فهرست مطالب
مجله مهندسی عمران شریف
سال سی و سوم شماره 3 (پاییز 1396)
- تاریخ انتشار: 1396/09/30
- تعداد عناوین: 14
-
- پژوهشی
-
صفحات 3-11پرسیومتری یکی از مهم ترین آزمایش های صحرایی در مهندسی ژئوتکنیک است که برای تعیین ویژگی های مکانیکی خاک کاربرد دارد. مزیت اصلی دستگاه مذکور، اندازه گیری پیوسته ی منحنی تنش-کرنش خاک است که جهت تعیین پارامترهای خاک بر مبنای تحلیل های تئوری (تئوری انبساط حفره) قابل تفسیر است. در پژوهش حاضر، ابتدا آزمایش پرسیومتر به صورت کرنش-کنترل در نرم افزار F L A C مدل شده و جهت صحت سنجی، نتایج مدل سازی عددی با نتایج آزمایش های صحرایی مقایسه و اثر قطر حفره (پرسیومتر) در نمودار تنش-کرنش پرسیومتر بررسی شده است. تفاوت آنالیزهای تغییر شکل های کوچک و بزرگ در انبساط حفره بررسی و سپس، روش های تحلیلی انبساط حفره بیان و مقایسه یی بین نتایج آن ها با آنالیز عددی انجام شده است تا کارایی هر یک به خوبی مشخص شود. همچنین، روش های تحلیلی و تجربی تفسیر نتایج پرسیومتر به منظور تعیین زاویه ی اصطکاک داخلی ارزیابی و روش بهینه یی پیشنهاد شده است.کلیدواژگان: مدل سازی عددی پرسیومتر، ارزیابی روش های تفسیر انبساط حفره، تخمین زاویه ی اصطکاک داخلی
-
صفحات 13-20در نوشتار حاضر به بررسی الگوی جریان پیرامون آب شکن های سری سرسپری غیرمستغرق جاذب در مسیر مستقیم پرداخته و نتایج تحلیل الگوی جریان نشان داده است که استقرار آب شکن ها باعث جدایی جریان و در نتیجه افزایش سرعت های عرضی و عمقی در بالادست آن ها می شود و همچنین به دلیل تنگ شدگی ناشی از احداث آب شکن ها، سرعت های طولی در جلوی بال آب شکن ها تا ساحل مقابل افزایش می یابد. بیشینه ی سرعت های طولی در جلوی بال آب شکن اول حدودا 2 و 1٫6 برابر جلوی بال آب شکن های دوم و سوم است. بررسی پارامتر انرژی جنبشی آشفتگی در الگوی جریان نشان می دهد که در لبه ی بال بالادست آب شکن اول، بیشترین مقدار را دارد و در لایه ی برشی جلو بال آب شکن ها افزایش یافته است. بررسی تنش های رینولدز حاکی از آن است که بیشینه ی مولفه ی $-\o v e r l i n e{\r h o u''_{i}\n u''_i}$ به ترتیب حدودا 5 و 6 برابر مولفه های $-\o v e r l i n e{\r h o u''_{i}w_i^{''}}$ و $-\o v e r l i n e{\r h o \n u''_{i}w''_i}$ است و بیشینه ی مقادیر آن ها در پایین دست آب شکن ها و در جلوی بال رخ داده است.کلیدواژگان: الگوی جریان، آب شکن های سری سرسپری، پارامترهای آشفتگی، تنش برشی بستر، مسیر مستقیم
-
صفحات 21-29علی رغم پیشنهاد کلرزنی بوستری برای رفع نقاط ضعف کلرزنی در منابع آبی، تعیین دقیق میزان تزریق با توجه به شکل گیری $T H M$ همچنان یک معضل است. در نوشتار حاضر، با استفاده از یک مدل الگوریتم ژنتیک چندهدفه، مکان یابی بهینه ی ایستگاه ها و زمان بندی تزریق کلر در هر ایستگاه در یک شبکه ی توزیع آب با توجه به میزان کلر باقیمانده و مقدار $T H M$ تشکیل شده انجام شده است. اهداف مدل بهینه سازی عبارت اند از: کمینه سازی مقدار کل گندزدای مصرفی و بیشینه سازی درصد آب آشامیدنی سالم در شبکه. نتایج نشان می دهد که افزایش تعداد ایستگاه ها نیز باعث کاهش محصولات جانبی کلرزنی می شود و غلظت کلر باقیمانده را در بیشتر نقاط شبکه در محدوده ی استاندارد حفظ می کند. همچنین نقاط دوردست که زمان ماند آب بسیار طولانی است، عمدتا از هر دو مشکل کلر باقیمانده با غلظت کمتر از حد استاندارد و محصولات جانبی با غلظت بالا رنج می برند. به علاوه برای هر تعداد مشخصی از ایستگاه های تزریق کلر، بیشینه ی میزان تزریق که در آن ریسک سرطان زایی ناشی از محصولات جانبی وجود ندارد، تعیین می شود.کلیدواژگان: یستگاه های کلرزنی بهینه، شبکه ی توزیع آب شهری، محصولات جانبی کلرزنی
-
صفحات 31-38پژوهش حاضر جهت تعیین ظرفیت باربری پی های نواری متکی بر لایه های متوالی رس ضعیف و قوی، با استفاده از روش خطوط مشخصه ی تنش انجام شده است. هر چند در طبیعت عموما با خاک های لایه یی مواجه هستیم، اما برآورد ظرفیت باربری شالوده های سطحی با استفاده از تئوری های تجربی، غالبا بر این فرض استوار است که خاک زیر شالوده، همگن و نامحدود است. در بین روش های عددی موجود، روش خطوط مشخصه ی تنش، ابزار قدرتمندی جهت حل مسائل پایداری در مهندسی ژئوتکنیک است. نوشتار حاضر، الگوریتمی مناسب جهت برآورد ظرفیت باربری استاتیکی پی نواری واقع بر خاکی دو لایه، با استفاده از روش خطوط مشخصه ی تنش ارائه کرده و نشان داده شده است زمانی که نسبت مقاومت برشی زهکشی نشده ی لایه ی بالا به پایین به سمت 1 میل می کند (لایه ی رس فوقانی ضعیف تر از لایه ی رس تحتانی است)، هر چقدر نسبت عمق لایه ی اول به عرض پی افزایش یابد، ضریب ظرفیت باربری $N_c^*$ کاهش و به عدد 5٫142 هم گرا می شود.کلیدواژگان: ظرفیت باربری، پی نواری، خاک دولایه ی رسی، خطوط مشخصه
-
صفحات 39-45پژوهش حاضر با هدف بررسی مشخصات دوام و مکانیکی روسازی های بتن غلتکی شامل: مقاومت فشاری، مدول گسیختگی، سایش، پوسته شدگی سطحی در اثر نمک های یخ زدا و نفوذ تحت فشار آب در بخش تکنولوژی بتن مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی انجام شده است. نتایج مقاومت فشاری در سنین 7 و 28 روز نشانگر آن هستند که در 28 روز تمام مخلوط های مورد بررسی، مقاومت فشاری بالاتر از 35 مگاپاسکال داشته اند. نسبت بین مدول گسیختگی و مجذور مقاومت فشاری برابر 0٫7 به دست آمده است. نتایج نفوذپذیری تحت فشار آب بیانگر آن است که با کاهش نسبت آب به سیمان از 0٫38 به 0٫33 در زمان ویبی برابر، مقدار نفوذ آب از 14 به 10 میلی متر کاهش یافته و مقدار نفوذ بسیار کم 5 میلی متری مخلوط های حاوی دوده ی سیلیسی و سیمان پوزولانی موید ریزساختار متراکم تر مخلوط های مذکور است. از نظر پوسته شدگی در سیکل های یخبندان و مجاورت نمک های یخ زدا،بیشتر مخلوط ها تورق بسیار شدید داشته اند. فقط مخلوط حاوی دوده ی سیلیسی با 600 گرم بر مترمربع پوسته شدگی در رده ی بتن های با پوسته شدگی متوسط قرار گرفته است.کلیدواژگان: روسازی بتن غلتکی، خواص مکانیکی، مشخصات دوام، پوسته شدگی سطحی، زمان ویبی
-
