فهرست مطالب

نشریه مهندسی عمران فردوسی
سال سی و ششم شماره 1 (بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/06
  • تعداد عناوین: 6
|
  • الهام فیجانی*، سحر میثمی، مرتضی مظفری صفحات 1-17

    منابع آب زیرزمینی یکی از منابع اصلی تامین آب شیرین به خصوص در نواحی خشک و نیمه خشک به شمار می آید. برآورد میزان تغذیه یکی از مسایل بسیار مهم در مدیریت پایدار منابع آب زیرزمینی و ارزیابی پتانسیل برداشت از آبخوان می باشد. در این پژوهش ابتدا میزان پتانسیل تغذیه در آبخوان دشت گرمسار با استفاده از شش فاکتور شیب، کاربری اراضی، ژیومورفولوژی، لیتولوژی، تراکم زهکشی و تراکم خطواره ها به دست آمد و سپس به منظور صحت سنجی نقشه حاصل، ارزیابی تغذیه به روش نوسانات سطح ایستابی و روش پیسکوپو انجام شده است. نتایج به دست آمده از نقشه های پتانسیل تغذیه نشان دادند که میزان آن از سمت مخروط افکنه در شمال محدوده به سمت نواحی حاشیه کاهش پیدا می کند. میزان تغذیه سالانه آبخوان به روش نوسانات سطح ایستابی از 95/1 میلی متر در نواحی جنوبی تا 478 میلی متر در نواحی شمالی تغییر می کند. نقشه های به دست آمده از هر دو روش روند یکسانی را در منطقه نشان دادند؛ به طوری که شمال محدوده آبخوان که در راس مخروط افکنه گرمسار قرار دارد، دارای بیشترین میزان تغذیه است و این میزان به سمت جنوب و حاشیه آبخوان کاهش پیدا می کند. نتایج به دست آمده از ارزیابی مقدار تغذیه به خوبی نقشه پتانسیل را تایید کردند.

    کلیدواژگان: تغذیه آب زیرزمینی، نوسانات سطح ایستابی، آبخوان گرمسار، پتانسیل تغذیه
  • محمدامین برفه ئی، مهدا مرتضوی زنجانی*، عباس سروش صفحات 19-34

    در این مقاله تاثیر جابه جایی گسل شیب لغز معکوس بر تونلی عمود بر خط گسل در پلان با نرم افزار اجزای محدود پلکسیس سه بعدی مطالعه شده و اثر زاویه گسل، نوع خاک منطقه و عمق قرارگیری تونل بر "مسیر انتشار گسلش"، "نمودارهای جابه جایی سطح خاک" و "تغییر شکل و نیروهای وارد بر پوشش تونل" ارایه شده اند. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که تونل باعث ایجاد نواحی تمرکز کرنش در خاک زیر خود و تا حد زیادی مانع از رسیدن جابه جایی گسلش به لایه های خاک بالاسر خود (در محور تونل) شده، حال آنکه موجب بالازدگی نسبی خاک در دو طرف آن در سطح زمین می شود. علاوه بر آن در تونل عمیق تر، نیروی وارده بر پوشش تونل (نیروی محوری و لنگر خمشی) در اثر جابجایی گسل بیشتر است. همچنین با آنالیز حساسیت برای کاهش اثر مرز، نسبت ابعادی مناسب برای مدلسازی اندرکنش تونل و گسل پیشنهاد شده است. بررسی ها نشان می دهد که نیروی محوری بخصوص در زوایای گسل ملایم به طول مدل حساس است حال آنکه لنگر خمشی در مدلسازی با ابعاد متعارف (4-5 برابر عمق لایه خاک) بطور مناسب قابل ارزیابی می باشد.

