فهرست مطالب

زمین شناسی مهندسی - سال پنجم شماره 2 (پاییز و زمستان 1390)

مجله زمین شناسی مهندسی
سال پنجم شماره 2 (پاییز و زمستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1391/07/17
  • تعداد عناوین: 7
|
  • عطاء آقایی آرایی، عباس سروش، عید هاشمی طباطبایی، عباس قلندرزاده صفحات 1193-1216
    در همه مصالح سنگریزه ای تحت اثر تنش های اعمالی زیاد، شکست دانه ها رخ می دهد. شکست دانه ها و خرد شدن آنها به دانه های کوچک تر باعث کاهش مقاومت برشی و افزایش تغییرشکل می شود. معمولا شکست دانه ها که در آزمایش های سه محوری مشاهده می شود را با شاخص شکست مارسال،، بیان می کنند. در این مقاله روشی برای محاسبه در هر سطح از کرنش محوری در آزمایش های سه محوری ارائه می گردد. بدین منظور از اصل مینیمم انرژیRowe استفاده می شود. پارامتر کلیدی در روش یاد شده برای محاسبه، مقدار، زاویه اصطکاک مصالح بدون درنظرگرفتن اتساع و شکست ذرات، می باشد. بررسی ها و آزمایش های صورت گرفته نشان داد که، زاویه اصطکاک مصالح سنگریزه ای در تنش های محدود کننده موثر کمتر از kPa 200 به شرط ایجاد شرایط حجم ثابت و در کرنش نظیر حالت حجم ثابت می باشد. همچنین تغییرات نسبت انرژی شکست و فاکتور شکست مارشال با تنش محدود کننده در کرنش نظیر گسیختگی با رابطه خطی قابل ارائه است.
    کلیدواژگان: مصالح سنگریزه ای، شکست دانه ها، سه محوری
  • حسین اینانلو عربی شاد، غلامرضا لشکری پور، مجید اکبری صفحات 1217-1234
    امروزه ماشین‎های تونل‎بری TBM‎ (Tunnel Boring Machine) بطور وسیعی در حفر تونل‎ها بخصوص تونل‎های شهری استفاده می‎شوند. این ماشین‎ها بر اساس روش نگهداری سینه کار و دیواره های تونل، دارای انواع مختلفی می باشند. یکی از انواع این ماشین ها، سپرهای تعادلی فشار زمین EPB (Earth Pressure Balance) می باشد که جهت حفاری خط 1 متروی تبریز مورد استفاده قرار گرفته است. عوامل مختلفی نظیر شرایط زمین‎شناسی، خصوصیات توده سنگ، شیب مسیر و همچنین مشخصات ماشین بکار رفته بر میزان کارآیی این ماشین‎ها تاثیر می‎گذارد. یکی از راه های پیش‎بینی میزان کارآیی این ماشین‎ها، تخمین نرخ نفوذ آنها می‎باشد. در این تحقیق میزان نرخ نفوذ TBM در خط 1 متروی تبریز توسط شبکه عصبی مصنوعی پیش بینی گردیده است. پیش بینی این پارامتر، کمک شایانی در انجام مراقبت و دقت بیشتر در برخورد با مناطق دردسرساز با دانستن زمان برخورد به این مناطق و همچنین استفاده از فشار EPB مناسب در آنها می نماید. از نتایج مهم حاصل از این تحقیق می توان به پیش بینی میزان نرخ نفوذ با دقت قابل قبول و همچنین تعیین پارامترهای موثر به وسیله آنالیز حساسیت صورت گرفته توسط شبکه عصبی اشاره کرد.
