نشریه زمین شناسی مهندسی

---

خاکهای شور ازجمله خاکهای مسئله دار میباشند که مشکلات فراوانی را در پروژه های عمرانی به وجود می آورند. نشست و تورم از جمله موضوع های بحرانی در خاکهای رسی شور می باشند. در این تحقیق رفتار تغییر حجمی- تحکیمی این نوع خاکها، همچنین تأثیر تثبیت و تسلیح بر آن مورد بررسی قرار گرفته است. محل مورد مطالعه در این تحقیق بزرگراه امیرکبیر واقع بین شهرهای قم و کاشان می باشد. پس از اخذ نمونه و آزمایش های مقدماتی نظیر دانه بندی، حدود اتربرگ و تراکم، ابتدا خاک محل تحت آزمایش های پتانسیل تورم و تحکیم قرار گرفت و پارامترهای تغییر حجمی خاک در حالت دست خورده و دست نخورده به دست آمد و مشخص گردید که نمونه دست خورده ی خاک مذکور دارای پتانسیل تورمی قابل ملاحظه ای میباشد، سپس نمونه های تثبیت شده خاک با درصدها و زمان های عمل آوری مختلف آهک و پلیمر رزین ـ اپوکسی، همچنین نمونه های تسلیح شده با درصدهای متفاوت الیاف پلیمری تحت آزمایش های پتانسیل تورم و تحکیم قرار گرفته و نتایج به دست آمده در دو حالت نمونه تثبیت نشده و نمونه تثبیت شده مورد مقایسه قرار گرفتند. با توجه به نتایج آزمایش های تحکیم و پتانسیل تورم، مشاهده می گردد که دستخوردگی به شدت بر روی رفتار تغییر حجمی خاک تاثیر می گذارد. نتایج بدست آمده از آزمایش پتانسیل تورم حاکی از کاهش پتانسیل تورم در نمونه های تثبیت شده نسبت به نمونه های تثبیت نشده می باشد.

---

این مقاله امکان توسعه و بکارگیری شبکه‌های عصبی مصنوعی در مدل‌سازی نتایج آزمایش‌های مونوتونیک سه‌محوری قطر بزرگ روی انواع مصالح سنگریزه‌ای تیزگوشه، گردگوشه و مصالح شنی با درصدهای مختلف ریزدانه بهکار رفته در بدنه سدهای مهم کشور را ارائه می‌دهد. در ابتدا قابلیت شبکه‌های عصبی مصنوعی(ANNs) در مدل‌سازی منحنی های رفتاری تنش تفاضلی- اضافه فشار آب حفره‌ای - کرنش محوری بررسی شده است که دلالت بر قابلیت نسبتاً مناسب مدل در شبیه‌سازی رفتار مصالح شن‌دار دارد. بانک اطلاعات بکار رفته در شبکه، شامل 52 گزینه مختلف آزمایش سه محوری کرنش-کنترل تحت شرایط زهکشی نشده است. برای مسئله مورد نظر، یک برنامه شبکه‌های عصبی مصنوعی پیشخوراند سه لایه پرسپترون (MLP) در محیط MATLAB7 نوشته شد و شبکه بهینه (تعداد لایه‌های مخفی، تابع تبدیل و نوع آموزش شبکه) به طریق سعی و خطا، و با توجه به شاخص‌های خطا و تطابق با داده‌های آزمایشگاهی انتخاب شد. پارامترهای ورودی شبکه شامل تنش محدود‌کننده، دانسیته و درصد رطوبت بهینه، توزیع اندازه دانه‌ها و نرخ ایجاد کرنش می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد که ANNs قابلیت بسیار مناسبی در تخمین منحنی‌های رفتاری یاد‌شده در کلیه موارد بررسی شده دارد. در ادامه قابلیت شبکه‌های عصبی مصنوعی(ANNs) در بدست آوردن حداکثر زاویه اصطکاک داخلی و نتاطی از منحنی‌های رفتاری شامل تنش های تفاضلی حداکثر و پسماند و اضافه فشارهای آب حفره ای در کرنش‌های نظیر بررسی شد. ضمناً از قابلیت تعمیم شبکه عصبی مصنوعی برای بررسی موارد آزمایش نشده مثل اثر تغییرات دانسیته و درصد کوچک‌تر از mm 2/0 هم بهره گرفته‌شد.

