نشریه زمین شناسی مهندسی

استفاده از شبکه عصبی مصنوعی به‌منظور برآورد (تخمین) خرابی حین نصب ژئوتکستایل‌های بافته نشده

غلامحسین اوکلیمهرجردی

این مقاله مدلی از شبکۀ عصبی پس انتشار را برای پیش بینی (گویی) مقاومت کششی باقی مانده و چارت طراحی به منظور برآورد (تخمین) ضرایب کاهش مقاومت ژئوتکستایل های بافته نشده که تحت فرآیند نصب قرار گرفته اند، ارائه می کند. 34 داده از تست های برجای مقیاس کامل برای آموزش، صحت سنجی و آزمایش شبکه عصبی ایجاد شده (توسعه یافته) و مدل رگرسیونی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که، پیش بینی مقاومت کششی باقی مانده با استفاده از شبکۀ عصبی آموزش داده شده، تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. پیش بینی های به دست آمده از شبکۀ عصبی بسیار بهتر از مدل رگرسیونی هستند، به طوری که درصد خطای حداکثر داده های آموزش داده شده برای شبکه عصبی و مدل رگرسیونی به ترتیب کم تر از 87/0 درصد و 92/18 درصد است. بر اساس شبکۀ عصبی توسعه یافته، یک چارت طراحی ایجاد شده است. به طور کلی، ضرائب کاهش مقاومت ژئوتکستایل ها ناشی از خرابی نصب هنگامی که عملیات تراکم در شرایطی اعم از مقاومت کشش چنگکی نمونه پیش از نصب کم تر، تنش اعمالی روی ژئوتکستایل بیش تر، مصالح خاکریز با اندازۀ دانه بزرگ تر، تراکم نسبی مصالح خاکریز بیش تر و بستر ضعیف تر انجام می شود، افزایش می یابد.

یک راه حل تحلیلی برای برآورد اثر اندرکنش خاک و سازه روی فرکانس ارتعاش آزاد دیوارهای حائل خاک مسلح

علی قنبری

یکی از پارامترهای تأثیرگزار بر رفتار دینامیکی دیوارهای خاک مسلح فرکانس اساسی سیستم است. در این مقاله با استفاده از تئوری صفحه ها و مباحث انرژی، روابطی تحلیلی برای سه مود اول ارتعاش دیوارهای خاک مسلح ژئوسنتتیکی ارائه شده است. هم چنین اندرکنش بین دیوار و خاک مسلح به وسیله یک سری فنرهای محوری مدنظر قرار گرفته است. هم چنین مودهای ارتعاش داخل صفحه که در مدل سازی دوبعدی قابل بررسی نبود، در این مقاله به وسیله تئوری صفحه ها مدنظر قرار گرفته است. برای اولین بار در یک تحلیل سه بعدی برای هرچه به واقعیت نزدیک تر شدن مدل سازی، رفتار متفاوت خاک و مسلح کننده ها در فشار و کشش نیز مدنظر قرار گرفته است. تأثیر پارامترهای مختلفی از جمله نسبت سختی خاک به مسلح کننده ها، نسبت سختی مسلح کننده به دیوار، طول مسلح کننده ها، نسبت عرض و طول مسلح کننده به ارتفاع دیوار در روابط ارائه شده بررسی شده است. در نهایت نتایج به دست آمده از روابط تحلیلی ارائه شده در این تحقیق با نتایج حاصل از مدل سازی المان محدود به وسیلۀ نرم افزار آباکوس و هم چنین نتایج دیگر محققان مقایسه شده است، که نشان از دقت زیاد روابط ارائه شده دارد. روش ارائه شده آغازی بر ارائه روابط تحلیلی سه بعدی برای دیوارهای خاک مسلح است.

پایدارسازی زمین لغزش بزرگ منجیل براساس تحلیل عددی به‌روش فاکتور کاهش مقاومت برشی(FE-SRM)

مهناز فیروزی

پایدارسازی شیب موضوعی مهم در ساخت پروژه های خطی است. در این پژوهش پایدارسازی زمین لغزش بزرگ منجیل که در حد فاصل کیلومتر 400+41 تا 200+42 آزادراه قزوین- رشت اتفاق افتاده است، تجزیه و تحلیل شده است و طرح پایدارسازی آن بررسی شده است. زمین لغزش مذکور تقریباً 168 متر طول، 214 متر عرض داشته و براثر ایجاد ترانشه نامناسب در سال 2013 رخ داد و منجر به بسته شدن مسیر آزادراه شد. تجزیۀ پایدارسازی براساس تحلیل عددی به روش فاکتور کاهش مقاومت برشی (FE-SRR) انجام شده است. بدین منظور از نرم افزار PHASE^2D استفاده شده است. در ابتدا دامنۀ با شیب 3H:2V سبک سازی شد. نتایج مدل سازی نشان می دهد که ضریب اطمینان در حالت استاتیکی و شبه استاتیکی به ترتیب برابر 95/1 و 17/1 است. در حالی که حداکثر گشتاور خمشی با شمع تک پایه ایی در حالت شبه استاتیکی MN69/5 است. حداکثر گشتاور خمشی در سطح لغزشی بیش تر از ظرفیت خمشی شمع است. بنابراین برای پایدارسازی زمین لغزش اجرای شمع دو پایه ای (2PG) در پاشنه لغزش پیشنهاد داده شد. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که با اجرای این طرح پارامتر مذکور تا MN48/2 کاهش پیدا می کند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که پایدارسازی به وسیلۀ شمع دو پایه ایی برای زمین لغزش منجیل مناسب است.