    کلیدواژگان: پیش بینی نرخ نفوذ، تونل متروی تبریز، شبکه عصبی، آنالیز حساسیت
  • سعید حسینی، کورش شهریار، مسعود منجزی صفحات 1235-1250
    رشد و توسعه شهرهای بزرگ نیازمند استفاده از شبکه های زیرزمینی در ایجاد زیرساخت ها و تسهیلات حمل و نقل شهری است. ساخت تونل در زمین های نرم معمولا جابجایی خاک را به دنبال دارد که می تواند تاثیر جدی در پایداری و سلامت سازه های موجود داشته باشد. به منظور کاهش این جابجایی ها به ویژه در نواحی شهری، مجریان در ساخت تونل ها بیش از پیش از ماشین های حفر تونل (TBM) استفاده می کنند. از اینرو در نواحی شهری، پیش بینی جابجایی های زمین ناشی از حفر تونل چالش بزرگ مهندسی به شمار می رود. در این مقاله به منظور پیش بینی جابجایی های خاک که در حین ساخت بخشی از تونل خط 3 متروی تهران با استفاده از ماشین حفاری EPB (فشار تعادلی زمین) ایجاد می شوند، از یک مدل عددی سه بعدی و نرم افزار ABAQUS استفاده شده است. این بررسی شامل اکثر مولفه های تونل سازی سپری مانند فشار سینه کار، فشار تزریق، ماشین حفاری و تماس اصطکاکی سپر و خاک است. نتایج نشان می دهد که نشست سطحی ماکزیمم در این قسمت 5/2 سانتیمتر است که 5/0 سانتیمتر از حد مجاز آن بیشتر می باشد. همزمان با نشست های سطحی جابجایی های افقی در داخل توده خاک به وجود می آیند، که در دو جهت افقی شکل متفاوتی داشته و با افزایش عمق افزایش پیدا می کنند.
    کلیدواژگان: تونل های شهری، تونلسازی سپری EPB، جابجایی های زمین، مدلسازی سه بعدی
  • مجتبی حیدری، محمدحسین قبادی، مهدی ترابی کاوه صفحات 1251-1268
    در نواحی کارستیک، مطالعات تفصیلی پدیده هایی از قبیل فرار آب از محل سازه های هیدرولیکی و فرونشست زمین در مناطق مسکونی و معدنی، اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، ثابت سرعت انحلال نمونه های ژیپسیت سازند گچساران، اخذ شده از محل مخزن سد چم شیر، برابر 3-10× 24/0 سانتی متر بر ثانیه اندازه گیری شده است. سپس میزان تغییرات باز شدگی دهانه درزه نمونه ها، با استفاده از روش های نظری و تجربی (استفاده از مقادیر تغییرات آب گذری درزه ها و اندازه گیری مستقیم) محاسبه گردیده است. نتایج پژوهش ها نشان داد که میزان بازشدگی پیش بینی شده برای درزه ها به روش نظری با مقدار اندازه گیری شده با استفاده از مقادیر تغییرات آب گذری درزه ها تطابق کم تری دارد، در حالی که با مقدار اندازه گیری شده به روش مستقیم (اندازه گیری با استفاده از کولیس) انطباق بیش تری دارد. هم چنین بر اساس پژوهش انجام شده چنان چه ژیپسیت های واقع در مخزن پس از آب گیری سد در مجاورت جریان آب قرار گیرند، مقدار بازشدگی درزه ای با دهانه اولیه 5/0 سانتی متر پس از حدود 278 روز به 10 سانتی متر افزایش می یابد. این افزایش دهانه درزه در مقایسه با عمر مفید سد توجه ویژه به موضوع آب بندی مخزن سد را الزامی می کند
    کلیدواژگان: ژیپسیت، بازشدگی درزه ها، روش نظری، روش تجربی
  • سلمان سوری، غلامرضا لشکری پور، محمد غفوری، طاهر فرهادی نژاد صفحات 1269-1286
    حوضه آبریز کشوری در جنوب شرقی شهر خرم آباد در استان لرستان قرار دارد. این حوضه از نظر تقسیم بندی زمین ساخت ایران در زاگرس چین خورده قرار می گیرد. با توجه به نوع سازند های زمین شناسی، وضعیت توپوگرافی و وسعت آن، این حوضه از پتانسیل لغزش بالایی برخوردار بوده و از نظر لغزشی ناپایدار است. در این تحقیق برای پهنه بندی خطر زمین لغزش در این حوضه از روش شبکه عصبی مصنوعی با ساختار پرسپترون چند لایه و الگوریتم یادگیری پس انتشار خطا استفاده شده است. نتایج بدست آمده از شبکه عصبی مصنوعی نشان دهنده ساختار نهایی 1-11-9 برای پهنه بندی خطر زمین لغزش در این حوضه است. بر اساس این پهنه بندی 81/23، 53/7، 49/6، 68/18، 47/43 درصد از مساحت منطقه به ترتیب در کلاس های خطر خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: زمین لغزش، پهنه بندی، حوضه کشوری، شبکه عصبی مصنوعی
