فهرست مطالب
مجله زمین شناسی مهندسی
سال دوازدهم شماره 5 (Autumn 2018)
- ویژه مقاله های انگلیسی 1397
- تاریخ انتشار: 1397/08/15
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحات 1-30کی از روش های افزایش مقاومت خاک ها در برابر گسیختگی، تسلیح خاک است. اندرکنش خاک و ژئوسنتتیک ها اهمیت به سزایی داشته و تحت تاثیر اصطکاک و چسبندگی سطح تماس آن ها قرار می گیرد. دانه بندی خاک، زبری سطح تماس و دانسیته ژئوتکستایل از جمله عوامل موثر بر اندرکنش خاک-ژئوتکستایل ها هستند. در این تحقیق برای بررسی موارد مذکور از آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس استفاده شده است که دو نمونه ماسه خوب و بد دانه بندی شده با دانسیته نسبی %80، دو نوع ماسه بددانه بندی شده تک سایز برای افزایش زبری سطح تماس از طریق چسبانیدن به سطح ژئوتکستایل، دو نوع ژئوتکستایل با مقاومت های کششی و وزن واحد سطح متفاوت، تنش های قائم 5/12، 25 و 50 کیلوپاسکال و نرخ برش min/mm 1 استفاده شده است. نتایج نشان داده که با افزایش زبری مقاومت برشی سطح تماس خاک-ژئوتکستایل افزایش می یابد و بسیج شدن مقاومت کششی ژئوتکستایل به دانه بندی خاک در سطح تماس بستگی دارد، به طوری که هر چه ذرات چسبانیده شده به ژئوتکستایل ها درشت تر از ذرات خاک نمونه باشد، اندرکنش بهتری به دست می آید.کلیدواژگان: ژئوسنتتیک، ژئوتکستایل، برش مستقیم، اندرکنش، زبری، دانه بندی خاک
-
صفحات 31-54سپری های فولادی در پروژه های مهندسی عمران به طور گسترده به عنوان سازه نگهبان استفاده می شوند. گاهی ممکن است لایه خاک سست یا نرم در عمق های مختلف گود وجود داشته باشد. این مسئله موجب اثرات مختلف بر تغییر مکان سطح زمین، نیروها و لنگرهای وارد بر سپری ها و مهارها در طی فرآیند گودبرداری نسبت به حالتی که خاک به طورکلی یک نواخت است، می شود. این تفاوت ها در روش های معمول طراحی دیواره های سپرکوبی شده به طور دقیق در نظر گرفته نمی شود. در این مقاله یک گود عمیق با استفاده از روش اجزای محدود تحلیل می شود. عمق گود به سه لایه مختلف تقسیم شده است. یکی از لایه ها، خاک سست است که موقعیت آن در سه حالت لایه بالایی، میانی و پایین مدل می شود. نتایج به دست آمده از این مدل ها با مدلی که فاقد لایه سست است مقایسه می شود. تحلیل شبه استاتیکی با اعمال شتاب افقی 3/0 g انجام شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که وقتی لایه سست زیر لایه های سخت قرار می گیرد، لنگر خمشی وارد بر سپرها و نیروهای برشی به ترتیب در حدود 50 تا 100 و 15 تا 50 درصد نسبت به حالتی که لایه سست وجود ندارد افزایش می یابند. هم چنین در حالت وجود لایه میانی سست موقعیت حداکثر تغییر شکل جانبی دیواره سپرکوبی شده نسبت به سایر مدل ها متفاوت است.کلیدواژگان: گودبرداری، سپرکوبی، لایه سست، مهار
-
صفحات 55-84بیشینه نشست سطح زمین یکی از پارامترهای مهم در عملیات حفاری مکانیزه از نوع متعادل کننده فشار زمین (EPB) است که قبل از حفاری باید تعیین شود. زمانی که مدل سازی بسیار پیچیده می شود، روش های هوش مصنوعی به عنوان یک راه حل استفاده می شوند. این روش ها در ابتدا با استفاده از داده های واقعی آموزش می بینند و سپس به پردازش اطلاعات ناشناخته می پردازند. در این پژوهش برای پیش بینی نشست زمین در تونل سازی مکانیزه از نوع EPB از روش های هوش مصنوعی سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی (انفیس) و ترکیب شبکه عصبی مصنوعی با الگوریتم بهینه سازی مبتنی بر جغرافیای زیستی استفاده شده است. در این پژوهش دو مدل انفیس شامل انفیس- خوشه بندی کاهشی و انفیس- خوشه بندی C-means فازی استفاده شده است. برای اثبات توانایی روش های مذکور از داده های پروژه مترو بانکوک، تایلند استفاده شده است. در این مدل ها پارامترهای عمق، فاصله تا سینه کار، سطح آب زیرزمینی، متوسط فشار پشت کاتر، متوسط نرخ نفوذ، زاویه ای که درزه ها با سینه کار می سازند، فشار تزریق و درصد پرشدگی تزریق به عنوان ورودی و بیشینه نشست سطح زمین به عنوان خروجی درنظر گرفته شده است. برای بررسی عملکرد مدل ها از دو شاخص آماری ضریب تعیین (R2) و میانگین مربعات خطا استفاده شده است که نهایتا انفیس- خوشه بندی کاهشی بهترین عملکرد را در بین سایر مدل ها داشته است.کلیدواژگان: بیشینه نشست سطح زمین، تونل سازی مکانیزه از نوع EPB، سیستم استنتاج تطبیقی عصبی-فازی، شبکه عصبی مصنوعی
-
صفحات 85-106در این پژوهش ظرفیت باربری شمع های درجاریز (شمع های ریختنی) در خاک های رسی با نرم افزارFLAC2D به صورت عددی بررسی و نتایج حاصل از این پژوهش با نتایج آزمایش سانتریفیوژ صحت سنجی شده است. هم چنین، نتایج حاصل از روابط موجود در ادبیات فنی با نتایج به دست آمده از پژوهش حاضر مقایسه شده است. مجموعه ای از آنالیز ها به منظور بررسی تاثیرات ناشی از پارامتر های مختلف خاک و شمع روی مقدار ظرفیت باربری نوک و جدار شمع های درجاریز در خاک های رسی انجام گرفته است. این پارامترها شامل مدول الاستیسیته خاک، طول و قطر شمع، مقاومت زهکشی نشده رس، وزن مخصوص و ضریب پواسون خاک است. هم چنین، تاثیر متقابل مقاومت برشی زهکشی نشده و مدول الاستیسیته رس ها روی مقاومت نوک بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که کاهش مدول الاستیک خاک موجب کاهش تاثیر مقاومت زهکشی نشده رس روی مقاومت نوک می شود. آنالیزهای عددی نشان داده اند که اگر مقاومت برشی زهکشی نشده از 25 تا 200 کیلو پاسکال افزایش یابد، مقادیر مقاومت نوک در محدوده 60 تا 85% افزایش می یابد. این آنالیز ها برای مقادیر مدول الاستیک ثابت در محدوده 5 تا 180 مگا پاسکال انجام شده است. هم چنین، رابطه جدیدی برای تخمین ضریب ظرفیت باربری N*c ارائه شده است.کلیدواژگان: ظرفیت باربری، مقاومت جدار، مقاومت نوک، شمع درجاریز، شمع ریختنی، مدل سازی عددی، رس، آنالیز حساسیت، نرم افزار FLAC
-
صفحات 107-134عوامل موثر در نشست سطح زمین در روش حفاری مکانیزه را می توان عمدتا به چهار دسته عوامل هندسی، عوامل ژئومکانیکی، پارامترهای کاری ماشین حفاری و پارامترهای مدیریتی و اجرایی تقسیم بندی کرد. عوامل هندسی شامل عمق و قطر تونل هستند پارامترهای کاری ماشین شامل فشار وارد بر جبهه حفاری، فشار تزریق در پشت سگمنت ها و نیز میزان تغییر قطر (کاهش قطر دستگاه در طول) دستگاه است و پارامترهای ژئومکانیکی شامل مشخصات مکانیکی لایه های خاک بین تونل تا سطح زمین است. در تونل های مناطق شهری که بیش تر در عمق کم و در بستر خاکی حفر می شوند، فشار جبهه کار می تواند یکی از عوامل پیش گیری کننده نشست سطح زمین باشد. در پروژه خطA مترو قم، تونل با ماشین حفاری مکانیزه از نوع متعادل کننده فشار زمین (EPB) حفر می شود. در این تحقیق با تمرکز روی پنج مقطع از این تونل، تاثیر فشار جبهه کار بر نشست سطح زمین تحلیل شده است. این پنج مقطع