فهرست مطالب

زمین شناسی مهندسی ایران - سال پانزدهم شماره 1 (بهار 1401)

نشریه زمین شناسی مهندسی ایران
سال پانزدهم شماره 1 (بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/23
  • تعداد عناوین: 8
|
  • عارف علیپور*، مجتبی مختاریان اصل صفحات 1-8

    لرزش زمین یکی از پیامدهای ناخواسته روش چالزنی و انفجار است. اساسا انتخاب خرج ایمن در تاخیرهای انفجاری، با توجه به حد مجاز لرزش و فاصله ی نقطه ی حساس مدنظر از محل انفجار، صورت می گیرد. در این مقاله با استفاده از داده های ثبت شده ی مربوط به انفجارات معدن روباز سونگون، کارآیی رابطه های تجربی رگرسیونی متداول و روابط جدید مبتنی بر الگوریتم فرا ابتکاری، جهت تخمین ماکزیمم خرج ایمن در هر تاخیر انفجار، ارزیابی شده است. با توجه به اینکه روابط تجربی رایج، عمدتا جهت تخمین ماکزیمم سرعت ذرات ارایه شده اند، هنگامی که خرج ایمن به صورت تابعی از ماکزیمم سرعت ذرات و فاصله تعریف می شود، جواب حاصل از این روش های تجربی رایج اغلب با خطای زیادی همراه است. در این پژوهش در کنار روابط تجربی غیرمستقیم مرسوم و رابطه ی نسبتا جدید مستقیم ارایه شده توسط رای و همکاران، روابط جدیدی به منظور تخمین خرج ایمن انفجاری ارایه شده است؛ و ضرایب این روابط با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری تعیین شده است. مطابق نتایج حاصل مبتنی بر شاخص های آماری ضریب همبستگی، مجذور میانگین مربعات خطا، واریانس قدرمطلق خطای نسبی و به حساب واریانس، مدل غیرخطی پیشنهادی مبتنی بر الگوریتم رقابت استعماری، منجر به ارتقای سطح دقت تخمین شده و حتی بهتر از مدل پیشنهادی رای و همکاران عمل کرده است؛ از این رو رابطه ی پیشنهادی به عنوان یک مدل کارا به منظور طراحی انفجارات ایمن در معدن سونگون پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: انفجار، لرزش، تخمین خرج ایمن، روش های تجربی و الگوریتم رقابت استعماری
  • فرهاد پیرمحمدی علیشاه*، مهدی محمد رضایی صفحات 9-28
    در مناطق شهری با توجه به محدودیت فضا، یکی از مهمترین مسایل در پایدارسازی شیروانی ها، انتخاب روشی مناسب برای طراحی شیروانی مورد نظر با رعایت ملاحظات فنی و اجرایی می باشد. این انتخاب مستلزم شناخت اصولی و جامع از روش های پایدارسازی شیروانی ها می باشد. با وجود طراحی و اجرای مناسب شیروانی ها، عوامل طبیعی و مصنوعی گوناگونی در یک دوره زمانی خاص ممکن است پایداری آنها را به شدت تحت تاثیر قرار دهند. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار Seep/W و روش اجزاء محدود، با فرض جریان اشباع- غیراشباع و در حالت جریان پایدار، آنالیز تراوش انجام گرفته شده است. همچنین با استفاده از نرم افزار Slope/W پایداری شیب در حالات مختلف اعم از فاصله، قطر و زاویه ریزشمع مورد بررسی قرار گرفته و حساسیت نتایج برای نفوذپذیری و پارامتر مقاومتی خاک نیز بررسی شده است. نوآوری پژوهش حاضر در شکل قطعات به صورت قطاع است که موجب حذف شدن فرضیات متداول در روش تعادل حدی می شود. بنابراین انتظار می رود که روش مذکور در تعیین ضریب اطمینان، خطای کمتری داشته باشد. با توجه به نتایج بدست آمده، ملاحظه گردید تراوش در شیب، قطر و فواصل ریزشمع ها تاثیر فراوانی در پایداری شیروانی داشته و این تاثیر می تواند نسبت به شرایط مختلف متغیر باشد. با افزایش فاصله ریزشمع ها، ضریب اطمینان شیروانی با قطر ریزشمع های متفاوت، به ضریب اطمینان شیروانی بدون ریزشمع نزدیکتر شده و تا حدودی به این ضریب اطمینان همگرا می شوند. همچنین مقدار زاویه ریزشمع تاثیر چندانی در پایداری شیروانی نخواهد داشت.
