فهرست مطالب

نشریه زمین شناسی مهندسی ایران
سال سیزدهم شماره 3 (پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/10/08
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سید احمد مهری شال*، محمد وجدی، حمید بهادر صفحات 1-11

    بررسی و تعیین خصوصیات اصطکاکی پسماند سطوح سنگی در طراحی و احداث سازه های سنگی در یا بر روی توده سنگ اهمیت فراوانی دارد. تریبومترها ابزارهایی هستند که برای اندازه گیری ویژگی های اصطکاکی انواع سطوح در حال تماس به کار می روند. در این تحقیق نتایج تعدادی آزمایش برش مستقیم که بر روی درزه های آهکی از جنس مرمریت و تراورتن اجرا شدند مورد تجزیه تحلیل قرار گرفتند. در هریک از این نمونه های سنگی، دو سری درزه، یکی درزه های کششی با زبری طبیعی در ابعاد استاندارد (بر اساس ISRM) و دیگری درزه های صاف و تخت در دامنه ابعاد 1 سانتی متر مربع تا 25 سانتی متر مربع ایجاد شدند. نتایج به دست آمده از مرحله پسماند آزمایش ها جمع آوری شده و مورد بررسی قرار گرفتند. یافته ها بیانگر آن است که مقاومت برشی پسماند سطوح سنگی آهکی تحت شرایط تنش و نرخ برش ثابت، تقریبا مستقل از اندازه تماس هستند. بعلاوه تحت شرایط تنش و نرخ برش یکسان در محل های تماس بین سطوح سنگی، مقاومت برشی پسماند درزه-های آهکی زبر با ابعاد استاندار تقریبا با ضریب اصطکاک پسماند بدست آمده از سطوح صاف اره بر شده از همان سنگ با ابعاد کوچکتر برابر است. در نهایت با تکیه بر یافته های تحقیق و نتایج به دست آمده از مطالعات پیشین، پیشنهاد شد تا از تریبومترها در اندازه گیری مقاومت برشی پسماند سطوح سنگی تحت تماس های نقطه ای و جابجایی برشی 5 الی 20 میلیمتر بهره گرفته شود. در نهایت نیز یک طرح مفهومی برای ساخت نوعی تریبومتر مخصوص اندازه گیری اصطکاک سطوح سنگی پیشنهاد شد.

