فهرست مطالب

نشریه زمین شناسی مهندسی ایران
سال سیزدهم شماره 4 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/01/29
  • تعداد عناوین: 7
|
  • اکبر جعفرآذری خزینه، علی ارومیه ای*، محمدرضا نیکودل صفحات 1-14

    سنگ مصنوعی ترکیبی از سنگ دانه_های طبیعی و مواد افزودنی مانند صمغ های صنعتی (رزین)، سیمان و دیگر مواد پلیمری می باشد. در این پژوهش سنگ مصنوعی با مواد افزودنی و دو رزین (پلی_ستر و ویلین_استر) به منظور تعیین استحکام و نوع کاربری، با طرح اختلاط، 84 % سنگ دانه، 10 % رزین و 6 % مواد افزودنی به روش کاملا دستی بدون نیاز به سیستم خلاء و فشار ساخته شد. برای تعیین ویژگی های فیزیکی و مهندسی (کششی برزیلی، بارنقطه ای، مقاومت فشاری تک محوری و ارتعاش فراصوت)، سنگ_های مصنوعی ساخته شده با مواد افزودنی (الیاف شیشه، الیاف کربن، پلاستیک،) و سه سنگ دانه گرانیت (الموت، نهبندان و تکاب) مورد آزمایش واقع شده اند. بر اساس آزمایش های صورت گرفته سنگ_های مصنوعی ساخته شده با سنگ دانه الموت، رزین ویلین استر و الیاف شیشه؛ بیشترین مقاومت فشاری تک محوری و بارنقطه ای را دارند. اما نمونه_های ساخته شده با الیاف کربن نسبت به نمونه های ساخته شده با الیاف شیشه تقریبا 28% مقاومت کششی بیشتری دارند. نمونه های ساخته شده با پلاستیک دارای کمترین تخلخل بین نمونه سنگ های مصنوعی ساخته شده است. با توجه به نتایج فوق در محیط هایی که متاثر نیروهای فشارشی هستند از سنگ های مصنوعی با مقاومت فشارشی بالا(نمونه های ساخته شده با الیاف شیشه)، در محیط های متاثر نیروهای کششی؛ از سنگ_های مصنوعی با مقاومت کششی بالا (نمونه های ساخته شده با الیاف کربن) و در پیاده رو ها از سنگ های مصنوعی ساخته شده با پلاستیک به علت داشتن تخلخل پایین استفاده گردد.

    کلیدواژگان: سنگ مصنوعی، الیاف شیشه و کربن، رزین ویلین استر و پلی استر، پلاستیک، ویژگی های فیزیکی و مهندسی
  • عبدالله سهرابی بیدار*، شهرام مقامی، احمد زارعان، ابراهیم اصغری کلجاهی صفحات 15-27

    تعیین وضعیت ساختار سرعت موج برشی از ملزومات شناسایی ساختگاه است. روش های مرسوم به خصوص در ساختگاه های دارای آبرفت های ضخیم لایه دارای محدودیت هایی برای این منظور هستند. در این مطالعه از روش اندازه گیری تک ایستگاهی امواج خرد لرزه و برگردان نسبت بیضیواری امواج سطحی جهت شناسایی ساختار خاک استفاده شده است. ساختگاه مورد مطالعه در جنوب تهران قرار داشته و ضخامت قابل توجهی از آبرفت های نرم دارد. نسبت بیضیواری با استفاده از نرم افزار Geopsy و روش تحلیل زمان فرکانس به دست آمده است. با توجه به همگنی و یکنواختی لایه های زیر سطحی ساختگاه از میانگین نسبت بیضیواری چهار ایستگاه داده برداری خرد لرزه برای برگردان و استخراج ساختار سرعت موج برشی استفاده شده است. همچنین به سبب عدم قطعیت در فرایند برگردان و به منظور بررسی همگرایی و پایداری جوابها 5 مدل اولیه مختلف در نظر گرفته شده و فرایند برگردان در هر مدل 3 بار تکرار گردیده است. نتایج حاصله دارای خطای بسیار کمی هستند و سنگ کف لرزه ای را در عمق حدود 100 متری نشان می دهد. همچنین مدلهای مختلف دارای همگرایی مناسبی هستند که حاکی از اعتماد پذیری روش مورد استفاده برای استخراج ساختار سرعت موج برشی است.

