فهرست مطالب

زمین شناسی مهندسی ایران - سال سوم شماره 3 (پاییز و زمستان 1389)

نشریه زمین شناسی مهندسی ایران
سال سوم شماره 3 (پاییز و زمستان 1389)

  • تاریخ انتشار: 1389/12/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدحسین قبادی *، علیرضا طالب بیدختی، علی اکبر مومنی صفحات 1-12
    منطقه مورد مطالعه در 90 کیلومتری جنوب غربی شهر قزوین و در زون ساختاری ایران مرکزی واقع شده است. واحد های سنگی محدوده مورد مطالعه، تنوع گسترده ای از سنگ های کربناته و سنگ های آواری و آذرآواری از سن کامبرین تا الیگو- میوسن را شامل می شوند و دارای گسترش سطحی قابل ملاحظه ای هستند. مطالعات انجام شده بر پایه ارزیابی 369 چشمه موجود در منطقه آوج- آبگرم استوار است. از 369 چشمه موجود 23 چشمه از نوع کارستی بوده و در بخش آهکی سازند قم، سازند لار و سنگ آهک های کرتاسه قرار دارند. تغییرات آبدهی این چشمه ها، تحت تاثیر لیتولوژی، موقعیت و میزان شکستگی های تکتونیکی، شدت کارستی شدن سنگ های کربناته منطقه، میزان بارندگی و همچنین نوع و بزرگی آبخوانی است که این چشمه ها را تغذیه می کنند. بر اساس آنالیز شیمیایی صورت گرفته روی پنچ نمونه آب اخذ شده از چشمه های بزرگ کارستی منطقه، تیپ و رخساره آب چشمه ها، بی کربنات سدیک و کلروسدیک است. هیدروژئوشیمی آبخوان های کارستی منطقه، متاثر از قابلیت انحلال سنگ های کربناته سازندهای قم و لار، تغذیه سطحی از سازند قرمز فوقانی و اختلاط با شورابه های عمقی بالارونده در سنگ آهک های کرتاسه می باشد که منشاء هیدروترمالی برای آن محتمل است.
    کلیدواژگان: کارست، چشمه های کارستی، ساختارهای تکتونیکی، هیدروژئوشیمی، آبگرم قزوین، کیفیت آب
  • ایمان کرمانی، ضیاءالدین شعاعی * صفحات 13-22
    بلایای طبیعی از جمله زمین لغزش ها هرساله خسارات زیادی را به اماکن عمومی و اموال مردم وارد کرده و در بعضی مواقع نیز همراه با خسارات جانی می باشند. توسعه تحقیقات و شناخت کامل تر رفتار لغزش ها اثبات نموده است که پیش بینی زمان وقوع اغلب آن ها امکان پذیر است. تحقیق پیرامون چگونگی پیش بینی زمان وقوع لغزش ها یکی از مهم ترین تلاش های محققین در دهه های اخیر بوده است. این پیش بینی ها تا کنون کمک های بسیار زیادی به مدیران منطقه ای جهت کاهش اثرات مخرب زمین لغزش ها نموده است.
    در ترکیب شیمیایی خاک های حاصل از هوازدگی واحدهای مختلف زمین شناختی، عناصر مختلفی وجود دارند که متناسب با نوع تشکیلات زمین شناسی متغیر می باشند. آب های زیرزمینی که در جهت شیب هیدرولیکی از طریق مجاری موجود در خاک جریان دارند، به مرور زمان در تعامل با محیط اطراف خود عناصر قابل انحلال را در خود حل کرده و از محیط خارج می نماید. با گذر زمان پدیده انحلال به تعادل رسیده به نحوی که متناسب با ترکیب شیمیائی آب های ورودی و قابلیت تبادل یونی توده خاک، خصوصیات شیمیائی آب های خروجی نظیر غلظت کاتیون ها وآنیون ها درسطح تقریبا ثابتی قرار می گیرند. حال درصورتی که توده خاک تشکیل دهنده یک سطح شیب دار دچار لغزش و جابه جایی شود، تعادل و نظم ساختاری توده خاک بهم خورده و زمینه تغییر در غلظت کاتیون ها و آنیون ها فراهم می شود. پایش این تغییرات می تواند به عنوان شاخص مهمی در کنترل حرکت شیب ها و توسعه سیستم های پیش هشدار سریع خطر وقوع زمین لغزش ها، مورد استفاده قرار گیرد.