---

نمک موجود در ĩب دریا، گنبد‌های نمکی یا شیرابه‌ی پسماند‌های شهری می‌تواند بر پارامتر‌های هیدرو– مکانیکی بنتونیت به عنوان مصالح ĩب بند در مراکز دفن پسماند‌های هسته‌ای و روکش لندفیل‌ها تاثیر بگذارد. این گزارش به بررسی تاثیر نمک سدیم کلرید روی حدود اتربرگ، تورم، تحکیم و نفوذپذیری بنتونیت می‌پردازد. ĩزمایش تورم و تحکیم روی نمونه‌ها، توسط دستگاه ادئومتر موجود در دانشگاه علم و صنعت ایران برای محلول سدیم کلرید با غلظت‌های صفر، 05/0، 1/0، 5/0 و 2 مولار صورت گرفته است. با توجه به نتایج به دست ĩمده، افزایش اندک غلظت نمک محلول نیز موجب کاهش پتانسیل تورم بنتونیت به میزان قابل توجهی خواهد شد، به طوری که تورم بنتونیت با افزایش غلظت از ĩب خالص تا محلول سدیم کلرید با غلظت 2 مولار از حدود 82 درصد به حدود 5/1 درصد کاهش می‌یابد. حد روانی و پتانسیل خمیری بنتونیت نیز با افزایش غلظت محلول کاهش می‌یابد اما حد خمیری بنتونیت تغییر قابل توجهی نمی‌کند. زمان به تعادل رسیدن تورم و تحکیم نمونه‌ها با توجه به افزایش نفوذپذیری با افزایش غلظت محلول کاهش می‌یابد. نفوذپذیری بنتونیت در مرحله‌ی تورم با افزایش غلظت محلول از ĩب خالص تا محلول 2 مولار حدوداً 7 برابر افزایش می‌یابد. تراکم پذیری نمونه‌ها نیز با افزایش غلظت نمک محلول کاهش می‌یابد.

---

به‌منظور به‌سازی خاک در محل مخازن نفت پرژۀ انبار نفت ماهشهر، به‌علت وجود لایه‌های زیرسطحی نرم رسی و بالا بودن تراز آب زیرزمینی در ناحیۀ بررسی شده، برای نداشتن خسارات ناشی از نشست‌های تحکیمی دراز مدت در اثر ساخت مخازن، از روش پیش بارگذاری به‌کمک خاک‌ریز به‌همراه زهکش‌های قائم پیش‌ساخته (PVD) با الگوی مثلثی استفاده شده است. برای کنترل نتایج محاسباتی و عملکرد مناسب خاک‌ریزها از ابزار دقیق­هایی نظیر نشست‌سنج­ها و پیزومترها که در تمامی نقاط خاک‌ریز نصب شده‌اند، بهره گرفته شده است. در این مقاله آنالیز برگشتی با استفاده از نتایج ابزار دقیق و به‌کمک نرم‌افزار تفاضل محدود Settle ۳D انجام شده و نتایج به‌دست آمده با یک‌دیگر مقایسه شده است. در این راستا پارامترهای تأثیرگذار ژئوتکنیکی اولیۀ حاصل از آزمایش‌های آزمایشگاهی و صحرایی با استفاده از این روش تصحیح شده است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که پارامتر‌های آزمایشگاهی مؤثر در نظر گرفته شده برای محاسبات اولیۀ نشست تحکیمی خاک نظیر (C_c) و (Pc)، به‌ترتیب بیش‌تر و کم‌تر از مقادیر واقعی اندازه‌گیری شده است و پارامتر‌های آزمایشگاهی مؤثر در نظر گرفته شده برای محاسبات زمان تحکیم خاک (K_h وK_v ) از مقادیر واقعی اندازه‌گیری شده کم‌تر پیش‌بینی شده است. هم‌چنین نتایج حاصل بر مبنای بررسی‌های پارامتریک انجام شده در مورد آرایش و عمق زهکش­های قائم، نشان داد که با افزایش طول زهکش‌ها نسبت به فواصل آن‌ها می‌توان کارایی این روش را افزایش داد.

---

موادی مانند خرده لاستیک‌های زائد برای بهبود مقاومت خاک به‌طور گسترده استفاده می‌شود. در این تحقیق مقاومت باقی‌مانده یا رفتار حالت پایدار ماسۀ مخلوط شده با خرده لاستیک‌های زائد بررسی شده است. آزمایش‌های سه‌محوری فشاری زهکشی نشده استاتیکی روی نمونه‌های دست‌خورده ماسه و ماسۀ مخلوط با خرده لاستیک در حالت اشباع با درصدهای مختلف خرده لاستیک (صفرتا 4 تا درصد وزن خشک خاک) انجام شده است. تأثیر حضور خرده لاستیک زائد بر مقاومت باقی‌مانده در فشار تحکیمی‌های مختلف (100، 200 و 300 کیلو پاسکال) و تراکم نسبی مخلوط (40، 65 و 80 درصد) ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش درصد خرده لاستیک مقاومت باقی‌مانده افزایش یافته و خط حالت پایدار به‌سمت راست نمودارlog S_us-e  حرکت می‌کند. هم‌چنین بهبود مقاومت باقی‌مانده در اثر حضور خرده لاستیک به تراکم نسبی نمونه و فشار تحکیمی نیز بستگی دارد.
 
