نشریه زمین شناسی مهندسی

ارزیابی استفاده از GAP-SENSOR در اندازه‌گیری مدول برشی حداکثر و نسبت میرایی ماسه و شن داسیتی

عطا آقایی آرایی

از میان پارامترهای دینامیکی، مدول برشی حداکثر و نسبت میرایی مصالح از اهمیت زیادی در تحلیل های دینامیکی برخوردار است. در این مقاله برای اندازه گیری مدول برشی حداکثر و نسبت میرایی مصالح ماسه ای و شنی داسیتی از GAP-SENSOR با فرکانس پاسخ بالا (kHz 20) در دستگاه سه محوری سیکلی استفاده گردید. روش کار این دستگاه به این شکل است که ابتدا ضربه ای ضعیف به کلاهک بالای نمونه زده می شود و تاریخچه زمانی جابه جایی های خفیف حاصل در جهت افقی و قائم (کرنشی در حدود 6-10) با دستگاه ثبت داده با نرخ نمونه گیری 100000 داده در هر ثانیه برای هر کانال ثبت، می شود. با معلوم بودن زمان رسیدن موج بین دو حسگر و اندازه گیری فاصله آنها، سرعت موج بدست می آید. در نهایت با محاسبه ضریب پواسن از طریق اندازه گیری کرنش های افقی و قائم، مدول برشی حداکثر مصالح بدست می آید. نتایج نشان می دهد که سرعت موج با افزایش تنش محدودکننده افزایش یافته و مقدار آن به اندازه دانه ها بستگی دارد. همچنین با استفاده از تکنیک کاهش دامنه ارتعاش در ترازهای مختلف نمونه، مقدار نسبت میرایی ناشی از ضربه محاسبه گردید. مقایسه نتایج مدول برشی و نسبت میرایی با اندازه گیری کرنش محوری به صورت موضوعی با GAP-SENSOR در آزمایش های سه محوری سیکلی روی مصالح مورد بررسی با نتایج روش ارائه شده در این تحقیق، موئد دقت بسیار مناسب روش ابداعی می باشد.

بررسی تاثیر محیط رسوبی بر خواص مهندسی خاکهای شهر کرمان با توجه به رفتار مقاومتی آنها

ایمان آقاملایی

محدوده شهر کرمان و شهرکهای اطراف آن از نظر ریخت شناسی، شامل دشت مسطح آبرفتی ریزدانه با مصالح عمدتا سیلت و رس می باشند که شیب بسیار ملایم دارند و زیر بنای اصلی شهر را تشکیل می دهند. خاکهای طبیعی معمولا با گذشت زمان و تاثیر عوامل محیطی دارای ساختار می شوند، در آبرفتهای ریزدانه کرمان نیز عوامل زمین شناسی باعث ایجاد ساختار بعد از رسوب گذاری شده است. در این مقاله ابتدا مختصرا حوزه رسوبی کرمان، کانی شناسی و خصوصیات ژئوتکنیکی غالب نهشته های این حوزه مورد بررسی قرار گرفته است. سپس به منطور بررسی تاثیر محیط رسوبی و تاریخچه زمین شناسی بر ویژگی های مهندسی این نهشته ها تعدادی آزمایش سه محوری بر روی خاکهای بازسازی شده با رطوبتی بیشتر از حدروانی و با فشارهای همه جانبه مختلف در حالت تحکیم یافته زهکشی شده و تحکیم یافته زهکشی نشده انجام شده است. به منظور بررسی میزان انطباق رفتار خاکها در حالات طبیعی و بازسازی شده منحنی های تنش – کرنش خاکها مقایسه گردید و حساسیت ساختاری خاک با استفاده از معیار حساسیت مقاومتی بررسی شد. از بررسی نتایج آزمایش های سه محوری می توان در تفسیر محیط رسوبی و تاریخچه زمین شناسی استفاده کرد. مقایسه منحی های تنش-کرنش نمونه های طبیعی و بازسازی شده نشان می دهد که در خیلی موارد رفتار خاکهای دست نخورده و بازسازی شده مشابه بوده و سیمان شدگی، و ساختار خاک توسعه زیادی نداشته است. همچنی نتایج آنالیز نمونه ها نشان داد که کانی های موجود در نهشته های این شهر عمدتا شامل ایلیت، کلریت، اسمکتیت و کلسیت می باشند. مقایسه تصاویر میکروسکپ الکترونی از نمونه های بازسازی شده و دست نخورده، آرایش تصادفی نبود ساختار مشخص و فشردگی خاک های محدوده شهر را تایید کرده اند. نتایج بررسی ها نشان داد که این خاک ها با تاثیر پذیری از محیط رسوبی و تاریخچه زمین شناسی، نسبتا مشابه و یکنواخت می باشند و در آنها ساختار و سیمان شدگی توسعه زیادی نداشته و خاکها عموما فشرده و پیش تحکیم می باشند.