    در این تحقیق فرآیند فوق به روش آزمایشگاهی مدل گردیده و نتایج پایش تغییرات غلظت کاتیون های سدیم، پتاسیم، منیزیم و کلسیم تحت تاثیر فرآیند جابجائی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که با توجه به تنوع در ترکیب خاک ها، شناخت دقیق عناصر حساس به آبشوئی در هر منطقه و پایش میزان و نحوه تغییرات یونی در آب های خروجی از پای شیب ها می تواند به عنوان علائم پیش هشدار دهنده آغازحرکت شیب ها، مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: گسیختگی شیب ها، ترکیب شیمیائی آب ها، پایش، پیش هشدار، غلظت کاتیون ها
  • طاهر فرهادی نژاد *، محسن شریعت جعفری، سلمان سوری، ایرج ویسکرمی صفحات 23-32
    زیرحوضه سرخاب از واحد هیدرولوژیکی سد دز با توجه به حساسیت سازندهای زمین شناسی، توپوگرافی و شیب از مناطق مستعد لغزش زمین است. به منظور ارائه مدل مناسب ارزیابی و پیش بینی خطر زمین لغزش و سازگار با شرایط توپوگرافی و آب و هوایی منطقه کوهستانی سرخاب، بررسی های متعددی انجام شد. برای این منظور از بین مدل های موجود مدل های مورا و وارسون (Mora & varson) اصلاح شده، نیلسن (Nilsen) اصلاح شده، آماری دو متغیره ارزش اطلاعاتی و تراکم سطح و همچنین مدل گوپتا– جوشی( (Gupta & joshi مورد ارزیابی قرار گرفتند.
    بررسی ها نشان می دهد که پارامترهای لیتولوژی، شیب، فاصله از گسل و کاربری اراضی از عوامل اصلی کنترل کننده وقوع زمین لغزش در این زیرحوضه اند، و بیش از 41 درصد از سطح منطقه دارای استعداد بالای وقوع خطر زمین لغزش است. از بین مدل های بیان شده، مدل آماری دومتغیره ارزش اطلاعاتی نتایج قابل قبول تری در پیش بینی وقوع زمین لغزش داشته است.
    کلیدواژگان: زمین لغزش، پهنه بندی، پیش بینی، ارزش اطلاعاتی، تراکم سطح، مورا، وارسون، نیلسن
  • رضا اشجاری، مرتضی احمدی *، کامران گشتاسبی، مصطفی شریف زاده صفحات 33-42
    بررسی و تشریح هندسه سطح درز در مطالعات رفتار مکانیکی و هیدرومکانیکی درزه ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از روش های کمی سازی مطالعه درز، استفاده از پارامترهای آماری جهت تشریح هندسه درز می باشد. در روش آماری، پارامترهای مختلفی مانند متوسط ارتفاع خط مرکزی(CLA)، مجذور میانگین مربعات ارتفاع(RMS)، Z2 و پارامتر زبری(RL) مورد استفاده قرار می گیرد. در بیشتر مطالعات انجام شده، عموما جهت تشریح زبری از یک پارامتر استفاده شده است(عموما پارامترهای Z2 یا RL مورد استفاده قرار گرفته اند). در این تحقیق، عملکرد هریک از پارامترهای آماری به منظور بررسی زبری پروفیل های درز، مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور از پروفیل های بارتون و پروفیل هایی با هندسه منظم استفاده شده است. پروفیل های مورد ارزیابی با استفاده از نرم افزار، رقومی سازی شده و پارامترهای آماری مختلف آن ها محاسبه شده اند. نتایج تحقیق حاکی از آن است که برای مطالعه دقیق رفتار ناپیوستگی ها، استفاده از یک یا تعداد معدودی پارامتر آماری، جهت توصیف هندسه درزه ها مناسب نمی باشد.
