فهرست مطالب

پژوهش های تجربی در مهندسی عمران - سال سوم شماره 1 (پیاپی 5، بهار و تابستان 1395)

نشریه پژوهش های تجربی در مهندسی عمران
سال سوم شماره 1 (پیاپی 5، بهار و تابستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/06/23
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علیرضا حسینی، محمود شفاعی بجستان صفحات 1-10
    ترکیب خاک و ریشه سبب افزایش مقاومت برشی خاک و پایداری شیب ساحل رودخانه ها می شود. برای پایداری شیب ها، استفاده از روش های سازه ای بیشتر مرسوم است. فرسایش و گسیختگی خاک معمولا در طول نسبتا زیادی از ساحل رودخانه رخ می دهد که حفاظت سازه ای آن بسیار پر هزینه می باشد. از این رو استفاده از روش های زیستی مهندسی ضمن سازگاری با محیط زیست و حفظ شرایط اکولوژیکی آبرهه ها سبب پایداری و حفاظت سواحل رودخانه با کم ترین هزینه ممکن می شود. برای استفاده های کاربردی از پوشش های گیاهی، شناخت خواص مکانیکی و هیدرولوژیکی گیاهان بسیار اهمیت دارد. با استفاده از پژوهش های میدانی می توان خواص فنی و مهندسی گونه های گیاهی را به شکل دقیق تری برداشت نمود. اما به دلیل تاثیر عوامل مختلف بر تحقیقات میدانی انجام این گونه پژوهش ها در مقایسه با کارهای آزمایشگاهی پیچیده تر و سخت تر می باشد. با توجه به گسترش روزافزون استفاده از روش های زیست مهندسی در پایداری شیب ها، در این مطالعه مشکلات پژوهش های میدانی زیست مهندسی خاک مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی نشان داد که؛ یافتن مکان مناسب برای انجام تحقیق، داشتن تعداد کافی از هر گونه گیاهی هدف، در مکان انتخاب شده، در نظر گرفتن زمان مناسب برای شروع و پایان کار تحقیق، انتخاب روش مناسب حفاری، مشکلات نقشه برداری، تعیین تعداد و قطر ریشه، تهیه نمونه ریشه جهت انجام آزمایش تعیین مقاومت کششی، نگهداری مناسب از ریشه ها تا زمان انجام آزمایش، یافتن دستگاه مناسب تست کشش و تعیین فک مناسب از مهمترین مشکلات طرح های زیست مهندسی خاک می باشند.
    کلیدواژگان: مکانیک خاک، ژئوتکنیک، رودخانه، شیب، پایداری، ریشه
  • محمد پروین نیا، خاطره احمدی صفحات 11-27
    میدان گازی پارس جنوبی یکی از بزرگترین میدان های گازی جهان به حساب می آید. آلودگی ناشی از تولید و انتقال مواد شیمیایی گوناگون قشر سطحی آبرفت ها را آلوده می کند که به همراه نفوذ ریزش های آسمانی و یا رواناب های سطحی به سفره های آب زیرزمینی منطقه می رسد. علاوه بر این بهره برداری از منابع آب زیرزمینی منطقه در چند سال گذشته، به علت تقاضای روزافزون به آب شرب و نیاز طرح های عمرانی، افزایش چشمگیری یافته است. این پژوهش به بررسی زیست محیطی سفره های آب زیرزمینی منطقه پرداخته و راهکارهای مقابله با افت سطح آب و آلودگی های موجود را با تهیه نقشه هم ژرفا، هم سولفات، هم کلر، هم نمک، هم سختی و قابلیت هدایت الکتریکی آب زیرزمینی منطقه پارس، ارائه نموده است. نتایج نشان می دهد آلودگی خاک منطقه با فلزات سنگین یک مشکل جدی و در حال گسترش است، که در آینده آبخوان های منطقه را تحت تاثیر قرارخواهدداد. همچنین مقدار تغذیه آبخوان های دشت عسلویه حدود 5/4 میلیون متر مکعب در سال است که در شرایط کنونی بیش از 3 میلیون متر مکعب آن بصورت غیراصولی برداشت می شود. ضریب ذخیره بادزن های آبرفتی حدود 5 درصد، در دشت سیلابی حدود یک درصد و در سایر نقاط کمتر از یک درصد است بنابراین امکان ذخیره آبخوان های منطقه کم است و نمی توان حجم قابل ملاحظه ای آب در این آبخوان ها ذخیره و یا از آن ها برداشت نمود. نیازهای آبی منطقه در آینده از منابع آب بیرون منطقه تامین خواهدشد، ولی اجرای این کار به زمان زیادی نیاز دارد. در این دوره باید نیازهای آبی منطقه از این منابع آب زیرزمینی تامین شود.