اثر فرآیند گرم شدن سرد شدن روی چقرمگی شکست مود I سنگ‌ها

مهدی حسینی

در مواردی از قبیل انفجار، آتش سوزی و حفاری های عمیق، سنگ ها تحت حرارت چشم گیری قرار می گیرد. از این رو اثر درجه حرارت بر چقرمگی شکست مود I که هدف این تحقیق است ضروری به نظر می رسد. برای رسیدن به این هدف روی نمونه های نیم دایره ای چهار نوع سنگ طبیعی شامل ماسه سنگ، سنگ آهک، توف، آندزیت و یک سری نمونه های بتنی آزمایش خمش سه نقطه ای برای تعیین چقرمگی شکست مود I انجام شده است. آزمایش ها، روی نمونه هایی انجام شده است که ابتدا تا دمای 100، 200، 300، 500 و 700 درجۀ سانتی گراد گرم و بعد از رسیدن به دماهای مورد نظر سرد شده اند و یک سیکل گرم شدن و سرد شدن را تحمل کرده اند. البته یک سری آزمایش روی نمونه ها در دمای محیط(25 درجۀ سانتی گراد) نیز انجام شده است. سرعت افزایش دما برای نمونه ها در کوره الکتریکی، 15 درجۀ سانتی گراد بر دقیقه و متناسب با افزایش دما در فرآیند آتش سوزی در نظر گرفته شده است. برای شناخت ترکیب سنگ ها مطالعات سنگ شناسی و تحلیل پراش اشعه ایکس (XRD) انجام شه است. علاوه بر این، به منظور بررسی رفتار سنگ مقدار تخلخل مؤثر و کاهش وزن نمونه های حرارت دیده نیز تعیین شده است. مقایسۀ نتایج آزمایش ها نشان داد که اثر دما بر چقرمگی شکست سنگ های ریزدانه بیش تر است. علاوه بر این، چقرمگی شکست با افزایش تخلخل مؤثر و کاهش افت وزن کاهش می یابد. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که مقدار چقرمگی شکست مود I نمونه های ماسه سنگ، توف، سنگ آهک، آندزیت و بتن که یک سیکل گرمایش (تا 700 درجه)- سرمایش را تحمل کرده اند در مقایسه با نمونه های حرارت ندیده به ترتیب 45، 17، 44 و 5/9 و 37 درصد کاهش یافته است.

بررسی مقایسه ای پاسخ لرزه ای دیوار میخ کوبی شده تحت اثر زلزله های نزدیک و دور از گسل

مریم مختاری

در سال های اخیر با گسترش استفاده از روش میخ کوبی برای تثبیت دیوارۀ گودبرداری ها، نیاز به بررسی جامع رفتار این روش احساس می شود. در پژوهش های پیشین، رفتار دیوار میخ کوبی شده در حالت های استاتیکی و دینامیکی تحت شرایط مختلف بررسی شده اند اما با توجه به ماهیت متفاوت زلزله های حوزۀ نزدیک گسل، بررسی اثر این حرکات روی رفتار دیوار میخ کوبی شده ضروری است. از این رو در این پژوهش با در نظر گرفتن یک مدل دوبعدی گودبرداری، اثر زلزله های حوزه نزدیک و حوزه دور از گسل روی پاسخ مدل بررسی شده است. برای تشریح رفتار خاک از مدل موهر کولمب و برای میخ ها پارامترهای الاستیک و پلاستیک در نظر گرفته شده است. هم چنین با توجه به قابلیت های نرم افزارPLAXIS 2D ، برای مدل سازی روند گودبرداری، از روش ساخت مرحله ای استفاده شده است. در این بررسی، 10 شتاب نگاشت زلزله (5 شتاب نگاشت زلزله حوزۀ نزدیک و 5 شتاب نگاشت زلزله حوزۀ دور)، که روی سنگ سخت ثبت شده اند، به کف مدل اعمال شد. مقادیر لنگرخمشی، نیروی برشی و نیروی محوری ایجاد شده در میخ ها، در حالت زلزله حوزۀ نزدیک بزرگ تر از مقادیر ایجاد شده تحت زلزله های حوزه دور هستند. این مقادیر تقریباً برای بیشینۀ لنگرخمشی برابر 23 درصد، نیروی برشی 30 درصد و نیروی محوری 22 درصد هستند. به دلیل این که در زلزله های حوزۀ نزدیک انرژی بیش تری در مدت زمان کم تری به مدل اعمال می شود (به دلیل وجود پالس) تغییرمکان ایجاد شده نیز بیش تر است. افزایش طول میخ و سختی موجب کاهش تغییر مکان دیوار میخ کوبی شده تحت زلزله حوزۀ نزدیک می شود، مع ذلک رفتار کلی خاک تحت این زلزله عوض نمی شود. بر مبنای نتایج به دست آمده در یک حداکثرشتاب ثابت رابطۀ مستقیمی بین حداکثر پیک سرعت و جابه جایی بالای دیوار وجود دراد. لیکن رابطۀ ذکر شده در زلزله های حوزۀ دور مشاهده نمی شود.

