نشریه زمین شناسی مهندسی

---

فرسایش ناشی از نشت یکی از مکانیزم‌های تخریب کنارۀ رودخانه است که با حرکت ذرات خاک در لایه‌ای تراوا با دانه­بندی مشخص تحت گرادیان هیدرولیکی بحرانی به‌وقوع می‌پیوندد. با توجه به پیچیدگی فرآیند فرسایش کناره رودخانه‌ها و پژوهش‌های محدود انجام شده در این رابطه با دانه‌بندی‌های مختلف، بررسی و  شناخت پارامترهای مؤثر بر روی آن اهمیت چشم‌گیری دارد. در این تحقیق با شبیه‌سازی بازه‌ای از کناره رودخانه در آزمایشگاه در سه دانه‌بندی مختلف، به بررسی تأثیر دانه‌بندی بر روی تغییرات عدد رینولدز محیط متخلخل در گرادیان‌های مختلف و برآورد طول حفرۀ ناشی از فرسایش پرداخته می‌شود. نتایج حاصل، حاکی از افزایش عدد رینولدز با افزایش قطر ذرات تشکیل دهندۀ کناره است. بر این اساس با به‌کارگیری تحلیل ابعادی دو رابطۀ تجربی برای برآورد طول حفرۀ آب‌شستگی ناشی از فرسایش کناره برای دو حالت جریان نشتی آرام و آشفته پیشنهاد می‌گردد

---

یکی از آزمایش هایی که برای بررسی خصوصیات سایندگی دانه های خاک استفاده می شود، آزمایش LCPC می باشد. دستگاه آزمایش LCPC برای اندازه گیری سایش ذرات در حد پبل های ریز (3/6-4 میلی متر) طراحی شده است. در این پژوهش برای بررسی تاثیر پارامتر های زمین شناسی در مقدار سایش کانیها، تعدادی از مهمترین کانیهای ساینده از نقاط مختلف ایران جمع آوری شده است. در ابتدا مقادیر سایش و شکنندگی این کانیها مطابق با سه استاندارد AFNOR P18-553، AFNOR P18-579 وP18-560 AFNOR که به ترتیب مربوط به مراحل آماده سازی نمونه برای انجام آزمایش، روش انجام آزمایش و آنالیز اندازه دانه ها به کمک الک های آزمایشگاهی میباشد، اندازه گیری شده است. در ادامه تاثیر پارامترهای زمین شناسی موثر بر میزان سایش نمونه ها که شامل پنج پارامتر شکل، اندازه، زاویه داری، درجه اشباع محیط و پتروگرافی دانه ها میباشد، مورد بررسی قرار گرفته است. میزان اثر گذاری این پارامتر ها بر سایندگی نمونه ها بر اساس استاندارد ISO 5725 NF که مربوط به کاربرد آمار، دقت روش آزمون، تعیین تکرار پذیری و قابلیت تولید مجدد یک روش استاندارد با آزمایشهای درون آزمایشگاهی (بر پایه شاخص طبقه بندی X 06-041 ) میباشد، بررسی گردیده است. در انتها پس از کسب اطمینان از تاثیر معنی دار این پارامتر ها بر سایش کانیها، به کمک نرم افزار SPSS میزان سایندگی برای انواع کانیهای با سختی کمتر از هفت در مقیاس موس پیش بینی شده است.

---

روستای کندوان از مناطق گردش‌گری استان آذربایجان شرقی است که خانه‌های روستایی آن صدها سال پیش در داخل سنگ­های آذرآواری مخروطی شکل موسوم به ِکِران حفاری شده­اند. در مقاله حاضر بر اساس پژوهش‌های صحرایی و آزمایشگاهی به بررسی نقش ویژگی­های زمین­شناسی مهندسی سنگ‌های آذرآواری کندوان در هوازدگی، فرسایش و تخریب آن‌ها پرداخته شده است. سنگ‌های آذرآواری کندوان به‌دلیل داشتن درصد زیادی از کانی‌های پلاژیوکلاز و قطعات پامیس با مقاومت کم، جوش­خوردگی و جورشدگی اندک سنگ و کرویت و گردشدگی زیاد اجزای تشکیل‌دهندۀ آن‌ها، مقاومت کمی در برابر عوامل هوازدگی و فرسایش دارند. اگر چه هوازدگی و فرسایش در امتداد درز و شکستگی­های موجود در سنگ‌ها مهم‌ترین عامل به‌وجود آمدن شکل‌های مخروطی در کندوان است، اما ادامۀ این فرآیند موجب تخریب و نابودی سنگ‌ها می‌شود. تخلخل زیاد سنگ‌ها این امکان را فراهم کرده است که آن‌ها ظرفیت جذب آب زیادی داشته باشند. درصد جذب زیاد آب، حساسیت سنگ‌ها در برابر انبساط و انقباض ناشی از تر- خشک شدن و ذوب- انجماد متوالی را افزایش داده است و سختی و استحکام درونی اندک آن‌ها، باعث شده که بافت سنگ‌ها در اثر عوامل محیطی هوازده شده و متلاشی گردد. هم‌چنین بافت سست سنگ‌های آذرآواری مذکور باعث فرسایش نسبتاً سریع آن‌ها در اثر بارندگی و جریان آب­های سطحی و باد شده است.