    کلیدواژگان: شیروانی، ریزشمع، تراوش، پایداری، ضریب زاویه اصطکاک
  • حنان صمدی، جعفر حسن پور* صفحات 29-41
    برآورد صحیح پارامترهای راهبری ماشین حفار تونل، جهت تعیین شرایط بهینه عملکرد ماشین و افزایش راندمان پروژه های تونلسازی مکانیزه امری ضروری است. در این مطالعه با استفاده از روش های شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه (ANN-MLP) و رگرسیون چند متغیره (MVR) مدل هایی تجربی برای تخمین پارامترهای راهبری ماشین حفار EPB، شامل گشتاور کله حفار و نیروی رانش، در بخشی از پروژه توسعه جنوبی خط 6 متروی تهران توسعه داده شده است که حفاری در سنگ آهک مستحکم توسط ماشین EPB و با ابزار برشی از نوع دیسک کاتر صورت گرفته است. حفاری در چنین شرایطی با این نوع ماشین معمول نمی باشد. پارامترهای مورد استفاده جهت توسعه مدل‎ها شامل پارامترهای اپراتوری و عملکردی ماشین حفار نظیر نفوذ کاترهد، فشار جبهه کار، سرعت چرخش کاترهد و بار کاتر می باشند. مقایسه نتایج بدست آمده از روش ANN-MLP با داده های واقعی اندازه گیری شده ی ماشین حفار توسط توابع خطا در یادگیری عمیق، موید دقت و صحت قابل قبول نتایج حاصل از مدل می باشد. مقادیر تابع خطا میانگین قدر مطلق تفاضل (MAE) برای گشتاور در مرحله آموزش و صحت سنجی به ترتیب 0.00010 و 0.005 محاسبه گردیدند. همچنین مقادیر تابع MAE در برآورد نیروی رانش بر اساس داده های آموزش و آزمایش به ترتیب 0.00016 و 0.010 برآورد شدند. مقایسه مابین نتایج روش MVR با داده های واقعی اندازه گیری شده توسط ماشین حفار نیز بیانگر صحت روابط توسعه داده شده است، به صورتیکه مقدار تابع خطا MAE در برآورد گشتاور 0.0018 و برای نیروی رانش 0.0010 بدست آمد.
    کلیدواژگان: یادگیری عمیق، تونلسازی مکانیزه، پارامترهای راهبری، گشتاور کاترهد، ماشین EPB
  • عطا جعفری شالکوهی*، پیام عشقی صفحات 43-54
    تسلیح خاک با مواد ضایعاتی پلیمری یکی از روش های نوین و کاربردی جهت بهسازی و مقاوم سازی خاک می باشد. هدف از تسلیح خاک بهبود مقاومت برشی، افزایش شکل پذیری، افزایش پایداری، افزایش ظرفیت باربری، افزایش ضریب اطمینان در برابر لغزش شیروانی ها و کاهش نشست می باشد. یکی از انواع مواد ضایعاتی پلیمری مورد استفاده در تسلیح خاک استفاده از زواید ناشی از کارخانه های نساجی و تولید موکت می باشد. در این پژوهش تاثیر مسلح کردن خاک با ضایعات موکت به شیوه توزیع تصادفی مورد مطالعه قرار گرفته است. برنامه مطالعات آزمایشگاهی شامل بررسی تاثیر پارامترهایی نظیر درصد وزنی (5/0، 1، 5/1 و 2 درصد وزن خشک خاک) و نسبت اضلاع (1، 2 و 5) ضایعات موکت تحت سربارهای100، 200 و 400 کیلوپاسکال در شرایط متراکم و با رطوبت های حاصل از آزمایش تراکم استاندارد پروکتور بر مقاومت برشی نمونه ها می باشد. نتایج آزمایش برش مستقیم و تراکم استاندارد نشان می دهد افزودن ضایعات موکت به خاک ماسه ای باعث بهبود پارامترهای مقاومت برشی، کاهش وزن مخصوص خشک ماکزیمم و افزایش رطوبت بهینه می گردد. بدین ترتیب با توجه به بازیافتی بودن این نوع مواد، بکارگیری آن ها در پروژه های مهندسی عمران و ژیوتکنیک هم به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه می باشد و هم سبب کاهش معضلات زیست محیطی ناشی از انباشته شدن این ضایعات در طبیعت خواهد شد.
    کلیدواژگان: خاک مسلح، ضایعات موکت، مقاومت برشی، تراکم خاک
  • رسول یازرلو، طاهر زرگر هریجانی، امین جمشیدی*، رضا مهدوی ایزدی صفحات 55-70