    کلیدواژگان: منطقه پارس، تزریق، افت، فلزات سنگین، رواناب سطحی
  • امیر کاوسی، راهب حافظ زاده صفحات 29-39
    تردد وسایل نقلیه و وارد آمدن بارهای محوری زیاد به روسازی، به مرور زمان باعث بوجود آمدن خرابی هایی از جمله شیارشدگی می شود. شیارشدگی، خرابی طولی در مسیر چرخ ها است که باعث ایجاد ناهمواری می گردد. از جمله روش هایی که برای رفع خرابی مذکور می توان نام برد استفاده از مخلوط آسفالت حفاظتی ریزدانه (میکروسرفیسینگ) است. میکروسرفیسینگ به دلیل داشتن قیر امولسیونی پلیمری و مصالح صد در صد شکسته، سبب افزایش مقاومت برشی، مقاومت در برابر سایش و شیارشدگی سطوح آسفالتی می شود. در این تحقیق نمونه های مخلوط میکروسرفیسینگ با مقادیر قیر باقی مانده 6.3، 8.2 و 10 درصد و شیره لاستیک در مقادیر 3، 4 و 5 درصد وزنی قیر باقی مانده ساخته شده و جهت بررسی عملکرد آن ها آزمایش های روانی، چسبندگی، سایش در شرایط مرطوب و آزمایش بارگذاری چرخ انجام شد. مطابق نتایج به دست آمده، خصوصیات مکانیکی مخلوط های اصلاح شده با شیره لاستیک بهبود قابل ملاحظه ای پیدا می کند. بطوریکه افزودن 5% شیره لاستیک در مخلوط میکروسرفیسینگ با مقدار قیر 8.2%، تا 50 درصد مقاومت سایشی و مقاومت شیار شدگی مخلوط را افزایش می دهد. همچنین اصلاح قیر امولسیون با شیره لاستیک موجب بهبود عمل آوری و تسریع در گیرش نمونه ها می شود.
    کلیدواژگان: میکروسرفیسینگ، شیره لاستیک، شیارشدگی، قیر باقی مانده، بارگذاری چرخ
  • سید محمدرضا مرتضوی، مسعود عبدالهی کهریز، بهروز زعیم دار صفحات 41-50
    امروزه روش های نوینی از جمله به کارگیری الیاف پلیمری جهت محصور کردن عضو بتنی و تزریق رزین در ترک ها تحت فشار به منظور ایجاد پیوستگی در عضو بتنی گسیخته شده معرفی شده اند. در این مقاله سعی بر آن است که یک روش جدید مقاوم سازی مبتنی بر تزریق اپوکسی معرفی شود که می توان از این روش علاوه بر مقاوم سازی و افزایش ظرفیت باربری برای تعمیر اعضای بتنی نیز استفاده کرد. در این مقاله روش مذکور با انجام یک مطالعه موردی تشریح شده است. در این راستا تعداد نه نمونه استوانه ای تهیه شد که سه نمونه به عنوان شاهد، دو نمونه با چهار حفره و چهار نمونه شامل هشت حفره می باشد که تمامی حفرات با مته ای به قطر 10 میلی متر ایجاد شده و در آن ها تزریق توسط اپوکسی صورت گرفته است. هدف بررسی میزان افزایش مقاومت و کاهش کرنش جانبی تحت بارگذاری محوری است. دو نمونه از نمونه های هشت حفره ای نیز با الیاف پلیمر کربن CFRP محصور شده تا میزان تاثیر استفاده توامان از روش حاضر و روش رایج محصورشدگی توسط الیاف پلیمری بررسی شود. حفره های مذکور در نمونه ها با زوایا و فواصل مشخصی از هم ایجاد گردیده است. نتایج نشان می دهد که تزریق اپوکسی به این شیوه موجب افزایش مقاومت و ظرفیت باربری نمونه ها در ناحیه غیرخطی شده و از کرنش جانبی کاسته می شود. همچنین استفاده توامان تزریق اپوکسی و محصور کردن توسط الیاف پلیمری نتایج مطلوبی در بر داشته است.