صفحات 47-56در مصالح سنگریزه یی، پدیده ی خردشدگی ذرات می تواند مشخصات تغییر شکلی و مقاومتی این مصالح را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. در سدهای سنگریزه یی با ارتفاع زیاد، تغییر شکل های بزرگی ناشی از پدیده ی مذکور می تواند اتفاق افتد و لذا یک مدل عددی مناسب برای مصالح سنگریزه یی باید قابلیت مدل سازی کرنش های حجمی زیاد ناشی از پدیده ی شکست ذرات را داشته باشد. به عنوان نمونه، آزمایش های بزرگ مقیاس سه محوری مصالح سنگریزه یی سد مسجد سلیمان، پتانسیل خردشدگی ذرات بالای این مصالح را نشان می دهد. در نوشتار حاضر، با ارتقاء و اصلاح یک مدل رفتاری کشسان خمیری سخت شونده/نرم شونده شناخته شده بر پایه ی پارامترهای بسیج شده در برنامه ی F L A C، ابتدا آزمایش های سه محوری بزرگ مقیاس مصالح سنگریزه یی سد مسجدسلیمان با دقت مناسبی مدل سازی شده و پارامترهای مصالح به دست آمده اند. سپس مدل عددی تفاضل محدود سه بعدی سد در دوران ساخت بر مبنای پارامترهای حاصل شده ساخته شده است. تطابق مناسب مقادیر محاسبه شده و اندازه گیری شده ی کمیت های تغییر شکلی و تنشی، حکایت از دقت مناسب این مدل رفتاری در شبیه سازی پدیده ی شکست ذره یی مصالح سنگریزه یی دارد.کلیدواژگان: شکست ذرات، مصالح سنگریزه یی، مدل رفتاری سخت شونده نرم شونده، آزمایش سه محوری بزرگ مقیاس
-
صفحات 57-66یکی از عناصر کلیدی در تحلیل خطر لرزه یی، انتخاب مناسب ترین مدل های پیش بینی حرکت زمین (G M P E)است. امروزه گسترش و تنوع مدل های کاهندگی قابل دسترس، این انتخاب را به یک چالش علمی تبدیل کرده است. به این منظور در مطالعه ی حاضر، ارزیابی پایداری مجموعه یی از مدل های پیش بینی حرکت زمین (G M P E) با استفاده از روش جدید تحلیل حساسیت در برابر بازنمونه گیری از داده ها (R S A) براساس مجموعه داده هایی از ایران مورد بررسی قرار گرفته است. براساس دیدگاه R S A، مدلی مناسب خواهد بود که افزایش اندازه ی داده ها سبب کاهش انحراف باقیمانده ها در برابر تمامی پارامترهای لرزه یی شود. نتایج مطالعه ی حاضر نشان می دهد که برخی از مدل های درنظر گرفته شده در نوشتار حاضر، نسبت به مجموعه داده های ایران کاملا حساس هستند. همچنین بررسی پایداری روابط کاهندگی براساس روش R S A در 8 دوره ی زمانی، نشان دهنده ی ناپایداری روابط کاهندگی در دوره های زمانی است.کلیدواژگان: تحلیل خطر لرزه یی، مدل های پیش بینی حرکت زمین، تحلیل حساسیت در برابر بازنمونه گیری از داده ها، مجموعه داده های ایران، R S A
-
صفحات 69-76در پژوهش حاضر، تاثیر تلفیق فرایند جداسازی مغناطیسی و آب شویی در کنار فرایند الکتروکینتیک پیشرفته در حذف فلز روی و نیکل از لجن مازاد تصفیه خانه ی فاضلاب صنعتی در مقیاس آزمایشگاهی بررسی شده است. نتایج آزمایش های اولیه نشان داده است که الکتروکینتیک پیشرفته با استفاده از E D T A و اسیدسیتریک به عنوان الکترولیت در مقایسه با الکتروکینتیک معمولی (استفاده از آب به عنوان الکترولیت) عملکرد بهتری در حذف فلزات از لجن دارد. در پژوهش حاضر، راندمان حذف فلز روی با استفاده از الکتروکینتیک پیشرفته 31\٪ بیش از الکتروکینتیک معمولی بوده است. همچنین نتایج آزمایش ها نشان داده است که از میان فرایندهای مورد بررسی، تلفیق فرایند آب شویی با الکتروکینتیک پیشرفته باعث افزایش راندمان حذف فلزات روی و نیکل به ترتیب به میزان 94\٪ و 82\٪ شده است. لازم به ذکر است که در فرایند مذکور، تاثیر p H و عناصر موجود در لجن در راندمان سیستم، بیش از ضریب نفوذپذیری الکترواسمز بوده است. همچنین نتایج آزمایش های تکمیلی نشان داده است که تلفیق فرایند جداسازی مغناطیسی با الکتروکینتیک پیشرفته، تاثیر قابل توجهی در عملکرد سیستم نداشته است.کلیدواژگان: الکتروکینتیک، لجن، آب شویی، جداسازی مغناطیسی، روی
-
صفحات 77-82تمیز کردن خاک های آلوده به مشتقات نفتی هزینه بر است و یک راه هوشمندانه برای حل مشکل مذکور، استفاده از خاک های آلوده در پروژه های عمرانی است. آلودگی، ویژگی تحکیمی خاک را تغییر می دهد و باعث افزایش نشست کل و نشست غیریکسان سازه ی مستقر بر آن می شود. در نوشتار حاضر، به بررسی ویژگی های ژئوتکنیکی خاک آلوده به گازوئیل پرداخته و برای هدف مذکور، خاک رس بنتونیتی با 4، 8، 12 و 16 درصد وزن خشک شان به صورت مصنوعی با گازوئیل ترکیب شده است. نتایج حاصل، نشان دهنده ی افزایش حد روانی به میزان 11\٪ و کاهش 1، 5 و 40 درصدی بیشینه ی وزن مخصوص خشک و درصد رطوبت بهینه بوده و نیز مقاومت فشاری و چسبندگی با افزایش آلودگی بیش از 60\٪ کاهش یافته است. همچنین با افزایش آلودگی تا میزان 4\٪، شاخص فشردگی افزایش یافته است؛ اما با افزایش میزان آلودگی تا میزان 12\٪، شاخص مذکور کاهش و سپس با افزایش میزان آلودگی تا میزان 16\٪، مجددا شاخص فشردگی افزایش یافته است.کلیدواژگان: رس بنتونیتی، ضریب فشردگی پذیری، خاک آلوده، تحکیم
-
صفحات 83-93کاهش عدم قطعیت های قبل از شروع به ساخت تونل ها، به خصوص عدم قطعیت در مورد زمان و هزینه ی نهایی ساخت تونل، می تواند در مراحل اولیه ی برنامه ریزی ها مفید واقع شود و ریسک تصمیم گیری ها را تا حد قابل قبولی کاهش دهد. D A T ابزاری آماری است که به پیش بینی احتمالاتی زمان و هزینه ی موردنیاز اجرای تونل قبل از شروع به ساخت می پردازد. در نوشتار حاضر، به کمک روش D A T با به کارگیری داده های قبل از شروع به ساخت تونل همرو، زمان و هزینه ی ساخت کل تونل مذکور به صورت احتمالاتی پیش بینی شده است. سپس زمان و هزینه ی به دست آمده به کمک روش D A T، با زمان و هزینه ی واقعی اجرای تونل همرو به منظور اعتبارسنجی روش ذکرشده و کاهش عدم قطعیت در مورد به کارگیری آن در پروژه های آتی مقایسه و درنهایت مشخص شده است که نتایج به دست آمده از روش D A T، شباهت زیادی با نتایج واقعی دارد و این مسئله، اعتبار روش D A T را جهت کاهش عدم قطعیت های زمان و هزینه ی نهایی ساخت در پروژه های آتی اثبات می کند.کلیدواژگان: DAT، عدم قطعیت زمان و هزینه، مدل زمین شناسی، مدل ساخت، تونل جاده همرو
- یادداشت فنی
-
صفحات 95-103در نوشتار حاضر، اثر تسلیح با ژئوتکستایل، عمق قرارگیری آن، تعداد لایه های تسلیح و همچنین اثر تراکم لایه های فوقانی جایگزین در بهبود ظرفیت باربری بستر ماسه یی سست با آزمایش C B R بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با قرارگیری لایه ی ژئوتکستایل در عمق 1٫5 سانتی متری از سطح نمونه (نسبت عمق قرارگیری لایه ی تسلیح به قطر سنبه ی بارگذاری برابر 0٫3)، میزان بهبود در باربری به بیشترین مقدار خود می رسد. با افزایش عمق قرارگیری لایه ی تسلیح و دور شدن از حوزه ی تاثیر تنش، از میزان تاثیر آن در بهبود باربری بستر کاسته می شود. همچنین برای دستیابی به یک مقدار C B R مشخص، می توان در حالت بستر مسلح از ضخامت کمتری از لایه ی خاک جایگزین با تراکم بالا در مقایسه با حالت بستر غیرمسلح استفاده کرد. به عبارت دیگر، در صورت عدم دسترسی به مصالح مناسب، عمل تسلیح می تواند موجب کاهش هزینه های تهیه ی خاک مناسب شود. در شرایط تراکم و ضخامت یکسان از لایه ی جایگزین، وجود 2 لایه ی تسلیح باعث افزایش ظرفیت باربری در مقایسه با حالت تسلیح با 1 لایه ی ژئوتکستایل می شود.کلیدواژگان: خاک مسلح، ژئوتکستایل، لایه ی متراکم فوقانی، آزمایش C B R، ظرفیت باربری