    کلیدواژگان: مقاومت برشی درزه، تمرکز تنش در زبری ها، اثر مقیاس بر ضریب اصطکاک پسماند، برش تحت نرخ و بار ثابت
  • رضا احمدی*، معصومه شریعتی زارچ صفحات 15-34
    در پژوهش حاضر مدلسازی مصنوعی دوبعدی و سه بعدی اهداف معرف ساختارهای زمین شناسی متداول با ‏Encom ModelVision‏ انجام شد. در این راستا تاثیر عوامل مختلف همانند جنس، اندازه و ابعاد، عمق دفن و ‏شکل هندسی توده و نیز فواصل برداشت پروفیلی بر روی پاسخ توده های مغناطیسی به شکل کروی، بیضوی و ‏خطی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدلسازی مصنوعی داده ها نشان داد که مطابق انتظار، شدت میدان ‏مغناطیسی با اندازه و ابعاد توده های مدفون، رابطه مستقیم و با عمق دفن توده، رابطه عکس دارد. همچنین ‏برای توده های به شکل چندضلعی دلخواه منتظم و غیرمنتظم، بیضوی و استوانه قایم، پاسخ مغناطیسی توده ‏تا حدود زیادی از شکل هندسی آن تبعیت می کند. براساس بررسی تاثیر فواصل برداشت پروفیلی بر روی ‏توده های با اشکال کروی، بیضوی و خطی، بین فواصل برداشت پروفیلی و نسبت ارتفاع به نصف عرض بی ‏هنجاری مغناطیسی، روابط ریاضی خطی ساده با ضریب همبستگی بالا به دست آمد که این روابط می توانند ‏در عمل برای پی جویی و اکتشاف مقدماتی مورد استفاده قرار گیرند. نتایج پژوهش از طریق برداشت های ‏میدانی بر روی لوله های فلزی مدفون در محوطه دانشگاه صنعتی اراک نیز نشان داد که علیرغم انتخاب ‏فواصل ایستگاهی ثابت و کوچک (یک متر) و اعمال تبدیل ها و فیلترهای مناسب بر روی داده ها توسط نرم ‏افزار ‏Geosoft Oasis montaj، بطورکلی با کاهش تعداد پروفیل ها (افزایش فواصل بین پروفیلی)، پاسخ لوله ‏های فلزی مدفون، پهن تر و ضعیف تر می شود، بگونه ای که در برخی موارد روند بی هنجاری ها به طورکلی تغییر ‏کرده و حتی تشخیص نوع هدف غیرممکن است.‏
    کلیدواژگان: مدلسازی پیشروی دوبعدی و سه بعدی، ‏Encom ModelVision، پروفیل برداشت مغناطیسی، محوطه دانشگاه ‏صنعتی اراک، ‏Geosoft Oasis montaj
  • بهزاد سعیدی رضوی*، سید محمد روحانی، مجتبی شیری، بهزاد مهدی خانی صفحات 35-49
    خوردگی از عوامل مخربی است که آسیب زیادی را به آرماتور داخل بتن می رساند و خسارات جبران ناپذیری را برای اقتصاد کشور ایجاد می کند. نفوذ یون کلر در بتن یکی از مهم ترین عوامل موثر برخوردگی بتن می باشد. ازاین رو لازم است که با شناسایی درست خصوصیات بتن با استفاده از روش های مناسب به مقابل با خوردگی پرداخته شود. در این تحقیق به ارزیابی تاثیر اضافه کردن زیولیت (0، 10 و 15 درصد) به بتن بر روی مقاومت تراکمی و میزان نفوذ یون کلر در بتن پرداخته شده است. با توجه به آزمایش ها انجام شده، با اضافه کردن زیولیت، در آغاز مقاومت تراکمی بتن کاهش می یابد ولی پس از گذشت 90 روز، مقاومت تراکمی افزایش می یابد و با مقاومت نمونه های شاهد تقریبا برابر می شود. همچنین زیولیت میزان نفوذ یون کلر در بتن را به طور متوسط 30% (در مقایسه با نمونه شاهد) کاهش می دهد. در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده می توان بیان کرد که با استفاده از 10% زیولیت، خواص بتن بهبود می یابد.
    کلیدواژگان: بتن، زئولیت، مقاومت تراکمی، یون کلر، خوردگی
  • مجتبی حیدری*، سید سجاد کراری، جعفر خادمی حمیدی، ابراهیم شریفی تشنیزی صفحات 51-65
    شکنندگی و مدول چقرمگی سنگ ها از جمله خصوصیات ذاتی آن هاست که نقش تعیین کننده ای در عملیات حفاری سنگ ها دارند. در این پژوهش خواص مکانیکی سنگ های گرانیت، گرانودیوریت، دولومیت، هورنفلس و مرمر در محدوده پروژه تونل انتقال آب گلاس در حاشیه شهرستان نقده مطالعه شده است. با بهره گیری از سطح زیر منحنی تنش-کرنش و هم چنین خواص مقاومتی سنگ های مذکور، 13 شاخص شکنندگی و مدول چقرمگی محاسبه شده است. روابط آماری بین شاخص های شکنندگی با مدول چقرمگی نشان دهنده ارتباط قوی بین شاخص شکنندگی B3 (ضرایب تعیین 83/0 R2 = و 46/5 = RMSE) و شاخص شکنندگی B4 (ضرایب تعیین 83/0R2 = و 85/3 = RMSE) با مدول چقرمگی سنگ ها است. رابطه آماری بین مدول چقرمگی سنگ و انرژی ویژه برش نشان دهنده ارتباط قوی (85/0R2 =) بین این دو پارامتر می باشد. به طوری که با افزایش مدول چقرمگی، میزان انرژی ویژه برش سنگ افزایش می یابد. در این تحقیق با استفاده از مدول چقرمگی سنگ ها، مقدار انرژی ویژه برش آن ها تخمین زده شده است.
    کلیدواژگان: شکنندگی، مدول چقرمگی، انرژی ویژه، تونل گلاس
  • وحید امیرکیایی، ابراهیم قاسمی*، لهراسب فرامرزی صفحات 67-81
    چرخه های ذوب و انجماد یکی از مهمترین عوامل هوازدگی فیزیکی سنگ ها است که می تواند به شدت دوام طولانی مدت و عمر سرویس دهی سنگ های ساختمانی را تحت تاثیر قرار دهد. به منظور ارزیابی دوام طولانی مدت سنگ ها در برابر چرخه های ذوب و انجماد می توان از دو پارامتر ثابت تخریب (λ) و شاخص نیمه عمر (N1/2) استفاده کرد. تعیین این دو پارامتر نیازمند انجام آزمایش ذوب و انجماد است که فرآیندی سخت، زمان بر و پر هزینه است. لذا توسعه مدل هایی غیر مستقیم به گونه ای که بتوان این دو پارامتر را بدون انجام آزمایش ذوب و انجماد تخمین زد، می تواند در ارزیابی دوام طولانی مدت سنگ ها به طور سریع و با هزینه کمتر مفید واقع شود. در این مقاله با بررسی سرعت موج فشاری (Vp) سنگ ها طی فرآیند ذوب و انجماد برای 22 نوع از سنگ های ساختمانی کربناته ایران، دو پارامتر λ و N1/2 تعیین شدند. سپس بر اساس داده های به دست آمده و با استفاده از دو تکنیک تحلیل رگرسیون و درخت طبقه بندی و رگرسیون (CART) مدل هایی برای پیش بینی این دو پارامتر توسعه داده شد. نتایج نشان داد که مدل های توسعه یافته بر اساس تکنیک CART، دقت و صحت بالاتری نسبت به مدل های رگرسیونی دارند. این مدل ها قادر هستند بر اساس تخلخل اولیه سنگ پیش بینی قابل قبولی از λ و N1/2 ارایه دهند.
    کلیدواژگان: چرخه های ذوب و انجماد، دوام طولانی مدت، درخت طبقه بندی و رگرسیون (CART)، شاخص نیمه عمر، ثابت تخریب
  • احمدرضا مظاهری، مصطفی زین العبادی روزبهانی، بهرنگ بیرانوند* صفحات 83-95

