فهرست مطالب

نشریه زمین شناسی مهندسی ایران
سال هفدهم شماره 2 (تابستان 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/06/29
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مسعود عامل سخی*، محمدامین محمد ابراهیمی، روح اللله بختیاری دوست صفحات 1-14

    وجود مقادیر بسیار زیاد لاستیکهای فرسوده نیاز به نگرش زیست محیطی در خصوص این مواد بازیافتی را بسیار حائز اهمیت می کند. در این مقاله، با استفاده از اطلاعات موجود در مورد ویژگی های مخلوط خاک ماسه ای و تراشه های لاستیک با نسبت های حجمی 15 و 30 درصد مبتنی بر نتایج آزمایشگاهی برش مستقیم بزرگ 30 *30 سانتیمتر، رفتار دیوار سپری با ارتفاع های متفاوت و تحت اثرات افزایش عمق لایه ی مسلح شده در خاکریز، با استفاده از نرم افزار اجزای محدود PLAXIS بررسی شده است. در این تحقیق، ارتفاعهای 6، 9 و 12 متر سپری، ضخامتهای کل ارتفاع پشت سپری، دوسوم و نیز یک سوم ارتفاع سپریبا استفاده از لایه مسلح به تراشه لاستیک فرسوده مورد مطالعه قرار گرفتند و همچنین درصدهای 15 و 30 تراشه لاستیک به عنوان متغیر، مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج تحلیلهای عددی نشان می دهند که استفاده از مخلوط ماسه و تراشه ی لاستیک به عنوان خاکریز، در مقایسه با حالت ماسه سست، منجر به کاهش جابجایی جانبی و لنگر خمشی در سپری می شود. استفاده از این مصالح دورریز و ارزان قیمت در مخلوط با ماسه، علاوه بر کمک به حل مشکل زیست محیطی دفع این آلاینده زیست محیطی، باعث می شود که نیروی مهارهای مورد استفاده در سیستم سپری نیز کاهش یابد. همچنین با افزایش ضخامت لایه ی مسلح، به گونه ای که تمام خاکریز، مسلح به تراشه های لاستیک باشد، تغییر مکان جانبی و لنگر خمشی سپری کاهش بیشتری یافته است که به وضوح اثر مثبت استفاده از ماسه مسلح به تراشه لاستیکهای فرسوده را در پروژه های ژئوتکنیکی نشان می دهد.

    کلیدواژگان: سپری، تراشه لاستیک، لنگر خمشی، جابجایی جانبی، نشست
  • حمیدرضا شاهینی فر*، امین باغانی، امین ستائی مختاری، عماد مومن روانبخش صفحات 15-28

    زمین لرزه ها پتانسیل ایجاد ویرانی های گسترده را دارند، به ویژه در مناطق شهری که زیرساخت ها و تراکم جمعیت زیاد است. برای کاهش تاثیر زلزله، درک و تحلیل آسیب پذیری لرزه ای شهری بسیار مهم است. پهنه بندی خطر زلزله نقش مهمی در ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای شهری دارد. با تقسیم یک منطقه به مناطق مختلف بر اساس سطح خطر زلزله، مقامات می توانند منابع را اولویت بندی کرده و اقدامات کاهش هدفمند را اجرا کنند. در این راستا ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای مناطق مختلف شهر شیراز مورد مطالعه قرار گرفته است.پژوهش حاضر به لحاظ هدف از نوع کاربردی بوده و بررسی در آن به روش توصیفی - تحلیلی انجام شده است. به منظور نیل به اهداف پژوهش ابتدا معیارهای موثر در آسیب پذیری بافت های شهری در برابر زلزله (عوامل کالبدی و فیزیکی، عوامل محیطی و مورفولوژی زمین، دسترسی به مراکز امدادی و درمانی و همجواری با تاسیسات خطرزا) شناسایی گردیده، سپس با بهره گیری از مدل تحلیل شبکه ای ANP و نرم افزار آن، ارزش و اهمیت هر یک از معیارها تعیین شده، در مرحله بعد نتایج حاصل از فرآیند تحلیل شبکه ای با 4 معیار و21 زیر معیار تلفیق و نقشه میزان آسیب پذیری بافت های شهری در مناطق شهری شیراز تهیه گردیده است. نتایج تحقیق نشان داده که از میان معیارهای تاثیرگذار عوامل کالبدی و فیزیکی بیشترین امتیاز را دریافت کرده است و مناطق شهری مرکزی و جنوب غربی بیشترین آسیب پذیری را در شهر شیراز در مقابل زلزله را دارند.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری، فرایند تحلیل شبکه، سیستم اطلاعات جغرافیایی، زمین لرزه، کلانشهر شیراز
  • پیام عشقی، محمد آزادی*، هادی احمدی صفحات 29-46