    کلیدواژگان: ساختار سرعت، خرد لرزه، حل معکوس، بیضیواری، ارتعاشات محیطی
  • شهرام قاسمی، ماشاالله خامه چیان*، محمدرضا نیکودل، احمد ذلولی صفحات 29-41

    ویژگی های تغییر شکل و شکست سنگ ها در نتیجه اعمال بار به مراحل مختلفی تقسیم شده اند که به وسیله آستانه های آسیب از هم تفکیک می گردند. با در نظر گرفتن پیدایش یا رشد ترک به عنوان یک ویژگی ماده، ویژگی های زمین شناسی سنگ ها را می توان به عنوان یک عامل کنترل کننده تغییرات در سطح تنش آستانه های آسیب در نظر گرفت. در این تحقیق آستانه های آسیب در دو سنگ گرانیت و دیوریت به کمک آزمایش تک محوری و انتشار آوایی تعیین شد. پس از تعیین آستانه های آسیب نمونه هایی از هر سنگ تا آستانه های آسیب مختلف بارگذاری شد و از آن ها مقاطع نازک فلورسانس به منظور بررسی تاثیر کانی شناسی و اندازه دانه ها و ترک خوردگی تهیه گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که وجود کانی-های مقاوم به دلیل مقاومت در برابر ترک خوردگی سبب افزایش سطح تنش آستانه آغاز ترک می گردد. با کاهش میانگین اندازه دانه ها قفل و بست بهتری در بین دانه ها ایجاد می شود و از طرف دیگر تعداد مرز دانه ها نیز افزایش پیدا می کند که سبب می گردد نیروی اعمال شده در سطح بیشتری توزیع گردد، درنتیجه کانی ها کمتر تحت تاثیر قرار گرفته و میزان ترک در آن ها کم شود که باعث افزایش سطح تنش آستانه ای آغاز ترک در سنگ های ریزدانه می گردد.

    کلیدواژگان: آستانه آسیب، انتشار آوایی، ترک، دیوریت، گرانیت
  • سید احمد مهری شال* صفحات 43-60

    در پروژه های مهندسی سنگ، با اطلاع از وضعیت ساختاری و ابعاد بلوک های توده سنگ، به میزان زیادی در هزینه ها صرفه جویی خواهد شد. ظهور فناوری های جدید نقشه برداری این امکان را فراهم کرده است تا به کمک مدل های سه بعدی رخنمون دیجیتال توده سنگ، عوارض ساختاری به آسانی شناسایی و برداشت شوند. این تحقیق، فرآیندی را ارایه می دهد که در آن با استفاده از داده های ابر نقاط متراکم و با تلفیق قابلیت های چند برنامه کامپیوتری، مقادیر جهت داری و فاصله داری دسته درزه های پایای موجود در توده سنگ و همچنین نمودار توزیع حجم بلوک های توده سنگ برآورد می شود. تعلق نقاط مختصاتی به صفحات ناپیوستگی ها با اجرای آزمون کوپلناریتی محاسبه شده و به کمک روش های آماری دسته بندی می شوند. به دلیل پراکندگی فضایی نقاط متعلق به دسته ناپیوستگی ها، نقاط خوشه بندی شده و بر هر خوشه، صفحه واحدی برازش شد. به این ترتیب تمامی صفحات ناپیوستگی قابل روییت موجود در توده سنگ به صورت هندسی و با فرض پایایی، شبیه سازی شدند. از طرفی دیگر با کمک داده های ابر نقاط متراکم، یک مدل حجمی از توده سنگ ایجاد شد. با تلفیق هندسه مدل سه بعدی درزه ها و مدل حجمی توده سنگ، بلوک های موجود شبیه سازی شده و نمودار توزیع حجم بلوک به دست آمد. به منظور اعتبارسنجی راه و روش ارایه شده در این تحقیق از یک مدل هندسی با سیستم درزه داری متعامد منظم که دارای حل تحلیلی دقیق است، استفاده شد.