    روستای اسفیدان یکی از مناطق تاریخی و توریستی در 45 کیلومتری جنوب شرقی بجنورد در خراسان شمالی است که در یک ناحیه کوهستانی واقع شده است. از آن جایی که سقوط سنگ در این منطقه میتواند منجر به بسته شدن جاده ارتباطی روستا و همچنین آسیب به بخشی از منازل روستایی گردد، در این مقاله رخداد احتمالی سقوط سنگ مورد تحلیل نرم افزاری قرار گرفته و همچنین خطر سقوط سنگ در آن ارزیابی شده است. مطالعات میدانی نشان داد که سقوط سنگ در این ناحیه بیشتر ناشی از تکتونیک واحدهای سنگی، وجود ناپیوستگی، بارش های فصلی و یا ترکیبی از این عوامل می باشد. مطالعات درزه نگاری نشان داد که ناپیوستگی های اصلی در این دامنه شامل سه دسته درزه به همراه دو لایه بندی عمده میباشند. همچنین نمونه برداری از لایه های سنگی و انجام آزمایش های مختلف فیزیکو-مکانیکی نشان داد که لایه های سنگی عمدتا از جنس آهک با مقاومت بالا می باشند. تحلیل نرم افزاری سقوط سنگ در این دامنه بر روی دو مقطع انتخابی توسط نرم افزار Rock fall صورت گرفت. در ادامه با تلفیق داده های به دست آمده از تحلیل نرم افزاری سقوط سنگ و همچنین داده های میدانی جمع آوری شده از وضعیت فعالیت دامنه، با استفاده از روش تکاملی به ارزیابی پتانسیل سقوط سنگ در دو مقطع انتخابی پرداخته شد. نتایج نشان داد که دامنه از نظر خطر سقوط سنگ در رده خطر متوسط تا بالا قرار دارد و نیاز به اجرای روش های حفاظتی برای جلوگیری از آسیب به جاده و منازل مسکونی دارد.

    کلیدواژگان: سقوط سنگ، خصوصیات ژئومکانیکی، ارزیابی خطر
  • شهرام مقامی*، عبدالله سهرابی بیدار، نیلوفر باباآدم صفحات 71-88