    در مهندسی ژئوتکنیک استفاده از مواد افزودنی جهت بهسازی خاک ها بسیار حایز اهمیت است. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیرات دما و نانو مگنتیت بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک رسی می باشد. درصدهای انتخاب شده برای نانو مگنتیت بصورت 0، 0.5، 1، 1.5 و 2 درصد در شرایط عمل آوری استاندارد (1، 28 و 90 روزه) و تحت دماهای مختلف (3روزه در دماهای 20، 40 و 60 درجه سانتی گراد) می باشد که در ادامه جهت ارزیابی مشخصات فیزیکی و مکانیکی نمونه ها از آزمایش های حدود اتربرگ، تراکم استاندارد، مقاومت فشاری محصور نشده، برش مستقیم و سرعت عبور امواج فراصوت استفاده شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که با افزودن 1 درصد نانو مگنتیت به خاک رسی در دمای 60 درجه سانتی گراد حدود 155 درصد مقاومت فشاری تک محوری خاک رسی افزایش یافته و در ادامه با توجه به انجام آزمایش برش مستقیم مشاهده می شود پارامترهای چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی به ترتیب 115 و 77 درصد نیز افزایش داشته است. همچنین سرعت عبور امواج فراصوت نیز در اثر افزودن 1 درصد نانو مگنتیت بیشترین مقدار را داشته که می تواند موید و مصداق نتایج حاصل برای آزمایش های مکانیکی باشد.

    کلیدواژگان: نانو مگنتیت، خاک رسی، خصوصیات فیزیکی، خصوصیات مکانیکی، دما
  • سید امیراسعد فاطمی*، محمدجواد آذین فر، سهیل زارع مطلق، امین چمنی صفحات 47-61

    تولید سودآور سنگ ساختمانی به ابعاد بلوک استخراجی بستگی دارد. شناسایی و مدلسازی ناپیوستگی ها و نقش آنها در استخراج بهینه و ناپایداری و لغزش بلوکها پارامترهای مهم در تعیین ابعاد بلوک های استخراجی هستند. شکل و حجم زیربلوک توسط الگوی سه بعدی سیستم ناپیوستگی کنترل می شود. عدم توجه به این موضوع در معادن سنگ ساختمانی، مشکلاتی نظیر خردشدگی شدید بلوک های سنگی و بازدهی پایین استخراج را به دنبال دارد. در این تحقیق یک رویکرد بهینه سازی استخراج برای معادن سنگ ساختمانی استفاده شده است. با برداشت ناپیوستگی های موجود در توده سنگ و انتخاب راستاهای مختلف برای جبهه کار، مدل بلوکی سه بعدی ساخته شد. برای هر کدام از راستاها تعداد و حجم زیر بلوک های استخراجی محاسبه شد. بلوک هایی با حجم کمتر از دو مترمکعب باطله در نظر گرفته و بر اساس آن، برای هرکدام از امتداد ها، درصد بازیابی محاسبه شد. بر اساس نتایج بدست آمده از مدلسازی، امتداد آزیموت 15 درجه امتداد با بیشترین حجم بلوکهای اقتصادی به عنوان راستای بهینه پیشنهاد شد. همچنین برای جهت بهینه، تحلیل پایداری دیواره های معدن با توجه به موقعیت فضایی درزه ها انجام شد که احتمال لغزش های صفحه ای و واژگونی وجود نداشت اما رخداد لغزش گوه ای محتمل بود. تحلیل سینماتیکی پایداری نشان داد که احتمال این لغزش در امتدادهای دیگر نیز وجود دارد که با توجه به درزه داری توده سنگ قابل انتظار بود. بنابراین راستا با بیشترین درصد بازیابی با در نظر گرفتن ایمنی لغزش گوه ای برای طرح استخراچ معدن پیشنهاد شد.