    کلیدواژگان: انتشار گسلش، مدلسازی عددی اجزای محدود، تحلیل سه بعدی، تونل، پوشش بتنی
  • حسن خاکسار*، سید احمد الماسی، امیر گلرو، محمد مهدی خبیری، حسین بهمنی صفحات 35-50

    کیفیت جریان ترافیک یکی از مشخصات اصلی شبکه حمل ونقل است که کاربرد فراوانی در مسایل مرتبط با برنامه ریزی شهری، اولویت بندی مسیرها، کاهش تراکم ترافیک و زمان سفر دارد؛ بنابراین برآورد میزان حجم ترافیک و پیش بینی آن در آینده یکی از مسایل مهم برنامه ریزان حوزه حمل ونقل است. مسیله پیش بینی، مستلزم مدل سازی و تعیین متغیرهای تاثیرگذار روی تغییرات پدیده ای خاص است. در این پژوهش به پیش بینی تقاضای سفر با استفاده از روش های سری زمانی پرداخته شده است. داده های موردنیاز این تحقیق، از سازمان راهداری و حمل ونقل جاده ای تهیه گردیده است. در این مطالعه به منظور ساخت مدل، از دو فرآیند اتورگرسیو و میانگین متحرک با رویکرد باکس-جنکینز استفاده شده است. . با استفاده از روش های فوق، میزان تقاضا در سال های آتی تا افق 1404 در آزادراه قم-تهران پیش بینی شده است. نتایج مطالعه نشان داد، از بین مدل های خود همبسته و میانگین متحرک و تلفیق دو مدل یعنی میانگین متحرک-خود همبسته، مدل سوم دقت قابل قبول تری دارد. پارامترهای این مدل (4,5) ARMA به دست آمد. همچنین صحت سنجی مدل ساخته شده، بر اساس مقدار میانگین درصد خطای مطلق، 047/0، مقادیر R و R2 به ترتیب 94/0 و 89/0 محاسبه شد که نشان می دهد مدل از دقت قابل قبولی برخوردار است.

    کلیدواژگان: تقاضای سفر، سری زمانی میانگین متحرک خود همبسته، روش باکس-جنکینز، مدل پیش بینی
  • سید سجاد رضائی نسب، عباسعلی طایفی نصرآبادی*، سمیه اسدی، سید علی حاج سید تقیا صفحات 51-68

    با توجه به پیشرفت تکنولوژیکی و توسعه سیستمهای فتوولتاییک، استفاده از این فناوری برای ساختمانهای با انرژی خالص صفر  امیدوارکننده است. با این حال، برای دستیابی به نتایج قابل اطمینانتر، تجزیه و تحلیل دقیق انرژی در ساختمان با در نظرگرفتن محدودیتهای شهری، شرایط آب و هوایی و منابع انرژی تجدیدپذیر ضروری است. هدف از این مطالعه تعیین پیکربندی مناسب اجزای ساختمان و تاسیسات فتوولتاییک برای دستیابی به ساختمان با مصرف انرژی خالص صفر با در نظر گرفتن شرایط محیطی و محدودیتهای طرحهای شهری می باشد. ابتدا به کمک تحلیل حساسیت متغیرهای تاثیرگذار موثر بر توابع هدف (مصرف انرژی در ساختمان و هزینه) شناسایی شدند. سپس برای کمینه کردن توابع هدف از فرایند بهینه سازی استفاده شد. ترکیبات مختلفی از سیستمهای فتوولتاییک برای تامین الکتریسیته موردنیاز ساختمان به منظور دستیابی به ساختمان با مصرف انرژی خالص صفر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدل سازی در یک ساختمان مسکونی سه طبقه واقع در شهر رشت نشان می دهد بهینه سازی انرژی در ساختمان، مصرف انرژی را تا 20% کاهش می دهد. سولهای خورشیدی نصب شده روی پشت بام 2/87% کل انرژی الکتریسیته تولید شده و سولهای خورشیدی نصب شده در نمای جنوبی 8/12% کل انرژی تولید شده سیستم فتوولتاییک را تشکیل می دهد. همچنین با نصب سلولهای خورشیدی روی سقف و نمای جنوبی ساختمان می توان تا 2/88% انرژی موردنیاز یک ساختمان سه طبقه را در محل مورد مطالعه تامین کرد.