-
صفحات 105-112در میان سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی در ساختمان های بلند مرتبه، می توان به سیستم سازه یی شبکه ی قطری اشاره کرد. هدف از پژوهش حاضر، بررسی رفتار ترکیبی سیستم شبکه ی قطری پیرامونی همراه با هسته ی داخلی تحت نیروهای جانبی لرزه یی است. برای این منظور، رفتار اندرکنشی 12 سازه ی فولادی 36 طبقه همراه با هسته ی داخلی با زاویه های مختلف شبکه ی قطری ارزیابی شده است. هسته ی داخلی به دو صورت سیستم قاب های مهاربندی و خمشی در نظر گرفته شده است. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که سهم قابل ملاحظه یی از بار جانبی در همه ی طبقات به جز طبقه ی 36ام، توسط سیستم شبکه ی قطری تحمل شده و در طبقه ی آخر به دلیل اثر مودهای بالا، هسته ی داخلی سهم قابل ملاحظه یی از برش را تحمل کرده است. کاهش زاویه ی المان های شبکه ی قطری باعث افزایش صلبیت برشی سیستم شبکه ی قطری شده و برای زاویه ی $50/19^{0}$ بیشترین صلبیت برشی به دست آمده است. در انتها، روشی برای جلوگیری از ایجاد برش منفی در طبقه ی 36ام پیشنهاد شده است.کلیدواژگان: سیستم شبکه ی قطری همراه با هسته ی داخلی، رفتار لرزه یی، درصد جذب برش
-
صفحات 113-123در پژوهش حاضر، لایه های متناوب از فیلترهای ژئوتکستایل بافته نشده و ترکیب خاک اره و مصالح دانه یی )P R B( برای حذف نیترات بررسی شده است. نسبت وزنی مواد برای ساخت P R B به صورت 25\٪ ماسه، 25\٪ آنتراسیت، 20\٪ زئولیت، 20\٪ براده ی آهن و 10\٪ خاک اره ی چوب سپیدار در نظر گرفته شده است. جهت تعیین منحنی رخنه برای فیلتر با تزریق پساب مصنوعی با غلظت اولیه ی 100 میلی گرم بر لیتر نیترات، آشکارسازی نیترات در زمان 25 دقیقه از شروع آزمایش اتفاق افتاده است. منحنی رخنه ی \ حاصل از آزمایش \ ستون، یک منحنی \ نرمال محسوب شده و ضریب \ انتشار طولی $1\t i m e s10^{-7}$ مترمربع بر ثانیه به دست آمده است. فیلتر قادر است نیترات را به میزان 99\٪ بعد از 9 روز کاهش دهد. با استفاده از نرم افزار C T R A N/W برآورد منطقی از روند حرکت آلاینده در فیلتر مدل سازی شده است که البته منحنی رخنه ی به دست آمده برآورد خوبی از زمان کل تشکیل منحنی شکست در شرایط آزمایشگاهی نیست؛ ولی زمان رخنه ی نیترات را نزدیک به مدل آزمایشگاهی محاسبه کرده است.کلیدواژگان: انتقال آلودگی، فیلتر خاکی، مدل سازی، حذف نیترات، مواد جاذب ارزان قیمت
-
صفحات 125-133در پژوهش حاضر با انجام تحلیل های پارامتریک، پایدارسازی شیروانی ها با استفاده از روش اختلاط عمیق خاک بررسی شده است. جهت انجام تحلیل های لازم از روش عددی اجزاء محدود و نرم افزار P L A X I S استفاده و سپس نتایج روش مذکور با نتایج روش تعادل حدی حاصل از نرم افزار S l o p e/w مقایسه شده است. پارامترهای مورد بررسی در پژوهش حاضر شامل: اثر محل قرارگیری اولین ردیف ستون های اختلاط عمیق در طول پی شیروانی، نسبت مساحت بهسازی شده در طول پی شیروانی، طول، قطر، ضریب چسبندگی و فاصله بین ستون های اختلاط عمیق، موقعیت قرارگیری سطح آب در پی و همچنین اثر سربار بوده است که براساس نتایج حاصل از تحلیل های مدل به هر دو روش اجزاء محدود و تعادل حدی، با افزایش پارامترهایی نظیر مقدار نسبت جایگزینی، مقادیر سطح، قطر، چسبندگی مصالح، طول ستون های اختلاط عمیق، عمق قرارگیری سطح آب زیرزمینی نسبت به سطح پی شیروانی، ضریب اطمینان پایداری شیروانی همواره افزایش می یابد.کلیدواژگان: شیروانی، اختلاط عمیق خاک، اجزاء محدود، تعادل حدی، ضریب اطمینان پایداری
-
Pages 3-11In-situ tests are reliable for determination of soil properties since larger amount of soil is tested in real stress levels. Pressuremeter is one of the most important in-situ tests in geotechnical engineering. The main advantage of this instrument is the continuous measurement of soil stress-strain curve which is applicable to determination of soil parameters using cavity expansion theories. In this study, self-boring pressuremeter test has been modelled using the commercial FLAC software. The soil is assumed to behave elastic-perfectly plastic, and the Mohr-Coulomb constitutive model is chosen. The results of the numerical analyses are validated by the measurements of in-situ pressuremeter test results which can be found in the literature. Effect of cavity diameter on the cavity expansion curve is observed because pressuremeters have various diameters. It can be concluded that cavity diameter has no effect on cavity stress-strain curve obtained from numerical analysis. Also, the difference between small deformation and large deformation analysis of cavity expansion curve has been assessed. Results show that in the strains smaller than 10 percent, the difference is marginal. Since cavity is generally expanded up to 10 percent strain in the pressuremeter test, small deformation analysis can be applied to the interpretation of this instrument. After that, different theoretical methods of cavity expansion have been compared to the results of numerical analysis. Theoretical methods are based on assumptions which are not appropriate for all conditions and consideration of all aspects of soil behavior is not feasible due to complexity. Also, theoretical and empirical methods of interpretation of pressuremeter test for estimation of internal friction angle are evaluated. Some theoretical methods are based on unloading portion of pressuremeter stress-strain curve due to fewer disturbances. It is realized that empirical methods have greater errors in prediction of friction angle in comparison to theoretical approaches. An optimized method is proposed for estimation of friction angle.Keywords: Numerical modeling, evaluation of cavity expansion interpretation methods, estimation of internal friction angle of soil
