فهرست مطالب

زمین شناسی مهندسی - سال چهاردهم شماره 5 (زمستان 1399)

مجله زمین شناسی مهندسی
سال چهاردهم شماره 5 (زمستان 1399)

  • ویژه مقاله های انگلیسی
  • تاریخ انتشار: 1400/01/29
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید علی غفاری، امیر حمیدی*، غلامحسین توکلی مهرجردی صفحات 1-36

    در این مقاله به بررسی پاسخ پی های پوسته ای نواری مثلثی واقع در مجاورت شیب های ماسه ای مسلح می پردازیم. تعدادی آزمایش بارگذاری کوچک مقیاس برای بررسی رفتار پی های مثلثی با زوایای راس مختلف و مقایسه آن با شالوده های تخت انجام شد. به علاوه، آزمایش ها بر پی های مستقر در چهار فاصله مختلف از لبه شیب و در دو حال شیب مسلح با ژیوتکستایل و شیب غیرمسلح انجام شد. بر پایه نتایج به دست آمده، ظرفیت باربری پی واقع در جوار شیب، نسبت ظرفیت باربری، ضریب بازده پی پوسته ای، تاثیر زاویه راس پی بر نشست های به وجود آمده و مکانیزم گسیختگی پی بررسی شد. علاوه بر این موارد، روابط تجربی برای محاسبه ظرفیت باربری پی پوسته ای در کنار شیب مسلح ارایه شد. بر پایه نتایج حاصل به خوبی مشخص شد که کاهش زاویه راس پی موجب افزایش ظرفیت باربری می شود. هم چنین با افزایش فاصله پی از لبه شیب، ظرفیت باربری افزایش می یابد به طوری که در فواصل بیش از چهار برابر عرض پی، بتدریج اثر شیب بر آن قابل صرف نظر است. در ادامه مشخص شد که بازده استفاده از پی پوسته ای بجای حالت تخت، با افزایش فاصله از لبه شیب کاهش می یابد. البته این کاهش بازده در شیب های مسلح، در مقایسه با شیب غیر مسلح چشم گیرتر بود.

    کلیدواژگان: اندرکنش خاک-ژئوسنتتیک، ژئوتکستایل، پوسته، پی، پایدارسازی شیروانی ها
  • محمدعماد محمودی مهریزی*، علی قنبری صفحات 37-84

    در 30 سال گذشته استفاده از شمع ها، مهارهای مارپیچ و به طور کلی پی های مارپیچ رو به رشد بوده است. مواردی همچون پذیرش این تکنولوژی در آیین نامه های بین المللی و داخلی هر کشور، تحقیق، پژوهش و در نهایت چاپ کتاب ها و مقالات فراوان در این حوزه و وجود شرکت های سازنده، کمیته ها و مجریان این تکنولوژی در گسترش و پیشرفت آن نقش بسیاری داشته است. با این وجود در بسیاری از کشورها، مخصوصا کشورهای در حال توسعه، چنین روش هایی با سرعت بسیار آهسته ای پیشرفت کرده اند. در این مقاله تلاش شده است مسیر پیشرفت جهانی پی های مارپیچ با بررسی 292 مقاله از سال 1990 تا 2020 مورد ارزیابی قرارگیرد و مقایسه ای بین تحقیقات انجام شده انجام شود. این کار به روشن شدن موضوع کمک کرده و دامنه پیشرفت تکنولوژی را مشخص می کند؛ از طرف دیگر جمع آوری مقالات ارزشمند در این حوزه کار را برای تحقیقات بیشتر برای سایر محققان ساده تر خواهد کرد. در ادامه با مشخص شدن ویژگی های این تکنولوژی به دلایل عدم پیشرفت این روش در کشورهای در حال توسعه پرداخته شده است. برای این منظور پرسشنامه ای تهیه و برای محققان، سازندگان، طراحان و مجریان پروژه های ژیوتکنیکی ارسال شده است. هدف از تهیه این پرسشنامه مشخص کردن مواردی همچون، نوع پروژه های موجود، نوع خاک محل پروژه، میزان آشنایی با تکنولوژی پی های مارپیچ، دلایل عدم استفاده از این روش و راه حل های موجود برای گسترش این روش بوده است. در نهایت پیشنهادهایی برای گسترش این روش و موضوعات نیازمند به تحقیق بیشتر ارایه شده است.

