فهرست مطالب

زمین شناسی مهندسی ایران - سال دوازدهم شماره 1 (بهار 1398)

نشریه زمین شناسی مهندسی ایران
سال دوازدهم شماره 1 (بهار 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/03/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید داود محمدی*، آرزو آبرفت صفحات 1-17
    هدف از این پژوهش بررسی تاثیر آهک بر روی خاک های باقیمانده محدوده جنوبی روستای فقیره در جنوب شهر همدان است. منطقه مورد مطالعه در دامنه کوه های الوند و کیوارستان در جنوب شهر همدان قرار دارد. توپوگرافی منطقه به صورت تپه ماهوری بوده و از واحدهای سنگی هوازده تشکیل شده است. به منظور بررسی اثر آهک بر خاک های مورد مطالعه، مقادیر وزن واحد حجم خشک حداکثر، رطوبت بهینه، pH خاک و مقاومت فشاری تک محوری خاک های بهسازی شده با درصدهای مختلف آهک تعیین گردیدند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزایش درصد آهک و دوره عمل آوری، باعث افزایش رطوبت بهینه و کاهش وزن واحد حجم خشک حداکثر شده و همچنین خصوصیات مقاومتی خاک بهسازی شده را افزایش می دهد. با توجه به نتایج حاصل، درصد آهک بهینه 5% و 7% و زمان عمل آوری برای بهسازی خاک های منطقه فقیره همدان 28 روز به دست آمده است. سپس تاثیر چرخه های انجماد - آب شدن به وسیله ی آزمایش های مقاومت فشاری تک محوری، برش مستقیم، افت وزنی ناشی از یخبندان و تعیین تورم نمونه ها بررسی گردید. نتایج به دست آمده نشان دهنده کاهش مقاومت فشاری تک محوری در چرخه های انجماد - آب شدن می باشد. در این راستا چسبندگی نمونه ها کاهش و زاویه اصطکاک داخلی نمونه ها افزایش می یابد و همچنین افت وزنی و تورم ناشی از یخبندان نمونه های بهسازی شده کمتر از نمونه های خاک پایه است.
    کلیدواژگان: چسبندگی خاک، زاویه اصطکاک خاک، تورم، افت وزنی، دوره عمل آوری
  • علی محمد رجبی*، زهرا همراهی صفحات 19-31
    اصلاح و بهسازی خاکهای ضعیف به عنوان امری اجتناب ناپذیر نقش مهمی در پروژه های عمرانی دارد. در پژوهش حاضر تاثیر افزودن متاکائولن بر حدود اتربرگ و مقاومت فشاری تکمحوری خاک رس ماسه دار بررسی شده است. به این منظور، آزمایشهای مقاومت تراکم تک محوری روی نمونه های خاک رسماسه دارتثبیت نشده و تثبیت شده با 5، 10، 15، 20 و 25 درصد متاکائولن در زمان های عمل آوری آنی، 7، 14و 28 روز و هچنین آزمایش حدود اتربرگ در درصدهای 5، 15 و 25 در زمان عملآوری آنی انجام شده است. نتایج نشان می دهد افزایش درصد متاکائولن موجب افزایش حدود روانی و خمیری خاک رس ماسهدار میشود. بطوری که میزان افزایش حدخمیری خاک کمتر از حدروانی بوده و در نتیجه نشانه خمیری خاک افزایش یافته است. نمونه های تثبیت شده با 25 درصد متاکائولن با افزایش33/1 و 4/1 برابری به ترتیب برای حدود روانی و خمیری بیشترین تغییر را در حدود اتربرگ خاک رس ماسه دار باعث شده اند. بررسی خاک تثبیت شده در نمودار خمیری خاک نشان می دهد که موقعیت خاک در این نمودار در اثر افزایش میزان متاکائولن تغییر ناچیزی کرده و خاک در همان ساختار اولیه باقی خواهد ماند. همچنین با افزایش درصد متاکائولن و زمان عمل آوری مقاومت فشاری تک محوری رس ماسه دار افزایش می یابد. بیشترین میزان افزایش مقاومت به ازای 25 درصد متاکائولن و در زمان 28 روز اتفاق افتاده است. همچنین بررسی سطوح گسیختگی و نحوه شکست نمونه های آزمایش شده نشان میدهد که با افزایش متاکائولن شکست نمونه ها پس از رسیدن به مقاومت نهایی سریع تر صورت می گیرد.