اثر نصب میکروپایل بر پتانسیل روان‌گرایی ماسه سیلتی اشباع به‌کمک مدل‌سازی عددی

احسان طاهرآبادی

این تحقیق به بررسی اثر نصب میکروپایل بر خاک ماسه ای اشباع، به کمک روش المان محدود می پردازد. نتایج به دست آمده از مدل سازی عددی با نتایج حاصل از ساختگاه مقایسه می شود. عملکرد نرم افزار با شبیه سازی آزمایش نفوذ استاندارد صحت سنجی شده است. اثر برخی تغییرات در فاصلۀ (3 متر، 6/1 متر و 8/0 متر) و تغییرمکان مرز مدل معادل فشار تزریق (1 سانتی متر، 5/2 سانتی متر، 5 سانتی متر و 10 سانتی متر) میکروپایل ها بر پاسخ روان گرایی خاک بحث شد. نتایج نشان می دهد که مدل عددی در تخمین پتانسیل روان گرایی محافظه کار است. اصلاح خاک با افزایش فشار تزریق افزایش می یابد. هم چنین مشاهده شد اثر فاصلۀ میکروپایل ها نسبت به اثر فشار تزریق (تا فاصلۀ آزاد 1 متری میکروپایل ها) کم تر است. پس برای فواصل نزدیک تر اثر توأمان فاصله و فشار تزریق شدیدتر می شود. به علت رابطۀ مستقیم عدد نفوذ استاندارد (N_SPT) و پتانسیل روان گرایی، شبیه سازی آزمایش نفوذ استاندارد و صحت سنجی با داده های ساختگاه، پیش و پس از نصب میکروپایل ها ضروری به نظر می رسد. این روش می تواند ترفند مناسبی برای پیش بینی راندمان عملیات اصلاح خاک به کمک میکروپایل ها باشد و می تواند در هزینۀ و زمان صرفه جویی کند.

بررسی ویژگی‌های مقاومت برشی- اتساع خاک ماسه رس‌دار و سیلت‌دار

وحید یوسف پور

خاک های ماسه ای به صورت تمیز و خالص نیست و اغلب مقادیر مختلفی ریزدانه از جمله سیلت و رس دارد، وجود مقادیر مختلفی از ریزدانه ها در خاک ماسه ای باعث ایجاد تغییراتی در پارامترهای مقاومتی و اتساع این نوع خاک ها می شود. بولتون [1] آزمایش های مختلفی را روی خاک ماسه ای انجام داد و بین پارامترهای مقاومتی خاک، ارتباطی ایجاد کرد. در این مقاله با استفاده از دستگاه برش مستقیم کوچک مقیاس، رفتار مقاومتی و اتساع خاک ماسه ای دارای رس و سیلت بررسی شده است و فرم جدیدی از رابطۀ بولتون ارائه شده است. در مجموع تعداد 96 تست برش مستقیم کوچک مقیاس (30×100×100) انجام شد. ماسه بابلسر، سیلت رودخانه کرج و هم چنین رس کائولن در این پژوهش استفاده شد. نمونه ها به صورت جداگانه با درصد رس و سیلت صفر، ۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد ساخته شده و در تراکم های ۷۰، ۸۰، ۹۰ و ۱۰۰ درصد کوبیده شدند و تحت ۳ سربار 90، 120 و 150 کیلوپاسکال آزمایش شدند. (خرد شدن ذرات اتفاق نمی افتد). در این آزمایش ها تغییرات مقاومت برشی، زاویۀ اصطکاک حداکثر، زاویۀ اصطکاک حجم ثابت، چسبندگی و هم چنین تغییرات زاویۀ اتساع بر اثر افزایش درصد رس و سیلت در نمونه ها بررسی شد. هم چنین تأثیر نوع ریزدانه سیلتی و رسی بر رفتار خاک ماسه ای نیز بررسی شد. نتایج نشان دهندۀ کاهش مقاومت برشی، زاویۀ اتساع و زاویۀ اصطکاک حداکثر و هم چنین افزایش چسبندگی نمونه ها بر اثر افزایش درصد رس و افزایش مقاومت برشی، زاویۀ اتساع و زاویۀ اصطکاک حداکثر بر اثر افزایش درصد سیلت در نمونه ها بودند.