-
Pages 13-20Spur dikes are hydraulic structures that are used to protect river banks. In this paper, parameters influencing flow pattern around non-submerged attracting series of T- head spur dikes in straight channel are investigated. Evaluating of the flow pattern indicates that using spur dikes causes reversed flow and increasing the horizontal and vertical components of velocity at upstream of spur dikes. Longitudinal component of velocities at the front of the first spur dike wing is more than longitudinal velocities in the front of the second and third spur dike wing and in front of the second spur dike wing is more than third spur dike wing. The horizontal component of velocity are maximum the surface near to bed in reversed flow region and the negative transvers velocities of reversed flow are maximum near the free surface between spur dikes and in the front of the second and third spur dike wing. The deep positive velocities are seen in the edge of wing upstream of first spur dike and between spur dikes. Investigation of turbulence kinetic energy in flow pattern shows that it is maximum in the edge of wing upstream of first spur dike and has increased in wing of spur dike's shear layer. Investigation of Reynolds stresses in flow pattern shows that component $-{rho u_{i}^{'}}{nu_{i}^{'}}$ is maximum compared to two other components and the maximum value of that is occurred in the downstream and among of spur dikes. The maximum value of $-{rho u_{i}^{'}}{nu_{i}^{'}}$ component is respectively about 5 and 6 times the values of $-{rho u_{i}^{'}}{w_{i}^{'}}$ and $-{rho nu_{i}^{'}}{w_{i}^{'}}$ components. Component $-{rho u_{i}^{'}}{w_{i}^{'}}$is at minimum compared to two other components and component $-{rho nu_{i}^{'}}{w_{i}^{'}}$ at the edge of wing upstream of spur dikes and the minimum value of that occurs in the downstream and among of spur dikes. Investigation of bed shear stress shows that the maximum of bed shear has occurred at the edge of wing upstream of the first spur dike.Keywords: Flow pattern, t-head series spur dikes, turbulence parameters, bed shear stress, straight channel
-
Pages 21-29Whilst booster chlorination stations are suggested to resolve the drawback of chlorination at water resources, determination of exact amount of injection is still a problem with respect to formation of THM as disinfection by-product (DBP) of chlorination. In this paper, a multi-objective genetic algorithm is used to optimize both the location of chlorination stations and their schedule with respect to residual chlorine and formed THM which is indirectly estimated by a linear relation based on the amount of chlorine consumed. The objectives are to minimize the total amount of consumed disinfectant and to maximize percent of safety drinking water (SDW) assuming a specific number of disinfectant stations. The results show the increase in the number of stations would lead to both a decrease in DBP and maintenance of residual chlorine in standard limits in many parts of the network. Particularly, distant points with a very long resident time often suffer both residual chlorine less than standard limit and DBP with high concentrations. A maximum amount in which no risk of cancer would occur due to DBP is then determined for each specific number of chlorination stations.Keywords: Disinfection by, product, optimal chlorination stations, urban water distribution system
-
Pages 31-38Most of the available soils in nature are non-homogeneous and can be considered as a homogeneous layer with simplifications. So far, different methods have been presented in order to achieve bearing capacity of these soil types. Stress Characteristic Lines Method, presented by previous researchers, is one of the best numerical methods able to determine the bearing capacity of foundations. The important advantage of this method over the other numerical methods is that it neither requires the customary and troublesome meshing nor uses complex and specific behavioral models of soil, whereas only the stress field is required at the collapse moment not the strain field, and the computations are performed with higher speed and simplicity. So far, previous researchers have been able to provide programs through this method in order to estimate the bearing capacity of homogeneous soil. However, this is not true in all cases. Layered soils are mostly encountered in practice. The thickness and also cohesion of
layers are the effective parameters in this regard. The present article evaluates the bearing capacity coefficient ($N_{C}^{*}$ ) of a strip in foundation for two undrained clay soil layers (upper layer is weaker than lower layer) with respect to changes in the upper layer thickness as well as variations in cohesion ratio of two layers by using the mentioned method. Therefore, in addition to briefly reviewing the technical literature and calculation procedure of strip foundation based on homogeneous soil, an algorithm for two layered soil is presented. Then, by using BCTL software (Bearing Capacity of Two Layer) obtained by this algorithm, changes of static load bearing capacity of the strip foundations ($N_{C}^{*}$ ) on the two undrained clay layers have been evaluated. As expected, by increasing the ratio of Cu1/Cu2 to one (for different thickness of top layer over width of strip footing), bearing capacity coefficient ($N_{C}^{*}$ ) is converged into number 5.142.Keywords: Bearing capacity, strip foundation, two, layered clay soils, characteristic lines -