    کلیدواژگان: حدود اتربرگ، مقاومت تک محوری، رس ماسه دار، متاکائولن، بهسازی
  • عارف علیپور*، مجتبی مختاریان، رضا میکائیل صفحات 33-42
    ارائه مدل به منظور پیش بینی قابلیت برش سنگهای تزئینی با توجه به ملاحظات برنامه ریزی تولید حائز اهمیت است. محققین مختلف با مرتبط کردن پارامترهای ژئومکانیکی و ماشین برش با نرخ تولید، اقدام به ارائه روابط تخمین نموده اند. به طور عمده این مدل ها مبتنی بر رگرسیون چندمتغیره هستند. در تحقیق حاضر قابلیت برش سنگ تزئینی با اقتباس از نتایج یکی از تحقیقات مرتبط و با اندازه گیری نرخ تولید دستگاه سیم برش الماسه در عملیات برش 14 نوع سنگ کربناته نرم از معادن مختلف ایران تعیین شده است؛ پارامترهای ژئومکانیکی این سنگها شامل: مقاومت فشاری تک محوره سنگ، مقاومت کشش برزیلی، عدد چکش اشمیت و نتیجه آزمایش سایش لس آنجلس به منظور مدل سازی نرخ تولید مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش با استفاده از داده های موجود اقدام به ارائه مدل غیرخطی جدید و مبتنی بر یک الگوریتم فراابتکاری شده است. الگوریتم رقابت استعماری به منظور تخمین ضرایب مدل پیشنهادی به کار گرفته شده و تابع خطای تخمین با به کارگیری این الگوریتم کمینه شده است. ارزیابی مدل های تخمین بررسی شده بر مبنای آزمون های آماری استاندارد، موید برتری مدل پیشنهادی است؛ از این رو فرآیند مدل سازی طی شده به منظور کاربرد در مطالعات مرتبط آتی پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: سیم برش، قابلیت برش، مدل پیش بینی نرخ تولید، سنگ تزئینی، الگوریتم رقابت استعماری
  • زهرا حیدری نقدعلی، منصور پرویزی*، مسعود رابطی مقدم، رضا نقی ها صفحات 43-55
    رسوب زیستی کربنات کلسیم (MICP) روشی سازگار با محیط زیست و مناسب برای بهسازی خاک است. در این روش، اوره توسط آنزیم اوره آز ترشح شده از باکتری، هیدورلیز شده و کربنات کلسیم در حضور یون کلسیم تشکیل می شود. کربنات-کلسیم مانند پلی ذرات خاک را به یکدیگر متصل می کند و باعث بهبود مشخصه های خاک می شود. در مقاله حاضر تاثیر MICPبر میزان نفوذپذیری ماسه های کربناته در آزمایشگاه مطالعه شده است. عواملی نظیر غلظت محلول سیمانی، میزان تراکم خاک و مدت زمان تیمار بر میزان نفوذپذیری خاک مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد غلظت بالاتر محلول سیمانی باعث کاهش بیشتر در نفوذپذیری نمونه ها می شود. نمونه های با تراکم کمتر، کاهش نفوذپذیری بیشتری را نشان دادند. هم چنین با گذشت زمان از 14 روز به 28 روز، فعالیت باکتریایی بسیار اندک بوده است. بیشترین میزان کاهش نفوذپذیری در نمونه ی سست، با غلظت محلول سیمانی 1 مولار و با مدت زمان عمل آوری 28 روز، برابر با 60 درصد بوده است.
