فهرست مطالب

مجله زمین شناسی مهندسی
سال شانزدهم شماره 4 (زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/01/22
  • تعداد عناوین: 5
|
  • معصومه نیکبخت*، محمد نخعی، عطا شاکری، وهاب امیری صفحات 1-36

    در این مطالعه، وضعیت هیدروشیمیایی و کیفیت منابع آب زیرزمینی آبخوان ساحلی زرآباد در جنوب شرق ایران مورد بررسی قرار گرفته است. فراوانی کاتیون ها و آنیون ها به ترتیب +Na+>Ca2+>Mg2+>K و -Cl->SO42->HCO3 است. متوسط غلظت EC و TDS به ترتیب بین 922 تا 7140 µS/cm و  545 تا 6426 mg/L است. تیپ آب اکثر نمونه ها Na-Cl (78 درصد) است و دومین تیپ غالب نیز Ca-Mg-Cl (22 درصد) است. تیپ آب، شاخص Chloro-alkaline، نسبت های یونی و موقعیت نمونه ها بر روی نمودار گیبس نشان می دهد که تبادل کاتیونی (مستقیم و معکوس)، هوازدگی سیلیکات ها، تبخیری ها و نفوذ آب شور فرایندهای اصلی کنترل کننده شیمی آب زیرزمینی هستند. نسبت های یونی -SO42-/Cl-، B/Cl- و Na+/Cl نشان می دهد که نفوذ آب شور با فاصله گرفتن از رودخانه رابچ بویژه در قسمت های شمال غربی و جنوب شرقی افزایش می یابد. این می تواند منجر به کاهش کیفیت منابع آب شود. علاوه بر این کیفیت آب برای مصارف کشاورزی بر اساس برخی شاخص ها مانندEC ، درصد سدیم  (Na%)، نسبت جذب سدیم (SAR)، کربنات سدیم باقیمانده (RSC)، نسبت جذب منیزیم (MAR)، شاخص نفوذ پذیری (PI)، نسبت کلی (KR)، نمودار USSL و Wilcox مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که حدود 60 درصد نمونه ها دارای کیفیت نامناسب برای آبیاری و در قسمت شمال غربی و جنوب شرقی دشت واقع شدند. حدود 40 درصد نمونه ها نیز دارای کیفیت مناسب برای آبیاری و در مجاورت رودخانه رابچ واقع شده است.

    کلیدواژگان: کیفیت آب زیرزمینی، نسبت یونی، شوری، آبخوان ساحلی، آبیاری
  • نجمه محمدی، گیتی فرقانی تهرانی*، افشین قشلاقی صفحات 37-63

    زهاب اسیدی معدن یکی از مهم ترین مشکلات زیست محیطی مرتبط با معدنکاری و از مهم ترین منابع آلوده کننده محیط زیست می باشد که بر اثر اکسایش کانی های سولفیدی به ویژه پیریت تولید می شود. در این پژوهش، پتانسیل تولید اسید باطله های کارخانه زغال شویی مهماندوست واقع در شمال شرق دامغان مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور، مطالعات کانی شناسی، ژئوشیمیایی و آزمون های استاتیک بر روی 7 نمونه معرف انجام شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که باطله های زغال شویی نسبت به عناصر مس و منگنز بدون غنی شدگی، نسبت به نیکل و کبالت دارای غنی شدگی متوسط، نسبت به کروم، روی و آنتیموان دارای غنی شدگی قابل ملاحظه، نسبت به کادمیم و آرسنیک و سرب دارای غنی شدگی شدید و نسبت به سرب و مولیبدن دارای غنی شدگی بسیار شدید هستند. کانی های موجود در باطله ها شامل کوارتز، موسکویت، کلینوکلر، کائولینیت، ایلیت، مونت موریلونیت، کلسیت و پیریت می باشد. در بیشتر باطله های مورد مطالعه، pH  گل اشباع کمتر از 3 و هدایت الکتریکی گل اشباع بیشتر از 2000 میکروموس بر سانتی متر می باشد و پتانسیل خنثی سازی خالص (NNP) کمتر از 20- است. همچنین در بیشتر نمونه ها پتانسیل تولید اسید خالص (NAPP) مثبت است و نسبت پتانسیل خنثی سازی (NPR) کمتر از 1 می باشد. pH تشکیل اسید خالص (NAG pH) این نمونه ها کمتر از 5/4 و نسبت ظرفیت خنثی سازی اسید به حداکثر پتانسیل تولید اسید (ANC/MPA) کمتر از 1 است. با توجه به نتایج آزمون های استاتیک، احتمال تولید زهاب اسیدی توسط باطله های مورد مطالعه وجود دارد، بنابراین اعمال تمهیدات مدیریتی به منظور کنترل تولید اسید در منطقه ضروری است.