در کیلومترهای مختلف تونل در مکان هایی انتخاب شدند که در سطح زمین پین های نشست سنجی نصب شده اند و نتایج مدل سازی عددی قابل صحت سنجی هستند. برای بررسی اثر فشار سینه کار روی حداکثر نشست سطح زمین، چهار سطح فشار 100، 150، 200 و 400 کیلوپاسکال بررسی شد. این فشارها به ترتیب 1، 5/1، 2، و 4 برابر فشار اولیه جبهه کار بودند. نشست سطح زمین در این چهار سطح فشار با استفاده از نرم افزار اجزا محدود PLAXIS 3D TUNNEL ارزیابی شده است. اعتبارسنجی نتایج با استفاده از ابزاربندی در سطح زمین (پین های نشست سنجی) و روی تمامی این مقاطع انجام شده است. اعتبارسنجی انجام شده نشان داد که نتایج مدل سازی تطابق خوبی با نتایج پین های نشست سنجی دارد. مقایسه نتایج نشان می دهد افزایش 4 برابری فشار جبهه کار، حداکثر سبب کاهش 4. 45 میلی متری نشست بیشینه می شود. بنابراین افزایش فشار جبهه کار، میزان نشست را کاهش می دهد اما این مقدار بسیار ناچیز است. هم چنین مشخص شد که افزایش بیش از اندازه فشار سینه کار (بیش از 200 کیلوپاسکال) نه تنها حداکثر نشست سطح زمین را کاهش نمی دهد بلکه باعث ایجاد شکست غیرفعال (Passive failure) یا همان بالازدگی در جلوی سپر روی سطح زمین زمین می شود.کلیدواژگان: نشست، EPB، تونل متروی قم، مدل سازی عددی، ابزاربندی، PLAXIS 3D TUNNEL
-
صفحات 135-185هنگام حفر تونل در فضاهای شهری، جلوگیری از آسیب و تخریب سازه های مجاور اهمیت ویژه ای دارد. برای کاهش این آسیب ها باید از نشست سطحی زمین جلوگیری کرد. در سال های اخیر بررسی های گسترده ای در زمینه پیش بینی نشست سطحی زمین در اثر حفر تونل انجام شده است. انتخاب روش مناسب به عوامل مختلفی بستگی دارد. نشست سطحی ناشی از حفر تونل با کمک متغیرهای ورودی که تاثیر فیزیکی چشم گیری بر نشست دارند، پیش بینی شده است. برای ساخت مدل شبکه های عصبی از داده های به دست آمده از حفر تونل خط 2 متروی مشهد استفاده شده است. نتایج نشان داد که شبکه عصبی پیش خور که با استفاده از الگوریتم پس انتشار خطا آموزش دیده است و دارای سه لایه با معماری 1-24-7 است، شبکه عصبی بهینه ایت. شبکه عصبی بهینه دارای ضریب هم بستگی و میانگین مربعات خطا برابر با 963/0 و 4-10×41/2 است. هم چنین نتایج نشان داد که این شبکه عصبی آموزش دیده شده می تواند برای پیش بینی نشست سطحی ناشی از حفر تونل به صورت موفقیت آمیزی استفاده شود.کلیدواژگان: نشست سطحی، شبکه عصبی مصنوعی، تونل متروی مشهد، پیش بینی نشست
-
صفحات 159-188در یک چاه مشبک کاری شده، سیالات از طریق آرایه ای از تونل های مشبک کاری به درون چاه وارد می شوند. معمولا این مشبک کاری ها با الگویی مارپیچی در اطراف گمانه چاه توزیع می شوند. مدل های عددی موجود برای شبیه سازی جریان سیالات تولیدی به درون چاه های قائم غلاف دار مشبک کاری شده دارای شرایط مرزی پیچیده ای بوده و یا از زیاد بودن هزینه های محاسباتی رنج می برند. این مقاله یک مدل اجزای محدود ساده و در عین حال کارآمد را برای شبیه سازی جریان در اطراف یک چاه با تقارن مارپیچی مشبک کاری ها را ارایه می دهد. در مدل پیشنهادی با استفاده از تقارن فقط لازم است ضخامتی از بازه مشبک کاری که شامل یک تونل مشبک کاری است مش بندی شود. زاویه فیزینگ بین مشبک کاری های مجاور از طریق اعمال شرایط مرزی دوره ای به مرزهای بالایی و پایینی ضخامت مفسر مخزن در نظر گرفته شده است. این شرایط مرزی شامل بخش های