ارائه روشی جدید برای برآورد مقاومت بلوک‌ها سنگیِ با استفاده از آزمون غیر مخرب امواج اولتراسونیک

حسن مومیوند

استفاده از روش های غیرمخرب به ویژه سرعت امواج اولتراسونیک برای برآورد ویژگی های فیزیکی و مکانیکی سنگ ها به علت سادگی، اقتصادی، سرعت و غیر مخرب بودن مورد استقبال زیادی قرار گرفته است. بناهای سنگی به طور وسیع از گذشته تاکنون در سطح جهان ساخته شده اند. تعیین مقاومت بناهای سنگی همچون آثار باستانی از طریق آزمایش های مرسوم مقاومت سنگ امکان پذیر نمی باشد. چون نمی توان برای تهیه نمونه آزمایش مقاومت فشاری آنها را تخریب نمود. ارائه روشی ارزان، ساده، غیر مخرب و در عین حال دقیق و کارآمد برای برآورد مقاومت چنین بناهایی کمک بسیار بزرگی خواهد بود. در این تحقیق آزمایش های مقاومت فشاری و اولتراسونیک روی نمونه های سنگی که تخریب آنها هیچ مسئله ای ندارد، انجام شده است، تا بتوان از نتیجه تحقیق به منظور برآورد مقاومت فشاری بناهای سنگی با استفاده از سرعت عبور استفاده نمود. بلوک ها و بناهای سنگی دارای شکل و اندازه های متفاوتی هستند، در این تحقیق بلوک هایی از سنگ های مرمریت، تراورتن، گرانیت و آهک دارای اندازه و شکل های متفاوت آماده سازی شده و سرعت امواج اولتراسونیک در جهات مختلف ابعاد بلوک ها و همچنین مقاومت فشاری یک محوری مغزه های حاصل از آنها نیز اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد که شکل و اندازه نمونه ها بلوک های یک پارچه فاقد ناپیوستگی از مقیاس کوچک آزمایشگاهی تا قله های بزرگ به ابعاد حدود 2 متر در سرعت عبور موج اثر ندارد. در نهایت روابطی برای برآورد مقاومت فشاری یک محوری سنگ های مورد تحقیق با استفاده از سرعت امواج اولتراسونیک ارائه شده است. با استفاده از روابط ارائه شده می توان مقاومت بلوک ها و بناهای سنگی یک پارچه و فاقد ناپیوستگی از سنگ های مرمریت، تراورتن، گرانیت و آهک دارای هر شکل و اندازه ای را توسط آزمون غیر مخرب، ساده، انعطاف پذیر و ارزان سرعت امواج اولتراسونیک برآورد نمود.

کاربرد آنالیز احتمال در تعیین عمق بهینه تونل خط دوم قطار شهری مشهد.