    کلیدواژگان: درز، پارامتر، هندسه درز، فاصله برداشت، زبری
  • محمد شریفی کیا * صفحات 43-58
    فرونشست ناشی از ازدیاد بهره برداری از منابع آب زیرزمینی نسبت به توان ترمیمی آن در برخی نواحی داخلی ایران، سابقه طولانی دارد. تشدید این شرایط ناشی از خشکسالی های مکرر در سال های اخیر، علاوه بر نواحی خشک ایران مرکزی، نواحی نیمه خشک یا نسبتا مرطوب شمال غربی کشور را با این پدیده درگیر ساخته است. فراگیری فرونشست در اغلب نواحی مسکون و پرجمعیت کشور و در پی داشتن خسارات فراگیر، این پدیده را در فرم یک مخاطره زمینی برای کشور مطرح ساخته است. با توجه به فراهم بودن زیرساخت مخاطره آمیز لرزه ای برای اغلب نواحی کشور، همزادی و همزمانی رخداد زمین لرزه در اراضی که فرونشست در آن حادث شده، امکان تشدید خسارات و ایجاد تلفات وسیع برای زایش یک فاجعه را فراهم آورده است. این تحقیق با هدف بررسی وضعیت فراگیری پدیده فرونشست در ایران و هم نهادسازی آن با الگوی توزیعی سکونتگاه ها و زیرساخت ها، به تبیین روند تبدیل پدیده به مخاطره پرداخته، سپس با سنجش شرایط مخاطره آمیز ناشی از همزادی آن با سایر مخاطرات، قابلیت پذیری رویداد فاجعه احتمالی را در برخی بسترهای نا امن معرفی نموده است. بدین منظور و با استفاده از مطالعات مقدم اطلاعات مربوط به نرخ و دامنه فضایی فرونشست برای 18 دشت کشور استخراج و برای 15 دشت دیگر نیز این مساله به کمک تکنیک تداخل سنجی راداری تبیین گردید. یافته نهایی نشان داد که فرونشست علاوه بر تهدیدات و توان خسارت زایی و فاجعه آفرینی فراگیر آن در نواحی مسکون، قادر به زایش مخاطره سیل و فاجعه سازی در رویداد زمین لرزه های کم شدت و عموما غیر مخرب است. این تحقیق روشن ساخت رویداد فرونشست در دشت های کم شیب کشور، قادر است از طریق تغییر در تراز ایستایی سطح آب زیرزمینی، مخاطره سیل را ایجاد و یا تشدید نماید. به نحوی که بسیاری از نواحی مسکون کشور با زایش دو مخاطره نوین (سیل و فرونشست) مواجه می باشند.
    کلیدواژگان: فرونشست، زمین لرزه، مخاطره، فاجعه، تداخل سنجی راداری، سیل
  • علیرضا اردکانی، محمود یزدانی * صفحات 59-70
    مجموعه ای از ویژگی های قابل توجه، سبب گسترش کاربردهای سبک دانه های مصنوعی شده است. با توجه به کاربرد آن ها در صنایع مختلف، تعیین خواص مکانیکی این نوع سنگ دانه ها اهمیت ویژه ای دارد. به لحاظ عدم وجود سنگ مادر، تعیین ویژگی های مکانیکی سبک دانه های مصنوعی دارای پیچیدگی های ویژه ای می باشد. در حال حاضر رس منبسط شده یا لیکا تنها نوع سبک دانه صنعتی مورد استفاده در بتن سازه ای است که در کشور ما با وزن مخصوص های مختلف تولید می شود. لیکای با مقاومت بیشتر نسبت به لیکا های متداول، اصطلاحا لیکای سازه ای خوانده می شود و قابلیت استفاده از آن در تولید بتن سازه ای بیشتر است. در این تحقیق به منظور تعیین اثر اندازه بر وزن مخصوص، جذب آب، مقاومت در برابر ساییدگی، ضربه و بار فشاری، آزمایش های مختلف بر روی چهار اندازه از لیکای سازه ای که در شرایط یکسان تولید شده اند، انجام شده است. همچنین، از آنجایی که استانداردی برای تعیین مستقیم مدول ارتجاعی این سبک دانه ها وجود ندارد، از ترکیب روش آزمایشگاهی و تئوری مواد مرکب برای تخمین این پارامتر استفاده شده است. بدین منظور با ترکیب سبک دانه ها و ملات ماسه سیمان و ساخت نمونه هایی استوانه ای با قطر 15 و ارتفاع 30 سانتیمتر از مواد مرکب با درصد حجمی30 و40 درصد از سبک دانه ها، مشخصات ارتجاعی ماتریس و ماده مرکب تعیین شده است. سپس توسط روش دیفرانسیلی و با استفاده از مشخصات ارتجاعی ماده مرکب و ماتریس، مدول ارتجاعی سبک دانه ها تعیین شده است. نتایج آزمایش ها حاکی از تاثیر قابل توجه قطر دانه ها بر مشخصات مکانیکی مصالح، با وجود شرایط یکسان تولید است. با توجه به آزمایش های غیرمستقیم با افزایش قطر، میزان مقاومت و مدول ارتجاعی دانه ها روند کاهشی دارد.
