نشریه زمین شناسی مهندسی

ارائۀ یک رابطۀ تجربی برای تخمین چقرمگی شکست مود I سنگ حاصل از آزمایش روی نمونه SCB با استفاده از مقاومت کششی

مهدی حسینی

در سنگ ها ترک های ریزی وجود دارد، هنگامی که سنگ تحت تأثیر تنش قرار می گیرد تنش در نوک این ترک ها متمرکز شده و باعث می شود که سنگ قبل از رسیدن به مقاومت نهایی خود بشکند. پارامتری که میزان بحرانی ضریب شدت تنش بر نوک ترک سنگ را نشان می دهد چقرمگی شکست است.
از آن جا که تعیین چقرمگی شکست مودI به وسیلۀ انجام آزمایش، وقت گیر و پرهزینه است بنابراین، روشی ساده برای تعیین چقرمگی شکست سنگ مفید است. در این پژوهش آزمون برزیلی و آزمون خمش سه نقطه روی نمونه های نیم دایره ای سنگ انجام شده است. پژوهش حاضر با هدف ارائۀ یک رابطۀ تجربی برای تخمین چقرمگی شکست مود I سنگ است .نتایج نشان می دهد که چقرمگی شکست مود Iسنگ ها را می توان با سطح بالایی از دقت و با استفاده از رابطۀ ارائه شده که دارای ضریب تعیین ۷۹۷۷/۰ است برآورد کرد.

مطالعۀ عددی عملکرد شمع‌های غیر‌متصل به کلاهک و شمع‌های معمولی

علی محمد رجبی

در این پژوهش با استفاده از روش اجزاء محدود و به کارگیری نرم افزار ABAQUS/CAE V۶.۱۳-۱ رفتار شمع های متصل و غیرمتصل به کلاهک بررسی شده است و شرایط تنش، نشست و بار در خاک و شمع با یک دیگر مقایسه شده است. در حالت معمول استفاده از شمع ضمن کاهش مقدار بار انتقالی به خاک سطحی، منجر به کاهش نشست می شود. در حالی که در شمع های متصل به کلاهک در صورت وارد کردن یک لایه تغییرشکل پذیر بین دال و سرشمع توزیع فشار یک نواخت تری در قسمت زیرین دال ایجاد می شود و عکس العمل های تکیه گاهی بین دال و سرشمع کاهش می یابند. در این بررسی با لحاظ کردن خاک زیرین و لایه میانی به ترتیب از نوع ماسه و ماسه سیلیسی وضعیت نشست و تنش در خاک و مقدار بار شمع در حالت های تک و گروه شمع، در دو حالت متصل و غیرمتصل به کلاهک بحث و بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش تعداد شمع، کاهش نشست در حالت متصل بیش تر از حالت غیرمتصل است. هم چنین اصطکاک جداری منفی در شمع های غیرمتصل بر خلاف شمع های متصل که در تمام طول شمع وجود دارد، در قسمتی از میانه طول شمع ایجاد می شود که دلیل آن نابرابر بودن نشست دال، شمع و خاک سطحی است. نیروی سرشمع ها نیز در حالت متصل بیش تر از حالت غیرمتصل است که نشان دهندۀ تأثیر مثبت اجرای لایۀ میانی در کاهش بار و مقطع طراحی کوچک تر برای شمع است. به طورکلی نتایج بررسی ها نشان می دهد عملکرد شمع های غیرمتصل به کلاهک از نظر نشست و باریری بهتر از نوع شمع های متصل است. هم چنین در این تحقیق بررسی پارامتری در سیستم شمع غیرمتصل برای بهینه یابی ابعادی انجام شد که در نتیجه آن ضخامت ۱ متر برای لایه میانی، ضخامت ۶/۱ متر برای دال و قطر ۵/۰ متر و طول ۱۹ متر برای شمع به صورت بهینه به دست آمد.

