فهرست مطالب

زمین شناسی مهندسی ایران - سال ششم شماره 1 (بهار و تابستان 1392)

نشریه زمین شناسی مهندسی ایران
سال ششم شماره 1 (بهار و تابستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/11/24
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سلمان سوری*، غلامرضا لشکری پور، محمد غفوری، طاهر فرهادی نژاد صفحات 1-12
    شناسایی عوامل موثر در وقوع زمین لغزش در یک حوضه و پهنه بندی خطر آن یکی از ابزارهای اساسی جهت مدیریت و اجتناب از خطر می باشد. حوضه آبریز کشوری با مساحت 345 کیلومتر مربع در20 کیلومتری جنوب شرق خرم آباد جزء زاگرس چین خورده است و با توجه به نوع سازند های زمین شناسی، وضعیت توپوگرافی، لرزه خیزی و اقلیم، از پتانسیل لغزشی بالایی برخوردار می باشد. به منظور بررسی پایداری دامنه ها در این حوضه ابتدا لغزش های حوضه شناسایی و ثبت گردیدند. با قطع نقشه های عوامل موثر بر لغزش با نقشه پراکنش زمین لغزش ها، تاثیر هر یک از عوامل شیب، جهت شیب، ارتفاع، زمین شناسی، بارش، کاربری اراضی، فاصله از گسل و آبراهه به ناپایداری شیب ها در محیط نرم افزار ArcGIS با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) برآورد گردید. بر اساس نتایج پهنه بندی خطر زمین لغزش با روش تحلیل سلسله مراتبی به ترتیب 9/5، 2/38، 1/38، 79/15 و 01/2 درصد از مساحت منطقه در کلاس های خطر خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: زمین لغزش، پهنه بندی، حوضه کشوری، تحلیل سلسله مراتبی
  • رسول اجل لوییان*، عبدالعظیم عظیمیان، ناصر حافظی مقدس، فریدون بهرامی سامانی صفحات 13-32
    یکی از مهمترین پارامترها در طراحی و ساخت سدها مسئله نشت آب از محل پی و تکیه گاه ها است که علاوه بر هدر رفتن آب ذخیره شده در پشت سد، پایداری سازه سد را نیز به خطر می اندازد. بدین منظور مطالعات وسیعی جهت تعیین مقدار نفوذپذیری توده سنگ های ساختگاه سد و روش های آب بندی آن انجام شده است. در این ارتباط، مقاله حاضر به طور موردی به موضوع نشت در سد نرگسی پرداخته است. این سد برروی نهشته های کواترنری و سازندهای رسوبی بختیاری، میشان و گچساران قرار دارد. بر مبنای آزمایش های فشار آب (لوفران و لوژون) موضوع نشت در این ساختگاه مورد ارزیابی قرار گرفته است. شاخص نفوذپذیری ثانویه در سال 2005 توسط فویو و همکاران به منظور بررسی تاثیر ویژگی های درزه داری سنگ در نفوذپذیری آنها معرفی گردید. اهمیت این روش امکان تشخیص بین تفاوت بین جک هیدرولیکی و شکست هیدرولیکی می باشد. بر اساس شاخص نفوذپذیری ثانویه (SPI) و داده های حاصل از آزمایش لوژون و همچنین ویژگی های مغزه های حفاری، نفوذپذیری توده های سنگی بررسی گردید. همچنین با توجه به نقش خصوصیات زمین شناسی مهندسی، ناحیه بندی نفوذپذیری و کیفیت توده سنگ در محیط نرم افزار Rockwork 14به منظور ارائه دید سه بعدی و قضاوت مهندسی ساده تر انجام و نتایج آن بصورت مقاطع مناسب ارائه شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که بجز برخی موارد، همبستگی خوبی میان مقادیر SPI و RQD وجود دارد. نتایج نشان می دهد که بیشترین میزان نشت آب از تکیه گاه چپ می باشد و سازند میشان از لحاظ نفوذپذیری وضعیت بهتری نسبت به سازندهای گچساران و بختیاری دارد.