    کلیدواژگان: شمع مارپیچ، مهار، ریزشمع، رس، ماسه، میخ خاک
  • رامین ساریخانی، امین جمشیدی*، آرتمیس قاسمی دهنوی صفحات 85-112

    منطقه روستایی رباط در شمال شهر خرم آباد (غرب ایران) واقع شده است . منابع آب زیرزمینی موجود در منطقه برای مصارف شرب و کشاورزی استفاده قرار می شود. واحدهای لیتولوژی اصلی منطقه عمدتا شامل آهک، شیل، ماسه سنگ، کنگلومرا و مارن همراه با گچ و نمک است. به منظور ارزیابی کیفیت آب های زیرزمینی منطقه تعداد 15 نمونه از چشمه ها و چاه های منطقه برداشت شد و برای شاخص های شیمیایی ، کاتیون ها ، آنیون ها و عناصر فرعی تجزیه شد. براساس نتایج تجزیه ای آب های منطقه در گروه آب های سخت تا خیلی سخت، بی مزه، لب شور تا خیلی شور قرار می گیرند و دارای ماهیت قلیایی هستند. فراوانی یون های اصلی بدین صورت است Ca>Na>Mg>K و F<NO3<SO4 Cl> <HCO3. زیاد بودن مقدار Na، Cl و EC در برخی از نمونه ها در ارتباط با سازندهای گچی و نمکی و زیاد بودن مقدار نیترات در ارتباط با کودهای کشاورزی استفاده شده کشاورزان است، تعدادی از نمونه ها غلضت HCO3، Ca و Mg بالاتر از حد مجاز را نشان می دهند، که می تواند در ارتباط با سازندهای کربناته منطقه باشد. غالب ترین رخساره هیدروشیمیایی آب های زیرزمینی منطقه Ca- HCO3 و در مرتبه بعدی  Na+ K- HCO3است. کیفیت شیمیایی آب های زیرزمینی مرتبط است با انحلال کانی ها، تبادل یونی وزمان ماندگاری آب های زیرزمین در تماس با مواد سنگی است. 85 درصد منابع آبی بررسی شده برای آشامیدن و 73 درصد برای کشاورزی کیفیت خوب تا قابل قبول دارند این دسته از آب ها از سفره های آهکی برداشت شده که دارای پوشش مارنی و ماسه سنگی هستند. به منظور بررسی زیست محیطی و تاثیر آب های زیرزمینی بر سلامت انسان، نمونه ها برای عناصر فرعی (Fe-Cu- Mn-Zn- Pb- Mo-As-Hg-Sn-Ni-Cr) مورد آنالیز قرار گرفتند، نتایج نشان داد که غلضت همه عناصر فرعی تجزیه شده کم تر از حد مجاز است و بدین ترتیب منجر به آثار سوء بر محیط زیست و سلامت انسان نمی شوند.

    کلیدواژگان: دشت رباط-خرم آباد، کیفیت آب های زیرزمینی، سازند های گچی و نمکی، هیدروشیمی
  • حبیب شاه نظری، سید محمود فاطمی عقدا، حمیدرضا کرمی*، مهدی تلخابلو صفحات 113-138