    کلیدواژگان: سبک دانه سازه ای، قطر دانه، مشخصات مکانیکی، مدول ارتجاعی، روش دیفرانسیلی
  • میثم رازی فر، مهدی حسینی *، سیامک هاشمی صفحات 71-87
    لزوم بررسی و تخمین نشست های سطح زمین از مهم ترین اصول طراحی تونل های کم عمق شهری است که در صورت صحت مطالعات می توان با اقدامات مقتضی مانع از بروز خسارات بر سازه های سطحی و زیرسطحی شد. در این تحقیق چهار مقطع از قطعه شرقی- غربی خط 7 متروی تهران به عنوان مقاطع با استعداد نشست های سطحی بیشتر، انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفت. این بخش از پروژه مترو، در نهشته های آبرفتی جوان تهران قرار داشته و بیشتر شامل خاک های ریزدانه است. مسئله نشست زمین لزوما نیاز به یک طراحی در فضای سه بعدی دارد. لذا نرم افزار FLAC 3D برای مطالعه استعداد نشست سطح زمین در طول مسیر تونل مورد مطالعه، انتخاب و استفاده شد. یکی از مهم ترین مزایای طراحی های سه بعدی، حفاری مرحله ای و بررسی اثرات حفر هر مرحله، بر زمین میزبان تونل است. لذا حفاری مرحله ای با سیکل پیشروی 5/1 متر تا جایی انجام شد که حفاری های جدید تاثیری بر نشست های سطحی نقطه منطبق بر ورودی تونل در مدل ساخته شده، نداشته باشد. به رغم ناتوانی روش های تحلیلی و تجربی در برآورد اثر آب های زیرزمینی و اثرات سربار ناشی از سازه های سطحی و ترافیک خیابان بر نشست های سطحی، به دلیل عدم نصب وسایل ابزارنگاری از روش های تحلیلی ساگاستا(Sagaseta)، لوگاناتان و پولوس(Loganathan and Polous)، ورویجت و بوکر(Verruijt and Booker)، بابت (Bobet) و روش تجربی و تصادفی پک (Peck) نیز برای بررسی بیشتر بروز پدیده نشست زمین در مقاطع مورد مطالعه، استفاده شد. پس از به کارگیری روش های مختلف برای مطالعه چهار مقطع انتخاب شده می توان نتیجه گرفت که نشست سطح زمین (به غیر از مقطع دوم) در حد مجاز می باشد.
    کلیدواژگان: نشست زمین، متروی تهران، روش های عددی، نرم افزار FLAC 3D، روش های تحلیلی، روش های تجربی
|
  • Mh. Ghobadi *, Ar. Taleb Bidokhti, A. Momeni Pages 1-12
    The study area is located 90 Km south-west of Qazvin in the structure zone of central Iran. The rock units of the area are comprised of a vast variety of carbonate, clastic and pyroclastic rocks, with age of Cambrian to Oligomiocene, that have significantly outcropped in the area. This research is based on assessment of 369 springs around the Avaj-Abegarm region. 23 of them are karstic springs that are located in the limestone of Qom formation, Lar formation and the limestone of Cretaceous. The discharge variation of these springs is affected by lithology, degree of crushing and tectonic fracturing, degree of karstification of carbonate rock, amount of precipitation and type of aquifer in the region. Based on chemical analysis done on 5 samples that were taken from large karstic springs in the area, the type and facies of spring's water are sodium-bicarbonate and sodium-chloride. Hydrochemistry of karstic aquifers in the area is influenced by solubility of carbonate rock of Qom formation and Lar formation, surface recharge from Upper red formation mixed with upwelling of deep brine in Cretaceous carbonate rock that probably have hydrothermal geneses.