    کلیدواژگان: آلودگی، باطله زغال شویی، زهاب اسیدی معدن، مهماندوست
  • داود فریدونی*، سید ساجدالدین موسوی، اسماعیل نجفی، غلامرضا خانلری صفحات 64-91

    بررسی و شناخت ویژگی های هیدروژئومورفولوژی لازمه شناخت رفتار رودخانه و فرآیندهای فعال در آن است. این موضوع، علاوه بر شناخت وضعیت فرسایش و رسوب زایی و تغییر مسیر رودخانه، به ساخت صحیح سازه های مهندسی و فعالیت های انسانی در حوضه آبریز رودخانه کمک می کند. رودخانه گیان با میانگین دبی سالیانه 3/2 متر مکعب در ثانیه، یکی از سرشاخه های رودخانه گاماسیاب در استان همدان است. از نظر زمین شناسی و هیدروژئومورفولوژی، رودخانه گیان یک رودخانه کوچک است که با ساختارهای زمین شناسی منطقه کاملا دارای انطباق است. محاسبه ضریب سینوسی مشخص ساخت که این رودخانه یک رودخانه مئاندری است که طول موج، دامنه نوسان و پهنای کمربند مئاندرها در بخش کوهستانی آن کمتر از محدوده دشت است. شیب بستر این رودخانه نسبتا کم است و در قسمت های مختلف خود در رده رودخانه های فرسایشی و رسوب گذار طبقه بندی می شود. رودخانه گیان در بخش کوهستانی دارای بستر سنگی و در محدوده دشت دارای بستر آبرفتی است. حوضه آبریز رودخانه گیان در رده حوضه های آبریز کوچک مساحت قرار می گیرد و بر اساس مقدار ضریب گراولیوس، شکل آن تقریبا کشیده است. ارتفاع حوضه آبریز رودخانه گیان بین 1455 و 2700 با متوسط وزنی برابر 20/1715 متر از سطح دریا است و با افزایش ارتفاع توزیع مساحت آن کاهش می یابد. زمان تمرکز حوضه آبریز برابر 204/4 ساعت تعیین گردید. استفاده از داده ها و نتایج حاصل از انجام این پژوهش می تواند در برنامه ریزی کاربری اراضی، کاربردهای مهندسی و اجرایی جهت پیش بینی تغییرات رودخانه و محافظت از سازه های مهندسی مانند جاده، پل، سازه های ساحلی و راه آهن، حفاظت زمین های کشاورزی منطقه و توسعه گردشگری موثر باشد.

    کلیدواژگان: حوضه آبریز، زمین شناسی، هیدروژئومورفولوژی، فیزیوگرافی، رودخانه گیان
  • آیلار حسنیه، روزبه دبیری*، علیرضا علیزاده مجدی، الناز صباغ صفحات 92-115

    خاک های لای دار شور که دارای سدیم هستند یک نوع دیگر از خاک های مسئله دار می باشند. زمانی که این نوع خاک تحت تاثیر آب قرار بگیرد می تواند دچار تورم و واگرایی شده و در نتیجه آن نشست و تغییر شکل به وقوع بپیوندد. با توجه به اینکه بخش وسیعی از حوضه آبریز دریاچه ارومیه و دشت تبریز را خاک های ریزدانه شور سدیمی فراگرفته است. بنابراین، بررسی و تثبیت خاک مسئله دار شور سدیمی موجود در منطقه با کمک فرآیند ژئوپلیمریزاسیون از اهداف اصلی تحقیق حاضر می باشد. بدین منظور، از ماده پومیس که دارای خاصیت پوزولانی است با درصدهای وزنی 3، 5 و 7 به طور جداگانه به همراه محلول هیدروکسید کلسیم به عنوان کاتالیزور با درصد 2، 5 و 7 با خاک مورد مطالعه مخلوط گردیدند. سپس نمونه های ساخته شده به مدت یک روز عمل آوری شدند. جهت ارزیابی رفتار ژئوتکنیکی خاک تثبیت شده آزمون های آزمایشگاهی تراکم استاندارد، مقاومت فشاری تک محوری، برش مستقیم و تحکیم انجام گرفته است. نتایج بدست آمده از تحقیق حاضر نشان می دهد، ترکیب 3 % پومیس به همراه 2 % هیدروکسید کلسیم پس از یک روز عمل آوری مقاومت فشاری تک محوری را در لحظه گسیختگی نمونه تثبیت شده را به میزان 32/1 برابر افزایش داده است. همچنین ترکیب 7 % پومیس به همراه 2 % هیدروکسید کلسیم مقدار زاویه اصطکاک داخلی 20 برابر بهبود داده است. در انتها، ترکیب 7 درصد پومیس به همراه 2 درصد هیدروکسید کلسیم مقدار تورم آزاد را به مقدار 86 درصد کاسته است.