    کلیدواژگان: مقاوم سازی، تزریق اپوکسی، تعمیر، افزایش مقاومت، الیاف پلیمری
  • فرزین سلماسی، غلامرضا ترکمان، محمد تقی ستاری صفحات 51-61
    در این تحقیق برای ارزیابی عملکرد روش سیستم استنتاج فازی- عصبی تلفیقی (ANFIS) و مدل درختی M5 در مدل سازی ضریب دبی جریان سرریز کرامپ از داده های آزمایشگاهی استفاده گردید. نتایج 174 دسته داده حاصل از آزمایش انجام گرفته با مدل فیزیکی، در 16 سناریو با ترکیب پارامترهای ورودی مختلف و با استفاده از مدل درختی M5 و روش ANFISجهت برآورد ضریب دبی جریان سرریز کرامپ به عنوان پارامتر خروجی مورد استفاده قرار گرفت. داده های آزمایشگاهی موجود در چهار مرحله جهت آموزش درصد باقی مانده جهت آزمون استفاده شد. نتایج به دست آمده از تحقیق نشان داد هر دو روش، نتایج تقریبا نزدیک به هم در سناریوهای با تقسیم بندی های یکسان داده های آموزش و آزمون ارائه می دهند. بهترین سناریوی (سناریو 12) روش ANFIS با 70 درصد داده های آزمایشگاهی برای آموزش و 30 درصد دیگر برای آزمون، با بیش ترین ضریب تبیین و کمترین خطای محاسبه گردید. همچنین بهترین سناریوی (سناریو 1) مدل درختی M5 با 75 درصد داده های آزمایشگاهی برای آموزش و 25 درصد برای آزمون با بیش ترین ضریب تبیین و کمترین خطای محاسبه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد، در محدوده داده های مورد استفاده در این تحقیق، گرچه روش ANFIS عملکرد بهتری در برآورد ضریب دبی جریان سرریز کرامپ دارد ولی مدل درختی M5 روابط خطی ساده، کاربردی و قابل فهم تری ارائه می کند.
    کلیدواژگان: ضریب دبی، سرریز کرامپ، روش ANFIS، مدل درختی، M5
  • حامد میرزایی فر، محمودرضا عبدی، مهدی رفیعی نیا، حسین ملک زاده صفحات 63-72
    روش های بهسازی خاک جهت بهبود پایداری و اطمینان از توان باربری مناسب تحت بارسازه ها مهم و ضروری بوده و می تواند در مقایسه با سایرروش ها در هزینه و زمان پروژه صرفه جوئی نماید. به منظور بهبود مشخصات فنی و رفتار خاک ها روش های مختلفی وجود دارد که یکی از آن ها تثبیت با آهک و دیگری تسلیح خاک با عناصر دارای مقاومت کششی بالا نظیر ژئوگریدها است. این روش ها به صورت مجزا توسط محققین متعددی مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است. در تحقیق حاضر تثبیت خاک با آهک و تسلیح با ژئوگرید به صورت همزمان مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نمونه های رسی با مقادیر 1، 3، 5 و 7 درصد آهک تثبیت و توسط دو آرایش مختلف ژئوگرید تسلیح و پس از عمل آوری به مدت 1، 7، 14 و 30 روز در دمای 35 درجه سانتیگراد تحت آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده قرار گرفته اند. نتایج تحقیق نشان می دهد که افزودن حداقل 3 درصد آهک باعث افزایش قابل ملاحظه در مقاومت فشاری و کاهش کرنش گسیختگی می گردد و تسلیح با ژئوگرید نمونه های تثبیت شده تاثیری بر خصوصیات مقاومت فشاری و شکل پذیری نمونه ها نداشته که به احتمال بسیار زیاد ناشی از ابعاد نسبتا کوچک ژئوگرید ها بود که در حین آزمایش مانع از به کشش افتادن آنها گردیده است.