    تحقیق حاضر به منظور بررسی تاثیر بافت و درصد کربنات کلسیم خاک های کربناته بر زاویه اصطکاک داخلی آن ها انجام شده است. بخش اعظم این خاک ها در بستر آب های کم عمق مناطق گرمسیری واقع شده است. اخیرا پروژه های بزرگی نظیر ساخت پل ها، مخازن عظیم ذخیره نفت و گاز، سکوهای استخراج نفت و ساخت اسکله ها در سواحل و مناطق کم عمق مناطق مختلف دنیا در دست اجرا است. یکی از این مناطق در سواحل جنوبی ایران واقع شده است. نمونه های خاک های کربناته از نقاط مختلف سواحل شمالی خلیج فارس جمع آوری شد، سپس آزمایش های تعیین درصد کربنات کلسیم، تعیین اندازه دانه ها در سه بعد، زاویه داری، دانسیته نسبی و برش مستقیم روی آن ها انجام شد. نتایج تحقیق نشان داد که میانگین زاویه اصطکاک داخلی خاک های کربناته بیش تر از خاک های سیلیکاته شناخته شده است. این زاویه متاثر از اندازه موثر دانه ها، تیز گوشگی آن ها و درصد کربنات کلسیم خاک ها است. یکی از نتایج تجربی به دست آمده از این تحقیق عبارت است از این که با افزایش اندازه موثر دانه ها زاویه اصطکاک داخلی آن ها کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: زاویه اصطکاک داخلی، مقاومت برشی، خاک های کربناته، بافت خاک، درصد کربنات کلسیم
  • عطا شاکری*، مریم مددی صفحات 139-162

    در این پژوهش 23 نمونه خاک از مناطق آلوده نفتی واقع در غرب استان کرمانشاه براساس روش استاندارد، نمونه برداری شد و 16 گونه هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (PAHs)، پس از تجزیه شیمیایی به منظور تعیین منشا و ارزیابی ریسک زیست شناختی بررسی شدند. در این تحقیق برای تعیین منشا از مدل فاکتور ماتریس مثبت (PMF) استفاده شد. میانگین غلظت PAHs کل در نمونه های خاک مناطق نفتی، 79/92 با دامنه 37/7 تا 67/609 میلی گرم بر کیلوگرم به دست آمد. نتایج نشان داد که فراوانی حلقه های PAHs در خاک های آلوده مناطق نفتی به صورت 3حلقه ای ها> 5+6 حلقه ای ها> 4 حلقه ای ها> 2 حلقه ای ها است. نتایج ارزیابی ریسک زیست شناختی نشان می دهد که مقادیر PAHها در نمونه های خاک بیش تر از مقادیر تااثیرات با دامنه کم (ERL) و هم چنین بیش تر از مقادیر تاثیرات با دامنه متوسط (ERM) به جز Pyr, Chr, BaA, BbF, BkF   و BaP است. نتایج حاصل از معادله BaPeq نشان می دهد که ریسک پتانسیل سرطان زایی PAHs در نمونه های خاک مناطق نفتی زیاد است، که نیاز است خطرات زیست محیطی آنها این ترکیبات بیش تر مورد توجه قرار گیرد.
    نتایج به دست آمده از تجزیه و تحلیل مدل PMF، چهار منشا برای هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای شامل سوختن زیست توده/ زغال (48/21 درصد)، احتراق وسایل نقلیه (74/13 درصد)، سوخت فسیلی/ نفت خام (84/20 درصد) و قیر و جوهر (92/43 درصد) را برای خاک های آلوده مناطق نفتی غرب استان کرمانشاه را نشان داد.

    کلیدواژگان: آروماتیک های چند حلقه ای، فاکتور ماتریس مثبت، ریسک سلامت، خاک، کرمانشاه، ایران
  • مهدی زمانی*، علی نیکجو صفحات 163-188

    توده سنگ درزه دار دارای مسایل طراحی پیچیده تری نسبت به سایر توده های سنگی است. این پیچیدگی ناشی از تعداد (بزرگتر از 2) دسته درزه است که سبب به وجود آمدن یک محیط ناپیوسته می شود. در این حالت بلوک های سنگی مجزا با هندسه متفاوت ایجاد می شوند که به وسیله سطوح گسیختگی طبیعی و سطوح حفاری شکل می گیرند. مسایل پایداری در سنگ های درزه دار بلوکی شده عموما مربوط به سقوط بلوک ها از سقف و دیواره ها است. از آنجایی که برای بلوک های مشخص شده در تاج تونل، ضروری است که پتانسیل جابه جایی هر بلوک تحت تاثیر نیروهای سطحی ناشی از میدان تنش محلی و بار گرانشی بررسی شود، در این مقاله حالتهای مختلف تشکیل گوه در تاج تونل ناشی از تقاطع دسته درزه های با شیب مختلف بررسی شده است و سپس حالت پایداری گوه از طریق ضریب اطمینان در برابر گسیختگی سقف ارزیابی گردید. در ادامه گوه های تشکیل شده در تاج تونل های شهرهای نیویورک و واشنگتن با روش تحلیلی تعادل حدی و استفاده از معیار گسیختگی هوک و براون بررسی گردیدند. نتایج به دست آمده از روش تحلیلی با مشاهدات میدانی مطابقت داشت.