بررسی تأثیر چیدمان میخ‌کوبی بر پایداری و عملکرد دیواره‌های میخ‌کوبی شده

محسن صابرماهانی

امروزه روش میخ کوبی از روش های رایج پایدارسازی گودها است که طراحی آن مبتنی بر ارائه چیدمان میخ ها در عمق دیواره است. چیدمان میخ معمولاً به روش آزمون و خطا و از میان چیدمان های مختلفی که معیار ضریب اطمینان مجاز پایداری و تغییرشکل مجاز را ارضا می کند انتخاب می شود. با توجه به این که طول میخ ها از بالا به پایین دیواره نزولی است، در این پژوهش با معرفی یک چیدمان خطی منظم، پارامترهای L (طول میخ پایه) و a (شیب انتهای محدوده تسلیح) برای تعریف چیدمان معرفی شده و تأثیر چیدمان بر تغییرات ضریب اطمینان و تغییر شکل دیواره بررسی شده است. همچنین با تعریف پارامتر تراکم میخ در سطح دیواره (Dn) در هر چیدمان تأثیر آن بر رفتار دیواره بررسی شده است. نتایج حاصل حاکی از آن است که با افزایش L و a مقدار ضریب اطمینان پایداری افزایش یافته و تغییر شکل تاج گود کاهش می یابد. هم چنین مشخص شد که هم مقدار ضریب اطمینان و هم مقدار تغییرشکل دیواره مستقل از پارامترهای چیدمان، متناسب و متناظر با مقدار پارامتر کلیدی تراکم میخ است. هم چنین با افزایش تراکم میخ، ضریب اطمینان پایداری افزایش و مقدار تغییر شکل کاهش می یابد و لیکن این تغییرات با افزایش تراکم میخ از یک مقدار حدی که به تراکم میخ مؤثر موسوم است، متوقف می شود. با بررسی مود تغییر شکل دیوار در چیدمان های مختلف مشخص شد که در a های کوچک بیشینه تغییرشکل دیواره در بالای آن و مود تغییر شکل واژگونی است و با افزایش a و زیادشدن طول مهاری میخ های بالایی، بیشینۀ تغییر شکل دیوار به اعماق میانی منتقل شده و مود تغییر شکل دیوار به شکم دادگی تغییر می یابد.

تأثیر افزودن نانورس روی رفتار ژئوتکنیکی خاک‌‌های ریزدانه نرم

علیرضا طبرسا

با توجه به گسترش بسیار زیاد خاک های مسئله دار در ایران، اصلاح و به سازی این قبیل خاک ها به عنوان امری اجتناب ناپذیر نقش بسیار مهمی در پروژه های عمرانی دارد. با توجه به پیشرفت علم نانوتکنولوژی در مهندسی ژئوتکنیک، در این تحقیق سعی شده است تا تأثیر اضافه کردن مقادیر مختلف نانوذرات رس بر رفتار ژئوتکنیکی خاک های ریزدانه ضعیف با کمک تحقیقات آزمایشگاهی بررسی شود. در این تحقیق نمونه های مختلف خاک از منطقه شبکۀ سد بوستان گنبد و اینچه برون واقع در استان گلستان انتخاب شد. به منظور بررسی تأثیر به سازی خاک های مذکور با کمک نانورس، آزمایش های مختلف ژئوتکنیکی از قبیل حدود اتربرگ، تراکم استاندارد، مقاومت فشاری تک محوری، سه محوری تحکیم نیافته زهکشی نشده و تحکیم مضاعف انجام گرفت. نتایج آزمایش ها حاکی از نقش بسیار مهم نانورس بر خواص خمیری، مقاومتی و تغییر شکل پذیری خاک بوده است. هم چنین با توجه به اهمیت نوع خاک می توان دریافت که در اثر افزودن نانورس به خاک های بررسی شده پتانسیل رمبندگی نمونه ها بسیار محسوس کاهش می یابد.

بررسی عملکرد پروژۀ به‌سازی خاک به‌روش پیش-بارگذاری با استفاده از نتایج آنالیز برگشتی حاصل از مدل‌سازی عددی و ابزارگذاری- مطالعۀ موردی

خسرو مهرشاهی

به منظور به سازی خاک در محل مخازن نفت پرژۀ انبار نفت ماهشهر، به علت وجود لایه های زیرسطحی نرم رسی و بالا بودن تراز آب زیرزمینی در ناحیۀ بررسی شده، برای نداشتن خسارات ناشی از نشست های تحکیمی دراز مدت در اثر ساخت مخازن، از روش پیش بارگذاری به کمک خاک ریز به همراه زهکش های قائم پیش ساخته (PVD) با الگوی مثلثی استفاده شده است. برای کنترل نتایج محاسباتی و عملکرد مناسب خاک ریزها از ابزار دقیق هایی نظیر نشست سنج ها و پیزومترها که در تمامی نقاط خاک ریز نصب شده اند، بهره گرفته شده است. در این مقاله آنالیز برگشتی با استفاده از نتایج ابزار دقیق و به کمک نرم افزار تفاضل محدود Settle ۳D انجام شده و نتایج به دست آمده با یک دیگر مقایسه شده است. در این راستا پارامترهای تأثیرگذار ژئوتکنیکی اولیۀ حاصل از آزمایش های آزمایشگاهی و صحرایی با استفاده از این روش تصحیح شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که پارامتر های آزمایشگاهی مؤثر در نظر گرفته شده برای محاسبات اولیۀ نشست تحکیمی خاک نظیر (C_c) و (Pc)، به ترتیب بیش تر و کم تر از مقادیر واقعی اندازه گیری شده است و پارامتر های آزمایشگاهی مؤثر در نظر گرفته شده برای محاسبات زمان تحکیم خاک (K_h وK_v ) از مقادیر واقعی اندازه گیری شده کم تر پیش بینی شده است. هم چنین نتایج حاصل بر مبنای بررسی های پارامتریک انجام شده در مورد آرایش و عمق زهکش های قائم، نشان داد که با افزایش طول زهکش ها نسبت به فواصل آن ها می توان کارایی این روش را افزایش داد.