Pages 39-45In recent years, the asphalt production cost has been increased appreciably. On the other hand, by decreasing the construction projects, the cement industries could not work at full capacity. In order to overcome these problems a considerable attention has been attracted to the development of concrete pavements. This study was thus conducted to investigate the durability and
mechanical characteristics of Roller Compacted Concrete Pavements (RCCP).The influence of variation in water content was investigated by using different w/c of 0.33, 0.35 and 0.38. Three different cement contents of 325 $kg/m^3$, 350 $kg/m^3$, and 375 $kg/m^3$ were also made for comparison purposes. A pozzolanic cement concrete and a concrete mixture with 7% cement replaced by silica fume were also compared to the plain concrete.The concrete mixtures had 28days compressive strengths higher than 35 MPa, surpassing the recommended minimum level of ACI325-10R. Increasing the cement content, in conjunction with decreasing w/c content, led to higher compressive strengths at 7 and 28 days. Silica fume concrete outperformed the other mixtures at 28days. Similar trends were obtained for flexural strength test results.The durability results indicate that by decreasing the w/c content from 0.33 to 0.38, the penetration depth of water was reduced from 10 mm to 14 mm. The lowest penetration depth was observed for the mixtures containing silica fume and the pozzolanic cement. This shows a more tortuous and discontinuous microstructure in these mixtures due to pozzolanic reactions.The salt scaling resistance results indicate that the mixture containing silica fume had higher deicer salt scaling resistance compared to the other mixtures. The mixtures with pozzolanic cement and that with the lowest w/c content (0.33) had also higher resistance against salt scaling compared to the other plain mixtures. Increasing the w/c content significantly influence the salt scaling resistance of the mixtures, leading to lower salt scaling resistance.Keywords: Roller compacted concrete pavement (RCCP), mechanical properties, durability characteristics, salt scaling resistance, vebe time -
Pages 47-56Particles breakage phenomenon can strongly affect deformational behavior of the coarse granular materials, especially rockfill materials. Large deformations can be recorded due to this phenomenon in high rockfill dams. Common geotechnical constitutive models cannot simulate volumetric strains due to this phenomenon with a sufficient accuracy. In this research, a known hardening/softening constitutive model on the basis of Mohr-Coloumb model, which is available in FLAC program, was used to predict the deformational behavior of the coarse granular materials. In this constitutive model, the strain hardening/softening feature can be simulated by the means of mobilized friction angle concept. Also, the potential function of it was defined on the basis of the mobilized dilatancy angle concept. Some modifications were applied to the potential function of this model to improve its ability to predict contractive volumetric strains due to particles breakage phenomenon. The Masjed-e-soleyman dam is a high central clay core rockfill dam, located in the south-west of Iran. A series of large scale tri-axial tests was performed on the rockfill materials of its shells. The results of the large scale tri-axial tests indicate that these materials have a high potential of crashing under shearing. The tri-axial tests were numerically simulated, and the parameters of the improved hardening/softening constitutive model were determined using back analyses. A three-dimensional finite difference numerical model of the Masjed-e-soleyman dam was developed during construction. Good agreement between numerical results and instrument data in the fields of deformation and stress confirms the accuracy and efficiency of the improved constitutive model to predict the deformational behavior of the rockfill shells due to crashing under shearing.Keywords: Particle breakage, rockfill material, hardening, softening constitutive model, large scale tri, axial test
-