    کلیدواژگان: ساختمان با مصرف انرژی خالص صفر، فتوولتاییک، الزامات طرح های شهری، تحلیل حساسیت، بهینه سازی
  • علی رییسی استبرق*، حسام فتحعلی، کرامت الله رضایی تیره شبانکاره، عبدالحسین هورفر صفحات 69-84
    در این کار تحقیقاتی پاکسازی یک خاک رسی آلوده به ماده آلاینده دی متیل فتالات از روش الکتروکنتیک مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا میزان حداکثر جذب این ماده به وسیله خاک مورد نظر تعیین گردید. پس از آن خاک آلوده با نسبت g/ mg 04/0 تهیه و به دستگاه الکتروکنتیک انتقال یافت. برای افزایش راندمان پاکسازی از محلولهای NaOH و Tween80 در مخزن آند استفاده گردید. علاوه بر آن یک آزمایش با آب مقطر به عنوان آزمایش مرجع هم انجام شد. مقادیر pH و EC مخازن آند و کاتد و حجم آب خروجی از خاک در طول آزمایش اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد  که در انتهای آزمایش pH در مخزن آند برابر با 8/4، 27/3 و 6/2 برای محلولهای NaOH و Tween80 و آب مقطر می باشد و حجم مایع خروجی برای NaOH  1165 میلی لیتر بود که برای سایر محلولها 20 درصد کمتر از آن بود. مقاومت خاک هم با افزایش فاصله از آند افزایش یافته و مقدار آن در اطراف کاتد 14 کیلوپاسکال برای NaOH حاصل گردید که نسبت به محلولهای آب مقطر و Tween80 به میزان 50 و 57 درصد بیشتر بود. نتایج پاکسازی نشان داد که درصد پاکسازی در کاتد کمتر از آند است. پاکسازی برای Tween80 در اطراف آند و کاتد به ترتیب 88/53 و 65/16 درصد می باشد. لیکن برای محلول NaOH این مقادیر به 82/50 و 26/23 درصد می رسد. از طرفی برای آب مقطر انباشته شدن آلاینده به میزان 85/28 درصد در کاتد مشاهده می گردد. نتایج مشخص نمودند اثر پاکسازی NaOH بیشتر از سایر محلولها می باشد.
    کلیدواژگان: الکتروکینتیک، خاک رسی، دی متیل فتالات، پاکسازی
  • نیلوفر پیشوایی، مرتضی جیریایی شراهی*، مسعود عامل سخی صفحات 85-96

    هنگام مواجهه با خاک های نامرغوب، به علت ایجاد مشکلات فنی و اقتصادی میتوان خصوصیات خاک را در محل بهسازی نمود. یکی از روش های متداول بهسازی، افزودن مواد تثبیت کننده به خاک است. در این پژوهش تثبیت کننده لیگنوسولفونات کلسیم و الیاف پلی اتیلن مورد مطالعه قرار گرفته تا امکان افزایش مقاومت فشاری و دوام در برابر چرخه های تر و خشک شدن خاک های رسی بررسی شوند. در تحقیق حاضر آزمایش های حدود اتربرگ، تراکم استاندارد و مقاومت تک محوری انجام شد. همچنین مدت زمان عمل آوری بهینه برای خاک تثبیت شده با لیگنوسولفونات کلسیم بدست آمد. آزمایش تاثیر چرخه های تر و خشک شدن بر وزن و مقاومت نمونه های تثبیت شده با لیگنوسولفونات انجام شد. نتایج نشان می-دهد که افزودن لیگنوسولفونات به خاک رس تغییری در دوام خاک در برابر تاثیر چرخه های تر و -خشک شدن ایجاد نمی کند. اما افزودن 4% الیاف پلی اتیلن به خاک، دوام نمونه ها را در برابر چرخه های تر و خشک شدن افزایش می دهد (به میزان 600 %). منظور از دوام عدم کاهش وزن و در نتیجه مقاومت به میزان قابل توجه در اثر تکرار تر وخشک شدن است. همچنین افزودن الیاف پلی اتیلن به عنوان مسلح کننده به خاک رس تثبیت شده با لیگنوسولفونات کلسیم، موجب کاهش از دست دادن جرم خاک در چرخه های تر و خشک شدن می شود (به میزان 70 %).