    کلیدواژگان: خاک رس، تثبیت خاک، تسلیح، آهک، ژئوگرید
  • فرهاد هوشیاری پور، جعفر یزدی، مرتضی افتخاری، سارا شش انگشت، فاطمه جوادی صفحات 73-89
    در مقاله حاضر تلاش شده است با در نظر گرفتن این رویکرد جدید، برنامه ای برای مدیریت سیل رودخانه کن در شمال تهران، ارائه گردد. نکته کلیدی در این رویکرد، توجه به مسائل اجتماعی و آسیب پذیری اجتماعی و ترکیب بهینه روش های مختلف است به نحوی که بتوان با حداقل سرمایه گذاری بیشترین کاهش خسارت را داشت. لذا به منظور شبیه سازی جریان سیلاب در آبراهه ها دو سناریو تعریف گردید و برای هر یک از سناریوها ترکیب های بهینه مختلفی از روش های قابل اجرا پیشنهاد شد. با توجه به این رویکرد، مدل شبیه ساز MIKE-11 به منظور شبیه سازی سیلاب به همراه الگوریتم ژنتیک برای حداقل کردن خسارت ها استفاده و ترکیب بهینه روش های مختلف با در نظر گرفتن سطوح مختلف سرمایه گذاری ارائه گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهد از میان روش های سازه ای، دیوار سیل بند و بند تاخیری و از بین روش های غیر سازه ای، آبخیزداری، مقاوم سازی و هشدار سیل بیشترین تاثیر را بر مدیریت موثر سیلاب داشته اند. ترکیب بهینه این روش ها در نقاط مختلف حوضه، توانسته است بین 2 تا 50 درصد دبی پیک سیلاب را در پایین دست حوضه کاهش دهد. بعلاوه مطابق نتایج بدست آمده، سرمایه گذاری تا 10 هزار میلیون تومان در حوضه کن خواهد توانست بیش از 30% کاهش خسارت سیلاب را به همراه داشته باشد.
    کلیدواژگان: مدیریت جامع سیلاب، روش های سازه ای و غیرسازه ای، آسیب پذیری، مدل شبیه سازی، بهینه سازی، حوضه کن
|
  • Alirerza Hoseini, Mahmoud Shafai Bajestan Pages 1-10
    Combination of soil and plant roots can increase the strength of soil and stability of slope riverbanks. Structural methods are more commonly used to stabilize the riverbanks. Erosion and slumping of soil occur along the significant length of riverbanks, the protection of which involves substantial costs. Therefore, protection of riverbanks with Bio-Engineering methods not only is consistent with environmental aspects and protection of river ecology but also lowers the costs. Mechanical and hydrological properties of plant are important in applying vegetation point of view. Technical properties and engineering of plant species can be understood better by using field investigations. However, it is more complicated and difficult to undertake field works due to the effect of various factors in comparison with laboratory research. Considering the increasing trend of using Bio-Engineering in slope stability, this study aims to investigate problems associated with undertaking field research in Bio-Engineering projects. The results of this study show that, selecting appropriate site to undertake research project, ensuring adequate number of relevant plants in the site, determining the best time to start and end the research project, choosing appropriate excavation methods, considering and resolving mapping problems, determining the number and diameter of roots, performing tests to determine root resistance, looking after roots until performing relevant tests, using appropriate device for tension tests and determining proper clamp are among important problems in undertaking soil Bio-Engineering research.
