نشریه زمین شناسی مهندسی

---

سرعت موج برشی از مهم‌ترین پایۀ خصوصیات مهندسی خاک در ارتباط با مدول‌های برشی خاک است. در بسیاری از حالت‌ها تعیین سرعت موج برشی به‌وسیلۀ آزمایش‌های صحرایی ترجیح داده می‌شود که می‌توان آزمایش نفوذ استاندارد را مثال زد. عدم قطعیت در اندازه‌گیری و تخمین پارامترهای مؤثر همواره به‌عنوان یک مسئله مطرح است و روش‌های آماری گوناگونی برای در نظرگرفتن این عدم قطعیت ارائه شده است. در این مقاله یک روش نوین با تکیه بر بهینه‌سازی توان‌مند برای در نظر گرفتن اثر عدم قطعیت ارائه شده است. برای دست‌یابی به اهدف این روش یک مجموعه داده که مشتمل بر 326 داده منطقه آداپازاری ترکیه را از منابع معتبر گردآوری گردید. تکنیک استفاده شده در این تحقیق بر اساس مدل توان‌مند کم‌ترین مربعات خطا که یک مسئلۀ از نوع مخروطی درجه دوم است به‌کمک روش نقطه درونی حل می‌شود، است. با توجه به نرم فروبنیوس داده‌ها معیارعدم قطعیت معرفی گردیده و برای ضرایب ثابت روابط ارزیابی شد. در انتها نتایج مدل‌های جدید با روابط آماری متداول مقایسه شد و مزایا و امکانات مدل پیشنهادی برجسته گردید.

---

هدف از این پژوهش، توسعۀ مدلی هوشمند، برای تخمین سرعت موج برشی در سنگ آهک است. سرعت موج برشی، از مهم‌ترین پارامترهای دینامیکی سنگ است. با توجه به پیچیدگی ساختار سنگ، تعیین مستقیم این پارامتر مستلزم زمان، هزینه و دقت است. از طرفی برای تعیین غیرمستقیم آن، روابط دقیقی در دسترس نیست و بیش‌تر روابط،­ تجربی هستند. در این تحقیق سعی می‌شود با استفاده از مجموعه داده‌های چندین سد‌ در ایران، به‏کمک روش­ اَنفیس (سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی) و جِپ (GEP) مدل و رابطه­ای برای پیش­بینی سرعت موج برشی در سنگ آهک تهیه شود. در مجموع، از 170 دسته داده برای مدل­سازی استفاده شد. 136 دسته داده برای ساخت مدل هوشمند و 34 داده دیگر برای ارزیابی عمل‌کرد آن به‌کار گرفته شد. پارامترهایی مانند سرعت موج فشاری، چگالی و تخلخل به­عنوان پارامترهای ورودی در نظر گرفته شدند. در پیش­بینی­های صورت‏گرفته به‌این منظور، میزان ²R و RMSE برای مدل اَنفیس به­ترتیب 958/0 و 620/113 است. این مقادیر برای رابطۀ جِپ 928/0 و 006/110 است. با توجه به‌دقت این نتایج، می‏توان آن­ها را برای پیش­بینی سرعت موج برشی در مقاصد آینده پیشنهاد کرد.

---

متوسط سرعت موج برشی در سی‌متر بالایی علی‌رغم ضعف‌های متعدد در بیان دقیق ویژگی­های دینامیکی ساختگاه هم‌چنان یکی از پارامترهای مورد اعتماد در طبقه‌بندی لرزه­ای زمین از نظر آیین نامه­های مختلف است. در تحقیق حاضر نتایج ارزیابی سرعت موج برشی در 79 نقطه از شهر مشهد بررسی شده و روابط تجربی بین میانگین سرعت موج برشی در 30 متر فوقانی خاک با عمق­های کم‌تر به‌دست آمده است. هم‌چنین با توجه به اطلاعات پروفیل سرعت در 79 گمانه مزبور و نیز داده‌های پریود تشدید موجود از شهر مشهد عمق مناسب برای تحلیل دینامیکی اثر آبرفت در محدوده شهر مشهد پیشنهاد شده است. بر این اساس عمق کاوش پروفیل سرعت لازم برای بررسی تحلیل اثر آبرفت در شهر مشهد به‌جز نواحی جنوبی و شمالی که در حاشیۀ ارتفاعات قرار دارد بیش از 30 متر است. این عمق برای بخش­های مرکزی، شرق و شمال شرق شهر که پریود تشدید بیش از 7/0 ثانیه دارند به 80 متر نیز می‌رسد. از این رو، عمق کاوش 30 متر در شهر مشهد تنها برای طبقه‌بندی زمین از نظر آیین‌نامه مناسب است و برای تحلیل­های تئوری نیازمند تحقیقات عمیق­تر هستیم.