    Keywords: Karst, Karstic springs, Tectonic structures, Lithology, Hydrochemistry, Abe-qarm Qazvin
  • I. Kermani, Z. Shoaei * Pages 13-22
    Natural disasters such as landslides cause a significant loss of properties, facilities, and lives. The recent researches and the consequent development in the approaches to such disasters have proven that prediction of the time of failures might become possible. The more sophisticated techniques in time prediction of the landslides became the effective measures in the disaster management strategies.
    There are several variable ions in the chemical composition of soils resulted from the weathering of geological units. The groundwater flow in the direction of hydraulic gradient throughout the soil may wash these ions further down within the soil. This process will reach to equilibrium between the chemical composition of the inflow water and soil ion exchange capacity, and thus, the concentration of onions and cations of the outflow water will remain constant. When the soil of sliding surface suffers a rupture, the textural uniformity and thus, the concentration of the ions will experience a meaningful fluctuation. Monitoring such remarkable change may become a valid factor in the development of early warning systems over the landslide prone slopes. In this research a physical model is designed and applied to put this hypothesis into a real test. Through the test period, the cation concentrations of Sodium, Potassium, Magnesium, and Calcium were carefully monitored against the process of slope movement. The results show that by recognizing and monitoring the concentration of the cations specific to the local soil composition to detect the cation variations in the outflow water from the slope might be the new economic approach to the prediction of the landslide timing.
    Keywords: Slope Rupture, Water chemical composition, Monitoring, Early Warning
  • T. Farhadinejad *, M. Shariat Jafari, S. Souri Pages 23-32
    The Sorkhab sub basin on Dez dam watershed is prone to landslide because of geological formation, topography and slope and accelerated erosion .Hazard assessment is necessary to mitigation of disasters and landslides vulnerability. For this purpose, were assessing several methods including modified Mora & Varson , modified Nilsun, Cupta-Joshi, two variate statistical method and information value and area density method.
    The survays show litology, slope, distance to faults, and landuse are main factors in occurrence of landslide in area. As such more of 41 percent of areas fall into the high susceptibility zones. statistical methods for information value is more disirable Hazard zonation method for This basin.
    Keywords: Landslide, Hazard zonation, Information value, Area density, Mora-Warson, Nelsun
  • R. Ashjari, M. Ahmadi *, K. Gashtasbi, M. Shaifzadeh Pages 33-42
    In studies of mechanical and hydro-mechanical behavior of rock joints, it is important to consider the joint surface geometry. Statistic methods are used for quantification of rock joint surface geometry. In these methods the geometry of joint surface are quantified by Centre Line Average height (CLA), Root Mean-Square of height (RMS), Auto Correlation Function (ACF), RMS of the first derivative of profile (Z2) and Relative Length (RL). In most of previous studies, one parameter (such as Z2 or RL) was used for quantification of surface roughness. In this study, the efficiency of statistical parameters for rock joint quantification is evaluated. With this regard, Barton’s profiles and some profiles with regular geometry are used. Each profile is digitized and statistical parameters are computed. It is revealed that in order to study the rock joints behavior, it isn’t appropriate to use one or some limited number of statistical parameters.