    کلیدواژگان: گسیختگی ساختاری، سنگ ساختمانی، استخراج بهینه، امتداد جبهه کار
  • محمدرضا ارجمند*، عباس کنگی، ناصر حافظی مقدس صفحات 63-74
    دشت مشهد در یک موقعیت ساختاری ویژه و تحت تاثیر عملکرد مجموعه ای از گسلهای فعال حاشیه شمالی رشته کوه بینالود و حاشیه جنوبی رشته کوه کپه داغ گرفته است. از سویی دیگر عملکرد گسلهای فعال اصلی و پنهان در دوره کواترنری می توانند ویژگی های زمین شناسی منطقه از قبیل عمق سنگ بستر ، ضخامت ، گسترش ، جنس و نوع ذرات تشکیل دهنده آبرفت منطقه را تحت تاثیر خود قرار دهند. بررسی داده های حاصل از حفاری چاه های آب در دشت مشهد نشان می دهد که ضخامت آبخوان آبرفتی در فواصل خیلی کم نیز ، تحت تاثیر گسلهای پنهان در دشت دچار تغییرات ناگهانی شده است. در مطالعه حاضر براساس داده های حاصل از حفاری چاه های اکتشافی و بهره برداری که به سنگ کف برخورد نموده اند و مطالعات ژئوالکتریک حاضر که در این نحقیق انجام شده است ، نقشه هم ضخامت آبرفت مناطق جنوبی دشت مشهد که به لحاظ آبدهی نیز از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد تهیه شده و موقعیت گسلهای پنهان در دشت مشخص شده است. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشانگر آن است که گسل های اصلی در لبه جنوبی دشت مشهد خصوصا گسل جنوب چناران و قطعه گسلی سوران ، نقش به سزایی در تغییرات ناگهانی عمق و جنس سنگ بستر دشت ، ضخامت و بافت ذرات تشکیل دهنده آبرفت منطقه داشته است .
    کلیدواژگان: دشت مشهد، گسل های پنهان، ضخامت آبرفت، مطالعات ژئوالکتریک
  • آسیه حمیدی، جان. پ. هریسون، ناصر حافظی مقدس*، ایرج رحمانی، محمد غفوری صفحات 75-93

    پیش بینی دوام بلندمدت سنگ در ساخت سازه های دریایی برای عملکرد ایمن آنها حیاتی است. با این که چنین سازه هایی بیش از 100 سال استفاده می شوند، پیش بینی دوام همچنان چالش برانگیز است. این مقاله، کاربرد مدل های ماشین لرنینگ در پیش بینی ها دوتم را بررسی می کند.در این تحقیق، خواص مهندسی سنگ های رسوبی و آذرین که در ساخت 35 موج شکن توده سنگی در سواحل ایران، شامل دریای خزر، دریای عمان و خلیج فارس به کار رفته اند، با انجام آزمون های آزمایشگاهی تهیه گردید. داده های مهندسی شامل مقاومت فشاری تکمحوری، مقاومت بار نقطه ای، مقاومت کششی برزیلی، ارزش ضربه ای و ارزش فشاری، سایش لس آنجلس، تخلخل، سرعت موج التراسونیک، دانسیته، سلامت سولفات سدیم و داده های شاخص دوام است.در تجزیه و تحلیل داده از چهار مدل ماشین لرنینگ نظارت شده شامل جنگل های تصادفی (RF)، ماشین بردار پشتیبان (SV)، افزایش گرادیان (GB) و k نزدیک ترین همسایه (KN) برای پیش بینی شاخص دوام استفاده شد. عملکرد مدل با استفاده از میزان خطای میانگین مطلق (RMSE) و ضریب تعیین (R2) ارزیابی شد. نتایج نشان می دهد مدل جنگل تصادفی (RF) بهترین عملکرد را داشته است، به ویژه برای هر دو نوع سنگ آذرین در وضعیت اشباع و خشک، مدل RF خطاهای پیش بینی کمتر از ±0.6٪ ایجاد کرد و R2 پنج رقم معنادار برابر یک بود، که نشان دهنده پایداری و عملکرد عالی الگوریتم RF در مقابل داده های نویزی و نقاط دورافتاده است.داده های جدید به بهترین درک رفتار مهندسی سنگ و دوام در کاربردهای مهندسی کمک می کنند. همچنین، تحلیل مبتنی بر ماشین لرنینگ به افزایش دقت تصمیم گیری و بهبود فرآیند طراحی کمک می کند.