    در دهه های گذشته، اهمیت ویژگی های زمین شناختی ساختگاه بر شدت و وسعت خرابی ها در بسیاری از رخداد های لرزه ای آشکار گردیده است. چگونگی ارتباط این ویژگی ها با دامنه و محتوای فرکانسی جنبش ها، تحت عنوان پاسخ لرزه ای ساختگاه مورد مطالعه قرار می گیرد. در پژوهش حاضر، پاسخ لرزه ای یک مقطع دو بعدی از رسوبات واقع در بخش شرقی ساختگاه رسوبی شهر قم مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور از مدلسازی عددی اجزای طیفی در حوزه زمان بهره گرفته شده و نتایج با اعمال تبدیل فوریه، در فضای فرکانس نیز بررسی و ارایه شده است. نتایج حوزه زمان نشان می دهد که بزرگترین دامنه جنبش ها، با فاکتور بزرگنمایی 10، در بخش های جنوب شرقی محدوده شهری مشاهده می شود. همچنین دلیل اصلی افزایش مدت زمان جنبش ها در حوضه، امواج سطحی منشا گرفته از لبه های حوضه می باشد. نتایج در حوزه فرکانس بیان می دارد که اساسی ترین محدوده ی فرکانس بزرگنمایی در حوضه، با بیشینه نسبت-های بزرگنمایی در حدود 20، از حدود فرکانس 8/0 هرتز برای بخش های جنوبی پروفیل مورد بررسی تا حدود 2 هرتز برای بخش های شمالی تغییر می کند که این محدوده ی بزرگنمایی نیز با مشاهدات پیشین همخوانی دارد.

    کلیدواژگان: پاسخ لرزه ای، روش اجزای طیفی، مدلسازی عددی، اثر ساختگاه
  • هادی فتاحی*، فاطمه جیریایی شراهی صفحات 89-103

    بررسی پایداری شیروانی ها یا شیب های خاکی از نظر داشتن پتانسیل ایجاد زمین لغزش های عظیم و تخریب مسیرها و سازه های مهم، از حساس ترین و مهم ترین مسایل ژیوتکنیک می باشند. تعیین ضریب اطمینان این شیروانی ها در پی تحلیل پایداری آن ها، با وجود تغییرپذیری بسیار پارامترهای خاک، در بسیاری از موارد وجود دارد. در این صورت به منظور پوشش دادن اثر عدم قطعیت های موجود ناچار به اعمال یک ضریب اطمینان نسبتا بزرگ شده که هزینه های زیادی را به دنبال خواهد داشت. در ارزیابی های احتمالاتی بویژه ارزیابی قابلیت اعتماد، تلاش می شود تا با بکارگیری دامنه ای از مقادیر ممکن برای متغیرها، دامنه تغییرات تابع هدف تعیین شود و احتمال شکست به جای ضریب اطمینان محاسبه شود. هدف از نگارش این مقاله ارایه یک روش جهت تحلیل احتمالاتی پایداری یک سد خاکی است. در این مقاله با استفاده از ترکیب روش شبیه سازی مونت کارلو به عنوان یک الگوریتم محاسباتی در نرم افزار Slide و روابط روش بیشاپ (یکی از روش های تعادل حدی)، پایداری شیب یک سد خاکی (بعنوان مطالعه موردی) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدلسازی نشان داد که احتمال شکست سد خاکی در بحرانی ترین سطح لغزش با ضریب اطمینان 336/2 معادل صفر برآورد می شود. همچنین نتایج تحلیل حساسیتی که بر اساس ارزیابی های احتمالاتی انجام شد نشان می دهد که متغیر زاویه اصطکاک داخلی موثرترین متغیر در تخمین احتمال شکست است. بررسی سد موردنظر در تحقیقات دیگر نشان می دهد، ارزیابی این سد در تحقیق حاضر از دقت خوبی برخوردار است. درحالی که استفاده از نرم افزار Slide ارزیابی ها را آسان تر کرده و به آن سرعت بخشیده است.

    کلیدواژگان: تحلیل احتمالاتی، شبیه سازی مونت کارلو، روش تعادل حدی، نرم افزار Slide
|
  • Aref Alipour *, Mojtaba Mokhtarian-Asl Pages 1-8

    Prediction of maximum safe charge per delay (Q , kg) by Distance (D) from blasting point and adaptive Peak Particle Velocity (PPV) is a critical key for successful blasting. Safe charge per delay is calculated by using PPV estimators indirectly or Q estimator directly. This paper presents the results of ground vibration measurement induced by bench blasting in Sungun copper mine. The scope of this study is to evaluate the capability of different methods in order to predict maximum safe charge per delay. Conventional empirical models and two type of new non-linear dirict estimator models are prsented. An application of Imperialist Competitive Algorithm (ICA) has used to determine the Q estimator coefficients in Sungun bench blasting. A comparison between two ways of investigations including conventional empirical equations and ICA are done. It has been shown that the applicability of ICA-based equations is more promising than any selected traditional empirical equations.

