فهرست مطالب

مجله زمین شناسی مهندسی
سال هشتم شماره 2 (تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/04/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • عطا آقایی آرایی صفحات 2071-2096
    این مقاله امکان توسعه و بکارگیری شبکه های عصبی مصنوعی در مدل سازی نتایج آزمایش های مونوتونیک سه محوری قطر بزرگ روی انواع مصالح سنگریزه ای تیزگوشه، گردگوشه و مصالح شنی با درصدهای مختلف ریزدانه بهکار رفته در بدنه سدهای مهم کشور را ارائه می دهد. در ابتدا قابلیت شبکه های عصبی مصنوعی(ANNs) در مدل سازی منحنی های رفتاری تنش تفاضلی- اضافه فشار آب حفره ای - کرنش محوری بررسی شده است که دلالت بر قابلیت نسبتا مناسب مدل در شبیه سازی رفتار مصالح شن دار دارد. بانک اطلاعات بکار رفته در شبکه، شامل 52 گزینه مختلف آزمایش سه محوری کرنش-کنترل تحت شرایط زهکشی نشده است. برای مسئله مورد نظر، یک برنامه شبکه های عصبی مصنوعی پیشخوراند سه لایه پرسپترون (MLP) در محیط MATLAB7 نوشته شد و شبکه بهینه (تعداد لایه های مخفی، تابع تبدیل و نوع آموزش شبکه) به طریق سعی و خطا، و با توجه به شاخص های خطا و تطابق با داده های آزمایشگاهی انتخاب شد. پارامترهای ورودی شبکه شامل تنش محدود کننده، دانسیته و درصد رطوبت بهینه، توزیع اندازه دانه ها و نرخ ایجاد کرنش می باشد. نتایج نشان می دهد که ANNs قابلیت بسیار مناسبی در تخمین منحنی های رفتاری یاد شده در کلیه موارد بررسی شده دارد. در ادامه قابلیت شبکه های عصبی مصنوعی(ANNs) در بدست آوردن حداکثر زاویه اصطکاک داخلی و نتاطی از منحنی های رفتاری شامل تنش های تفاضلی حداکثر و پسماند و اضافه فشارهای آب حفره ای در کرنش های نظیر بررسی شد. ضمنا از قابلیت تعمیم شبکه عصبی مصنوعی برای بررسی موارد آزمایش نشده مثل اثر تغییرات دانسیته و درصد کوچک تر از mm 2/0 هم بهره گرفته شد.
    کلیدواژگان: مصالح سنگریزه ای، مونوتونیک، تحکیم یافته زهکشی نشده، سه محوری، ANN
  • مریم حق بین صفحات 2097-2120
    انتخاب ظرفیت باربری خاک مسئله مهمی است که در شرایط مختلف باید بررسی شود. در مقاله حاضر، روش تحلیلی برای ارزیابی ظرفیت باربری نهایی پی های اجرا شده در مجاورت یک دیگر در فواصل مختلف پی ها از هم ارائه شده است. ظرفیت باربری پی های نزدیک هم بر اساس روش دیوار حائل مجازی و معادل قرار دادن نیروهای فعال و مقاوم وارد بر دیوار به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که ظرفیت باربری نهایی هر پی در نتیجه تداخل سطوح گسیختگی ایجاد شده زیر پی ها که به فاصله آنها بستگی دارد، تغییر می کند. در مطالعه حاضر، تاثیر نوع خاک، عمق پی های اجرا شده در مجاورت هم و خاک مسلح شده بر ظرفیت باربری پی های مجاور هم بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که ظرفیت باربری پی های اجرا شده در مجاورت هم نسبت به پی های منفرد با توجه به شرایط، افزایش یا کاهش می یابد. هم چنین خاک مسلح شده، ظرفیت باربری پی های اجرا شده در مجاورت هم را نسبت به پی های منفرد واقع شده روی خاک های غیرمسلح افزایش می دهد و میزان افزایش به فاصله پی ها از هم بستگی دارد. در پایان، نتایج به دست آمده با نتایج تحلیلی، آزمایشگاهی و عددی که محققان دیگر ارائه کرده اند مقایسه شده و نتایج قابل قبولی به دست می آید.