    کلیدواژگان: شاخص نفوذپذیری ثانویه(SPI)، آزمایش فشار آب، سد نرگسی، نفوذپذیری، نشت، نرم افزارRockwork 14
  • هادی نامقی*، سیدمحمود حسینی، محمدباقر شریفی صفحات 33-50
    توسعه برداشت از آب های زیرزمینی به اندازه ای که مقدار تخلیه آبخوان از تغذیه آن بیشتر شود، موجب برهم خوردن تعادل در آبخوان شده و به صورت زمانی یا مکانی موجب کاهش ارتفاع هیدرولیکی می گردد. کاهش ارتفاع هیدرولیکی و یا افت سطح آب باعث کاهش فشار آب منفذی و افزایش تنش موثر وارد بر ذرات آبخوان می شود. این پدیده، تحکیم لایه هایی از رسوبات ریزدانه را به دنبال دارد، که نتیجه آن به صورت نشست در سطح زمین نمایان می شود. در سال های اخیر افزایش برداشت از آبخوان دشت نیشابور واقع در شمال شرقی ایران، گزارش شده است که نتیجه آن افت سطح آب با میانگین 90 سانتی متر در سال و ثبت حداکثر نرخ نشست موضعی 19 سانتی متر در سال، بوده است. در این تحقیق بر روی برآورد پارامترهای موثر بر نشست دشت نیشابور تمرکز شده است. پارامترهای مورد بررسی شامل ضخامت موثر لایه های ریزدانه تراکم پذیر و ذخیره ویژه پلاستیک کالبد آبخوان (S_skv)، می باشند که به طور مستقیم در محاسبات مربوط به نشست های برگشت ناپذیر، وارد می شوند. در گام اول، ضمن بررسی اطلاعات 231 گمانه، با روش درون یابی کریجینگ، نقشه توزیع ریزدانه ها در سطح دشت نیشابور تهیه و ارتباط منطقی بین نشست ثبت شده و پتانسیل آبدهی چاه های دشت، با ضخامت لایه های ریزدانه تحقیق گردید. نتایج حاصل نشان داد که بین ضخامت ریزدانه ها در پهنه دشت و میزان تخلیه از چاه ها، ارتباطی معکوس وجود دارد. به عبارت دیگر کم ترین میزان تخلیه در عمده نواحی دارای بیشترین مقدار ریزدانه (رس و سیلت) دیده می شود و ریزدانه بودن بافت آبخوان، و به تبع آن کم بودن هدایت هیدرولیکی، بر کاهش آبدهی چاه ها تاثیر مستقیم داشته است. در گام دوم، روند تغییرات نرخ نشست حاصل از تصاویر ماهواره ای InSAR و افت سطح آب برای چاه های پیزومتری واقع در محدوده نشست، مورد تحلیل قرار گرفت. بررسی ها نشان داد که تراکم آبخوان نیشابور عمدتا در نتیجه تغییر شکل های پلاستیک بوده و سهم تغییر شکل های الاستیک ناچیز می باشد. لذا با صرف نظر از تغییرشکل های الاستیک، به استناد نقشه های نرخ سالانه نشست و نقشه های هم افت سطح آب، روشی مبتنی بر آنالیز تنش-کرنش برای تعیین مقادیر ذخیره ویژه کالبد پلاستیک آبخوان ارائه گردید. سپس به کمک نتایج حاصل از گام نخست، مقادیر ذخیره ویژه پلاستیک کالبد آبخوان (S_skv) محاسبه شد. نتیجه حاصل از تعمیم روش فوق منجر به تهیه نقشه توزیع مقادیر S_skv برای رسوبات ریزدانه پراکنده در سطح دشت نیشابور گردید.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، دشت نیشابور، ذخیره ویژه کالبد آبخوان، نشست زمین
  • احمد ذلولی، ماشالله خامه چیان*، محمدرضا نیکودل، امین جمشیدی صفحات 52-66
    یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار روی دوام و زوال پذیری سنگ های ساختمانی تبلور نمک های محلول است. سولفات منیزیم از نمک های متداول و مخرب است که می تواند باعث زوال پذیری سنگ های ساختمانی شود. از این رو ضروری است قبل از انتخاب یک سنگ برای استفاده در نمای بیرونی ساختمان ها به این موضوع توجه ویژه ای شود. در تحقیق حاضر از پارامترهای شاخص تجزیه و سرعت تجزیه برای ارزیابی زوال پذیری نمونه هایی از تراورتن ها در مقابل تبلور نمک سولفات منیزیم استفاده شده است که می توان به عنوان یک معیار مقاومت نمونه ها در مقابل تبلور نمک از