    کلیدواژگان: تثبیت، لیگنوسولفونات، پلی-اتیلن، چرخه تر-خشک
|
  • Elham Fijani *, Sahar Meysami, Morteza Mozafari Pages 1-17

    Groundwater resources are one of the main sources of freshwater supply, especially in arid and semi-arid areas. Estimating the amount of recharge is one of the most important problems in the sustainable management of groundwater resources and assessing the abstraction potential of the aquifer. In this research, first, the recharge potential in the Garmsar plain aquifer was obtained using six factors including slope, land use, geomorphology, lithology, drainage density, and line density, and then, to validate the resulting map, recharge was evaluated using the water table fluctuations and Piscopo methods. The results from the recharge potential map showed that its amount decreases from the alluvial fan in the north of the area to the margins. The amount of annual recharge of the aquifer varies from 1.95 mm in the south to 478 mm in the north of the area by the water level fluctuations method. The maps obtained from both methods showed the same trend in the area; the north of the aquifer area, which is located at the top of the Garmsar alluvial fan, has the highest amount of recharge, and the values decrease towards the south and the edge of the aquifer. The results obtained from the evaluation of the groundwater recharge value confirmed the potential map well.

    Keywords: groundwater recharge, water table fluctuations, Garmsar aquifer, recharge potential
  • MohammadAmin Barfehee, Mahda Mortazavi Zanjani *, Abbas Soroush Pages 19-34

    In this paper, the effect of reverse dip-slip fault movement on a tunnel, being perpendicular to the fault plane in plan view, is modeled numerically with finite-element software, Plaxis 3D and the effect of factors such as fault dip angle, soil type and tunnel’s depth on “fault rupture path”, “ground surface displacements” and “deformation and forces in the tunnel lining” is presented. The results indicate that the presence of tunnel gives rise to zones of stain localization in the soil underneath the tunnel and somewhat prevents the rupture zone to reach the ground surface on its top (centerline of the tunnel) whereas it causes relative uplift on the ground surface on both sides. Moreover, in deeper tunnels, the impact of faulting on lining forces is more pronounced. Furthermore, to reduce the influence of the outer boundaries, performing sensitive analysis, appropriate dimensions are recommended for modeling the interaction of fault and tunnel. It is shown that axial force, especially in mild fault dip angles, is very sensitive to model length while bending moment can be correctly estimated by typical modeling dimensions (i.e., model length 4-5 times the soil layer height).

    Keywords: fault rupture propagation, finite element numerical modeling, three-dimensional analysis, Tunnel, concrete lining
  • Hassan Khaksar *, Seyed Ahmad Almasi, Amir Golroo, MohammadMehdi Khabiri, Hossein Bahmani Pages 35-50

    The quality of traffic flow is one of the main characteristics of the transportation network, which is widely used in issues related to urban planning, route prioritization, reducing traffic congestion and travel time; Therefore, estimating the volume of traffic and predicting it in the future is one of the important issues for transportation planners. The problem of prediction requires modeling and determining the variables affecting changes in a particular phenomenon. In this research, travel demand is predicted using time series methods. The data required for this research have been prepared from the Roads and Transportation Organization. In this study, in order to build a model, two autoregressive processes and moving average have been used. Using the above methods, the amount of demand in the coming years up to the horizon of 1404 on the Qom-Tehran freeway is predicted. The results of the study showed that among the self-correlated and moving average models and the combination of two models, namely the self-correlated moving average, the third model has a more acceptable accuracy. The parameters of this model (4,5) ARMA were obtained. Also, the validity of the constructed model, based on the average value of absolute error percentage, was 0.047, R and R2 values were calculated 0.94 and 0.89, respectively, which shows that the model has acceptable accuracy.