    کلیدواژگان: شرایط لرزه ای، روش تحلیلی، خاک مسلح، عرض و عمق پی های مجاور هم
  • مجید دشتی برمکی، محسن رضایی، امیر صابری نصر صفحات 2121-2138
    این مقاله به ارزیابی شاخص کیفیت آب زیرزمینی در آبخوان لنجانات پرداخته است. شاخص کیفی آب به عنوان یک اندیس منحصر به فرد برای تشریح شرایط کلی کیفیت آب با استفاده از متغیرهای چندگانه کیفی ارائه گردیده است. اطلاعات فیزیکی و شیمیائی 66 نمونه آب از این دشت مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج از مقایسه ویژگی های کیفی استاندارد سازمان بهداشت جهانی (WHO) و استاندارد تحقیقات صنعتی ایران (ISIRI) حاصل شده اند. درمحاسبه GQI، 7 پارامتر شامل کلسیم، منیزیم، سدیم، کلر، سولفات، کل مواد جامد محلول و نیترات، مورد استفاده قرار گرفته است. شاخص کیفی آب زیرزمینی نشان می دهد که کیفیت آب زیرزمینی در منطقه مطالعاتی متوسط و نسبتا بالاست. حداقل و حداکثر ارزش محاسبه شاخص در دشت به ترتیب 55 و 93 می باشد. بررسی نقشه کاربری اراضی منطقه نشان می دهد که در امتداد رودخانه زاینده رود که شالیزارها را در بر می گیرد کیفیت به پایین ترین حد خود می رسد. تکنیک فاکتور شاخص بهینه، اجازه انتخاب بهترین ترکیب پارامترها برای تغییر پذیری کیفیت آب زیرزمینی را بیان می کند.
    کلیدواژگان: شاخص کیفیت آب زیرزمینی (GQI)، استاندارد سازمان بهداشت جهانی (WHO)، استاندارد تحقیقات صنعتی ایران(ISIRI)، سیستم اطلاعات جغرافیایی
  • عباس ذوالفقاری، عبدالله سهرابی بیدار، محمدرضا ملکی جوان، محمد هفتانی صفحات 2139-2168
    امروزه تاثیر عملیات تزریق سیمان معمولا توسط نتایج آزمایش های نفوذپذیری تائید می شود که این روش برای نشان دادن میزان تغییرات ایجاد شده در خصوصیات مکانیکی توده سنگ کافی نمی باشد. اگرچه محققان مختلف از آزمایش های برجا جهت ارزیابی بهبود خصوصیات مکانیکی توده سنگ استفاده کرده اند اما انجام این آزمایش ها هزینه بر و زمان بر بوده و همچنین مستلزم مهارت کافی است. تزریق سیمان باعث کاهش نفوذپذیری، بهبود وضعیت درزه ها و نهایتا افزایش امتیاز توده سنگ در سیستم های رده بندی مهندسی سنگ می شود. بنابراین با اندازه گیری مقادیر شاخص کیفی توده سنگ (Q) در مغزه های بدست آمده از گمانه های تزریق شده، می توان میزان کارایی و موفقیت آمیز بودن عملیات تزریق در بهبود خصوصیات مکانیکی توده سنگ را نشان داد. در این پژوهش برای اولین بار از روش نگاربرداری Q به عنوان روشی ساده برای ارزیابی تاثیر تزریق سیمان در بهبود مدول تغییرشکل-پذیری توده سنگ استفاده شده و نتایج حاصل از نگاربرداری Q در پانل های تزریق آزمایشی ساختگاه سدهای بختیاری، بازفت و خرسان 2 را مورد بررسی قرار داده است. مقادیر مدول تغییرشکل پذیری توده سنگ در شرایط قبل و بعد از تزریق توسط نگاربرداری Q محاسبه شده است. نتایج محاسبات حاکی از همخوانی خوب بین مقادیر مدول تغییرشکل پذیری محاسبه شده از روش نگاربرداری Q و حاصل از آزمایش های برجا است. این همخوانی قابلیت و کارائی روش نگاربرداری Q برای ازیابی تاثیر عملیات تزریق و اندازه گیری پارامترهای توده سنگ را تایید می کند. همچنین نتایج نشان می دهد که توده سنگ هایی با کیفیت پایین-تر، به میزان بیشتری نسبت به توده سنگ هایی با کیفیت بالاتر بهبود یافته است.