    کلیدواژگان: درزه نگاری دیجیتال، برداشت نیمه خودکار ناپیوستگی ها، خصیصه دهی توده سنگا، نرم افزار استخراج دسته ناپیوستگی ها
  • سجاد چهره قانی*، حسین آزاد سولا، حمید چاکری، آرش نوذری صفحات 61-74
    پایداری فضاهای بزرگ زیرزمینی در استخراج معادن و تحلیل تنش ها و تغییرشکل های ایجاد شده پس از حفاری از اهمیت خاصی در استخراج زیرزمینی مواد معدنی برخوردار می باشد. معدن سرب و روی انگوران در 125 کیلومتری جنوب غربی شهرستان زنجان قرار دارد و بر اساس برنامه ریزی بعمل آمده، سالیانه حداقل 120000 تن استخراج کانسنگ از بخش زیرزمینی معدن انگوران انجام خواهد شد. هدف از این تحقیق، تحلیل پایداری کارگاه ها و گالری تراز 2741 معدن زیرزمینی سرب و روی انگوران می باشد تا بتوان ابعاد مناسب کارگاه و پایه ها را بدست آورده و تحکیمات لازم را نیز ارایه نمود که از نرم افزار Phase2 V8.03 جهت انجام تحلیل های مکانیک سنگی استفاده شده است. برای این منظور در دو حالت کانسنگ سولفوره و اکسیده، ابعاد و تحکیمات مختلف کارگاه ها براساس مقایسه جابجایی های رخ داده در اطراف کارگاه ها با میزان کرنش های بحرانی و مجاز محاسبه شده از روابط ساکورایی تعیین شده است. نتایج تحلیل های انجام شده بر مبنای داده های ورودی نشان دهنده وضعیت مناسب پایداری در کانسنگ سولفوره می باشد. تاثیر لنگه باقی مانده در کانسنگ سولفوره برای دو عرض لنگه 5 و 10 متری بررسی شد و نتایج نشان داد که در کانسنگ سولفوره در هر دو حالت کارگاه ها بدون سیستم نگهداری پایدار هستند. اما به دلیل ناپیوستگی ها موجود در سقف و قسمت هایی که میکس سولفوره و اکسیده هستند، نیاز به سیستم نگهداری می باشد. در کانسنگ اکسیده و مخلوط، به دلیل ضعیف بودن خصوصیات سنگ بدون توجه به ابعاد لنگه حتما باید از سیستم نگهداری استفاده نمود.
    کلیدواژگان: معدن زیرزمینی سرب و روی انگوران، روش عددی المان محدود، نرم افزار Phase 2d، معیار ساکورایی
  • بهزاد خوش، هادی عطاپور*، محسن عباسپور صفحات 75-93
    امروزه شاتکریت به عنوان جزیی از سیستم های پایدارسازی گودبرداریها و شیب ها، کاربرد گسترده ای در فعالیت های مهندسی عمران و معدن دارد. در سال های اخیر تلاش های گسترده ای به منظور بهبود خواص مقاومتی و تغییر شکل پذیری شاتکریت انجام گرفته است. از جمله مهمترین این پیشرفت ها می توان به استفاده از انواع الیافها به منظور بهبود رفتار شاتکریت اشاره کرد. شاتکریت مسلح شده بر حسب نوع و مشخصات الیاف، خواص مختلفی را از خود نشان می دهد، به نحوی که برای هر نوع الیاف می توان مزایا و معایبی را برشمرد. در این پژوهش، نتایج حاصل از مجموعه ای از مطالعات آزمایشگاهی به منظور بررسی اثر افزودن الیاف بازیافتی از تایر فرسوده بر خواص مقاومتی، شکل پذیری و قابلیت جذب انرژی شاتکریت ارایه شده است. پس از تهیه نمونه های بدون الیاف و مسلح شده با 5/0، 1، 5/1 و 2 درصد الیاف، آزمایش های مقاومت فشاری تک محوره، مقاومت کششی برزیلی و مقاومت خمشی سه نقطه ای بر روی نمونه ها انجام گرفته است. نتایج نشان می دهد که به کارگیری این نوع الیاف در شاتکریت سبب حذف رفتار شکننده آن می شود و قابلیت جذب انرژی شاتکریت را افزایش می دهد. از جمله مزایای به کارگیری این نوع الیاف در شاتکریت می توان به گیرداری مناسب الیاف در داخل شاتکریت، وزن کم الیاف در مقایسه با دیگر مسلح کننده ها همچون توری و الیاف فلزی، سهولت پمپاژ و مقاومت بالا در محیط های اسیدی و مرطوب اشاره کرد. همچنین با توجه به بازیافتی بودن این نوع الیاف، به کارگیری آن در شاتکریت هم سبب کاهش هزینه های پروژه می شود و هم سبب حل مشکلات زیست محیطی ناشی از دفن یا سوزاندن این ضایعات در طبیعت خواهد شد.
    کلیدواژگان: شاتکریت الیافی، مشخصات مقاومتی، تغییر شکل پذیری، الیاف بازیافتی از تایر فرسوده، جذب انرژی
  • هادی فتاحی*، معین شیرمحمدی، حسین قائدی صفحات 95-110