Pages 57-66Selection of Ground Motion Prediction Equation (GMPE) is one of the key elements within a seismic hazard analysis. The variety of available GMPE models makes this selection a scientific challenge. Therefore, the stability assessment of a set of GMPE models is investigated in this paper by employing the new emerged Re-Sampling Analysis (RSA) methodology (Azarbakht et al., 2014). Four GMPE categories are examined in this paper which are: (1) The local GMPE models which are developed based on Iranian events; (2) Regional GMPE models which are for Europe and Asia; (3) The NGA-WEST1 GMPE models (Power et al., 2008); (4) The NGA-WEST2 GMPE models (Bozorgnia et al. 2014). The ground motion database, in this study, consists of 691 acceleration time series resulted from 85 seismic events. The magnitude range is between 5 to 7.4 and all the records have the distance less than 200 km (BHRC, 2013). The analysis is performed for spectral accelerations corresponding to the eight periods (T = 0.0, 0.1, 0.2, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, and 2.0 sec).The conventional statistical tools show good performance for nearly all the considered GMPEs, and they are not sensitive to the given database. However, the RSA results illustrate the bias versus magnitude, distance ($R_{JB}$ is identical to $R_{epi}$ in this study) and shear wave velocity $(V_{s30})$. Based on the RSA methodology, the better model is the one in which the bias decreases when the size of sampling increases. Therefore, based on the results obtained in this study, GMPE model of Rahpeyma et al. as well as that of Zafarani et al. show good agreement with these criteria. In addition, both NGA GMPE groups (NGA-WEST1 and NGA-WEST2 GMPEs) show poor performance based on the RSA results. It is worth mentioning that the given GMPE performance is not the same in different periods. The results of the RSA methodology can be used in order to establish a logic tree analysis in further studies.It is worth mentioning that all the results in this paper are constrained to the given assumptions as well as the considered methodologies and database. The results may change by using different databases and enrichment of the data during future studies.Keywords: Seismic hazard analysis, GMPE, Iranian ground motion database, RSA
-
Pages 69-76Heavy metals are among the most serious environmental pollutants. Contamination of industrial waste water treatment sludge with heavy metals represents a potential threat to human and animal health. Electrokinetic remediation is one way of removing pollutants such as heavy metals from the contaminated soils. This technique is also highly cost-e ective and practical for remediation of industrial sludge. In electrokinetic remediation a low-intensity electrical current is made to ow through electrodes (cathode and anode) embedded in the contaminated soil. Small ions and charged particles migrate between the electrodes encased with water. Due to electrical potential di erences, pollutants, such as heavy metals in uenced by the ow of electric current, move into the electrolytic solution. The main objective of this study is to investigate the e ect of magnetic separation and sulfuric acid leaching pretreatment asawayofboostingzincandNickelremovalfromindustrial wastewater sludge through an electrokinetic process. This laboratory-scale study uses real sludge samples taken out from a wastewater treatment plant of industrial park. In this study, changes in pH, electrical current, electro-osmosis ow and energy consumption in di erent processes have been studied and the ability of each processes for the removal of zinc and nickel from sludge is determined. The results of pre test showed that enhanced electrokinetic process (the use of EDTA andcitricacidastheelectrolyte)comparedwithconventional electrokinetic (the use of water as the electrolyte) has a better performance in the removal of metals from thesludge. Inthisstudy, removalofzincusingenhanced electrokinetic process was 31% more than that in conventional method. The results revealed that leachingelectrokinetic combined process increases the removal eciency of zinc and nickel to 94% and 82%, respectively. Decreasing pH and removing unwanted elements by leaching were the major factors to improve the electrokinetic performance. The results also showed that themagneticseparation-electrokineticcombinedprocess has no considerable e ect on heavy metal removal from sludge.Keywords: Electrokinetic, sludge, leaching, magnetic separation, Zn
-
Pages 77-82Petrochemicals and transport fuel pollutants can change soil characteristics. The geomechanical and geotechnical behaviors of oil contaminated soil are therefore reviewed to ascertain their potential reuse as engineering material. Cook et al. (1992), Puri et al. (1994), Meegoda & Ratnaweera (1994) and Al-Sanad et al. (1995) reported the reduction in shear strength and stress-strain behaviors of clays, significant reduction in permeability, strength and compressibility of the contaminated soil, reduction in maximum dry density and optimum moisture content and increase in liquid and plastic limits of the soil. The reuse of contaminated soil as civil engineering materials is one of the effective alternative methods of disposing contaminated soil. However, this is subject to either the containment of the agent of contamination in soil or effective remediation of the contaminated soil. The pollutants can alter the consolidation characteristics of clayey soil, increasing the total or differential settlements of the foundations of engineering structures resting on it. This paper studies the effects of gasoline on geotechnical characteristics of commercial montmorillonite clay as, one of the most abundant clay minerals. The bentonite clay is artificially contaminated by gasoline. For this propose, bentonite clay is mixed with 4, 8, 12, and 16% of dry weight of soil by gasoline. Results show that with increasing gasoline, liquid limit increases 11% and the maximum dry density and optimum moisture content are decreased 1.5% and 40%, respectively. Unconfined compression strength and the cohesion of bentonite clay with increasing gasoline decrease more than 60%. The compressibility index with increasing gasoline up to 4 % increases, then it decreases between 4 % to 12 % of gasoline, and finally with increasing gasoline to 16 %, the compressibility index increases again. A linear model for evaluating compressibility index (Cc) of contaminated soil mainly composed of high plasticity clay is presented on the basis of liquid limit.Keywords: Bentonite clay, compressibility index, contaminated soil, consolidation