  • حسن قاسم زاده، حسین علی نوری صفحات 1287-1312
    در این مقاله با استفاده از روش مونونوبه و اکابه در مورد یک دیوار حایل بنایی غیروزنی محاط در یک قاب ساختمانی (میانقاب حایل بنایی)، به محاسبه نیروهای دینامیکی ناشی از زلزله و اثرات آن بر دیوار پرداخته شده است. در روش مونونوبه و اکابه دیوار حایل صلب فرض شده و وضعیت غالب شکست، لغزش پای دیوار حایل و یا چرخش دیوار حایل حول پاشنه آن می باشد. درحالی که وضعیت غالب خرابی در یک میانقاب حایل بنایی، شکست در بدنه دیوار تحت نیروهای عمود بر صفحه می باشد. در چنین حالتی توزیع نیروی لرزه ای وارده بر دیوار اهمیت می یابد. بر این اساس در این مقاله بر مبنای روش مونونوبه و اکابه یک توزیع برای نیروهای لرزه ای وارد بر میانقاب حایل بنایی پیشنهاد شده است. همچنین با بررسی عملکرد عمود بر صفحه میانقاب های بنایی به لحاظ مقاومت و معیار پذیرش، به تحلیل نحوه خرابی در بدنه دیوار ناشی از بارهای عمود بر صفحه پرداخته شده است. در ادامه روش بهسازی لرزه ای مورد نظر در خصوص میانقاب های حایل بنایی آسیب پذیر ارایه شده و با معرفی یک مثال کاربردی، نتایج روش پیشنهادی با نتایج یک نرم افزار عددی کنترل شده است. در انتها نیز با توجه به شرایط مختلف قابل پیش بینی برای میانقاب های حایل بنایی، راهکار بهسازی لرزه ای بصورت کاربردی ارایه شده است.
    کلیدواژگان: میانقاب حایل بنایی، روش مونونوبه و اکابه، شکست، بهسازی لرزه ای، توزیع نیروی لرزه ای
  • حسن مومیوند، میرعلی محمدی صفحات 1313-1326
    ناپیوستگی ها دارای ویژگی هایی همچون جهت یابی، تعداد دسته و فراوانی هستند که می توانند در مقاومت سنگ موثر واقع شوند. نمونه های سنگ به ترتیب دارای یک، دو و سه دسته ناپیوستگی متقاطع، فراوانی های مختلف و زاویه شیب صفحه ناپیوستگی ها با جهت افقی برابر با 0، 30، 45، 60 و 90 درجه آماده سازی شدند. با افزایش تعداد دسته ناپیوستگی و فراوانی آنها تعداد قطعات به صورت تصاعدی افزایش یافت. طوری که بخشی از نمونه های دارای سه دسته ناپیوستگی که یکی از دسته های آنها دارای چهار ناپیوستگی موازی بود از 20 قطعه سنگ تشکیل می شدند و مصداق سنگ به شدت درزه دار بودند. ضریب درزه داری و مقاومت فشاری یک محوری نمونه ها و زاویه اصطکاک در امتداد سطح درزه در برش مستقیم تعیین شدند. مقاومت فشاری یک محوری نمونه های دارای یک، دو و سه دسته ناپیوستگی در جهت افقی یا قائم کمتر از مقاومت نمونه سنگ سالم نشان داد. مقاومت یک محوری سنگ دارای ناپیوستگی به ویژه وقتی که جهت یافتگی 60 درجه نسبت حالت افقی بود، حدودا به مقدار صفر نزدیک می شد. این شدت کاهش مقاومت برای نمونه های دارای دو و سه دسته ناپیوستگی متقاطع و عمود برهم در زاویه جهت یافتگی ناپیوستگی ها با حالت افقی برابر 30 درجه نیز اتفاق افتاد. تحلیل نتایج نشان داد که رابطه بین نسبت مقاومت فشاری یک محوری نمونه های درزه دار به مقاومت فشاری یک محوری سنگ سالم (ضریب ناهمسانگردی) و ضریب درزه داری (Jf) حاصل از این تحقیق با رابطه ارائه شده توسط رامامورتی دارای تفاوت قابل توجهی است. ویژگی های ناپیوستگی ها تواما نقش اساسی در مقاومت توده سنگ دارند.
    کلیدواژگان: تعداد دسته ناپیوستگی، مقاومت، ناهمسانگردی، ضریب درزه داری
|
  • A. Sorosh, S. Hashemi Tabatabaee, A. Ghalandarzadeh Pages 1193-1216