    کلیدواژگان: موج شکن، مقاومت دوام بلندمدت، ماشین لرنینگ نظارت شده، پارامترهای مهندسی سنگ، مدل جنگل های تصادفی
|
  • Masoud Amelsakhi *, Mohammadamin Mohammad Ebrahimi, Rouhollah Bakhtiari Doost Pages 1-14

    Due to the widespread problem of excavation in urban and non-urban constructions, the importance of stabilization of excavations and walls is felt more. One of the methods used in this matter is the use of steel sheet pile walls. When using steel sheet pile wall, the soil in and around the site may be of weak soil type for backfill, so it is necessary to strengthen this soil by using different methods. In this research, using the available information about the characteristics of the mixture of sandy soil and tire chips with volume ratios of 15 and 30%, the behavior of the sheet pile wall with different heights, under the effects of increasing the depth of the reinforced layer in the backfill, with The use of PLAXIS finite element software is investigated. The results show that the use of a mixture of sand and tire chips in the backfill part of the wall instead of full sand backfill leads to a reduction in the lateral displacement and the bending moment of the sheet pile. Also, the anchor force decreases. In this case, the settlement, increases to a small amount. Also, by increasing the depth of the reinforced layer, so that the entire backfill is reinforced with tire chips, the lateral displacement and bending moment of the sheet pile is reduced.

    Keywords: Sheet Pile, Tire Shred, Bending Moment, Lateral Displacement, Settlement
  • Hamidreza Shahinifar *, Amin Baghani, Amin Sataei Mokhtari, Emad Moamen Ravanbakhsh Pages 15-28

    Earthquakes have the potential to cause widespread destruction, especially in urban areas with high infrastructure and population density. Understanding and analyzing urban earthquake vulnerability is crucial for reducing the impact of earthquakes. Earthquake hazard zoning plays a significant role in assessing urban earthquake vulnerability. By dividing a region into different zones based on earthquake hazard levels, authorities can prioritize resources and implement targeted mitigation measures. In this regard, the vulnerability assessment of different areas in the city of Shiraz has been studied. The present research is of a practical nature, and its investigation has been conducted using a descriptive-analytical method. In order to achieve the research objectives, the effective criteria for urban tissue vulnerability to earthquakes (physical and environmental factors, land morphology, access to emergency and medical centers, and proximity to hazardous facilities) were first identified. Then, using the Analytic Network Process (ANP) model and its software, the value and importance of each criterion were determined. In the next stage, the results of the network analysis process with 4 criteria and 21 sub-criteria were combined, and a map of the level of vulnerability of urban tissues in Shiraz was prepared. The research results indicate that among the influential criteria, physical and environmental factors received the highest score, and the central and southwestern urban areas have the highest vulnerability to earthquakes in the city of Shiraz.

    Keywords: Vulnerability, Network Analysis Process, Geographic Information System, Earthquake, Shiraz Metropolis
  • Payam Eshghi, Mohammad Azadi *, Hadi Ahmadi Pages 29-46

    In geotechnical engineering, using additives to improve soils is very important. This research aims to investigate the effects of Temperature and nano-magnetite on the physical and mechanical properties of clayey soil. The selected percentages for nano-magnetite as 0. 0.5, 1, 1.5, and 2% in standard curing conditions (1, 28, and 90 days) and under different temperatures (3 days at 20, 40, and 60oC) to evaluate the physical and mechanical characteristics of the samples, atterberg limits, standard compaction, unconfined compressive strength (UCS), direct shear test (DST), and ultrasonic pulse velocity (UPV) were used. The results of this research show that by adding 1% of nano-magnetite to clayey soil at a temperature of 60oC, the UCS of clayey soil increased by about 175%, and further, according to the DST, it can be seen that the parameters of cohesion and Internal friction angle have increased by 115% and 77% respectively. Also, the UPV was the highest due to the addition of 1% nano-magnetite, which can confirm the results obtained for mechanical tests.