فشار-دوره ای و سرعت-دوره ای است. بر خلاف بخش فشار-دوره ای، روش اعمال شرایط سرعت-پریودیک برای مسئله جریان تک متغیره مبهم است. در این راستا ثابت می شود که در مدل پیشنهادی شرایط سرعت دوره ای به صورت خودکار به شکل ضعیف ارضاء می شود. دقت و کارایی محاسباتی مدل پیشنهادی از طریق مقایسه با مدل های موجود صحت سنجی شده است. نتایج مدل در قالب ضریب پوسته با مدل نیمه تحلیلی متداول نیز مقایسه شده و انطباق مناسبی مشاهده شده است. مدل پیشنهادی می تواند به عنوان یک ابزار عددی مناسب برای بررسی جریان ورودی به چاه با آرایش مارپیچی مشبک کاری ها استفاده شود.کلیدواژگان: چاه غلاف دار مشبک کاری شده، روش اجزای محدود، تقارن مارپیچی، شرط مرزی دوره ای، تحلیل جریان ورودی به چاه
-
صفحات 189-212موادی مانند خرده لاستیک های زائد برای بهبود مقاومت خاک به طور گسترده استفاده می شود. در این تحقیق مقاومت باقی مانده یا رفتار حالت پایدار ماسه مخلوط شده با خرده لاستیک های زائد بررسی شده است. آزمایش های سه محوری فشاری زهکشی نشده استاتیکی روی نمونه های دست خورده ماسه و ماسه مخلوط با خرده لاستیک در حالت اشباع با درصدهای مختلف خرده لاستیک (صفرتا 4 تا درصد وزن خشک خاک) انجام شده است. تاثیر حضور خرده لاستیک زائد بر مقاومت باقی مانده در فشار تحکیمی های مختلف (100، 200 و 300 کیلو پاسکال) و تراکم نسبی مخلوط (40، 65 و 80 درصد) ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش درصد خرده لاستیک مقاومت باقی مانده افزایش یافته و خط حالت پایدار به سمت راست نمودارlog Sus-e حرکت می کند. هم چنین بهبود مقاومت باقی مانده در اثر حضور خرده لاستیک به تراکم نسبی نمونه و فشار تحکیمی نیز بستگی دارد.کلیدواژگان: مقاومت حالت پایدار، خرده لاستیک زائد، آزمایش سه محوری، ماسه، دانسیته نسبی و فشار تحکیمی
-
Pages 1-30One of the methods of increasing soil resistance against failure is soil reinforcement using geosynthetics. Soil-geosynthetic interactions are of great importance and are affected by friction and adhesion at their interface. Soil gradation, contact surface roughness and geotextile density are among the factors affecting soil-geotextiles interaction this study, to investigate the effects of these factors, large-scale direct shear tests have been conducted using a well and a poorly graded sand at a relative density of 80% reinforced with two geotextiles having different tensile strengths and mass per unit area. Samples were subjected to normal pressures of 12.5, 25 and 50kPa and sheared at a rate of 1 mm/min. Geotextile surface roughness was achieved by gluing two different single sized sand particles. Results show that increasing geotextile surface roughness increases shear strength at soil-geotextile interface. Geotextile tensile strength mobilization is shown to depend on soil grain size at the interface. The coarser and more angular the soil particles, the more effective the soil-reinforcement interactions. Geotextile tensile strength and its mass per unit area are shown to less important factors.Keywords: Geosynthetic, Geotextile, Direct shear, Interaction, Roughness, Soil gradation.