    All rockfill materials subjected to stresses above the normal geotechnical ranges exhibit considerable particle breakage. Particle breakage and crushing of the large particles to smaller ones result in a lower strength and higher deformability. The breakage of particle that is observed in the large scale triaxial tests، is usually expressed quantitatively by the Marsal breakage index،. This paper presents a method for calculating at any axial strain level in the large triaxial tests. The model used Rowe’s minimum energy principle ratio. The key parameter in modeling، is the friction angle which excludes dilation and breakage effects،. The results indicate that the internal friction angles at confining pressure equal and less than 200 kPa at the constant volume state is a unique value. Moreover، there is a linear relationship between the variation of energy spent on particle breakage to Marsal Breakage index with confining pressure، at failure axial strain.
  • Pages 1235-1250
    The development of large cities requires the use the underground networks for the construction of transportation infrastructures and facilities. Construction of tunnels in soft grounds induces generally soil movement، which could seriously affect the stability and integrity of existing structures. In order to reduce such movements، in particular in urban areas، contractors use more and more the tunnel boring machines (TBM) for the construction of tunnels. Hence in urban environment، Prediction of the ground movements caused by the tunnel excavation is a major engineering challenge. In this paper is used a three-dimensional numerical model and ABAQUS cod for the prediction of soil movements induced during tunnel construction in part of the line 3 of Tehran subway using EPB excavation machine. This investigation include most shield tunneling components such as face pressure، the grouting pressure، excavation machine and frictional contact with soil and shield. Observations of the results demonstrate that the maximum surface settlement in this section is 2. 5 cm that is 0. 5 cm more than the its allowable value. Simultaneously with surface settlements occur horizontal movements within soil mass، which have different forms in two horizontal directions، and with the expansion of depth they increasing.
    Keywords: Urban tunnels, EPB Shield tunneling, ground movements, 3D modeling, ABAQUS
  • M. Haedari, Mh Ghobadi, M. Torabi Kaveh Pages 1251-1268
    In the karstic areas، detailed studies of phenomena such as seepage of water from hydraulic structures and land subsidence in the residential and quarry areas is of higher importance. In this study، the dissolution rate constant of gypsite samples of Gachsaran Formation، obtained from the Chamshir dam reservoir، were measured equal to 0. 24×10-3 cm/sec. Then، the changes of amounts of joint apertures using theoretical and experimental (by changes of joint water flowing and direct measurement) methods were calculated. The results showed that the predicted aperture for joints calculated through theoretical method is less consistent with the measured value of the changes of joint water flowing; while the value measured by direct method (measured using a caliper) compliance is higher. Also based on research findings، if gypsites of the dam reservoir are exposed to the water flow، the amount of aperture of a joint with 0. 5 cm initial opening will increase to 10 cm after about 278 days. This increase in joint aperture compared with the useful life of the dam draws for special attention to water tightening of dam reservoir.