---

یاز چالش­های حفاری مکانیزه، سایش زیاد و پیش­بینی نشده ابزار برش در برخی پروژه‌های احداث تونل است. این مسئله علاوه بر افزایش هزینه، زمان حفاری را هم از طریق نیاز بیش‌تر به تعمیر و نگه‌داری اجزای ماشین، افزایش می­دهد. به‌منظور دست‌یابی به دید مناسبی از رابطۀ بین پارامترهای اپراتوری ماشین حفار با پدیدۀ مورد نظر، دستگاه آزمایشگاهی جدیدی در آزمایشگاه زمین­شناسی مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد طراحی و ساخته شده است. در این مقاله نتیجۀ حاصل از آزمایش نمونه‌های سیلیسی به‌عنوان نمونه­های با سختی زیاد و فراوان در طبیعت با دستگاه مذکور ارائه شده است. برای این منظور 36 آزمایش با مقادیر متغیر سربار و سرعت چرخش در زمان­های متفاوت روی ماسۀ درشت سیلیسی انجام شد. نتایج حاصل نشان می­دهد که بین استهلاک سایشی ابزار برشی و زمان، فشار سربار و سرعت چرخش، رابطۀ مستقیم وجود دارد به­گونه­ای­که این رابطۀ مستقیم، در مورد تأثیر سربار و سرعت چرخش خطی، و در مورد تأثیر زمان لگاریتمی است.

---

جریان زیرسطحی به‌عنوان بخش چشم‌گیری از جریان آبراهه و عامل مهمی در بار رسوبی رودخانه­ها است. هدف این تحقیق بررسی فرسایش نشتی کنارۀ رودخانه‌ها در لایۀ ماسه‌ای با دانه‌بندی متفاوت در کنارۀ رودخانه است. در این تحقیق به مطالعه و بررسی آزمایشگاهی تأثیر اندازۀ ذرات خاک و هم‌چنین شیب کنارۀ رودخانه بر فرسایش نشتی پرداخته شده است. بدین‌منظور تعدادی آزمایش در یک لایسی‌متر برای چهار شیب­های مختلف و دانه‌بندی­های مختلف انجام شد. نتایج نشان داد که عدد رینولدز محیط متخلخل نقش اساسی در عمق حفره آبشستگی لایۀ غیرچسبنده دارد. هم‌چنین مشاهده شد که زمان شروع به حرکت ذرات با افزایش قطر مشخصه آن‌ها کاهش پیدا می­کند.

---

فرسایش خندقی، به‌عنوان عامل خطر اراضی، یکی از چالش­های آسیب­زای فرسایش آبی به‌شمار می­رود که تأثیر به‌سزایی در تخریب اراضی دارد. هدف از این تحقیق پهنه­بندی خطر فرسایش خندقی حوزۀ آبخیز قرناوه استان گلستان با استفاده از مدل­های نسبت فراوانی و روش پیشنهادی گوپتا و جوشی  (GNRF) است. بدین‌منظور در ابتدا نقشۀ پراکنش پهنه‌ای خندق­های (متغیر وابسته) حوزۀ آبخیز قرناوه با استفاده از بازدید­های میدانی و تصاویر ماهواره­ای، با مقیاس 1:75.000 در محیط نرم‌افزار سامانه اطلاعات مکانی تهیه شد. در ابتدا برای مدل‌سازی کل خندق های مشاهداتی به دو بخش تقسیم شد: 70 درصد پهنه‌های خندقی برای کالیبراسیون مدل و 30 درصد آن برای اعتبارسنجی مدل در نظر گرفته شد. در گام بعدی 7 لایه اطلاعاتی از قبیل درصد شیب، جهت شیب، انحنای سطح، نوع سازند زمین‌شناسی، نوع کاربری اراضی، میزان فاصله از رودخانه، میزان فاصله از جاده به‌عنوان عوامل مؤثر (متغیر مستقل) بر ایجاد فرسایش خندقی انتخاب شدند. با مقایسۀ متغیرهای مستقل با متغیر وابسته، مقدار تراکم خندق در هر کلاس عوامل مستقل محاسبه  شد. سپس نرخ­دهی طبقات براساس روابط موجود در مدل‌­های نسبت فراوانی وGNRF انجامشد. در نهایت با روی­هم­گذاری نقشه­های نرخ­دهی شده، نقشه پهنه­بندی خطر فرسایش خندقی به‌دست آمد. نتایج مقایسه درصد فراوانی خندق­ها در کلاسه‌های خطر نشان داد که در مدل­های نسبت فراوانی و GNRF از کل پهنه­های خندقی مرحلۀ اعتبارسنجی به‌ترتیب 11/78 و 52/74 درصد پهنه­ها در طبقات خطر زیاد و خیلی زیاد قرار دارند. نتایج اعتبارسنجی مدل با استفاده از روش جمع کیفی و ضریب کاپا نشان داد که مدل نسبت فراوانی با مقدار جمع کیفی و ضریب کاپای بیش‌تر (3 و 89/0) نسبت به مدل GNRF (27/1 و 74/0) برای پهنه­بندی خطر فرسایش خندقی منطقۀ بررسی شده پیشنهاد می‌شود.
 