    چکیده تحلیل لرزه ای سدهای خاکی و سنگریزه ای، عموما با دو روش شبه استاتیکی و دینامیکی انجام می گیرد. هرچند که روش شبه استاتیکی با کاربرد آسان و فرضیات ساده، ایمنی سد را ارایه می دهد؛ اما بعضا ممکن است به نتایج غیر ایمن و غیر اقتصادی منجر گردد. در مطالعه حاضر از قاعده میرایی رایلی در محاسبات تنش و کرنش سد خاکی آزادی پس از پایان مرحله ساخت و در حالت تراوش پایدار و از دو تحلیل استاتیک و دینامیک به صورت غیر خطی استفاده شده است. همچنین از مدل رفتاری ساده الاستوپلاستیک مبتنی بر معیار موهر-کولمب در نرم افزار آباکوس استفاده شده است. مقایسه نتایج تحقیق نشان می دهد که در هر دو تحلیل بیشترین کرنش هسته سد آزادی در بالای هسته و بیشترین تنش در هنگام زلزله در قسمت کف اتفاق افتاده است. همچنین تنش در حالت دینامیکی نسبت به استاتیکی در جهت σxx 49%، در جهت σxy 30% و در جهت σyy 28% بیشتر است. در تراز کف حداکثر تنش پوسته %29، در تراز میانی %68 و در تراز بالا %72 بیشتر از هسته است.

    کلیدواژگان: آباکوس، تحلیل استاتیک، تحلیل دینامیک، تنش، کرنش
  • سید داود محمدی*، محمدرضا رحیمی، علیرضا طالب بیدختی صفحات 97-111

    به منظور شناسایی رفتار طبیعی سنگ ها در شرایط رطوبتی مشابه با رطوبت واقعی، معمولا از دو روش اشباع سازی، تحت فشار اتمسفر و یا تحت فشار خلاء استفاده می گردد. در به کارگیری روش فشار خلاء، مقادیر دو پارامتر فشار خلاء (Pvac) و زمان خلاء (Tvac) از پارامترهای موثر بر اشباع سازی نمونه ها می باشند. در این مطالعه روش اشباع سازی سنگ، به ویژه سنگ های انحلال پذیر مانند ژیپس- انیدریت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این بررسی بر حسب حساسیت سنجی برای چهار پارامتر فشار خلاء خشک (Pvac(dry))، فشار خلاء تر (Pvac (wet))، زمان خلاء خشک و زمان خلاء تر ((Tvac (wet), Tvac(dry) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش Pvac(wet)، درصد جذب آب افزایش یافته و به طور کلی نمونه ها بعد از چهار روز اعمال خلاء تر به بیش از 95 درصد از افزایش وزن نهایی خود خواهند رسید و در عمل می توان آنها را اشباع کامل در نظر گرفت. اگر قبل از فشار خلاء تر، فشار خلاء خشک به نمونه ها اعمال گردد، افزایش وزن بیشتر نمونه ها بعد از افزودن فشار خلاء تر به وقوع خواهد پیوست. نتایج این پژوهش نشان که اعمال 5/0- آتمسفر فشار خلاء خشک به مدت 5 ساعت و متعاقبا اعمال 5/0- آتمسفر فشار خلاء تر به مدت 96 ساعت، موجب حصول نتیجه ایده آلی در اشباع سازی این گونه سنگ ها خواهد گردید.