    تجزیه و تحلیل احتمالاتی پایداری شیروانی ابزاری برای در نظر گرفتن عدم قطعیت پارامترهای خاک در طراحی است. در این مقاله با استفاده از نرم افزار Slide ، از شبیه سازی مونت کارلو به عنوان روشی تحلیلی برای تهیه مدل های احتمالاتی پایداری شیروانی بر مبنای روش های تعادل حدی استفاده شده است. روش های تعادل حدی به عنوان روش های رابج در تحلیل پایداری شیروانی می باشند که با استفاده از نیرو های برشی در سطح لغزش تحلیل را انجام می دهند. در این تحقیق پارامترهایی که در مدلسازی احتمالاتی دارای عدم قطعیت هستند عبارتند از زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی و وزن مخصوص خاک که در مدلسازی به صورت تابع توزیع نرمال در نظر گرفته شده اند. در این تحقیق، برای نشان دادن قابلیت مدل های ارایه شده از داده های میدانی به دست آمده از سد رودبار لرستان (به عنوان مطالعه موردی) در ایران استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ترکیب روش های شبیه سازی مونت کارلو و روش های تعادل حدی برای ارزیابی پایداری شیروانی ها بطور موفقیت آمیزی قابل استفاده است.

    کلیدواژگان: قابلیت اعتماد، سد خاکی، پایداری شیروانی، شبیه سازی مونت کارلو، روش های تعادل حدی
|
  • Akbar Jafarazari Khazineh, Ali Oromiehei *, MohammadReza Nikudel Pages 1-14

    Artificial stone is a mixture of natural aggregate and additives such as industrial gums (resin), cement and other polymer materials. In this research, artificial stone with additives and two resins (vinyl ester and polyester resin) in order to determine the strength and type of use, mixing plan, 84% rock, 10% resin and 6% additive completely manually without the need Vacuum and pressure system was built. Artificial rocks made with additives (glass fiber, carbon fiber, plastic), and three granite granite stones (Alamut, Sefid Tekab and Nehbandan) are used to determine the physical and engineering characteristics (Brazilian Test, Point Load Test, Uniaxial Compression Test and Ultra Sonic Test) have been tested. Based on experiments, artificial stones made of precious stones, a resin of wilin ester, glass fibers, have the highest compressive strength of single axis and borehole. However, carbon-fiber samples have a tensile strength of 28% compared to glass fiber-reinforced glass samples. The samples made with plastic have the least porosity between the samples of synthetic stones. According to the above results, in environments affected by pressures, high-strength reinforced rocks (glass-fibered samples), in tensile-induced environments; high tensile strength artificial rocks (samples made With carbon fiber) and on sidewalks made of synthetic stones made of plastic due to low porosity.