---

در بسیاری از پروژه‌های مهندسی، تعیین دقیق ویژگی‌های مقاومتی و رفتاری سنگ‌ها اهمیت زیادی دارد. مقاومت فشاری تک‌محوری از جمله ویژگی‌های مهم در توصیف رفتار مقاومتی سنگ‌ها است که به‌عنوان یک پارامتر مهم در طراحی سازه‌ها به‌ویژه سازه‌های زیرزمینی استفاده می‌شود. تعیین این پارامتر با استفاده از روش‌های مستقیم از جمله آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری پرهزینه و وقت‌گیر است و در برخی از موارد تهیه و آماده‌سازی نمونه استاندارد به‌دلیل وجود سطوح ضعیف در بسیاری از سنگ‌ها مشکل است. در چنین مواردی انجام برخی آزمون‌های ساده و غیرمخرب و استفاده از روابط تجربی می‌تواند منجر به افزایش سرعت ارزیابی و کاهش هزینه‌ها شود. وجود این روابط حتی به‌صورت منطقه‌ای و یا محلی (مثلاً در محدوده‌ یک سازند زمین‌شناسی و یا یک لیتولوژی واحد) می‌تواند کمک مؤثری در تخمین این پارامتر به‌منظور استفاده در پروژه‌های ژئوتکنیکی باشد. در این تحقیق از سنگ‌های آهک موجود در محدودۀ شمال ساوه نمونه‌هایی تهیه شده و آزمایش‌های مقاومت تراکم تک‌محوری، بارنقطه‌ای، چکش اشمیت و سرعت موج برشی روی آن‌ها انجام شده است. سپس با ارزیابی‌های آماری انجام شده روی نتایج به‌دست آمده، روابط تجربی بین مقاومت فشاری تک‌محوری و نتایج سه آزمایش دیگر به‌دست آمده است. مقایسه بین مقادیر مقاومت فشاری تک‌محوری پیش‌بینی شده و مقادیر مشاهده شده نشان‌دهندۀ اعتبار روابط تجربی به‌دست آمده است. این روابط برای تخمین مقاومت فشاری سنگ‌های آهک در محدودۀ بررسی شده و سنگ‌های با شرایط مشابه زمین‌شناسی نتایج قابل قبولی را به‌دست دهد.

---

پس از وقوع روان‌گرایی، نشست‌هایی در سطح زمین و درون لایه‌های خاکی ایجاد می‌شود که سبب آسیب رساندن به سازه‌های مستقر بر روی آن‌ها یا سازه‌های مدفون و شریان‌های حیاتی می‌شود. در دو دهۀ اخیر روش‌های نیمه‌تجربی مختلفی برای تعیین میزان کرنش حجمی (نشست) و کرنش برشی حداکثر بر اساس داده‌های صحرایی و آزمایشگاهیی ارائه شده است. هدف اصلی در تحقیق حاضر، مقایسۀ نتایج ارزیابی پتانسیل وقوع روان‌گرایی از دیدگاه شدت خطر وقوع و میزان نشست پس از وقوع روان‌گرایی در لایه‌های خاکی برمبنای استفاده از نتایج آزمون مقاومت نفوذ استاندارد (SPT)و سرعت موج برشی (Vs) در امتداد مسیر خط 2 متروی شهر تبریز است. در این تحقیق، ابتدا تعداد 54 حلقه گمانه در امتداد خط 2 متروی ذکر شده جمع‌آوری و بررسی شده است. سپس، پتانسیل روان‌گرایی در محدودۀ بررسی شده براساس روش‌های پیشنهاد شده انجام شده و شاخص خطر روان‌گرایی(LPI) درآن‌ها برآورد شده است. سپس میزان نشست احتمالی در لایه‌های خاکی ناشی از وقوع روان‌گرایی براساس نتایج حاصل از دو روش پیشنهادی انجام گرفته است.  نتایج به‌دست آمده از تحقیق نشان می‌دهد که دو روش تطابق مناسبی نداشته و خطر وقوع روان‌گرایی حاصل از روش SPT در مقایسه با روش Vs دارای میزان کم‌تری است. هم‌چنین پیش‌بینی میزان نشست پس از وقوع روان‌گرایی در لایه‌های خاکی برمبنای روش سرعت موج برشی در مقایسه با روش آزمون مقاومت نفوذ استاندارد مقدار بیش‌تری دارد.