    کلیدواژگان: تعادل حدی، آنالیز پایداری، دسته درزه، توده سنگ، گوه
|
  • Seyed Ali Ghaffari, Amir Hamidi*, Gholamhossein Tavakoli Mehrjardi Pages 1-36

    This paper investigates response of triangular shell strip footings situated on the sandy slope. A series of reduced-scale plate load tests were conducted to cover different parameters including three shell footing types with different apex angles in addition to a flat footing, four different distances for strip footings from the crest of the slope namely “edge distance” and reinforcement status (unreinforced and geotextile-reinforced statuses). Bearing capacity of shell footings adjacent to crest of the slope, bearing capacity ratio, shell efficiency factor, influence of apex angle on settlement of footings and the mechanism of slope failure are discussed and evaluated. Also, empirical equations for determination of the maximum bearing capacity of triangular shell strip footings are suggested. As a whole, it has been observed that decrease of shell’s apex angle as good as increase of edge distance could significantly improve the bearing capacity. However, as the edge distance increases, the effect of apex angle on the bearing capacity got decreased. Also, it was found out that the beneficial effect of reinforcement on the bearing capacity decreased with increase of the edge distance. Furthermore, the efficiency of shell footings on bearing capacity was attenuated in reinforced slopes compared to the unreinforced status.

    Keywords: Soil-geosynthetic interaction, Geotextiles, Shells, Foundations, Slope stabilization
  • Mohammad-Emad Mahmoudi-Mehrizi*, Ali Ghanbari Pages 37-84

    The use of piles, helical anchors and, in general, helical foundations has considerably increased in the last 30 years. The adoption of this technology in the international and domestic codes of each country, as well as in research and studies, and, finally, the publication of numerous books and papers in this area, and the existence of manufacturers’ products, committees, and contractors of this technology has contributed to its expansion and development. However, such methods have progressed at a very slow pace in many countries, especially in developing countries. This paper attempts to assess the global advancement of the helical foundations by reviewing 292 papers from 1990 to 2020 and comparing the related research findings. This will help clarify the issue and determine the scope of technological progress. On the other hand, collecting valuable papers in this area will make it easier for researchers to make further research. Subsequently, the characteristics of this technology are highlighted and the reasons for its lack of progress in the developing countries are addressed. For this purpose, a questionnaire is sent to researchers, developers, designers, and contractors of the geotechnical projects. The purpose of this questionnaire is to specify the type of existing projects, the soil type of project site, the degree of familiarity with the helical foundation technology, the reasons for not using this method and the solutions available to expand and develop this method. Finally, there are suggestions to develop this approach and the issues that need further research.

    Keywords: helical pile, anchor, micropile, clay, sand, soil nail
  • Ramin Sarikhani, Amin Jamshidi*, Artimes Ghasemi Dehnavi Pages 85-112

    Groundwater salinization in semiarid regions is a limiting factor of use with strategic importance. In this study, the sources of salinity, chemistry, and quality of groundwater in Robat (Khorramabad plain, Iran) were identified through the geochemical methods. Using data analysis, the concentration of cations and anions were recognized with the order of Ca2+>Na+ >Mg2+>K+ and HCO3-> Cl-> SO42+> NO3-> F-, respectively. The high concentration of Na+, Cl-, and EC in some places is attributed to the gypsum and salty formations. In the study area, the salinization processes are identified by natural and artificial activities. The salinization mechanisms are identified by the natural dissolution of gypsum and salt from Gachsaran formation and man-made sources including boreholes drilled through Gachsaran Formation, salt mining, and agricultural activity. Also, the high concentration of nitrate is related to agricultural fertilizers and karstification effects. It is seen that the atmospheric NO3-. HCO3-, Ca2+, and Mg2+ concentration exceeded the standard limit in a few samples probably due to the calcareous formation. Besides, hydrochemical facies of the groundwater are Ca- HCO3 and Na-K-HCO3. Due to the presence of calcareous and salt bearing formations, 46%, 26%, and 20% of all samples show a higher concentration of Ca2+, Na+, and Mg2+, respectively, which exceed the permissible limits. Sulfate and fluoride concentrations are less than the permissible limits. However, due to the presence of calcareous formation, salt bearing formation, and use of agricultural fertilizers, 100%, 26%, and 20% of all samples show a higher concentration of HCO3-, Cl-, and NO3- than the permissible limits.