-
Pages 83-93Among the significant discussions pertaining to the project design and planning, minimizing uncertainties is an important issue. Usually the uncertainties in subsurface projects arise from the unknown ground conditions which may cause the designer to fail to consider all the potential issues prone to occur during the construction procedure. Total time and cost uncertainties can be considered as the most important uncertainties; the time and costs are directly connected with thorough cognition of the subsurface conditions. Accordingly, in subsurface projects the actual time and costs are not ascertainable, and hence the probability methods should be used to assess such factors.In order to evaluate the uncertainties probabilistically, different tools (probabilistic models) have been introduced, including Decision Aids for Tunneling (DAT) tool. DAT was first introduced by Einstein; it was then developed by Prof. Einstein group and major advancements have been achieved in DAT research projects since then. The present study was undertaken on a Hamro road tunnel of 1310m length and cross section of $97 m^2$ as part of the under construction Sanandaj - Marivan road. In this paper, using DAT method and considering the pre-construction data of a Hamro tunnel, the probabilistic time and cost of the tunnel were predicted. In most cases in order to estimate the data needed for DAT method, a number of questionnaires were distributed among the tunneling experts and eventually the mean values of the respondents were applied to the model. Afterwards the time and cost obtained through DAT method were compared with the actual post-construction time and cost of the Hamro tunnel execution for model validation and reducing the uncertainty for the future projects. Finally, it was revealed that the obtained results of the DAT method has high similarity with the actual results, confirming the validity of DAT method for decreasing the total time and cost uncertainties in execution of future projects.Keywords: DAT, Total time and cost uncertainty, geological model, construction model, hamro road tunnel
-
Pages 95-103Successful use of geosynthetics is ensured in a given geotechnical application, as it is not only compatible, but also effective in improving the soil properties when appropriately placed. This study investigates the behavior of unreinforced and reinforced sandy soil with nonwoven geotextile using CBR tests. The soil used, has poor CBR value due to its low compaction and moisture percent. In a series of tests, Geotextile is placed in various depths from the top of samples. The effect of thickness of dense layer (with 97% compaction) on the soft subgrade is also investigated, and the results are compared with reinforced condition. To study the effect of embedment depth of reinforcement, the geotextile layer is placed in depths of 1, 1.5, 2, 3, 4, 6 and 8 cm from the top of the sample. Furthermore, a comparison between reinforced samples with one layer and two layers of geotextile is done. The results of the CBR tests demonstrate clearly considerable amount of increase in CBR value of soil with geotextile reinforcement. It is also shown that the maximum increase in CBR value is obtained when one layer of geotextile is placed at depth of 1.5 cm. The rate of increase in CBR value was reduced with increase in the placement depth of reinforcement layer. The thicker dense layer leads to more increase in CBR. In the same density and thickness of the replaced soil layer, the highest increase in the CBR value was achieved when the sample was reinforced by two layers of geotextile. To achieve a specified design CBR value, using less depth of replaced soil layer in the reinforced subgrade is possible as compared with unreinforced subgrade. For example, using a depth of 1.5 cm and 3 cm of replaced soil, CBR value equaling 6 is achieved for reinforced and unreinforced subgrades, respectively. Although the replacement of compacted soil layer or the use of reinforcement layer could increase the bearing capacity, achieving a certain capacity needs to consider the details of economic issues and performance limits.Keywords: Sandy soil, geotextile, soil density, penetration, CBR
-