    کلیدواژگان: MICP، باکتری، کریستال کربنات کلسیم، بیوسمنتاسیون، آزمایش نفوذپذیری با بار ثابت
  • مهدی آریا، مهدی حسینی* صفحات 57-74
    با توجه به نیاز روزافزون کشور به نرخ تولید بیشتر از چاه های نفتی و بازدهی بیشتر مخازن نفت، فعال سازی مجدد چاه های نفت در ایران امری ضروری به نظر می رسد. تولید نفت باگذشت زمان، به دلیل کاهش فشار مخزن و بسته شدن ترک ها و منافذ میکروسکوپی موجود در سنگ مخزن کاهش می یابد. شکست هیدرولیکی به عنوان روشی برای تحریک مخازن نفتی به عوامل مختلفی ازجمله خصوصیات محیطی که شکستگی در آن رشد می کند، بستگی دارد. خصوصیات مکانیکی لایه ها به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای تاثیرگذار بر روند گسترش شکست هیدرولیکی و هندسه ی آن شناخته می شوند. در پژوهش حاضر، سعی بر این است که عوامل مختلف دخیل در شکست هیدرولیکی و تاثیر هر یک از آنها بر شکست هیدرولیکی بررسی شود تا محل مناسب برای انجام عملیات شکست هیدرولیکی انتخاب شود که باعث می شود هم هزینه های عملیاتی پایین بیاید و هم شکست بهتر و موثر تری داشته باشیم. در این تحقیق، توسط نرم افزار ABAQUS مدل سازی های عددی در 10 حالت مختلف انجام شده و سپس اثر هر یک از این پارامترهای ورودی، روی فشار شکست هیدرولیکی با انجام تحلیل حساسیت بررسی شده است. این پارامترهای ورودی که درواقع داده های چاه می باشند شامل مدول الاستیسیته، تنش افقی حداقل و حداکثر، تنش قائم، مقاومت کششی، نسبت پواسون و فشار منفذی می باشند. اطلاعات موردنیاز از چاه های حفرشده در سنگ های کربناته ی ایران گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که تنش افقی حداقل بیشترین تاثیر را بر روی فشار شکست دارد و پارامتر هایی مثل تنش قائم و مدول یانگ در تعیین فشار شکست بی تاثیر هستند.
    کلیدواژگان: شکست هیدرولیکی، تحلیل حساسیت، مدلسازی عددی، نرم افزار ABAQUS
  • محمدحسین جوکار*، ماشااله خامه چیان، محمدرضا نیکودل صفحات 75-92
    واگرایی پدیده ای فیزیکی- شیمیایی است که در اثر آن ذرات خاک رس در مجاورت با آب چسبندگی خود را از دست داده و یکدیگر را دفع می نمایند، به طوری که ذرات مذکور به صورت معلق در آب درآمده و به سهولت با انرژی کمی از محیط خارج می شوند. پتانسیل واگرایی در یک خاک بستگی به عوامل متعددی از جمله نوع کانی های رسی، میزان pH، مواد آلی، دما، درصد رطوبت، نوع و غلظت یون های موجود در مایع منفذی خاک و خصوصیات مایع فرسایش دهنده دارد و معمولا مقدار کاتیون سدیم بالایی دارند. از شواهد واگرایی خاک ایجاد اشکال فرسایشی در مناطق شیب دار و مسطح می باشد. از آنجا که این اشکال فرسایشی در ساختگاه پتروشیمی مسجدسلیمان، با لایه های سازند گچساران مشاهده گردیدند، لذا به منظور ارزیابی علل فرسایش پذیری، از نقاط مختلف ساختگاه نمونه برداری صورت پذیرفت و سپس با انجام آزمایش های فیزیکی، شیمیایی و آزمایش های مشخص کننده واگرایی خاک مشاهده گردید که مقدار کاتیون سدیم نمونه ها پایین بوده و خاک غیر واگرا است. با مشاهده کانی ژیپس، منافذ و فضای خالی موجود در نمونه های دستی و میکروسکوپی، مقدار کانی ژیپس نمونه ها تعیین و با ارتباط آن با مشاهدات صحرایی مشخص گردید که اشکال فرسایشی ناشی از شستگی، انحلال و درنهایت پوک شدن خاک در نتیجه وجود کانی ژیپس می باشد که باعث ایجاد یک نوع فرسایش مکانیکی در منطقه شده است.