    Keywords: artificial stone, glass fiber, carbon fiber, vinyl ester, polyester resin, Plastic, physical, engineering properties
  • Shahram Maghami, Ahmad Zarean, Ebrahim Asghari Kaljahi Pages 15-27

    Shear wave velocity structure of the surficial layer of the earth is one of the requirements in many of site investigation programs. Conventional methods, especially in sites with thick alluvial layers, have limitations for this purpose. In this study, single-station measurement of micro-tremors and surface-wave ellipticity inversion were used to identification of soil structure. The study site is located in the south of Tehran and has a considerable thickness of soft alluvial layers. The ellipticity ratio was obtained using Geopsy software employing the time-frequency analysis method. Due to the uniformity of the subsurface layers of the site, the mean ellipticity ratio curve of the four seismic measurements stations was used to inversion and extraction of the shear wave velocity structure. Due to the uncertainty in the inversion process and to investigate the convergence and stability of the solutions, five different initial models are considered and the inversion process has been repeated 3 times in each model. There is a very little error in inversion results, where they show that the seismic bedrock exists at a depth of about 100 meters. Also, different models have good convergence indicating the reliability of the method used to derive the shear wave velocity structure.

    Keywords: velocity structure, micro-tremor, Inversion, ellipticity, Ambient Vibration
  • Shahram Ghasemi, Mashallah Khamechian *, MohammadReza Nikudel, Ahmad Zalooli Pages 29-41

    The deformation and failure properties of the loaded rocks are divided into different stages based on cracks' formation and growth. The different damage stress thresholds separate these stages. Considering the damage stress thresholds as a material property, geological properties of rocks can affect the damage stress thresholds. In this research, damage stress thresholds were identified for granite and diorite in the uniaxial compressive loading test with the help of the Acoustic Emission test (AE). Then fluorescence thin sections were prepared from the samples loaded to each damage stress threshold to investigate the effect of the mineralogy and the grain size. The results show that strong minerals increase the stress damage thresholds level due to the high cracking resistance. Furthermore, by decreasing the mean grain size, a better interlocking between the grains is created, and the number of grain boundaries increases. Therefore, the applied force has a higher surface to distribute. Consequently, minerals are less affected by the applied force; their crack density reduces, and crack initiation stress threshold increases.

    Keywords: Damage Threshold, Acoustic Emission, Crack, Granite, Diorite
  • Seyed ahmad Mehrishal * Pages 43-60

    The advent of new technologies in the field of three-dimensional mapping of outcrops has made it possible to provide precise geometrical information of the rock mass structures to identify and survey discontinuities. This research presents a process where using dense cloud data obtained from digital 3D mapping techniques and by integrating capabilities of some software, the orientation and spacing of persistent discontinuities of rock mass and the volume distribution of rock blocks are calculated. Here, at first, the points belonging to each discontinuity plate are examined by performing the coplanarity test and categorized by statistical methods. In addition, the discontinuities that are perpendicular to the surfaces of rock mass outcrop and the discontinuity plane is not visible were visually identified along their trace line. After identifying the points belonging to each discontinuity sets, points were clustered according their spatial distributions and a single plane fitted to the points belonging to each cluster. So, all visible discontinuities in rock mass, by the assumption of persistent, were geometrically simulated. On the other hand, a volumetric 3D model of rock mass was created using point cloud data. By geometric combination of generated joint planes and volumetric model of rock mass, rock blocks were created and block volume distribution diagram was obtained. In order to validate the method presented here, a geometric model with orthogonal regular joint system with accurate analytical solution was applied, and also the results were compared with the previous block volume estimation methods.