آن ها استفاده کرد. بدین منظور 15 نمونه تراورتن از مناطق مختلف ایران تهیه شد و علاوه بر مطالعات سنگ شناسی، تعدادی از ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آن ها شامل چگالی، تخلخل، جذب آب، مقاومت فشاری تک محوری و کششی برزیلین اندازه گیری شد. سپس آزمایش تبلور نمک در محلول سولفات منیزیم تا 60 چرخه انجام شد و بر اساس افت وزنی و همچنین وضعیت ظاهری نمونه ها، پارامترهای شاخص تجزیه و سرعت تجزیه برای هر نمونه تعیین و ارتباط آن ها با تخلخل موثر، مقاومت کششی برزیلین و افت وزنی نمونه ها با انجام آنالیزهای رگرسیون برقرار شد. نتایج نشان می دهد سرعت تجزیه همبستگی بالایی با تخلخل موثر، مقاومت کششی برزیلین و افت وزنی نمونه ها دارد در صورتی که برای شاخص تجزیه اینگونه نیست. همچنین نتایج نشان می دهد ویژگی های ساختاری نمونه ها، تخلخل موثر و مقاومت کششی برزیلین از عوامل مهم کنترل کننده دوام نمونه ها در مقابل تبلور نمک می باشند.
    کلیدواژگان: زوال پذیری، تبلور نمک، شاخص تجزیه، سرعت تجزیه، تراورتن، تخلخل موثر، مقاومت کششی برزیلین
  • جواد شریفی، محمدرضا نیکودل*، محمود یزدانی صفحات 67-82
    در این تحقیق به منظور ارزیابی خواص مهندسی سنگدانه ها در بتن، سنگهایی از معادن مختلف انتخاب و سپس برای ساخت بتن مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگدانه های انتخاب شده در آزمایشگاه تعیین و در مراحل بعد مصالح موجود به سنگدانه هایی در اندازه شن و ماسه خرد شده و برخی خصوصیات سنگدانه ها مثل شکل، تخلخل، ارزش ضربه، ارزش فشاری و دانهبندی آنها تعیین شده است. سپس با استفاده از طرح اختلاط ثابتی از سنگدانه های موجود بتن تهیه و خصوصیات مکانیکی بتن تهیه شده از قبیل مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مدول الاستیسیته بعد از گذشت 7، 28 و 90 روز تعیین شده است. در ادامه نتایج بدست آمده مورد تحلیل و تجزیه قرار گرفته و درصد تاثیر هر یک از خواص سنگدانه ها بر مقاومت بتن مورد بررسی قرار گرفته است. این درصد تاثیر راهنمای مفیدی برای شناسایی سنگدانه های مطلوب و همچنین آزمایشهای مورد نیاز و ضرورری برای اکتشاف منابع سنگدانهای میباشد.
    کلیدواژگان: سنگدانه، طرح اختلاط بتن، خواص فیزیکی، خواص مکانیکی، سنگ شناسی
  • مجید تاجیک*، امید افروغ صفحات 83-96
    در حفاری مکانیزه تونل پیش بینی عملکرد TBM به منظور تخمین زمان و هزینه پروژه از اهمیت زیادی برخوردار است. مدل های CSM، NTNU و QTBM به عنوان مدل های اصلی پیش بینی عملکرد TBM شناخته شده اند که در آنها روابطی برای تخمین ضریب بهره وری نیز وجود دارد. اگرچه در هر کدام از این مدل ها برای تخمین ضریب بهره وری از پارامترهای خاصی استفاده شده است ولیکن به طور کلی تاثیر توام دو یا چند عامل در نظر گرفته نشده است. از طرف دیگر بسیاری از پارامترها وابستگی شدیدی با یکدیگر داشته و ممکن است به طور همزمان بر عملکرد TBM تاثیر بگذارند. بنابراین می توان با تشکیل یک ماتریس اندرکنش اثر متقابل پارامترها بر یکدیگر و در نتیجه بر عملکرد TBM را ارزیابی کرد. در این تحقیق ماتریسی با 21 پارامتر موثر بر ضریب بهره وری تشکیل داده شده است. اندرکنش این پارامترها نشان می دهد که نبود خدمات فنی بیشترین تاثیر را در عملکرد TBM دارد. با ثبت مقادیر واقعی فعالیت ها و تاخیرات بر حسب ساعت بر متر می توان شاخص تاخیرات (DTI) را به دست آورد که این شاخص نسبت عکس با عملکرد TBM داشته و با ضریب همبستگی 872/0 رابطه مستقیم با زمان خالص حفاری تونل دارد.