    Keywords: Soil Mechanic, Geotechnical, River, Slope, Stability, Root
  • Mohammad Parvin Nia, Khatere Ahmadi Pages 11-27
    South Pars gas reservoir is considered one of the largest gas fields in the world. The present study in PSEEZ that surveyed the environmental groundwater aquifers and strategies to deal with, draw down of water and increasing impurities through mapping of isobaths, isosulfate, isochlorine, isosalt, hardness and electrical conductivity contours. Results indicate that the soil is contaminated with heavy elements, progressing serious growing problems that can strongly affect the aquifers of pars region in the near future. Furthermore, aquifer recharge in Assaluyeh Plain is approximately 4.5 million cube meters per a year in which currently more than 3 (million m3/year) is not essentially gathered. Specific storage of alluvial fan deposits of about 5%, one percent of the flood plain and in other regional is less than one percent, so the capability storage of aquifers is low and cannot save a considerable amount of water, or discharge from the aquifer. Future water resources requirements will be provided from outside of the region, but it will take a long time for implementation. In this period, water necessities must be supplied from such aquifers.
    Keywords: region, Recharge, Draw down, Heavy metals, Surface runoff
  • Amir Kavussi, Raheb Hafezzadeh Pages 29-39
    Rutting is one of the pavement distresses that mainly occur as a result of excessive loading on roads and it can cause roughness on the surface of pavements. The accumulation of water in rutted areas at rainy conditions results in reduced skid resistance, creating accident risk conditions for road users. One of the rapid and cost effective practices in filling ruts is using Microsurfacing mixes. Microsurfacing is a road maintenance tool that consists of laying a mixture of dense-graded bitumen emulsion mix, water, polymer additive, and mineral filler to correct deficiencies of pavement surfaces. In this research, a rather coarse size microsurfacing mix was designed and tested under load wheel, cohesiometer and wet track abrasion tests. The content of bitumen binders varies from 6.3 to 10% (i.e. percentage of the remained bitumen) and various amounts of latex was applied, ranging from 3 to 5%. Based on the above testing results it was revealed that microsurfacing mixes containing latex provided enhanced mechanical properties in the field. In addition, it was shown that among the above mentioned testing methods, abrasion and rutting tests were the most promising ones. The addition of latex modified binders resulted in improving characteristics of surface treatment mixes. In summary, it was resulted that the addition of 5% latex to emulsion mix containing 8.2% residual bitumen resulted in optimum conditions. With this formulation the mix showed almost 50% increase in both abrasion resistance and wheel load rut testing.
    Keywords: Microsurfacing, Latex, Rutting, Residual Bitumen, Loaded Wheel
  • S.Mohammad Reza Mortazavi, Masoud Abdollahi, Behrouz Zaeimdar Pages 41-50
    In the past decade significant research on strengthening, repair and increasing load capacity of concrete structures is carried out by the researchers. Meanwhile, the new methods including the use of polymer fibers to provide confinement for concrete and injecting resin under pressure to fill the concrete cracks for a better continuity of a failed member are introduced. This paper introduces a new approach for strengthening a concrete member based on epoxy injection and in addition to strengthening and increasing the load capacity to repair concrete members. In this study, nine cylindrical samples were prepared, three as control specimens, two specimens with four holes and four specimens with eight holes. All holes with a diameter of 10 mm provided by drill and then epoxy injection were carried out. The purpose was to determine the strength increase and to reduce the lateral strain under axial loading. Two specimens with eight holes confined with carbon fiber reinforced polymers (CFRP) to observe the effect of such a confinement comparing to the normal confinement provided by CFRP. These holes were created in specimens with specific angles and distances from each other. The results show that the suggested epoxy injection method increased the strength and load capacity of the specimens in the non-linear range and the lateral strain is reduced. Epoxy injection plus confinement provided by CFRP resulted in a better performance.