    کلیدواژگان: تزریق سیمان، نگاربرداریQ، مدول تغییرشکل پذیری، سد، کنترل کیفیت
  • مرتضی کرمی، لهراسب فرامرزی، راحب باقرپور، داراب رئیسی گهرویی صفحات 2169-2198
    پروژه تونل انتقال آب سبزکوه، به طول تقریبی 11 کیلومتر به منظور انتقال 90 میلیون مترمکعب آب در سال از حوزه سبزکوه به سد چغاخور در استان چهارمحال و بختیاری و در حدود 80 کیلومتری جنوب شهرکرد در حال بررسی است. با توجه به طول زیاد تونل و لزوم اجرای هرچه سریع تر و ایمن این طرح و با عنایت به میزان اندک تونل سازی با روش های سنتی، استفاده از روش حفاری مکانیزه با در اولویت کار قرار گرفته است. به علت محدودیت دامنه کاربرد TBMها در شرایط پیچیده و نامطلوب زمین شناسی، انتخاب این ماشین ها با بررسی های دقیق دستگاه و شرایط محیط انجام می شود. شرایط زمین شناسی و خصوصیات ژئومکانیکی توده سنگ از جمله مهم ترین پارامترهایی است که همواره اجرای تونل ها را تحت الشعاع قرار داده و می تواند در انتخاب نوع TBM مناسب، نقش به سزایی داشته باشد. در این تحقیق با تعیین مهم ترین خواص ژئومکانیکی و شرایط زمین شناسی توده سنگ منطقه بررسی شده، و تفسیر نتایج حاصل از گمانه های ژئوتکنیکی، آزمایش های آزمایشگاهی و صحرایی و تدقیق آن ها با مشاهدات و برداشت های صحرایی، توده سنگی مسیر تونل به وسیله سه سیستم طبقه بندی مهندسی RMR، Q و GSI به سه زون ژئوتکنیکی تفکیک شد. سپس عمل کرد انواع TBM های باز، تک سپری و دوسپری برای حفاری در سنگ، بر اساس مقاومت ماده سنگ، خصوصیات کمی و کیفی درزه ها، عرض نواحی برشی و گسله، سطح آب زیرزمینی و نیز شدت مچاله شوندگی توده های سنگی در هر زون بررسی شد و در نهایت TBM دو سپری به عنوان مناسب ترین دستگاه برای حفاری تونل سبزکوه پیشنهاد شد.