    کلیدواژگان: عملکرد TBM، ماتریس اندرکنش، ضریب بهره وری، شاخص تاخیرات، کرج
  • مهدی حسینی*، رخساره نقدی صفحات 97-110
    تحلیل پایداری شیروانی های سنگی به کمک روش هایی مانند تعادل حدی، عددی، تجربی و تصاویر استریوگرافیکی صورت می پذیرد. روش تحلیل با توجه به شرایط محلی و نوع پتانسیل گسیختگی و با در نظر گرفتن محتاطانه ضعف ها، قوت ها و محدودیت های هر روش انتخاب می شود. در این تحقیق پایداری سطوح شیبدار مشرف به نیروگاه سد خرسان 3 در اثر بارگذاری زلزله بررسی می گردد. در هنگام وقوع زمین لرزه های بزرگ خسارت فراوانی به سازه های سطحی وارد می شود و با توجه به اینکه بار دینامیکی زلزله یکی از عواملی است که می تواند شیب های سنگ را ناپایدار سازد برای ارزیابی پایداری سطوح شیبدار در مقابل زلزله می توان از تحلیل دینامیکی استفاده کرد. در این تحقیق ابتدا با بررسی گزارش ها و اطلاعات موجود و برداشت های زمین شناسی در منطقه، اطلاعات لازم جهت تحلیل پایداری شیروانی، استخراج می گردد و سپس تحلیل پایداری شیروانی در سه مرحله صورت می گیرد: مرحله اول، تحلیل پایداری استاتیکی به کمک روش عددی، مرحله دوم، تحلیل پایداری دینامیکی تحت بارگذاری زلزله به کمک روش عددی و در مرحله سوم، تحلیل پایداری شبه استاتیکی انجام می شود. برای بررسی پایداری سطوح شیبدار سنگی به کمک روش عددی از نرم افزار UDEC استفاده می گردد. این نرم افزار براساس روش المان مجزا کار می کند و در محیط هایی که ناپیوستگی ها نقش اساسی را در رفتار سنگ ایفا می کنند کاربرد دارد. نتایج تحلیل نشان می دهد شیروانی مشرف به نیروگاه سد خرسان 3 تحت بارگذاری زلزله ناپایدار است و بنابراین نصب سیستم نگهداری ضروری است. تحلیل پایداری شبه استاتیکی و محاسبه فاکتور ایمنی شیروانی مشرف به ساختگاه نیروگاه سد خرسان 3 به ازای ضریب زلزله 2/0 و 3/0 نیز انجام شد. نتایج حاصل از این تحلیل نشان می دهد که شیروانی مذکور ناپایدار است. نتیجه مشابه تحلیل پایداری به کمک نرم افزار UDEC است.
    کلیدواژگان: تحلیل پایداری، سد، بارگذاری زلزله، سطوح شیبدار سنگی، محیط ناپیوسته
|
  • S. Soori *, G. R. Lashkaripour, M. Ghafoori, T. Farhadinejad Pages 1-12
    Identify the effective variables on landslides occurrence in the basin and zoning its hazard is one of fundamental methods for management and avoiding the risk. Keshvari watershed with an area about 345 km2 is located in the 20 kilometers far from the south east of Khorram Abad city in Lorestan province. According to the tectonic and old basins division of Iran, this basin is part of folded Zagros and based on geological formations, topography, siesmology and climate, this basin is prone to landslide occurrence. In order to check the stability of slopes in this basin, in the first step landslide prone areas were identified. By merging the effective factors including slope, aspect, altitude, geology, earthquake, rainfall, landuse and distance from the fault and drainages on landslide with the landslide distribution map, impact of each of these factors assessed in ArcGIS software and then these factors were prioritized using AHP model. According the results of using the AHP in landslide risk zonation, 5.9, 38.2, 38.1, 15.79 and 2.01 percent of the area are located in very low, low, medium, high and very high risk classes respectively.