 

---

از عمده‌ترین دلایل اهمیت شناخت دقیق رفتار کائولین‌های متراکم شده آن است که عمده لایه‌های رویی پهنه‌های زمین‌شناختی تشکیل‌دهندۀ این نوع خاک به‌صورت غیراشباع در طبیعت یافت می‌شوند و با شناسایی این نوع خاک در یک منطقه می‌توان تمهیدات  لازم را برای مقابله با خرابی‌های احتمالی اندیشید. در خاک‌های غیراشباع از دو متغیر حالت تنش (تنش میانگین و مکش ماتریسی) استفاده می‌شود و مدل‌های موجود مکانیک خاک، قابلیت شبیه‌سازی رفتار پیچیده خاک‌های غیراشباع در حالت‌های مختلف بارگذاری نیرویی و محیطی (یعنی تغییرات مکش) را دارند. ولی در مقایسه با واقعیت موجود رفتار خاک، این مدل‌ها قادر به پیش‌بینی دقیق رفتار خاک‌های غیراشباع نیستند. در این پژوهش، سعی شده است با بررسی تفضیلی مدل رفتاری پایه بارسلونا به‌عنوان یک مدل ساختاری خاک غیراشباع، نقاط ضعف این نوع مدل شناسایی شده وبا انجام شبیه‌سازی کامپیوتری، فرمول‌بندی کامل مدل پایه خاک غیراشباع بارسلونا براساس مکانیک خاک حالت بحرانی و با استفاده از روش تفاضل محدود، پیاده‌سازی شوند و در ادامه رفتار این نوع خاک به‌صورت محیط متخلخل سه فازه شبیه‌سازی و با شرایط واقعی صحت‌سنجی شود. به‌منظور دست‌یابی به انطباق بهتر این مدل با واقعیت، تحلیل محاسباتی انجام شده است و با‌ در ‌نظر گرفتن نسبت بیش تحکیمی در معادلات تسلیم مدل پایه بارسلونا، مدل تکمیل شده پیشنهادی در یک پروژه عملی بهسازی با اختلاط عمیق خاک به‌منظور کنترل نشست به‌کار گرفته شده‌ است. در این تحقیق مشاهده شد در کائولین‌های متراکم، مسیرهای تنش در مطالعات آزمایشگاهی و تحلیل عددی انجام شده در این پژوهش هم‌خوانی خوبی با یک‌دیگر دارند، از این‌رو مدل پیشنهادی می‌توانند در پیش‌بینی دقیق‌تر رفتار خاک‌های غیراشباع در مهندسی ژئوتکنیک و به ویژه خاکریزهای مهندسی به‌کار گرفته شود. هم‌چنین نتایج حاصل از استفاده از این مدل در کنترل نشست با بهسازی خاک به روش  اختلاط عمیق نتایج دقیق‌تری در مقایسه با واقعیت نشان می‌دهد

 

---

در این پژوهش اثر دو نوع آلاینده گلیسرول و استون بر خواص فیزیکی و مکانیکی یک خاک رسی با خمیرایی پایین (CL) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات حدود آتربرگ، تراکم، تورم آزاد، تحکیم، مقاومت تک­محوری و سی­بی­آر بر روی نمونه­هایی از خاک در حالت طبیعی و آلوده شده با درصدهای گوناگون (10، 15 و20 درصد) از دو ماده آلاینده هیدروکربنی فوق صورت پذیرفت. علاوه­براین عکس­بردای میکروسوپ الکترونی روبشی (SEM) روی نمونه­های خاک طبیعی و آلوده­شده با دو ماده یاد شده، انجام گردید. نتایج نشان دادند که با افزودن گلیسرول، حدود آتربرگ و درصد تورم کاهش، ولیکن پارامترهای تراکمی شامل وزن واحد حجم خشک بیشینه و رطوبت بهینه به ترتیب افزایش و کاهش می­یابند. لیکن افزودن استون به خاک­ برخلاف تغییرات ایجاد شده ناشی از افزودن گلیسرول را نشان داد به­گونه­ای که حدود آتربرگ و درصد تورم افزایش و نیز وزن واحد حجم خشک بیشینه کاهش و رطوبت بهینه افزایش یافتند که این تغییرات ایجاد شده نیز تابعی از درصد وزنی ماده آلاینده بودند. علاوه­براین نتایج نشان دادند که مقاومت و سی­بی­آر (ظرفیت باربری) خاک آلوده شده با هر دو ماده نسبت به حالت طبیعی در خاک، روند کاهشی داشته که این کاهش در خاک­های حاوی گلیسرول بیشتر بوده است. نتایج آزمایشات تحکیم نیز نشان دادند که مقادیر نشانه فشردگی (C_c) و نشانه تورم (C_s) مستقل از درصد آلاینده می­باشند. همچنین نتایج  SEM نشان داد که تغییرات ناشی از دو آلاینده یاد شده در ویژگی­های فیزیکی و مکانیکی خاک، ناشی از تغییرات ایجاد شده در ساختمان خاک است و تاثیر آنها بر ویژگی­های خاک مورد استفاده یکسان نمی­باشد.