    کلیدواژگان: واگرایی، پتروشیمی مسجدسلیمان، ژیپس، شستگی، فرسایش مکانیکی
|
  • Seyed Davoud Mohammadi *, Arezoo Abroft Pages 1-17
    The purpose of this research is investigation the effect of lime on the residual soils in the southern area of the Faghireh village of southern Hamadan. The study area is located in the mountain range of Alvand and Kyvarstan in south of Hamadan. The topography of the region is hilly and formed from the weathered units. To investigate of lime effect on studied soils, maximum dry unit weight, optimum water content, pH and uniaxial compressive strength of stabilized soils with different percentages of lime was determined. The results show that increasing lime percentage and curing time, increases optimum water content and decreases maximum dry unit weight, and also improved the resistance properties of stabilized soil. According to the results, optimum lime percentages were 5% and 7%, and the curing time for the stabilized soils in the Faghireh area of Hamedan were obtained for 28 days. Then, the effects of freez-thaw cycles were investigated by using uniaxial compressive strength tests, direct shear, weight loss due to freezing and determining the swelling of samples. The results show a reduction in uniaxial compressive strength in freez-thow cycles. Also, the cohesion of the samples are decreased and the internal friction angle of the samples are increased, and the weight loss and swelling due to the freezing of the stabilized samples are less than the base soil.
    Keywords: Soil cohesion, soil internal friction angle, Swelling, weight loss, curing time
  • Ali M. Rajabi *, Zahra Hamrahi Pages 19-31
    Improvement of poor soils as an inevitable issue plays an important role in civil engineering projects. In this paper, the effect of adding metakaolin on Atterberg limits and uniaxial compressive strength of sandy clay soil was investigated. For this purpose, uniaxial compressive strength tests have been done on non-stabilized and stabilized soil samples with 5, 10, 15, 20 and 25% of metakaolin at curing times including immediately after mixing, as well as 7, 14 and 28 days. The Atterberg limits test have been also conducted on stabilized soil samples with 5, 15 and 25 at immediately after mixing. The results show that increasing the percentage of metakaolin increases the liquid and plasticity limits of sandy clay. So that the amount of plasticity limit of soil is less than the liquidity and thus the soil plasticity index increase. Stabilized samples with 25% metakaolin increased by 1.33 and 1.40 times, respectively, for liquid and plasticity limits, due to the highest change in the Atterberg limits of sandy clay soil. The study of stabilized soil in plasticity chart shows that by adding of metakaolin, the soil's position in this chart is negligible. Also, increasing the percentage of metakaolin and the curing time increases uniaxial compressive strength of the sandy clay. The highest strength rate for 25% of metakaolin occurred at 28 days. Also, studying the failure planes and the failure rate of the tested specimens shows that with increasing metakaolin, the failure of the specimens occurs faster after reaching the final strength.
    Keywords: Atterberg limits, Uniaxial Compression Strength, sandy clay, Metakaolin, improvement
  • Aref Alipour *, Mojtaba Mokhtarian, Reza Mikaeil Pages 33-42
    Performance prediction of diamond wire saws and estimation of sawability are important in the cost estimation and the planning rock cutting projects. In this paper, the performance prediction of diamond wire saws in cutting carbonate rocks is considered on 14 different carbonate rocks in stone quarries. Uniaxial compressive strength (UCS), Brazilian tensile strength (BCS), Schmidt hammer value (SHv), Los Angeles (LA) abrasion and production rate (Ph) of diamond wire saws are determined in separated reference. The scope of this study is to evaluate the capability of two different methods in order to predict production rate of carbonate rock using diamond wire saw. A non-linear model presented by Ataei et al. and new proposed non-linear model are presented. An application of Imperialist Competitive Algorithm (ICA) is used to determine the non-linear production rate estimator coefficients. According to the calculated statistical error between the forecasted and real measured values of production rate, ICA-based model has the lower values of MAPE, MAE, VARE, MEDAE and RMSE than the previous model in the literature, while it has the higher value of VAF than the previous model in the literature. It is concluded that the production rate of carbonate rock using diamond wire saw can reliably be estimated using the developed model.