    کلیدواژگان: فشار خلاء تر و خشک، آنالیز حساسیت، رطوبت سنگ، سازند گچساران
|
  • Seyed ahmad Mehrishal *, Mohammad Vajdi, Hamid Bahador Pages 1-11

    Investigation and determination of residual frictional properties of rock joints is important for designing structures on or within the rock masses. Tribometer is a device to measure frictional properties of various types of contacting surfaces. In this research, several direct shear experiments conducted on two types of artificial limestone joints named Onyx marble and Travertine. Two types of surfaces geometry such as rough tensile joint surfaces with standard dimensions (based on ISRM suggested methods) and grinded planar small surfaces with dimensions ranged from 1 cm2 to 25 cm2 were prepared. Direct shear experiments by constant shearing rate and under different normal stresses conducted in CNL boundary condition. Results obtained from the residual state of the shear were gathered and investigate and it found that the residual friction coefficient of limestone rock joints, under almost similar normal stress and shearing rate conditions, remains approximately constant with differing the contact size of the specimens. In addition, under approximately similar stress concentrations in contact regions, the residual shear behavior of rough surfaces with standard dimensions is very similar to that of small planar ground surfaces in limestone joints. Finally, based on findings in this research and some other past researches, it is proposed to apply tribometers for measuring the residual shear strength of rock joints. In this paper, a conceptual design of a tribometer is proposed to develop for measuring residual frictional properties of a point contacts of rock surfaces during 5 to 20 mm shear displacements.

    Keywords: rock joint shear strength, stress concentration on roughness, scale independency of residual shear, CNL shear
  • Reza Ahmadi *, Masoumeh Shariati Zarch Pages 15-34
    In this research, 2D and 3D synthetic modeling of targets representing common geological ‎structures was carried out using Encom ModelVision. In this regard the effect of factors such as ‎material type, size and dimensions, burial depth and geometrical shape of body as well as survey ‎profiles interspacing on the response of spherical, elliptical and linear magnetic bodies ‎representing geological structures was investigated. The results of synthetic data modeling ‎showed that as expected, magnetic intensity is directly correlated with the size and dimensions ‎of the buried bodies having reverse correlation with the burial depth of the body. Also the ‎magnetic response of bodies containing regular and irregular arbitrary polygons, ellipsoid and ‎vertical cylinder largely follows the geometric shape of the body. According to the effect of ‎survey profiles spacing on the spherical, elliptical and linear bodies, a series of simple linear ‎mathematical relationships with high correlation coefficient between survey profile interspacing ‎and ratio of height to half width of magnetic anomaly were obtained. These relationships can be ‎used in prospecting and preliminary exploration stages. The results of field surveys on the buried ‎metallic pipes at Arak University of Technology campus, revealed that despite the selection of fix ‎small station intervals (1m) and employing appropriate transforms and filters on the data by ‎Geosoft Oasis montaj, overal by reducing the number of profiles the response of the buried ‎metallic pipes, gets wider and weaker so that in some cases the trend of anomalies completely ‎changes and even identification of target type is impossible.‎
    Keywords: ‎2D, 3D modeling, Encom ModelVision, Magnetic survey profile, Arak University of ‎Technology campus, Geosoft Oasis montaj
  • Behzad Saeedi Razavi *, Seyed Mohamad Rohani, Mojtaba Shiri, Behzad Mehdikhani Pages 35-49
    Corrosion is one of the destructive factors that causes a lot of damage to the reinforcement inside the concrete and causes irreparable damage to the economy. Chlorine ion penetration in concrete is one of the most important factors affecting concrete corrosion. Therefore, it is necessary to refine corrosion by identifying the concrete properties using proper methods. In this study, the effect of adding zeolite (0, 10 and 15%) to concrete on the uniaxial compressive strength and penetration rate of chlorine ion in concrete was investigated. According to the tests result performed by adding zeolite at the beginning concrete compressive strength decreases but after 90 days the compressive strength increases and is approximately equal to the strength of control samples. Zeolite also reduces the penetration rate of chlorine ions into concrete by 30% on average (compared to the control sample). Finally, it can be concluded that using 10% zeolite improves the concrete properties.
    Keywords: Concrete, Zeolite, Compressive strength, Chlorine ion, corrosion
  • Mojtaba Heydari *, Seyed Sajjad Karrari, Jafar Khademi Hamidi, Ebrahim Sharifi Tashnizi Pages 51-65
    Brittleness and modulus of toughness are among the most important inherent properties of rock, which are determinative for rock excavation operations. In this study, mechanical properties of granite, granodiorite, dolomite, hornfels and marble were studied in the area of Glass water supply tunnel near the Naghadeh city (NW Iran). The stress-strain curve area and rocks strength properties were applied to calculate 13 brittleness indices and modulus of toughness. Statistic relationships between brittleness indices and toughness of modulus suggest strong correlation between B3 brittleness index (R2= 0.83 and RMSE= 5.46 coefficients) and B4 brittleness index (R2= 0.83 and RMSE= 3.85) respectively with modulus of toughness. The statistical relationship between modulus of toughness and specific energy indicates a strong correlation (R2= 0.85). The modulus of toughness and brittleness are useful parameters for estimating specific energy of rock cutting. Since the modulus of toughness increases with specific energy of rock cutting, it enabled us to estimate the specific energy of rock cutting.
    Keywords: brittleness, modulus of toughness, specific energy, Glass tunnel
  • Vahid Amirkiyaei, Ebrahim Ghasemi *, Lohrasb Faramarzi Pages 67-81
    The freeze and thaw cycles are one of the most important factors in physical weathering of stones, which substantially can influence the long-term durability and service life of building stones. To evaluate the long-term durability of stones against freeze and thaw cycles, two parameters of decay constant (λ) and half-life index (N1/2) can be applied. To determine these two parameters, the freeze and thaw test should be done, which is a difficult, time-consuming and expensive process. Therefore, development of indirect models to estimate these two parameters without performing freeze and thaw test can be useful for fast and low-cost evaluation of stones’ long-term durability. In this paper, considering the P-wave velocity (VP) of stones during the freeze and thaw process for 22 types of Iran’s carbonate building stones, two parameters of λ and N1/2 were determined. Then, based on obtained data and using regression analysis and classification and regression tree (CART) techniques, models were developed to predict these two parameters. The results indicated that the developed models using CART technique have higher accuracy and precision than the regression models. These models are able to present acceptable prediction of λ and N1/2 based on the initial porosity of stone.
    Keywords: freeze, thaw cycles, Long-term durability, classification, regression tree (CART), Half-life index, Decay constant
  • Ahmadreza Mazaheri, Mostafa Zeinolebadi Rozbahani, Behrang Beiranvand * Pages 83-95