    Keywords: Digital joint survey, Digital Outcrop Model, Semi-Automatic discontinuity mapping, Rock Mass Characterization, Discontinuity extractor software
  • Sajjad Chehreghani *, Hossein Azad Sola, Hamid Chakeri, Arash Nozari Pages 61-74
    The stability of underground mining spaces and the analysis of stresses and deformations created after explotiation have a particular importance in underground mine designe. Anguran lead - zinc mine is located 125 kilometers southwest of Zanjan city and according to the plan, at least 12,000 tons of ore will be extracted from underground section of it. this research investigate the stopes stability of 2741 level in underground Angoran mine in order to obtain appropriate dimensions of stopes and to provide the necessary support using Phase2d V8 software. For this purpose, in both sulfur and oxidized ore zones, different dimensions and supports of the stopes are determined by comparing the displacements around the stopes with the critical and permissible strain values calculated from the Sakurai relations. The results of the analyzes based on the input data indicate the appropriate stability condition in the sulfur ore. The impact of pillar in sulfur ore was investigated for two widths of 5 and 10 m, and the results showed that in both cases, the stopes were stable without support system. But due to discontinuities in the roof and parts that are mixed with sulfur and oxidized, a support system is needed. In oxidized and mixed ores, the support system should be used because of the poor properties of the rock the dimensions of the pillar.
    Keywords: Underground mine of angouran, FEM method, phase2 software, sakura criterion
  • Behzad Khosh, Hadi Atapour *, Mohsen Abbaspour Pages 75-93
    As part of the stabilization systems for excavations and slopes, shotcrete today plays an extensive role in civil and mining engineering practices. A great number of efforts have been made during recent years to improve the strength and ductility of shotcretes. Fiber incorporation can be named as one of these efforts. Based on the type and characteristics of fibers, reinforced shotcretes display different properties. As a result, advantages and disadvantages of each type of fiber are being studied. This study presents the results obtained from experimental investigations of the influence of waste tire textile fiber addition on strength, ductility, and energy absorption capacity of shotcretes. After preparing specimens reinforced at fiber contents of 0.5%, 1%, 1.5%, and 2%, unconfined compressive strength, Brazilian tensile strength, and three-point bending strength were conducted on all samples. The results show that using the fibers inhibits the brittle behavior of specimens and increases energy absorption capacity. Several advantages of using this fiber can be named such as high entanglement in the matrix, low specific weight of the fibers as compared with mesh and steel fibers, easy pumping, and high durability in damp and acidic environments. Moreover, due to the fact of being waste materials, using these fibers leads to lowering the costs of projects as well as tackling the environmental hazards ensued by burying or burning them.
    Keywords: Fiber-Reinforced Shotcrete, Waste Tire textile Fibers, strength properties, Ductility, Energy absorption
  • Hadi Fattahi *, Moein Shirmohamadi, Hossein Ghaedi Pages 95-110

    Probabilistic slope stability analysis provides a tool for considering uncertainty of the soil parameters in design. In this paper, using Slide software, the Monte Carlo simulation is used as an analytical method to develop probabilistic models of slope stability based on equilibrium methods. The limit equilibrium methods are the most popular approaches in slope stability analysis. These methods are well known to be a statically indeterminate problem, and assumptions on the inter-slice shear forces are required to render the problem statically determinate. In modeling using this methodology, the selected stochastic parameters are internal friction angle, cohesion and unit weight of soil, which are modeled using a truncated normal probability density function (pdf). In this research, the abilities offered using models were presented by using field data obtained from Roudbar Lorestan dam in Iran. The results obtained show that the hybrid Monte Carlo simulation and equilibrium methods can be used successfully for slopes stability assessment.

    Keywords: reliability analysis, Earth Dam, slope stability, Monte Carlo simulation, limit equilibrium methods