    Keywords: Dissolution, Gypsite, aperture of joints, theoretical method, experimental method, Chamshir dam
  • Salman Soori Pages 1269-1286
    The Keshvari watershed is located at south east of Khorramabad city in Lorestan province. This area is one part of the folded Zagros zone based on structural geology classification. By consider the type of geological formations، topographic conditions and its area، this watershed is very unstable and capable for occurring landslide. In this study، artificial neural network (ANN) with structure of multi-layer percepteron and Back Propagation learning algorithm used for zonation of landslide risk. The results of ANN showed the final structure of 9-11-1 for zonation of landslide risk in Keshvari watershed. According this zonation، 23. 81، 7. 53، 6. 49، 18. 68 and 43. 47 percent of area are located in very low، low، moderate، high and very high risk classes، respectively.
    Keywords: Landslide, zonation, Keshvari watershed, artificial neural network
  • H. Ghasemzadeh Pages 1287-1312
    In this paper، using Mononobe & Okabe method، seismic force and its effects on thin masonry retaining wall inside structural frame (Masonry retaining infill) are presented. In this method، retaining wall has been assumed to be rigid and the prevailing failure mode is sliding of wall bed joint or wall rotation around its toe، whereas the prevailing failure mode of masonry retaining infill is usually flexural cracking in middle zone of wall under out of plane seismic force. In this case، the seismic force distribution is important. Accordingly in this paper، a distribution for seismic forces on masonry retaining infill has been proposed. Also with regard to out of plane behavior of masonry retaining infill in terms of strength and acceptance criteria aspect، failure in body of wall due to out of plane loads has been analyzed. Then، the desired seismic rehabilitation method in case of vulnerable masonry retaining infills has been presented and as a practical example، results of the proposed method with the results of numerical software have been controlled. Finally، according to various conditions predicted for masonry retaining infills، Seismic Retrofit solutions are presented for practical applications.
    Keywords: Thin masonry retaining infill, Mononobe, Oakabe method, Failure, Seismic rehabilitation, Seismic force distribution
  • Hassan Moomivand, Mir Ali Moomivand Pages 1313-1326
    Discontinuities have properties such as orientation، number of set and frequency that can affect the rock strength. Rock specimens having one، two and three cross- sets of discontinuities، various frequencies and orientations of 0، 30، 45، 60 and 90 degrees were prepared. The numbers of rock pieces increased progressively with an increase of frequency and set of discontinuities. As specimens having three sets of discontinuities that one of their sets had four number of parallel discontinuities were consisted 20 rock pieces and they represented jointed rock mass. Joint factor، uniaxial compressive strength and friction angle along the discontinuity surface in direct shear were determined. The uniaxial compressive strength of specimens having one، two and three sets of discontinuities in horizontal and vertical direction was less than the uniaxial compressive strength of intact rock. The uniaxial compressive strength of specimens approached approximately to zero value particularly when the orientation of discontinuities was 60 degrees. This considerable decrease of strength was occurred also for specimens having two and three sets of discontinuities at orientation of 30 degrees. The analysis of results showed that the relationship between ratio of uniaxial compressive strength of jointed specimens to the uniaxial compressive strength of intact rock specimens (anisotropy factor) and joint factor of this research is considerably different with the suggested relationship by Ramamurthy. Properties of discontinuities have altogether essential role on the strength of rock mass.
    Keywords: discontinuity set, strength, anisotropy, joint factor