    کلیدواژگان: انتخاب TBM، تونل انتقال آب، عوامل زمین شناسی، خصوصیات ژئومکانیکی
  • محمدرضا نیکودل، حبیب الله بهرامخانی، ماش الله خامه چیان، امین جمشیدی صفحات 2195-2199
    یکی از مهمترین مسائل مرتبط در طراحی و اجرای سازه های مهندسی، ارزیابی و بررسی دوام آن ها در مقابل فرآیند سایش و تر و خشک شدن های متوالی است. با توجه به این که دوام عبارت است از مقاومت سنگ در برابر هوازدگی فیزیکی و شیمیایی، حفظ شکل، اندازه و وضیعت ظاهری اولیه در یک مدت زمان طولانی و در شرایط محیطی حاکم بر سنگ، ارزیابی و بررسی آن دارای اهمیت زیادی می باشد. از آنجایی که دستگاه آزمایش دوام استاندارد برای ارزیابی و بررسی دوام سنگ های آرژیلیتی و نرم طراحی شده است در نتیجه، ضروری به نظر می رسد دستگاه دوامی طراحی شود که بتواند برای ارزیابی دوام سنگ های سخت کارایی لازم را داشته باشد. بدین منظور، با تلاش محققین گروه زمین شناسی مهندسی دانشگاه تربیت مدرس تهران، دستگاه دوامی تحت عنوان «دستگاه دوام بزرگ مقیاس» طراحی و ساخته شد. طول و قطر این دستگاه به ترتیب 6 و 3/4 برابر دستگاه دوام استاندارد طراحی شده توسط [1] است و در هرآزمایش به ده نمونه با وزن 400 تا 600 گرم نیاز دارد. برای بررسی کارایی این دستگاه در ارزیابی دوام سنگ های سخت، 17 نمونه سنگ با منشا آذرین، رسوبی، دگرگونی و آذر آواری تهیه و ویژگی های کانی شناسی، فیزیکی و مکانیکی آن ها بررسی شد. در ادامه آزمایش های دوام استاندارد و بزرگ مقیاس تا 15 چرخه انجام شد و داده های بدست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان می دهد دستگاه دوام بزرگ مقیاس کارایی بیشتر و مناسبتری نسبت به دستگاه دوام استاندارد در ارزیابی دوام سنگ های سخت دارد.
    کلیدواژگان: دوام، دوام بزرگ مقیاس، دوام استاندارد، سنگ های سخت
  • آرش هاشم نژاد، محمد غفوری، غلامرضا لشکری پور، صادق طریق ازلی صفحات 2219-2238
    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 کانی ها، تعدادی از مهمترین کانی های ساینده از نقاط مختلف ایران جمع آوری شده است. در ابتدا مقادیر سایش و شکنندگی این کانی ها 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 کانی ها، به کمک نرم افزار SPSS میزان سایندگی برای انواع کانی های با سختی کمتر از هفت در مقیاس موس پیش بینی شده است.
    کلیدواژگان: سایش، دستگاه LCPC، پارامتر های زمین شناسی، کانی شناسی، AFNOR P18، 579
|
  • Ata Aghaeearaee Pages 2071-2096
    This paper presented the feasibility of developing and using artificial neural networks (ANNs) for modeling the monotonic large scale triaxial tests over angular، rounded rockfill and materials contained various percentages of fines as a construction material in some dams in Iran. The deviator stress/excess pore water pressure versus axial strain behaviors were firstly simulated by employing the ANNs. Reasonable agreements between the simulation results and the tests results were observed، indicating that the ANN is capable of capturing the behavior of gravely materials. The database used for development of the models comprises a series of 52 rows of pattern of strain-controlled triaxial tests for different conditions. A feed forward model using multi-layer perceptron (MLP)، for predicting undrained behavior of gravely soils was developed in MATLAB environment and the optimal ANN architecture (hidden nodes، transfer functions and training) is obtained by a trial-and-error approach in accordance to error indexes and real data. The results indicate that the ANNs models are able to accurately predict the behavior of gravely soil in CU monotonic condition. Then، the ability of ANNs to prediction of the maximum internal friction angle، maximum and residual deviator stresses and the excess pore water pressures at the corresponding strain level were investigated. Meanwhile، the artificial neural network generalization capability was also used to check the effects of items not tested، such as density and percentage smaller of 0. 2 mm.