    Keywords: Nano-Magnetite, Clayey Soil, Physical Properties, Mechanical Properties, Temperature
  • Seyyed Amirasad Fatemi *, Mohamadjavad Azinfar, Soheil Zare Motlagh, Amin Chamani Pages 47-61

    Profitable production of decorative stone depends on the dimensions of the extractable block. Identifying, discontinuities modeling, their role in mining operation, instability and sliding of blocks are important parameters in mine design. The shape and volume of sub-blocks obtained from mine exploitation are challenging issues in mining operations, which are controlled by the three-dimensional model of the discontinuity. Failure to pay attention to this issue leads to many problems such as severe crushing of stone blocks and low extraction efficiency. In this research, an extraction optimization approach has been used for decorative stone mines. 3D block model was made for different directions of extraction working face. For each direction, the number and volume of sub-blocks were calculated. Blocks with a volume of less than 2 cubic meter were considered as waste and the percentage of recovery was calculated. Face alignment with azimuth of 15 degrees that led to the largest volume blocks production was suggested as the optimal face direction. Stability analysis of the face was done. There was no possibility of plane and toppling sliding, but there was a possibility of wedge sliding. The stability analysis showed that there is a possibility of wedge slide in other stretches as well, which was expected due to the jointing of the rock mass. Therefore, the face direction with the highest percentage of recovery, considering the safety of wedge failure, was suggested for the mine extraction plan.

    Keywords: Structural Joint, Decorative Stone, Optimal Extraction, Working Face Alignment
  • Mohammadreza Arjmand *, Abbas Kangi, Neser Hafezi-Moghaddas Pages 63-74
    Mashhad plain is affected by a series of active faults in the northern margin of the binalood and the kopehe-Dagh mountain ranges. The activity of these faults forms the morphology of the stepped bedrock of the plain. Besides, the faults activities in the Quaternary period are the main effective parameters in the aquifer thickness and depth of bedrock in Mashhad plain.The investigation of data from drilling wells in Mashhad plain shows that the thickness of alluvial aquifer at very low intervals has been also changed abruptly under the influence of hidden faults in the plain. In the present study, due to the gathered data from exploration wells reaching the bedrock and geoelectric studies, iso-alluvial thickness curves from southern parts of Mashhad plain (which are important in terms of discharge) have been provided. Also the location of hidden faults in the plain has been determined. The results of this research indicate that the main fault in southern parts of Mashhad plain (especially Souran and S.chenaran faults) have a major effect in sudden changes in depth and the kind of bedrock, alluvial thickness and the texture of alluvial particles in Mashhad plain.
    Keywords: Mashhad Plain, Cuttings, Aquifer Thickness, Geoelectric Researches
  • Asieh Hamidi, John. P. Harrison, Naser Hafezi Moghads *, Iraj Rahmani, Mohammad Ghafoori Pages 75-93

    Predicting the long-term durability of rock in the construction of breakwaters is crucial for their safe and economic operation, but remains challenging. Here, we report on the application of Machine Learning models to such prediction. We developed a database of physical and mechanical properties of rocks from 35 rubble mound breakwaters on the Caspian Sea, Oman Sea and Persian Gulf coastlines of Iran. Properties include uniaxial compressive strength, point load strength, Brazilian tensile strength, aggregate impact and aggregate crushing values, Los Angeles abrasion, porosity, ultrasonic wave velocity, density, sodium sulfate soundness and slake durability index, together with petrophysical data. These data were analysed using the four supervised machine learning (ML) models of random forest (RF), support vector (SV) machine, gradient boost (GB) and k nearest (KN) neighbor. Model performance was assessed using RMSE computed using predicted and measured values of slake durability, and R2 of the linear regression of the predicted and measured slake durability values. The results indicate that the random forest (RF) models perform best, especially for igneous rocks: for both saturated and oven dry igneous rocks the RF model produced prediction errors of under ±0.6%, and R2 was unity to five significant figures. We conclude that ML techniques are robust methods for predicting the slake durability resistance of rock material used in the construction of breakwaters.

    Keywords: Breakwaters, Long-Term Durability Resistance, Rock Property Database, Supervised Machine Learning, Random Forest Model