---

شناخت عوامل مؤثر بر مقاومت سایشی سنگ‌دانه­ها  تأثیر زیادی در پی­جویی سنگ‌دانه‌هایی با مقاومت سایشی مناسب دارد. در این پژوهش ارتباط محیط­های زمین­شناسی با مقاومت سایشی سنگ‌دانه­ها، بررسی شده است. نمونه­برداری از سه محیط واریزه­ای، مخروط­افکنه­ای و رودخانه­ای در دو منطقۀ دشت دیره با سنگ­های آهکی و منطقه دماوند با سنگ­های آتشفشانی انجام شده است. آزمایش­های سایش لس­آنجلس، تخلخل و درصد سنگ‌دانه­های دارای ریز­ترک روی نمونه­های برداشت شده از محیط­های مختلف انجام شد. نتایج نشان می­دهد که کم‌ترین میزان افت وزنی در محیط­های رودخانه­ای به‌میزان 7/23 و 42 و بیش‌ترین میزان افت وزنی در محیط­های واریزه­ای به‌میزان 3/49 و 48 به‌ترتیب در منطقۀ دیره و دماوند دیده می­شود. محیط­های مخروط­افکنه­ای نیز حالتی حدواسط این دو را دارند. با افزایش مساحت و طول مسیر جریان در حوزۀ بالادست مخروط­افکنه­ها میزان افت وزنی کاهش می­یابد. تفاوت میزان افت وزنی در محیط­های مختلف به‌علت تفاوت در میزان ریزترک، تخلخل و قشر هوازده ایجاد شده بر سنگ‌دانه­ها است. شدت اختلاف میزان افت وزنی در دو منطقۀ دماوند و دشت دیره با هم متفاوت است به‌گونه­ای که میزان افت وزنی سنگ‌دانه­های واریزه­ای دشت دیره دو برابر سنگ‌دانه­های رودخانه­ای در همان منطقه است در حالی که در منطقه دماوند این اختلاف حدود 11 درصد است. این تفاوت می­تواند ناشی شدت درزه­داری کم‌تر و در نتیجه تفاوت کم‌تر درزه­داری سنگ‌دانه­های موجود در محیط‌های مختلف در منطقه دماوند باشد.
 

---

.آلودگی خاک‌ها با هر کدام از فرآورده‌های نفتی باعث تغییر در ویژگی‌های زمین‌شناسی مهندسی خاک‌ها شده و رفتار خاک‌ها را تغییر می‌دهد. در این پژوهش به‌منظور بررسی تأثیر آلودگی ناشی از گازوییل بر فرسایش‌پذیری خاک‌ها، محدودۀ انبار نفت همدان انتخاب گردید و به این منظور از دستگاه شبیه‌ساز باران استفاده شد. براساس نتایج حاصل از بررسی‌های صحرایی و آزمایشگاهی، سه لایه خاک در محدودۀ بررسی شده وجود دارد که مطابق رده‌بندی یونیفاید در ردۀ SM قرار دارند و دارای مقادیر بسیار بالای آهک، یعنی 15/85%  در لایۀ بالایی، 16/62% در لایۀ میانی و 72/88% در لایۀ پایینی هستند. تعیین ویژگی‌های زمین‌شناسی مهندسی نمونه‌ها با انجام آزمایش‌های تعیین درصد رطوبت، دانه‌بندی و هیدرومتری، کلسی‌متری، تعیین G_S، حدود آتربرگ، تراکم استاندارد، برش مستقیم و مقاومت فشاری تک‌محوری روی نمونه‌های غیرآلوده و آلوده به گازوییل انجام شد. برای بررسی اثر ویژگی‌های زمین‌شناسی مهندسی نمونه‌های غیرآلوده و آلوده به گازوییل بر فرسایش‌پذیری با استفاده از دستگاه شبیه‌ساز باران، از شیب‌های 10، 20، 30 و 40 درجه، شدت بارش مشابه با میانگین شدت بارش منطقه و تراکم خاک با رطوبت بهینه استفاده شد. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که آلودگی ناشی از گازوییل باعث کاهش مقادیر پارامترهای مقاومتی خاک‌های منطقۀ بررسی شده و این کاهش مقادیر پارامترهای مقاومتی، خود باعث افزایش فرسایش‌پذیری خاک‌های آلوده نسبت به خاک‌های غیرآلوده شده است. بدین صورت که حداکثر مقدار فرسایش در سه لایۀ خاک در 19 و 15 درصد گازوییل تقریباً 3 برابر مقدار فرسایش در حالت غیرآلوده است.