    Keywords: Sawability, Diamond wire saw, production rate, non-linear model, ICA
  • Zahra Heydari Naghdali, Mansour Parvizi *, Masoud Rabeti Moghadam, Reza Naghiha Pages 43-55
    Microbial induced carbonate precipitation (MCIP) is an environmentally and suitable method for soil remediation. In this method, urea is hydrolyzed by the urease enzyme, that is splashed from Sporosrcina Pasteurii bacteria. The calcium carbonate is formed in the presence of calcium ion. Calcium carbonate connects the soil particle like a bridge and improve its engineering characteristics. In the present research, the effect of MICP on the permeability of carbonated sand was investigated. The effect of factors such as concentration of the cementation solution, curing time and relative density on soil permeability have been studied. To consider the effect of different factors on the MICP performance, number of samples have been treated with MICP method and then constant head permeability test were conducted on the treated samples. the results show that as the concentration of cement solution was increased, the permeability of the samples was decreased. Loose Samples resulted in more decrease in permeability with respect to the dense samples. Also, bacterial activity was increased with time and after 14 days the variation in permeability was reduced. The highest rate of permeability reduction was around 60% for the sample prepared in loose state and cured with one molar concentration of cementation solution for 28 days
    Keywords: MICP, Bactria, Calcium carbonate crystal, bio cementation, constant head permeability test
  • Mehdi Aria, Mehdi Hosseini * Pages 57-74
    According to increasing demand of the country for more production rates and output from oil reservoirs, it's necessary to re-activate the oil wells in Iran. Oil production in overtime Reduces, The reason of this event is decreased reservoir's Pressure and Closure the cracks and microscopic holes. Hydraulic fracture as a method for stimulating oil reservoirs related to various factors including the characteristics of the environment which the fracture grows. Mechanical properties of the layers recognized as the one of the most effective parameters on the progress of hydraulic fracture and its geometry. In this study, we try to indagate the various factors involved in hydraulic fracture and the effect of each of them on hydraulic fracture until reduce both operation costs and better and more efficient failure. In this research, numerical modeling was done by ABAQUS software in 10 different cases and then, the effect of the each input parameters on the hydraulic fracture pressure was investigated by performing sensitivity analysis. Actually these input parameters are well's data and including Young's modulus, minimum and maximum horizontal stress, vertical stress, tensile strength, poison’s ratio and pore pressure. Required information is obtained from excavated wells in carbonate rocks in Iran. The results show's minimum horizontal stress has the most effect on the hydraulic fracture pressure and parameters such as vertical stress and Young's modulus are not effective in determination of hydraulic fracture pressure.
    Keywords: Hydraulic fracturing, Sensitivity analysis, Numerical modeling, ABAQUS software
  • Mohammad Hosein Jowkar *, Masha Allah Khamechian, Mohammadreza Nikudel Pages 75-92
    Dispersivity is a physico-chemical phenomenon whereby clay soil particles lose their cohesion in the presence of water and repel each other, so that the particles become suspended in water and easily washed with very little energy from the environment. Potential dispersivity in a given soil depends on several factors, including: type of clay minerals, pH, organic matters, temperature, moisture percentage, type and concentration of ions existing in the soil pore water and the characteristics of eroding fluid and usually there are high amounts of sodium cation. Soil dispersivity evidence can be alluded to the development of erosional shapes on steep and flat areas; since these erosional shapes were observed upon the Gachsaran formation in Masjed Soleyman petrochemical site, so sampling was carried out from different parts of the site in order to assess the causes of erosion. Then, by performing physical and chemical tests as well as the tests to characterize soil dispersivity, it was observed that the amount of sodium cation is low and soil itself is non-dispersive. By observing the gypsum mineral, voids and free spaces available in manual and microscopic samples, their gypsum content was determined. Again, by its relation with field observations, it was revealed that erosion shapes induced by leaching, dissolution and ultimately the soil to be hollowed in the result of gypsum mineral presence that has been contributed in developing a kind of mechanical erosion in the region.
    Keywords: Dispersive, Masjed Soleyman petrochemical plant, Content gypsum, Leaching, Mechanical erosion