    Keywords: blasting, safe charge per delay, PPV, ICA
  • Farhad Pirmohammadi Alishah *, Mehdi Mohammad Rezaei Pages 9-28
    In urban areas, based on the space constraints, one of the most important issues in the stabilization of slopes is to choose a suitable method for the design of the slope by considering technical and executive problems. Despite the proper design and execution of slopes, a variety of the natural and the artificial factors in a particular period of time may greatly affect their stability. In this study, the investigate the effect of microclimates on the stability of gables under the effect of steady state seepage, seepage analysis was performed using Seep / W software and finite element method, assuming unsaturated saturation flow and in steady state flow. Also, using Slope / W software, slope stability in different conditions including distance, diameter and angle of micropile has been investigated and the sensitivity of the results for permeability and soil resistance parameter has been investigated. The innovation of the present study is using the special parts which eliminates the common assumptions of the limit equilibrium method. Therefore, it is expected that this method will has less error in determining the reliability coefficient. According to the results, it was observed that seepage in the slope, diameter and distances of small piles have a great effect on the stability of the slope, which can be varied according to different conditions. As the distance between the micropiles increases, the slope reliability coefficient with different micropiles diameters becomes closer to the slope reliability coefficient without micropiles and somehow converges to this reliability coefficient.
    Keywords: Sloping, Micropile, Seepage, Stability, Friction angle coefficient
  • Hanan Samadi, Jafar Hassanpour * Pages 29-41
    The operation parameters of EPB-TBM have always been significant factors in tunnel constructions. So it is crucial to estimate the cutterhead torque and thrust force of the machine. In this study, by employing the multilayer perceptron artificial neural network (ANN-MLP) and multivariate regression (MVR) methods, the empirical models were developed to estimate the EPB operating parameters, including cutterhead torque and thrust force, in the rock section of the Tehran metro line 6, South extension (TML6-SE) project. In this section, the excavation was performed in a strong, blocky to massive rock. The machine was equipped with the disc cutters on the cutterhead as a cutting tool instead of rippers and drag bits. The mechanized excavation in this situation is unusual with using the EPB machines. The input data included the performance parameters such as penetration rate, earth pressure, cutterhead rotation speed, and cutter load. The statistical indices were used to verify the developed models. The results confirmed the accuracy of the models. The MAE loss function determined for torque in both training and testing stages predicted by the ANN was 0.0001 and 0.005, respectively. The MAE loss function determined for thrust force in both training and testing stages predicted by the ANN was 0.00016 and 0.010, respectively. The relationships between parameters in the dataset were investigated to obtain and offer new equations using the multivariable regression statistical method (MVR). The MAE loss function determined for cutterhead torque and thrust force was 0.0018 and 0.0010, respectively.
    Keywords: Deep Learning, Mechanized Excavation, Operating parameters, Cutterhead torque, EPB machine
  • Ata Jafary Shalkoohy *, Payam Eshghi Pages 43-54
    Reinforcement of soil with polymer waste materials is one of the new and practical methods for improvement and stabilization of soil. The purpose of soil reinforcement is to improve shear strength, increase ductility, increase stability, increase bearing capacity, increase the slope stability, safety factor and reduce the settlement. One of the common types of polymer waste used in soil reinforcement is waste from textile and carpet production factories. In this paper, the effect of reinforcing the soil with carpet waste by randomized distribution, has been studied. Laboratory study program includes the effect of parameters such as weight percentage (0.5, 1, 1.5 and 2% of soil dry weight) and the ratio of sides (1, 2 and 5) of carpet waste under overheads of 100, 200, and 400 kPa in dense conditions and the moisture obtained from a proctor standard compaction test is on the shear strength of the samples. The results of direct shear and standard compaction tests, reveal that the addition of carpet waste to sandy soil improves the shear strength parameters, reduces the maximum dry unit weight and increases the optimum moisture content. Thus, due to the recyclability of this type of material, their use in civil engineering and geotechnical projects is both economically viable and reduces the environmental problems caused by the accumulation of these wastes in nature.
    Keywords: soil Reinforcement, Carpet waste, Shear strength, Soil compaction
  • Rasool Yazarloo, Taher Zargar Harijani, Amin Jamshidi *, Reza Mahdavi Izadi Pages 55-70