    Keywords: Rehabilitation, Retrofitting, Epoxy Injection, increasing Strength
  • Farzin Salmasi, Gh. Torkaman, M. Sattari Pages 51-61
    Crump weir is a kind of short edged weir. This weir with its particular design is used to measure the flow discharge in channels. The experimental dataset used in this research are taken from the others to study the performance of ANFIS and M5 tree models for predicting discharge coefficient (Cd) in crump weir. The 174 experimental data from physical models, considered as 16 scenarios with input parameters consist of Fr, Re, h1/p, Sup and Sdo; and Cd as output using for M5 tree model and ANFIS for modeling and evaluation of the coefficient of crump weir. The obtained results show that both methods give almost near results in scenarios with equal training and testing dataset. The best scenario in ANFIS model achieved for randomized dataset with 70% of training and 30% of testing as scenario 12 with the highest correlation coefficient (R=0.988) and the lowest error (RMSE=0.069). Also the best scenario of M5 tree model for randomized data with 75% of training and 25% of testing as scenario 1 with highest correlation coefficient (R=0.988) and lowest error (RMSE=0.007) was calculated. The results suggest a better performance by the ANFIS approach with this dataset, but M5 model trees, provides simple linear relations for prediction of discharge coefficient for the data ranges used in this study.
    Keywords: Discharge Coefficient, Crump Weir, Adaptive Neuro–Fuzzy Inference System, M5 Tree Model
  • Hamed Mirzaeifar, Mahmood Reza Abdi, Mehdi Rafieinia, Hossein Malackzade Pages 63-72
    Soil improvement techniques are important and necessary to increase stability and bearing capacity of soils so that they can successfully sustain loads of the superstructures and lead to saving time and cost of projects. There are many methods of improving soil characteristics which includes lime stabilization and geosynthetic reinforcements. These methods have been widely investigated by many researchers separately. In the current research effects of lime addition and geogrid reinforcement concurrently on clay soil characteristics have been investigated. Clay samples with diameter and height of 50 and 100 mm, respectively have been stabilized with 1, 3, 5 and 7 percent lime and reinforced with two different geogrid arrangements and cured for 1, 7, 14 and 30 days at 35 degree centigrade before being subjected to unconfined compression tests. Results show that lime addition up to 3% significantly increases compressive strengths and reduces strains at failure and using geogrid as reinforcement for stabilized samples does not enhance these characteristics which are attributed to the small size of geogrids used.
    Keywords: Clay, Stabilization, Reinforcement, Lime, Geogrid
  • Farhad Hooshyaripor, Morteza Eftekhari, Sara Sheshangosht, Fateme Javadi Pages 73-89
    Weaknesses of the conventional flood management approach, lack of integrated view to the basin, no attention to the social impact, and low level of non-structural measure considerations, have the reason for a new approach to integrated flood management. Applying the new approach, this paper proposes an effective plan for flood management in the Kan River basin, north of Tehran. The main challenges in the study are quantification of social vulnerability and selection of optimal combination of feasible measures such a way that maximum potential of damage reduction be achieved while the least funding be spent. Therefore, flood flow with 100 yr and 200 yr return periods was simulated applying MIKE11 coupling with NSGA-II to minimize the implementation cost. Based on the prepared model, various combinations of applicable methods were proposed considering different level of fund allocations. Results showed that out of structural measures flood wall and retention dam and out of non-structural measures watershed management, reinforcement, and flood warning have been the most effective measures. The optimal combination of these measures can reduce 2 to 50 percent of flood peak discharge at downstream. Moreover, the obtained results showed that about 100 billion Rials investment in the basin would reduce up to 30% flood damage.
    Keywords: Integrated Flood Management, Structural, non, Structural Methods, Vulnerability, Simulation, Based Optimization Model, Kan Basin