام زرفام، عبدالرضا سروقد مقدم صفحات 57-86

    در اکثر آیین نامه های لرزه ای کنونی، سختی و مقاومت المان های مقاوم در برابر زلزله مستقل در نظر گرفته شده به گونه ای که تغییر مقاومت المان ها منجر به تغییر در سختی المان ها نخواهد شد. مطالعات اخیر نشان می دهد که سختی و مقاومت  این المان ها وابسته بوده و لذا نحوه محاسبه این پارامترها و آرایش مراکز جرم، سختی و مقاومت می تواند در تعیین پاسخ٬ های لرزه ای موثر باشد. در این تحقیق سه گروه طراحی ساختمان ٬های پنج طبقه و نه طبقه شامل مدل طراحی مبتنی بر آیین نامه لرزه ای ASCE/SEI 07-22، مدل بالانس-25% و مدل متقارن مقاومتی با خروج از مرکزیت تسلیم نرمال شده (ed/A) 0 تا 15% به همراه یک مدل متقارن به کمک آنالیزهای استاتیکی غیرخطی و دینامیکی فزاینده غیرخطی مورد محاسبه و ارزیابی قرارگرفتند. نتایج نشان داد متوسط میانه شتاب طیفی در سطح عملکردی فرو ریزش در مدل بالانس-25% و مدل متقارن مقاومتی نسبت به مدل طراحی مبتنی بر آیین نامه ASCE/SEI 07-22 ، حدودا 18% افزایش داشته است که این افزایش به معنی ایمن بودن مدل های بالانس-25% و متقارن مقاومتی در مقایسه با مدل طراحی آیین نامه است. ضمنا متوسط نسبت حداکثر چرخش سقف ها و حداکثر دریفت جابجایی طبقات در سطح عملکردی فرو ریزش در مدل بالانس-25% و مدل متقارن مقاومتی نسبت به مدل طراحی آیین نامه ASCE/SEI 07-22  به ترتیب منجر به کاهش 100درصدی و 12درصدی شده است. لذا با توجه به نتایج فوق استنباط گردید که مدل طراحی مبتنی بر آیین نامه از پایین ترین و مدل های بالانس-25% و متقارن مقاومتی از بالاترین عملکرد لرزه ای دینامیکی برخوردار هستند.

    کلیدواژگان: تحلیل دینامیکی فزاینده غیرخطی، جابجایی تسلیم، ساختمان نامتقارن، مدل آیین نامه، مدل بالانس
  • مهدی بشاورد*، آرش ادیب، سید محمد اشرفی صفحات 87-107

    خشکسالی ٬های ناشی از کمبود بارش و افزایش مصرف آب در سراسر جهان در حال افزایش است و از تبعات آن اثرات نامطلوب اقتصادی و زیست محیطی است. اثرات نامطلوب را می ٬توان با استفاده از الگوهای بهره٬ برداری بهینه و استفاده از قوانین جیره٬ بندی در دوره٬ های خشکسالی کاهش داد. در این روش ٬ها با وجود امکان تامین کل نیاز، گاهی تنها قسمتی از آن تامین می ٬شود؛ این عمل موجب ذخیره آب و پذیرش یک کمبود کوچک در بازه زمانی جاری برای کاهش کمبودهای شدید در آینده می ٬شود. این پژوهش یک مطالعه موردی برای تعیین منحنی٬ های فرمان بهره٬ برداری از سد جره و بررسی تاثیر بهره٬ برداری از سد با دو سیاست بهره٬ برداری استاندارد (SOP) و جیره٬ بندی بر شاخص ٬های خشکسالی پایین دست است؛ که تاکنون از این نظر بررسی نشده است. به این منظور از طریق اتصال یک مدل بهینه ٬ساز الگوریتم ژنتیک به یک مدل شبیه٬ ساز، مقادیر بهینه منحنی٬ های فرمان و ضرایب جیره٬ بندی براساس داده٬ های تاریخی جریان ورودی به مخزن مطالعه شد و کارایی مدل در سیستم منابع آب رودخانه الله ارزیابی گردید. همچنین شاخص خشکسالی SDI، عملکرد SOP و مدل جیره٬ بندی در دوره پایه از طریق محاسبه مقدار تابع هدف یا شاخص اصلاح شده کمبود (MSI) و شاخص٬ های اعتمادپذیری، آسیب٬ پذیری و برگشت ٬پذیری، بررسی شد. نتایج نشان داد که با استفاده از مدل جیره٬ بندی، تابع MSI نسبت به SOP در دوره مورد نظر 41 درصد بهبود یافته است. همچنین با اجرای سیاست جیره٬ بندی، آسیب ٬پذیری سیستم نسبت به روش SOP به مراتب بهبود یافته و از 64 به 26 درصد رسیده است.

    کلیدواژگان: بهره برداری از مخزن سد، بهینه سازی، جیره بندی، خشکسالی، شبیه سازی، منحنی فرمان
|
  • Kamal Ganjalipour*, Mahmoud Fatemi Aghda, Kamal Nabiollhi Pages 1-15

    Electromagnetic methods in applied geophysics are advancing rapidly. Since the TDR system has grown, its use has led to innovative applications and comparisons with other previous measurement methods. A TDR system consists of a radar (electromagnetic) receiver and generator, a transmission line, and a waveguide. The electromagnetic pulse generated from inside the conductor cable moves towards the waveguide and is tested through the waveguide into the environment under test. In the last few years, the use of the TDR system to identify water leakage situations has been expanding. In this article, by performing tests on two-strand telecommunication cables as TDR sensors, the ability and accuracy of the time domain reflectometry method in detecting leakage situations has been evaluated. In this research, the two-stranded cable was buried under GC gravel clay material, and by increasing the percentage of soil moisture stepwise at two points, the sensitivity of the TDR method to the changes in moisture around the cable was investigated. Based on the TDR waveforms, the points of reflection coefficient changes are located at the distances of 9.5-9 and 4.5 meters, which is completely consistent with the actual distance of the test points. In this research, TDR moisture meter made by soil moisture company model 6050x1 was used. The results of this research show that the TDR method has the ability to be used as a monitoring system to detect leakage in dams, dikes and other geotechnical structures.