بازسازی نمونه‌های بزرگ ماسه‌ای با روش بارش پرده‌ای ماسه

مجید کاظمی

آماده سازی لایه های ماسه به صورت یک نواخت و تکرارپذیر با وزن مخصوص مورد نیاز، قطعاً پیش نیاز انجام آزمایش های قابل اعتماد بر نمونه های بازسازی شده ماسه در آزمایشگاه است. در بین روش های مختلف تهیه نمونه، روش بارش ماسه به دلیل مزیت های منحصربه فرد آن به طور گسترده ای استفاده می شود. در این تحقیق یک روش جدید بارش ماسه به نام سیستم متحرک بارش پرده ای برای بازسازی نمونه های بزرگ در پژوهش های آزمایشگاهی توسعه یافته است. این دستگاه یک سیستم ساده و کم هزینه است که عملکرد آن بر مبنای بارش ماسه در هوا بوده است و ضمن کاهش زمان تهیه نمونه، توانایی تولید نمونه هایی با دامنۀ وسیعی از تراکم نسبی (۲۵%-۹۶%) و یک نواختی زیاد را دارد. به منظور بررسی مطلوبیت روش بارش پیشنهادی و تعیین اثر سرعت حرکت پرده، عرض پرده، ارتفاع و نرخ بارش بر تراکم نسبی و یک نواختی ماسه باریده شده، مجموعه ای از آزمایش ها انجام شده است. نتایج نشان می دهد برای ماسه مصرفی در این تحقیق با افزایش سرعت حرکت پرده، مقدار تراکم نسبی نمونه افزایش می یابد. هم چنین افزایش عرض پرده، کاهش مقدار تراکم نسبی نمونه را به دنبال دارد.

تزریق‌پذیری خاک ماسه‌ای به‌وسیلۀ دوغاب بنتونیت

محمود حسنلوراد

در مقاله حاضر نتایج پژوهش ای آزمایشگاهی در خصوص مقدار نفوذپذیری دوغاب بنتونیت در داخل ماسه تمیز ارائه شده است. وجود خاک رس بنتوینت در بافت خاک به واسطۀ تزریق آن در ماسه، منجر به تغییر در خصوصیات مکانیکی و هیدرولیکی ماسه می شود. در این تحقیق با استفاده از دستگاه تزریق و با تغییر فشار نفوذ، دوغاب بنتونیت با غلظت های مختلف در داخل ماسه با دانه بندی مختلف تزریق شده است و تغییرات طول نفوذ دوغاب بحث و بررسی شده است. بر پایۀ آزمایش های انجام شده، مقدار نفوذ در فشارهای ثابت با دانه بندی رابطۀ مستقیم و خطی دارد. مقدار غلظت بنتونیت در دوغاب تزریقی نیز به واسطۀ افزایش غلظت و هم چنین تأثیر ویسکوزیته نمونه از عوامل مهم دیگری در تعیین طول نفوذ دوغاب در ماسهاست. البته می توان با افزایش فشار تزریق تأثیر افزایش غلظت بنتونیت را جبران کرد و دوغاب را تا عمق مورد نظر تزریق کرد. از جمله عوامل تأثیرگذار دیگر در طول نفوذ دوغاب، سطح مخصوص و ظرفیت تبادل کاتیونی ماده تزریق شونده است. با مقایسه تزریق دوغاب کائولینیت در ماسه مشاهده شد هرچه مقدار سطح مخصوص و ظرفیت تبادل کاتیونی ماده تزریقی کاهش یابد مقدار نفوذ دوغاب در ماسه افزایش پیدا می کند.