    Keywords: Rockfill Material, Monotonic, Consolidated Undrained, Triaxial, Artificial Neural Networks
  • Maryam Haghbin Pages 2097-2120
    The choice of a suitable bearing capacity of soil becomes the most important issue to be considered in any project. This paper describes analytical investigation conducted to evaluate the ultimate bearing capacity of adjacent footings in various spacings of footings. Bearing capacity of adjacent footings is determined based on virtual retaining wall method by applying equilibrium between active and passive forces. Results indicate the ultimate bearing capacity of each foundation changes due to the interference effect of the failure surface in the soil and it depends on footings spacing. In the present study، effect of soil type، depth of adjacent footings and reinforced soil is investigated on bearing capacity of adjacent footings. Results indicate closely spaced footings، can decrease or increase bearing capacity of adjacent footings with respect to single footings. Also، reinforced soil increases bearing capacity of closely spaced footings with respect to single footings on unreinforced soil، it depends on footings spacing. Finally، the predicted results are compared with those reported from experiments، analytical and numerical results performed by others، indicating an acceptable agreement.
    Keywords: Seismic condition, Analytical method Reinforced soil, Depth, width of closely spaced footings
  • Majid Dashti Barmaki, Mohsen Rezaei, Amir Saberi Nasr Pages 2121-2138
    This paper has evaluated the groundwater quality index of Lenjanat aquifer. Water quality index as a unique index is presented to describe overall water quality conditions using multiple water quality variables. Physical and chemical data of 66 water samples were used in this study. The results have been obtained by Comparing the qualitative features with the World Health Organization (WHO) standard and Industrial Research of Iran (ISIRI) standards. In calculating GQI، 7 parameters، including calcium (Ca)، magnesium (Mg)، sodium (Na)، chlorine (Cl)، sulfate (SO4)، total dissolved solids (TDS) and nitrate (NO3) have been used. Groundwater quality index shows the medium to relatively high groundwater quality in the study area. Minimum and maximum value of the index is calculated as respectively 55 and 93. Land use map shows that along the Zayanderood River and around the location of rice paddies، water quality reaches to the lowest quantity. Optimum index factor technique allows the selection of the best combination of parameters dictating the variability of groundwater quality.
    Keywords: Groundwater quality index (GQI), World Health Organization (WHO) standard, Institute of Standards, Industrial Research of Iran (ISIRI) standards, Geographic Information System (GIS)
  • A. Zolfaghari, A. Sohrabi Bidar, Mr Malekijavan, M. Haftani Pages 2139-2168
    Today the effects of grouting are usually confirmed by the results of permeability tests but this method is not enough to show the changes in mechanical properties of rock masses. Although many investigators use the in situ tests for evaluation of rock mass mechanical property improvement. But this tests are time consuming and expensive. Grouting reduces the permeability and improves the condition of joints and ultimately increases the rate of rock mass classification in rock engineering. So with measurement of rock mass quality index values (Q-value) in cores obtained from grouted boreholes، the efficiency and success in improving the mechanical properties of rock mass can be showed. This paper for first time introduces Q-logging as a simple method to assess the impact of grouting in improvement of the rock mass quality. Here in، the results of Q-Logging in trial injection panels in the Bakhtiary، Bazoft and Khersan II dams have been examined. The deformation modulus were calculated from the Q-Logging for before and after of grouting. Results show that there is a good agreement between calculated rock mass parameters based on the Q-Logging method and the measured from in-situ test in the studied site. This agreement confirms the efficiency and applicability of the Q- Logging method for assessment of grouting success as well as the estimation of the rock mass parameters in grouted areas. Also it has been shown that the deformation modulus in weak rock mass with low quality has been more improved than rock mass with beater quality.