-
Pages 31-54Steel sheet pile walls are being widely used as earth retaining systems. Sometimes loose or soft soil layers are located in various depths in an excavation. This issue causes different effects on ground surface displacements, forces and moments acting on sheet piles and struts during excavation procedure, compared with a status that soil is totally uniform. These differences are not exactly considered in conventional design methods of sheet pile walls. In this paper, a deep excavation using finite element method is analyzed. Excavation’s depth is divided into three different layers. One of three layers is a loose soil layer and its position is modeled in three different situations, top, middle and bottom of the model. Obtained results are compared with results of excavation without the loose layer. The pseudo-static analysis is performed by applying 0.3g horizontal acceleration. The results indicate that when a loose layer is located beneath stiffer layers, bending moments acting on sheet pile wall and shear forces increase about (50~100)% and (15~50)%, respectively. Also, the middle loose layer changes the location of maximum lateral deformation of steel sheet pile wall.Keywords: : Excavation, sheet piling, loose layer, strut
-
Pages 55-84Maximum surface settlement (MSS) is an important parameter for the design and operation of earth pressure balance (EPB) shields that should determine before operate tunneling. Artificial intelligence (AI) methods are accepted as a technology that offers an alternative way to tackle highly complex problems that can’t be modeled in mathematics. They can learn from examples and they are able to handle incomplete data and noisy. The adaptive network–based fuzzy inference system (ANFIS) and hybrid artificial neural network (ANN) with biogeography-based optimization algorithm (ANN-BBO) are kinds of AI systems that were used in this study to build a prediction model for the MSS caused by EPB shield tunneling. Two ANFIS models were implemented, ANFIS-subtractive clustering method (ANFIS-SCM) and ANFIS-fuzzy c–means clustering method (ANFIS-FCM). The estimation abilities offered using three models were presented by using field data of achieved from Bangkok Subway Project in Thailand. In these models, depth, distance from shaft, ground water level from tunnel invert, average face pressure, average penetrate rate, pitching angle, tail void grouting pressure and percent tail void grout filling were utilized as the input parameters, while the MSS was the output parameter. To compare the performance of models for MSS prediction, the coefficient of correlation (R2) and mean square error (MSE) of the models were calculated, indicating the good performance of the ANFIS-SCM model.Keywords: Maximum surface settlement, EPB shield, Shield tunneling, Adaptive network–based fuzzy inference system, Artificial neural network, Biogeography-based optimization algorithm.
-
Pages 85-106This study numerically investigates the bearing capacity of drilled shafts (bored piles) in clay using FLAC2D. The results obtained in this study are compared with centrifuge test results. The results of the empirical relationships available in the literature are compared with the results of the present numerical study. A series of analyses is also conducted to assess the effects of various soil and pile parameters on the magnitude of tip and side resistance of bored piles embedded in clay. These parameters include the soil elastic modulus, pile length and diameter, undrained shear strength, unit weight, and Poisson’s ratio of soil. Furthermore, the coupling effect of soil undrained shear strength and elastic modulus of soil on tip resistance are investigated. The results show that the lower value of soil elastic modulus results to lower effect of soil undrained shear strength. The effect of soil undrained shear strength on tip resistance is approximately constant (about 83% for a change of soil undrained shear strength between 25 to 200 kPa) for the range of elastic modulus between 20 and 180 MPa. Also, a new equation is proposed to estimate the bearing capacity factor of N*c.Keywords: Bearing capacity, Side resistance, Tip resistance, Drilled shaft, Bored pile, Numerical modelling, clay, Sensitivity analysis, FLAC
-
Pages 107-134In the mechanized boring method, the factors affecting ground surface settlement can be mainly divided into five categories: geometric, geomechanic, boring machines working, operating and management parameters. In urban tunnels bored mainly in shallow soil bed, face pressure can be one of the factors preventing ground settlement. The Line A tunnel in Qom metro project is bored with an EPB (Earth Balance Pressure) mechanized boring machine. The effect of face pressure on ground surface settlement was analyzed in the present study according to five sections of the tunnel. These five sections were selected in different kilometers of the tunnel where settlement gauges were installed and the results could be validated. To investigate the effect of face pressure on maximum ground surface settlement, four pressure levels of 100 kPa, 150 kPa, 200 kPa, and 400 kPa were taken into consideration. These were 1, 1.5, 2, and 4 times of the initial face pressure