    Keywords: Double Strand Cable, leakage, TDR Pulse, Time Domain Reflectometry, TDR
  • Mohammad Fathollahy *, Habib Rahimi menbar, Gholamreza Shoaei Pages 16-41

    Shear strength parameters are important for assessing the stability of structures, and are costly to calculate using conventional methods. In this research, simple geotechnical techniques and artificial intelligence were used to calculate the angle of internal friction and soil cohesion without the need for more complex testing. To this end, intact samples from 14 boreholes in Bandar Abbas, which had undergone primary geotechnical testing and direct cutting, were selected and used to train neural networks. 195 networks were trained in in this research. To achieve the best performance, feedforward neural networks were first trained in single and double layer modes with a low number of neurons in the middle layer, and the TRAIN BR function was selected due to the high ratio of R (0.97). Then, by incorporating additional layers, the Median model was trained using configurations of 3, 4, and 5 layers, each with varying numbers of neurons in the intermediate layer (50, 40, 30, 20, and 10). The results show that the four-layer MLP network gives the best results, for this mode R training 1, the test R is 0.90 and the total R is 0.98. Finally, to validate the neural network, 15 samples were selected and the input parameters of the network were trained in the optimal states of 2, 3, and 4 layers, then the output of the network was evaluated. For cohesion prediction, the neural network in 4-layer mode (R2=0.99) and 2, 3 and 4-layer networks (R2=0.99) have the best output for the friction angle.

    Keywords: Bandar Abbas, Geotechnical parameters prediction, Neural network
  • Masoud Amelsakhi*, Arash Ebrahimi Pages 42-56

    This research is a laboratory study to improve the geotechnical properties of fine-grained soils. For this purpose, agricultural waste ash such as sugarcane bagasse, rice husk and almond husk have been used. In this regard, the effect of using ash of the mentioned fibers with at 4, 8 and 12 weight percentages on fine grain clay soils has been investigated. The compaction test results indicate that these additives generally increase the optimum soil moisture and the maximum optimum moisture was observed for the samples made with 12% ash. Also, based on the results of the unconfined compressive strength test, the studied additives have increased the uniaxial strength of the soil. The samples made with 12% ash were the most effective, so that the addition of 12% bagasse ash increased the soil resistance by 117%, and the addition of 12% rice husk ash and almond husk ash increased the soil resistance by 89, 80% respectively.

    Keywords: Bagasse Ash, Rice Husk Ash, Almond Husk Ash, Compaction Test, Unconfined Compression Test
  • Armin Aziminejad*, Omid Makhdoom, Panan Zarfam, Abolreza Sarvghad Moghadam Pages 57-86

    In most current seismic codes, the stiffness and strength of seismic members are considered to be independent, so that a change in the strength of the members does not result in a change in the stiffness of the members. Recent studies show that these parameters are interdependent. Therefore, the way these parameters are calculated and the arrangement of centers of mass, stiffness and strength can be effective in determining the seismic response. In this research, buildings with different levels of normalized yield eccentricity (ed/A) were designed according to the ASCE/SEI 07-22 seismic code (Code Design models) and compared with the Balance-25% and Symmetric Strength models. The results of the nonlinear static analysis and incremental dynamic analysis showed that the average spectral acceleration at the level of collapse in the Balance-25% and Symmetric Strength models increased by approximately 18% compared to the Code Design model. Therefore, these models are safer than the Code Design model. In addition, the average of the peak rotation of floors and the maximum inter-story drift at the collapse level in the Balance-25% and Symmetric Strength models has decreased by 100% and 12% respectively compared to the Code Design model. Therefore, the Code Design model had the lowest and the Balance-25% and Symmetric Strength models had the highest dynamic seismic performance.

    Keywords: Asymmetric Building, Balance Design Model, Code Design Model, IDA, Yield Displacement
  • Mahdi Beshavard*, Arash Adib, Seyed Mohammad Ashrafi Pages 87-107

    Droughts caused by precipitation deficits and increasing water consumption are intensifying worldwide, with negative economic and environmental consequences. The negative impacts can be mitigated by using optimized reservoir operation patterns and implementing rationing rules during droughts. These approaches involve meeting only a portion of total demand, allowing for water storage and accepting a small current deficit to mitigate severe future shortages. This research presents a case study to determine the operational command curves for Jareh Dam and to investigate the impact of reservoir operation under two management policies, Standard Operating Procedure (SOP) and rationing, on downstream drought indices, an aspect not previously studied. To achieve this, an optimization model coupled with a genetic algorithm was linked to a simulation model to determine the optimal values of command curves and rationing coefficients based on historical inflow data to the reservoir. The performance of the model was evaluated in the Allah River water resources system. In addition, the drought severity index (SDI), SOP performance, and rationing model performance during the base period were evaluated by calculating the objective function value or modified shortage index (MSI) and the resilience, vulnerability, and reversibility indices. The results showed that under the rationing model during the study period, the MSI value improved by 41% compared to the SOP method. In addition, the implementation of the rationing policy significantly improved the vulnerability of the system compared to the SOP method, reducing it from 64% to 26%.

    Keywords: Drought, Hedging, Optimization, Reservoir Operation, Rule Curve, Simulation