غلامرضا خانلری

به هنگام تونل زنی در یک توده خاک در صورت وجود آب زیرزمینی، روانگرایی، جابجایی الاستیک و نشست در خاک های بالای تونل از جمله مشکلاتی هستند که ممکن است پایداری فضای زیرزمینی حفر شده را به مخاطره اندازند. در این مطالعه موردی که بر روی خاک های زیرساخت شهرستان مشهد و در امتداد خط دوم قطار شهری آن صورت گرفته است، اطلاعات به دست آمده از آزمون نفوذ استاندارد، تست های برجا و آزمایشگاهی بر روی نمونه های خاک، به منظور جستجوی مقادیر عددی بهینه ای از پارامترهای مهندسی خاک که با تکیه بر آنها بتوان تراز استقرار دستگاه حفاری را در رابطه با پایداری تونل بهینه نمود، مورد استفاده قرار گرفته اند. بدین منظور از روش های هوشمند، عددی و احتمالاتی استفاده شده و میزان موثق بودن مدل های هوشمند و عددی به همراه ضریب اطمینان مستخرج از مدل های عددی توسط آنالیز احتمال بررسی شده است. نتایج حاکی از تطابق خروجی مدل های هوشمند همچون الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ژنتیک چند منظوره و مدل عددی اجزای محدود بوده و می توان این روش ها را مکمل یکدیگر در طراحی قلمداد نمود.

بررسی اثر زمان تاخیر در بازیابی تنش پیشین سنگ آهک با استفاده از روش انتشار آوایی

محمود خسروی کارشک

مقدار تنش برجا یکی از مهمترین پارامترها در طراحی سازه های زیرزمینی می باشد. روشهای متداول اندازه گیری تنش برجا مانند روش شکست هیدرولیکی دارای دو ضعف عمده ی زمان و هزینه بر بودن می باشند، از این رو اندازه گیری تنش برجا به روش های غیر مستقیم در حال گسترش می باشد. از جمله روشهای غیر مستقیم اندازهگیری تنش برجا روشهای انتشار آوایی بوده که بر مبنای تئوری اثر کایزر استوار است. سنگ وقتی تحت تنش قرار میگیرد، از خود سیگنالهای صوتی منتشر می کند. این پدیده انتشار آکوستیک نامیده میشود و اثر کایزر به عنوان فقدان انتشار آکوستیک در سطوح تنش پایینتر از تنش ماکزیمم اعمال شده قبلی تعریف می شود. به عبارت دیگر تا زمانی که سنگ به سطح تنش پیشین خود نرسد، انتشار آکوستیکی قابل توجهی از خود نشان نمی دهد. عوامل متعددی در اثر کایزر موثر است که از جمله آنها می توان به زمان تاخیر، دما، فابریک سنگ، تخلخل، سطوح درزه و ناپیوستگی و به طور کلی ساختارهای زمین شناسی نام برد. در این مقاله بررسی اثر زمان تاخیر در اثر کایزر مورد توجه قرار گرفته است. به زمانی که بین عملیات گرفتن مغزه و آزمایش انتشار آوایی سپری می شود، زمان تاخیر اطلاق می شود. نمونه سنگ های آهک برای مطالعه انتخاب و پس از پیش بارگذاری، آزمایش انتشار آوایی با زمان تاخیر های مختلف بروی این نمونه ها انجام شد. نتایج نشان داد که نسبت تنش بازیابی شده به تنش پیشین تا یک محدوده زمانی، کمتر از یک و بعد از آن روند افزایشی داشته تا اینکه بعد از گذشت سه ماه از یک بیشتر می شود.

بررسی تأثیر نوع تابع توزیع آماری شاخص مقاومت زمین‌شناسی در تحلیل احتمالاتی پارامترهای ژئومکانیکی توده‌سنگ