    Keywords: Grouting, Q, logging, Deformation modulus, Dam, Quality control
  • M. Karami, L. Faramarzi, R. Bagherpur, D. Raisi Gahrooee Pages 2169-2198
    The Sabzkouh water conveyance tunnel، with a length of approximately 11 Km to transferred 90 million cubic meters of water per year from the Sabzkouh area to Choghakhor Dam، about 80 Km south of Shahrekord in Chahar Mahal-e Bakhtiari province is under study. Because of the long length of this tunnel and also low rate excavation by traditional tunneling methods، the Tunnel Boring Machine has been a priority. Due to limitations of TBMs in complex and unfavorable geological conditions، based on the precise study performed، the machine was selected. The geological features and the geomechanical properties of rock masses play an important role to selection of proper TBM. In this paper، by estimation of the most important geomechanical properties and geological conditions of the rock masses، with the interpretations of geotechnical logs and the laboratory test results combined with field observations، the rock mass of the Sabzkouh tunnel، based on the three common engineering systems of RMR، Q and GSI was classified. According to classification systems، the rock masses are divided into three geotechnical zones. Based on the uniaxial strength of intact rock، the properties of discontinuities، fault thickness and shear zones، the underground water level and the squeezing intensity the performance of hard rock TBMs was performed. Finally، double shield TBM for the excavation of Sabzkouh tunnel is proposed
    Keywords: TBM Selection, Water Conveyance Tunnel, Geological Features, Geomechanical Properties
  • Mr Nikudel, H. Bahramkhani, M. Khamech, A. Jamshidi Pages 2195-2199
    One of the most important issues in the design and implementation of engineering structures is to evaluate and investigate their durability against processes of consecutive wear، wet and dry. The durability of rock is resistance against chemical and physical weathering، the shape، size and status of the initial appearance in a long time and environmental conditions prevailing in the rock، hence it is important to evaluate the durability of rock. Since the device of standard durability (Franklin & Chandra، 1972) designed to evaluate and investigate durability of soft and argillites rocks. So، appears to be essential to design a durability device، which can evaluate hard rocks. For this purpose، Researchers of the Department of Geological Engineering، Tarbiat Modares University، durability device as «large-scale durability device» was designed and built which the length and diameter of the device، is 6 and 4. 3 times standard durability device، respectively، and needs 10 samples with weight of 400 to 600 g. In order to investigation the applicability of this device for hard rocks durability، we selected 17 building rocks samples of the igneous، sedimentary، metamorphic and pyroclastic rocks. Then their mineralogical، physical and mechanical properties were investigated. More، experiments of standard and large-scale durability up to 15 cycles were performed and data obtained were analyzed. The results show that، the large-scale durability device than standard durability، have more applicability for evaluating the durability of hard rocks.
    Keywords: Durability, Large, scale durability, Standard durability, Hard rock
  • Arash Hashemnejad, M. Ghafoori, Gh Lashkaripour, S. Sadeghazali Pages 2219-2238
    One of the tests that is used for the characterization of soil abrasivity، is LCPC test. LCPC test device is designed for measuring the wear particles as small as pebbles (4-6. 3 mm). In this study، some of the most important abrasive minerals were collected from different parts of Iran for analyzing the effect of the geological parameters on the ability of abrasive minerals. Firstly، amount of index minerals abrasivity is measured according to three standards of AFNOR P18-553، AFNOR P18-579 and AFNOR P18-560 that are the preparation of samples for testing، procedure of laboratory tests and analysis of grain size with laboratory sieves. The effect of geological parameters affecting the wear rate of the sample، including five parameters of shape، size، angularity and saturation rate of the environment، has been studied. The effectiveness of these parameters on the abrasivity of samples are studied according to NF ISO 5725 relating to usage of statistics، the accuracy of test method، the repeatability and the ability to reproduce a standard way of testing within laboratory (based on classification index X 06-041). Finally، after ensuring significant effect of these parameters on the abrasivity of minerals by help of SPSS، abrasivity rates for types of minerals that have the hardness below 7 in the Mohs hardness scale، have been predicted.
    Keywords: Abrasion, LCPC machine, geological parameters, mineralogy, AFNOR P18, 579