    Keywords: Landslide, zonation, Keshvari watershed, Analytical Hierarchy Process
  • R. Ajalloeian*, A. Azimian, N. Hafezi Moghaddas, F. Bahrami Samani Pages 13-32
    Water seepage through foundation and abutments of dams is one of the most important parameters in design and construction of dams. Seepage endangers stability of dam in addition to lose water reserves. For this purpose, studies are done about permeability of the rocks mass damsite and the sealing methods. Moreover, seepage of Nargesi dam is discussed as a case study in this article. Based on the geological studies, Nargesi dam is located on the quaternary deposits and sedimentary formations that include; Bakhtiary, Mishan and Gachsaran. Water seepage was evaluated according to the water pressure tests (lufrance and Lugeon) on quaternary deposits and sedimentary formations where outcrops in the left and right abutments. The secondary permeability index (SPI) introduced by Foyo et al (2005) for investigate effect rocks jointing characterization in its permeability. The key point of this method is the fact that it allows distinguishing the difference between dilation and hydraulic fracturing. Permeability of the rock masses interpreted based on SPI considering the result of Lugeon tests and the drilled core properties. Also, Permeability and rock quality designation zonation according to effective engineering geological properties was dawn with Rockwork 14 software. Finally suitable profiles were presented 3 dimensional view and comfortable engineering verdicts. Results of the studies indicate that except of some cases, there is a reasonable correlation between SPI and RQD values. According to these results, type and composition of grout is suggested for construction of the grout curtain. The results also show that maximum value of water seepage occurs in the left abutment and Mishan formation has better situation as compared to Gachsaran and Bakhtiary formations from view point of permeability.
    Keywords: Secondary Permeability Index (SPI), Water Pressure Test, Nargesi Dam, Permeability, Seepage, Rockwork 14 software
  • H. Nameghi*, S. M. Hosseini, M. B. Sharifi Pages 33-50
    Groundwater exploitation, when the aquifer discharge is greater than its recharge, changes the balance of the aquifer and results in temporal and spatial decline of hydraulic heads in the aquifer. Decline in hydraulic head or water level, decreases pore water pressure and increases effective stress on aquifer sediments. This phenomenon leads to consolidation of interbed layers which consequently results in land subsidence. In recent years, over-withdrawals from aquifer of Neyshabur plain in the North East Part of Iran have been reported. As a result, an average of 90 cm/year decline in water level and maximum displacement rate of 19 cm/year in ground level have been recorded. This study focuses on the estimation of effective parameters related to the land subsidence in Neyshabur Plain. These parameters include the thickness of the fine compressible sediments and inelastic skeletal specific storage (Sskv), which are directly involved in inelastic displacement computations. In the first step, using the geologic log of 231 boreholes and Kriging interpolation method, a map showing the distribution of fine sediments in Neyshabur plain was prepared. This map was used to investigate for reasonable relationships between annual subsidence rate and groundwater yield with the thickness of the fine sediment. Comparisons of maps indicate that the least amount of discharge is seen in regions where the fine layers have the most thickness. In the second step, subsidence rate, extracted from InSAR images, and water level decline at several observation wells located in the study area were analyzed. Investigation of the trend of land subsidence during the recharge and discharge seasons at observation wells showed that the compaction of the aquifer is majorly due to plastic deformation and that the share of elastic deformation is significant. Then, by using the fine sediments distribution map prepared in the first step, the Sskv values were calculated at different locations. The end result of the proposed procedure was a map showing the spatial distribution of inelastic skeletal specific storage (Sskv) in Neyshabur plain.