Pages 105-112Diagrid structural system is an efficient lateral load-resisting systems. Diagrid system contains diagonal truss elements through the height of the structure. Since lateral resisting elements is located in perimeter of the structure, this system acts as tubular system. The stability and shear rigidity of diagrid system is due to axial performance of diagonal elements. Recent studies have showed that tube increases lateral stiffness of the structure in tube systems. The purpose of this paper is to investigate the combined behavior of outer diagrid tube and inner core tube under lateral seismic loading. In this paper, twelve 36-story diagrid structures with inner core with different arrangements of incline angles for perimeter braces were designed. Composite structural systems were investigated in the form of a diagrid tube with an inner steel moment frame core and a diagrid tube with an inner concentrically-braced core. The combined behavior of these structures was evaluated under lateral seismic loading. A linear dynamic response analysis was used to obtain the interaction behavior of diagrid tube with internal core. The performance of the diagrid structures with inner cores indicates that most of the transferring lateral force in all stories is tolerated by the diagrid system; only in the last story was the shear absorbed by the internal core. Analytical results show that the effect of higher mode shapes of the structure in tall buildings causes the reduction of the shear stiffness of the diagrid at the building top. The analysis results show that diagrid system carried the significant lateral loads. Shear rigidity of diagrid systems increased when the angles of diagonal elements were reduced and the maximum shear rigidity was obtained for angle of 50.19 degree. Composite diagrid structural system with different arrangements of incline angles for perimeter braces is modeled in SAP2000 and analyzed for combined performance.Keywords: Composite diagrid structures, Inner core, shear absorption rate
-
Pages 113-123Currently, in many parts of the world and even in Iran, the high concentration of nitrate in drinking water has shown to be a serious problem, mainly caused by introduce of agricultural wastewater and home and industrial sewage runoffs to the water resources, and especially in the groundwater. The ultimate goal of the present study is to design and investigate the bio-geo-filters in order to eliminate of nitrate from the runoffs. In this research, alternate layers of non-woven geotextile filters and sawdust with granular soil (PRB) have been used for reduction and removal of pollution. These layers are of paramount importance in terms of their permissibility and absorption capability and are thus used for the reduction of opacity and amount of absorbed pollutants. For selection of materials some points have been considered, which include the material capability for pollution elimination, their accessibility, and maximal cost-effectiveness. After conduction of permissibility tests and investigation of the results, the ratio of the weight mixture of the applied materials in PRB has been considered as 25% sand, 20% zeolite, 20% iron borings, and 10% poplar wood sawdust. For determination of the fracture curvature of the filter with artificial backwater injection with preliminary concentration of 100 milligrams per liter of nitrate, the nitrate characterization and break through happens after 25 minutes from the start of test. PRB break through curve can be classified with engineering approximation of pseudo-Gaussian. Break through
curve is considered to be a normal curve and the value of longitudinal diffusion coefficient is $1times10^{-7}m^{2}/s$. After the growth of biologic mass in its environment, the filter was able to decrease the amount of nitrate up to 99% after the elapse of 9 days. In the modeling of the prepared filter, the software SEEP/W has calculated the discharge value at each transverse section to be $9.0027times10^{-5}m^{3}/s$.The software CTRAN/W administers a rational, feasible and precise assessment of the moving trend of the pollutant in the filter. The break through curve obtained from the software CTRAN/W cannot afford a proper assessment of the total time of the break through curve formation in the clinical ambience. However, numerical model calculates the nitrate fracture with a very good approximation which is close to laboratory model. The shape of the obtained break through curve from both numerical and clinical models is both rational and feasible with respect to the statistical and physical considerations.Keywords: Pollution contamination, earth filter, modeling, removal of nitrate, low, priced absorbents -
Pages 125-133In this study, slope's stability was examined by soil deep mixing method with parametric analyses. To perform the required analyses, the finite element numerical method and PLAXIS software were used, and then the results of this method were compared with the results of limit equilibrium method obtained from Slope/w software. These parameters include the effect of the location of the first row of deep mixing columns along slope foundation, area replacement ratio along foundation slope, length, diameter, coefficient of cohesion, distance between deep mixing columns, position of the water level in the foundation, as well as the effect of the surcharge load. According to the obtained results of the analyzed model with both finite element and limit equilibrium methods, the factor of safety of slope stability constantly increases upon the increase of parameters such as amounts of area replacement ratio, diameter, materials viscosity (cohesion of soil deep mixing materials), length of deep mixing columns, and depth of groundwater level to the level of slope foundation.Keywords: Slope, soil deep mixing, finite element and limit equilibrium, stability safety factor, the lateral deformation
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.