سعید کریمی نسب

هوک و براون روشی را برای تخمین پارامترهای مقاومتی و تغییر شکل پذیری توده سنگ ها پیشنهاد کردند. زمانی که این روش پیشنهاد گردید، در طراحی های مهندسی سنگ به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. در طراحی ها اغلب از میانگین مقادیر پارامتر های هوک و براون استفاده می شود، با توجه به تغییرپذیری خواص توده سنگ در دامنه وسیعی از اعداد این عمل نمی-تواند مناسب باشد. در چنین مواردی تحلیل احتمالاتی خواص توده سنگ اهمیت پیدا می کند. شاخص مقاومت زمین شناسی از مهمترین پارامترهای موجود در روابط هوک و براون می باشد که عدم قطعیت های موجود در تعیین آن بیشتر از سایر پارامترها است. در این مقاله بر اساس نتایج آزمایش های مکانیک سنگ بر روی نمونه های سنگی معدن گل گهر سیرجان و همچنین برداشت های صحرایی مورد نیاز، به بررسی میزان حساسیت پارامترهای ژئومکانیکی توده سنگ نسبت به تغییر نوع تابع توزیع آماری شاخص مقاومت زمین شناسی در هنگام استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو در تحلیل آماری این پارامترها پرداخته شد. نتایج نشان داد که میزان حساسیت روابط هوک و براون برای تعیین پارامترهای مختلف ژئومکانیکی توده سنگ نسبت به تغییر نوع تابع توزیع شاخص مقاومت زمین شناسی یکسان نیست. به طوری که میزان حساسیت پارامترهای ژئومکانیکی زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی، مقاومت کلی و مدول توده سنگ نسبت به تغییر نوع تابع توزیع شاخص مقاومت زمین شناسی بسیار کمتر از مقاومت فشاری تک محوره و مقاومت کششی توده سنگ می باشد. بیشترین میزان تغییرات با تغییر نوع تابع توزیع شاخص مقاومت زمین شناسی برای پارامترهای زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی و مقاومت کلی کمتر از 5%، برای مدول کمتر از10%، و برای مقاومت فشاری تک محوره و مقاومت کششی کمتر از 25%، است.

ارزیابی اثر هوازدگی نمک و ذوب-انجماد بر مقاومت و دوام پذیری ماسه سنگ‌های سازند قرمز بالایی

محمدحسین قبادی

مقاومت و دوام پذیری ماسه سنگ ها و میزان تأثیرپذیری آن ها از شرایط طبیعی مهم ترین عواملی هستند که هنگام استفاده به عنوان سنگ های ساختمانی باید به آن توجه شود. در این پژوهش، اثر پدیدۀ ذوب-انجماد و فرایند تبلور نمک بر مقاومت و دوام پذیری ماسه سنگ های سازند قرمز بالایی در جنوب استان قزوین (محدودۀ آوج-آبگرم) بررسی شد. تعداد 9 نمونه ماسه سنگ (مشخص شده با حروف A، B، C، CG، S، S1، Tr، Min و Sh) از بخش های مختلف منطقۀ مذکور جمع آوری شده و خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آن ها بررسی شد. به منظور ارزیابی اثر پدیدۀ ذوب- انجماد بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی نمونه های سنگی، آزمایش ذوب- انجماد طی 60 دور انجام شده است. هم چنین برای بررسی اثر پدیدۀ تبلور نمک بر مقاومت ماسه سنگ ها، آزمایش تبلور سولفات سدیم (محلول اشباع 100% وزنی Na₂SO₄) نیز طی 20 دور انجام گرفته است. خصوصیات فیزیکی و مکانیکی ماسه سنگ های بررسی شده از قبیل افت وزنی، شاخص بار نقطه ای، مقاومت کششی برزیلی و سرعت عبور موج (V_p) در دور های مختلف تعیین شد. به منظور ارزیابی اثر فرایندهای ذوب- انجماد و تبلور سولفات سدیم بر دوام پذیری، آزمایش دوام پذیری بعد از فرایندهای مذکور روی نمونه های ماسه سنگی انجام شده و تغییرات شاخص دوام شکفتگی در 15 دور بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل از این بررسی ها مشخص شد که تبلور نمک در مقایسه با ذوب- انجماد، به طور چشم گیری می تواند میزان مقاومت و دوام پذیری ماسه سنگ ها را کاهش داده و آن ها را تخریب کند. هم چنین مشخص شد که می توان رفتار ماسه سنگ ها را طی چرخه های ذوب- انجماد و تبلور نمک براساس نتایج حاصل از آزمایش های شاخص بار نقطه ای، مقاومت کششی برزیلی، تعیین سرعت عبور موج و افت وزنی پیش بینی کرد.