    Keywords: Groundwater, Neyshabur plain, Skeletal specific storage, Land subsidence
  • A.Zalooli, M. Khamehchiyan *, M. Nikudel, A. Jamshidi Pages 52-66
    Salt crystallization is one of the important factors on durability and deterioration of building stones. Magnesium sulphate is a common salt that can lead to deterioration, thus it is necessary to consider this subject before select the stones as building facade. In this research, alteration index and alteration velocity were be used to evaluate the durability of travertine against Magnesium sulphate that can be used as criterion in salt crystallization test. For this purpose, fifteen travertine were sampled from different areas in Iran then petrologic, some chemical (density, porosity and water adsorption) and mechanical properties (uniaxial compressive strength and tensile strength) were obtained for samples. Salt crystallization test were carried out 60 cycles and alteration index, alteration velocity were calculated for samples based on the weight loss and appearance variation of samples then relationship between alteration index and alteration velocity with effective porosity, tensile strength and weight was analyzed with regression analysis. The results show that alteration velocity has higher correlation with tensile strength, effective porosity and weight loss whereas the alteration index of the travertine is not. Also the results show that fabric, effective porosity and tensile strength are important factors that controll durability of samples in salt crystallization test.
    Keywords: Travertine, Deterioration, Salt crystallization, Alteration index, Alteration velocity, Effective porosity, Brazilian tensile strength
  • J. Sharifi, M. Nikudel*, M. Yazdani Pages 67-82
    To evaluate the engineering properties of aggregate in the concrete, some rocks selected from various mines, then used for making concrete. Firstly, physical and mechanical properties of aggregates were determined, and then the materials crashed into aggregate (sand and gravel size particles). Next, other properties such as shape, pores, aggregate crushing value, aggregate impact value and grading were determined. The concrete was prepared by using a constant mix design. The mechanical properties of prepared concrete, such as compressive strength, tensile strength and elastic modulus after 7, 28 and 90 days, were determined. The results were analyzed and the percentage of each aggregate on concrete properties has been studied. The percentage is useful guides for identifying suitable aggregates; also for required tests for exploration the aggregates resources.
    Keywords: Concrete mix design, physical, mechanical properties, petrology
  • M. Tajik *, O. Frough Pages 83-96
    In TBM tunneling projects, prediction of the machine performance is very important as it has a major influence on the duration and cost of the project. CSM, NTNU and QTBM are main models in TBM performance prediction which introduce equations for estimating the utilization factor. But, in each model some different factors are entered without considering their interactions. On the other hand, many parameters have a strong bond with each other and may simultaneously affect the TBM performance. So, using interaction matrixes it can possible evaluate effect of parameters on each other and estimate TBM performance. In this study, the matrix is composed of 21 parameters that affect on utilization factor. Interaction of these parameters indicates that the lack of utility services has the greatest impact in TBM performance. Down time index (DTI) can be significant if operating and delay times records in hour per meter. In each part of tunnel, DTI has opposite and direct relationship (r2=0.872) with TBM performance and excavation time respectively.
    Keywords: TBM performance, interaction matrix, utilization factor, down time index, Karaj
  • M. Hosseini *, R. Naghdi Pages 97-110
    The stability analysis of rock slopes is carried out using limit equilibrium method, numerical and experimental methods and stereo-graphical images. The stability analysis method is selected based on local conditions, the type of failure potential, advantage, disadvantage, and the limitations of each factor. The slope stability under earthquake loading is investigated in the area next to Khersan3 dam construction site. An earthquake dynamic loading is one of the factors that can make rock slope unstable. Firstly, by reviewing the previous reports, the necessary information for the stability analysis of rock slope is extracted. The slope stability is carried out in three steps: first, stability analysis under static loading by using numerical methods; second, dynamic analysis under earthquake loading by applying UDEC software; and in the third step, the quasi-static stability analysis were carried out. This modeling software works on the basis of discrete element method and is applicable in environments where the discontinuities play an essential role on the behavior of rocks. The Analysis results show that the rock slope next to Khersan3 dam construction is unstable under earthquake loading and thus, it is essential to install a support system on it.
    Keywords: Stability Analysis, Dam, Earthquake Loading, Rock Slopes