level, respectively. The ground surface settlement was assessed at four pressure levels using the finite element software, PLAXIS 3D TUNNEL. The results were validated using ground-level instrumentation (settlement gauges) on all sections. The validation showed that the modeling results are in good agreement with the results obtained from settlement gauges. Comparison of the results indicated that a 4-fold increase in the face pressure led to a maximum decrease of 4.45 mm in the maximum settlement. Therefore, an increase in the face pressure can reduce settlement, although quite minimally. It was also found that an over-increased face pressure (face pressure over 200kPa) not only did not reduce the maximum ground surface settlement but also may lead to passive failure or uplift of ground surface ahead of the shield.Keywords: Settlement, EPB, Qom metro tunnel, Numerical modeling, Instrumentation, PLAXIS 3D TUNNEL
-
Pages 135-185In urban areas, it is essential to protect the existing adjacent structures and underground facilities from the damage due to tunneling. In order to minimize the risk, a tunnel engineer needs to be able to make reliable prediction of ground deformations induced by tunneling. Numerous investigations have been conducted in recent years to predict the settlement associated with tunneling; the selection of appropriate method depends on the complexity of the problems. This research intends to develop a method based on Artificial Neural Network (ANN) for the prediction of tunnelling-induced surface settlement. Surface settlements above a tunnel due to tunnel construction are predicted with the help of input variables that have direct physical significance. The data used in running the network models have been obtained from line 2 of Mashhad subway tunnel project. In order to predict the tunnelling-induced surface settlement, a Multi-Layer Perceptron (MLP) analysis is used. A three-layer, feed-forward, back-propagation neural network, with a topology of 7-24-1 was found to be optimum. For optimum ANN architecture, the correlation factor and the minimum of Mean Squared Error are 0.963 and 2.41E-04, respectively. The results showed that an appropriately trained neural network could reliably predict tunnelling-induced surface settlement.Keywords: Surface Settlement, Artificial Neural Network, Mashhad Subway Tunnel, Prediction of Settlement
-
Pages 159-188In a perforated well, fluids enter the wellbore through arrays of perforation tunnels. These perforations are typically distributed in a helical pattern around the wellbore. Available numerical models to simulate production flow into cased-and-perforated vertical wells have complicated boundary conditions or suffer from high computational costs. This paper presents a simple and at the same time efficient finite element model to simulate flow around a well with helically symmetric perforations. In the proposed model, by taking advantage of the symmetry, only a thickness of perforated interval containing a single perforation tunnel needs to be meshed. Angular phasing between adjacent perforations is considered by applying periodic boundary conditions on the upper and lower boundaries of the representative reservoir thickness. These boundary conditions involve periodic-pressure and periodic-velocity parts. Unlike the periodic-pressure part, the method of imposing the periodic-velocity condition within a single-variable flow problem is rather vague. In this regard, it is proved that in the proposed model, periodic-velocity condition is automatically satisfied in a weak sense. The accuracy and the computational efficiency of the proposed model are verified through comparison with available models. The model results, in terms of skin factor, are compared with the common semi-analytical model as well, and good agreement is obtained. The proposed model can readily be used as a numerical tool to study inflow of wells with helically symmetric perforations.Keywords: Cased, perforated well, Finite element method, Helical symmetry, Periodic boundary condition, Well inflow analysis.
-
Pages 189-212Materials such as waste tire chips were widely used to improve the strength of soil. The objective of this study is to discuss the residual strength or steady-state behavior of sand-waste tire chip mixtures. A series of undrained monotonic triaxial compression tests were conducted on reconstituted saturated specimens of sand and sand-tire chip mixtures with variation in the tire-chip contents from 0 to 4 percentages by dry weight of soil. The specimens are prepared using dry deposition method of preparation. The influence on residual resistance of varying confining pressure (100, 200, and 300 kPa) and sand mixture relative density (40, 65, and 80%) were evaluated. Tests results showed that by increasing the tire chip contents, the residual strength increased and steady-state lines move to the right of log Sus-e diagram. Also, the residual resistance improvement induced by tire chip inclusions was found to be sensitive to the relative density of samples and applied confining pressure.Keywords: Steady-state strength, Waste tire chips, triaxial test, Sand, Relative density, Confining pressure.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.