    Keywords: Groundwater Resource, Gachsaran Formation, Chemical Analysis, Hydrogeology
  • Habib Shahnazari, Mahmoud Fatemiaghda, Hamid Reza Karami*, Mehdi Talkhablou Pages 113-138

    The present work is conducted to investigate the effect of texture and carbonate content on internal friction angle of carbonate soils. Carbonate soils are majorly found in the bed of shallow waters and also offshores in tropical regions. Recently there is a huge construction projects including oil and gas extraction platform and facilities, harbors, refineries, huge bridges and other big construction projects in many offshore and onshore areas around the world. One of these area is located on southern part of Iran. We collected soil samples from different parts of northern coasts of Persian Gulf, then the following experiments were performed, carbonate content, three-dimensional grain size, angularity, relative density & direct shear. The results showed that the average of internal friction angle of carbonate soil is higher respect to known silicate sands. This angle is affected by effective grain size, grain angularity, and calcium carbonate content. Based on the experimental results of this study, one of the results was that the internal friction angle of carbonate soils decreases as their effective size of soil aggregates increases.

    Keywords: Internal friction angle, shear strength, Carbonate soils, Soil texture, Calcium carbonate content
  • Ata Shakeri*, Maryam Madadi, Behzad Mehrabi Pages 139-162

    We collected soil samples at 23 sites from the petroleum contaminated soils (PC) in the west of Kermanshah province to investigate the sources and ecological risk of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). In this study, source apportionment has been carried out using Positive Matrix Factorization (PMF).The total PAHs concentration, have a mean value of 92.79 mg/kg, ranging from 7.37 to 609.67 mg/kg in PC soil samples. The average abundance order of different PAH ring compounds are 3 rings > 5+6 rings > 4 rings> 2 rings. The ecological risk assessment of PAHs revealed that all of the PAHs levels were higher contents than the effects range low (ERL) value and show higher concentrations than the ERM values, except for Pyr, Chr, BaA, BbF, BkF and BaP in the soil samples. The result of benzo (a) pyrene equation (BaPeq) values indicates that the carcinogenic potency of PAHs should be given more attention due to the impending environmental risk in the study areas. Based on the PMF analysis four sources of PAHs are identified including coal combustion (21.48%), vehicular source (13.74%), unburned petroleum (20.84%) and creosotes (43.92%).Therefore, it was concluded that petroleum activities were major sources of PAHs in west of Kermanshah province.

    Keywords: PAHs, PMF model, Ecological risk, Soil, Kermanshah, Iran
  • Mehdi Zamani*, Ali Nikjoo Pages 163-188

    A jointed rock mass presents a more complex design problem than the other rock masses. The complexity arises from the number (greater than two) of joint sets which define the degree of discontinuity of medium.  The condition that arises in these types of rock masses is the generation of discrete rock blocks, of various geometries. They defined by the natural fracture surfaces and the excavation surface. Stability problems in blocky jointed rock are generally associated with gravity falls of blocks from the roof and sidewalls. Whereas for block defined in the crown of tunnel,the requirement is to examine the potential for displacement of each block under the influence of the surface tractions arising from the local stress field and the gravitational load, in this paper various types of wedge formation in the crown of tunnel due to intersection of joint sets with various dip were examined. The state of stability of the wedge was then assessed through the factor of safety against roof failure. Following that the formed wedges in New York city and Washington D.C tunnels crown were investigated with limiting equilibrium analytical method and by use of Hoek and Brown failure criterion. The obtained results from analytical method corresponded with field observation.

    Keywords: Limiting equilibrium, Stability analysis, Joint set, Rock mass, Wedge