    Keywords: Travel Demand, Time Series, Box-Jenkins method, Prediction model
  • Seyed sajad Rezaeinasab, Abbasali Tayefi Nasrabadi *, Somayeh Asadi, Seiyed Ali Haj Seiyed Taghia Pages 51-68

    Due to technological improvement and the development of photovoltaic (PV) systems, the application of PV installation for net-zero energy buildings (NZEBs) is promising. However, to achieve more reliable results, precise energy analysis is necessary to take into consideration both the urban plans restrictions and the climatic conditions of renewable energy resources and building energy consumption. This study aims to define the most favorable configuration of building components and PV installation to meet NZEB requirements, considering urban development plans limits. First, a sensitivity analysis was performed to indicate the most influential variables that affect building energy demand and cost. Next, an optimization process was conducted to concurrently minimize the building energy consumption and capital cost. Besides, a different configuration for PV panel installation was used for quantifying the possibility of achieving NZEB. The results show that in a residential 3-story building the optimized configuration of the building envelope and systems can reduce electricity consumption by 20%. The rooftop PV account for 87.2% and PV installation on the southern façade contributed to 12.8% of total electricity generation. PV installation on the south façade and roof covers 88.2% of the building's electricity demand.

    Keywords: Net-zero energy buildings, Photovoltaic, urban planning requirements, sensitivity analysis, Optimization
  • Ali Raeesi Estabragh *, Hesam Fathali, Keramatoallah Rezaee Tireh Shabankareh, Hoorfar Abdolhossein Pages 69-84
    In this research work, the remediation of a clay soil contaminated with dimethyl phthalate ‎was ‎studied by using electrokinetic method. Contaminated soil was made with the ratio ‎of 0.04 mg/g. ‎Non-ionic (Tween 80) surfactant and solution of 0.1 M NaOH were ‎used as anolyte. A reference ‎test was also considered with distilled water as ‎anolyte and catholyte. pH and EC and volume of ‎flow out fluid were measured ‎during the tests in both electrode reservoirs. At the end of each test ‎the shear ‎strength, pH, EC and degree of remediation of soil was measured at different ‎distance ‎from anode. The removal of contaminated was measure by a GC (Gas ‎Chromatography) apparatus. ‎The results showed that the amount of flow out fluid ‎for NaOH was nearly 20% more than the ‎solution of Tween 80 and distilled water. The ‎results also indicated that the strength of soil for ‎different solution is increased ‎by increasing the distance from anode. The value of it around the ‎cathode for ‎solution of NaOH was 14 kPa that was about 50 and 57% more than the distilled ‎water ‎and Tween 80. It was found that the degree of remediation at cathode is less than ‎anode. The ‎percentage of remediation for Tween 80 solution around the anode and ‎cathode were 53.88 and ‎‎16.5% respectively but for NaOH they changed to 50.82 and ‎‎23.26 near anode and cathode ‎reservoir. It was resulted that the effectiveness of NaOH ‎solution in remediation of soil was more ‎than the other used solutions.
    Keywords: Electrokinetic, Clay soil, Dimethyl phthalate, Remediation
  • Niloofar Pishvaei, Morteza Jiryaei Sharahi *, Masoud Amelsakhi Pages 85-96

    Stabilizing materials can be used as a soil improvement technique when dealing with inappropriate soils. This study investigates the effects of wetting and drying cycles on the clayey soil stabilized with Calcium Lignosulfonate and also polyethylene fibers. For this purpose, unconfined compression strength and durability of the prepared samples under wetting and drying cycles are investigated. Atterberg limit tests, standard compaction tests and unconfined compression tests have been performed on the prepared samples. Also, the optimum curing duration for soil stabilized with lignosulfonate is investigated. The results show that lignosulfonate-stabilized clay was not sufficiently durable against wet and dry cycles. Based on this result, the stabilization of clay with lignosulfonate stabilizer has a great weakness that is the main drawback to the use of this stabilizer. Addition of 4% polyethylene fibers increases the durability of stabilized samples up to 600% against wet and dry cycles. Also, adding polyethylene fibers to stabilized clay soil with lignosulfonate reduces the weight loss of the materials (70%).

    Keywords: Stabilization, Lignosulfonate, Polyethylene, Wetting-drying cycle