    Esfidan village is one of the historical and tourist areas in 45 km southeast of Bojnourd in North Khorasan, which is located in a mountainous area. The rock falls in this area can lead to the closure of the village communication road and also damage to part of the village houses. In this paper, the possible occurrence of rock fall is analyzed by software and also the risk of rock fall in it is evaluated. Field investigations have shown that rock falls in this area are mostly due to the tectonics of rock units, the presence of discontinuities, seasonal precipitation or a combination of these factors. Jointing studies have shown that the main discontinuities in the rock slope consist of three sets of joints with two major layers. Also, sampling of rock layers and performing various physico-mechanical tests indicated that the rock layers are mainly made of high-strength limestone. Software analysis of rock fall in this slope was performed on two selected sections by Rock fall software. Then, by combining the data obtained from the software analysis of rock fall and also the field data collected from the status of the slope activity, using evolutionary method, the potential of rock fall in two selected sections was evaluated. The results showed that the slope is in the middle to high risk category in terms of the risk of rock fall and needs to implement protective measures to prevent damage to roads and residential houses.

    Keywords: Rock fall, Geomechanical properties, Risk Assessment
  • Shahram Maghami *, Abdollah Sohrabi-Bidar, Niloufar Babaadam Pages 71-88

    In recent decades, the importance of the geological features of the site on the severity and extent of damages has become apparent in many seismic events. How these properties relate to the amplitude and the frequency content of the movements is studied as the title of site seismic response. In the present study, the seismic response of a two-dimensional section of sediments located in the eastern part of the sedimentary basin Qom city has been investigated. For this purpose, numerical modeling has been performed using Spectral Element Method in time domain and the results also studied and presented in frequency domain by applying Fourier transform. The results in the time domain show that the largest amplitudes of movements can be observed in the southeastern parts of the urban area. These findings are in agreement with previous studies. Also, it is revealed that the main reason for increase of the duration of the movements in the basin is the surface waves originating from the edges of the basin. The results in the frequency domain indicate that the most important amplifications in the basin can be seen from about 0.8 Hz for the southern parts of the profile to about 2 Hz for the northern parts. This amplification range also agrees with previous observations.

    Keywords: Seismic response, Spectral Element Method, Numerical modeling, Site effects
  • Hadi Fattahi *, Fateme Jiryaee Pages 89-103

    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 Cannon 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: Probabilistic analysis, Monte Carlo simulation, Slide software, limit equilibrium methods
  • Amin Jamshidi*, Davood Fereidooni Pages 105-118

    Strength measurement of rock requires testing that must be carried out on test specimens with particular sizes in order to fulfill testing standards or suggested methods. Often, the coring process breaks up the weaker core pieces, and they are too small to be used in either index tests or conventional strength tests such as point load index (Is) and Brazilian tensile strength (BTS). One of the index tests to indirectly determine the rock strength is the block punch index (BPI) test, which requires flat disc specimens without special treatment. This study aimed to evaluate the applicability of the BPI test for predicting the uniaxial compressive strength (UCS), BTS and IS of the sandstones by empirical equations. Also, we have compared the performance of the BPI and IS for predicting the UCS and BTS. It was experimentally shown that BPI is a reliable method for predicting the UCS, BTS and Is of the sandstones under study. Moreover, the results indicate that BPI could be utilized with same importance as Is for predicting the UCS, while predicting the BTS by Is appears to be more reliable than BPI.

    Keywords: Block punch index, Brazilian tensile strength, point load index, Sandstone, Uniaxial compressive strength