    Keywords: Geometry, joint roughness, JRC, roughness quantification, roughness parameters
  • M. Sharifi Kia * Pages 43-58
    Land subsidence caused by heavy exploitation of groundwater is an acquaintance morphological phenomena occurrence Iran. Recently the areas involved with this phenomena has been rapidly increased, covered most part of Iran’s areas from desert land in center to semi moisture areas in west and north-west. This is mainly due to saver frequency drought occurred during last decade. The wide distribution of land subsidence occurrence over residential areas has brought serious problems and damage which appeared this phenomenon in form of Geo-Hazard for the country. As the most part of the areas involved with land subsidence are located in a high seismic zone, the simultaneity of land subsidence with earthquake occurrence can inclemently increase individual damage from each and converting these events to the disaster. The present research deals with lands subsidence areas identification and mapping for disaster evaluation over the counter. In other to extract the land subsidence vulnerability and hazard over the Iran’s areas, the land subsidence outcome map was superimposing with settlement and infrastructure distribution map. In the next step, the vulnerable residential and infrastructure areas where overlaid with seismic hazard map to estimate and predict probable disaster. Thus, to mapping land subsidence over the country, the 18 areas where reported as land subsidence prone areas has been extracted from previous studies, where in 15 more areas the phenomena was measured using Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar- D-InSAR techniques. The result of superimposing land subsidence map with seismic zonation map of Iran showed most land subsidence areas are located in a high hazard seismic zone. The reach outcome also shown earthquake occurrence over the land subsidence prone area can be a trigger for land collapsing over residential area, which can make double disaster. Moreover, land subsidence hazard can cause flood hazard over the residential areas where are not involved with this hazard so far. This is because of changing the river bed morphology and land downfall due to subsidence phenomena.
    Keywords: Land subsidence, earthquake, hazard, disaster, D-InSAR, flood
  • A. Ardakani, M. Yazdani * Pages 59-70
    Remarkable set of features havecaused of widespread applications of artificial ligthweight aggregates. According to their application in various industries, the mechanical properties of these aggregates are important. Due to the absence of bedrock, determination mechanical properties of artificial ligthweight aggregate have special complexity.Ligth expanded clay aggregate (LECA) is the only industrialized ligthweigth aggregates that use in structural concrete in our country at now, which are produced with different density. In this research, to determination the diameter effect on the specific gravity, water absorption, resistance to abrasion, impact and pressure, various tests have been done on four size of structural Leca. Since there is not a standard procedure to determine the elastic modulus of ligthweigth aggregate, the combination of experimental methods and theory of composite material is used to estimate this parameter. With the combination of ligthweigth aggregate and cement-sand mortar (matrix), cylindrical composite specimens with 30% and 40% volume fractions of aggregates were cast and their elastic parameters of them are determined. Then with differential method and using elastic parameters of composite specimens and matrix, elastic modulus of ligthweigth aggregates is calculated. Test results indicate a significant effect of the grain diameter on mechanical propertiesof aggregates which produced with the same condition.
    Keywords: Structural ligthweigth aggregates, Grain diameter, Mechanical properties, Elastic modulous, Differential method
  • M. Razifar, M. Hossein *, S. Hashemi Pages 71-87
    The investigation and estimation of surface subsidence and ground settlement is an important aspect in the design of shallow tunnels in urban areas. Proper exploration could lead to correct measures and avoiding any damage to structures over and underground.
    In this study, four sections of the east-western part of Tehran’s Metro Line 7 with the most potential for surface subsidence were chosen and studied. This part of the metro project is positioned in the young alluvial deposits of Tehran and consists mainly of fine grained soil. Ground settlement requires three dimensional design. Hence, FLAC 3D was used to investigate the surface subsidence of the ground along the tunnel route in sections mentioned above. One of the most important advantages of three dimensional design is the possibility of stepwise excavation, and to explore the effect of each excavation step on the surrounding ground. Hence, the stepwise excavation was carried out and continued in 1.5 m advancing stages, until the advancement stopped affecting the ground settlement at the point over the tunnel portal considered in the model.
    Even though, analytical and empirical methods are unable to evaluate the effect of ground water and the effect of overburden due to the presence of structures and traffic at the surface, because of not installing the monitoring system, analytical methods suggested by Sagaseta, Loganathan and Poulos, Verruijt and Booker, and Bobbet, and also Peck’s empirical method were used to investigate the ground settlement in this project.
    After using the various methods to study the four chosen sections of the metro line, and analyzing the settlement curves in these sections, it was concluded that the ground settlements is permissible (except the second section).
    Keywords: Ground subsidence, Tehran metro line 7, numerical methods, FLAC 3D software, Analytical methods, Empirical method