    Seismic analysis of earth and pebble dams is generally carried out in two quasi-static and dynamic methods. Although the quasi-static method with easy application and simple assumptions provides barrier safety, it can sometimes lead to unsafe and uneconomical results. In the present study, the Riley attenuation rule is used in stress and strain calculations of the Azadi dam and both nonlinear static and dynamic analysis are used. Also, a simple elastoplastic behavior model based on the Mohr-Coulomb criterion in Abaqus software has been used. Comparison of the results showed that in both analyzes the maximum strain of Azadi dam core was above the core and the highest stress occurred during the earthquake in the bottom. Also, dynamic stress is higher than static in σxx direction 49%, σxy% 30 direction and σyy% 28 direction. At the floor level, the maximum crustal stress is 29% higher in the middle level, 68% higher and in the upper level 72% higher than the core.

    Keywords: ABAQUS, Static analysis, Dynamic analysis, Stress, Strain
  • Seyed Davoud Mohammadi *, Mohammad Reza Rahimi, Alireza Taleb Beydokhti Pages 97-111

    To identify natural behavior of rocks under the similar moisture conditions, two saturation methods of under atmospheric pressure conditions or vacuum pressure are usually used. In the method of vacuum pressure, the values of vacuum pressure Pvac as well as the time of applying this pressure Tvac are two effective parameters. In this study, the saturation method of rock, especially soluble ones such as gypsum and anhydrite, have been studied. The results of the experiments were analyzed in terms of sensitivity for four parameters of dry vacuum pressure Pvac(dry), wet vacuum pressure Pvac(wet) and the time of applying each one (Tvac(wet), Tvac(dry)). The results showed that by increasing Pvac(wet), the percentage of water absorption has been increased and the samples generally gain more than 95% of their increased weight after 4 days of applying wet vacuum and they can be practically assumed to be saturated. Applying dry vacuum Pvac(dry) before wet vacuum Pvac(wet), increases the weight of most samples after applying Pvac(wet). In case of gypsum-anhydrite rocks, the experiment showed that applying dry pressure equivalent to -0.5 atmospheres (atm) and to 5 hours (Pvac(wet) = -0.5 atm, Tvac(dry)) = 5h) propose ideal results.

    Keywords: Wet, dry vacuum pressures, Sensitivity analysis, Rock moisture, Gachsaran formation