    کلیدواژگان: خاک ریزدانه، لای، شور، سدیم، پومیس، تثبیت
  • علی نیساری تبریزی*، حسین سرباز صفحات 116-148

    طی سال های اخیر در فعالیت های ژئوتکنیکی بالاخص بهسازی خاک کاربرد میکروارگانیسم ها و بایو پلیمر های دوست دار محیط زیست به جهت کاهش اثرات زیان بار زیست محیطی ناشی از استفاده از مواد سنتی و صنعتی از جمله سیمان بسیار مورد توجه قرار گرفته است. لذا بررسی تاثیرات بایوپلیمرهای دوست دار محیط زیست از جنبه های مختلف از جمله مسائل زیست محیطی ، فرسایش خاک و عوامل موثر بر پارامترهای ژئوتکنیکی نهشته های مختلف ضروری به نظر می رسد هدف این مقاله، مروری است بر مطالعات انجام شده در مورد استفاده از صمغ گوار به عنوان افزودنی سبز از منظر محیط زیست و عوامل موثر بر پارامترهای مکانیکی خاک های عمل آوری شده با این بایوپلیمر. در این پژوهش مزایا، معایب تاثیر صمغ گوار از جنبه زیست محیطی و همچنین تاثیرات این افزودنی با خاک های مختلف مورد بحث قرار می گیرد. پارامترهای ژئوتکنیکی از جمله مقاومت فشاری محصور نشده، مقاومت برشی، مقاومت در برابر فرسایش و همچنین دوام خاک های عمل آوری شده با صمغ گوار مورد ارزیابی قرار می گیرند. در ادامه پارامترهای تاثیرپذیر صمغ گوار در مواجه با میزان غلظت بایو پلیمرگوارگام، شرایط رطوبت، دما و زمان عمل آوری مورد بحث قرار گرفته است. در پایان فرصت های بالقوه برای استفاده از صمغ گوار در مهندسی ژئوتکنیک و چالش های در رابطه با آن نیز ارائه شده است.

    کلیدواژگان: خاک عمل آوری شده، تاثیرات زیست محیطی، خواص ژئوتکنیکی، اندرکنش خاک و بایوپلیمر زیستی، گوارگام
|
  • Masoumeh Nikbakht*, Mohammad Nakhaei, Ata Shakeri, Vahab Amiri Pages 1-36

    In this study, the hydrogeochemical and qualitative status of groundwater resources of the Zarabad coastal aquifer in southeast Iran has been investigated. The decreasing order of cations and anions is Na+>Ca2+>Mg2+>K+ and Cl->SO42->HCO3-, respectively. The two most water type are Na-Cl (78%) and Ca-Mg-Cl (22%). The water type, chlorine-alkalinity index, ion ratios, and position of the samples on the Gibbs diagram show that cation exchange (direct and reverse), weathering of silicates and evaporites, and seawater intrusion are the main controlling processes of water chemistry. The ionic ratios of SO42-/Cl-, B/Cl-, and Na+/Cl- indicate that saltwater infiltration increases as the distance from the Rabach River increases, particularly in the northwest and southeast regions. This can lead to a decrease in the quality of water resources. Moreover, the water quality for agricultural use is assessed based on some indices, including electrical conductivity (EC), sodium percentage (Na%), sodium absorption ratio (SAR), residual sodium carbonate (RSC), magnesium absorption ratio (MAR), permeability index (PI), Kelly’s ratio (KR), and USSL and Wilcox diagrams. The results showed that about 60% of the samples had unsuitable quality for irrigation. These samples were located in the northwestern and southeastern parts of the plain. About 40% of the samples have suitable quality for irrigation and are located in the vicinity of the Rabach River.

    Keywords: Groundwater quality, Ionic ratios, Salinization, Coastal aquifer, Irrigation
  • Najmeh Mohammadi, Giti Forghani Tehrani*, Afshin Qishlaqi Pages 37-63

    Acid mine drainage (AMD) as the most important environmental issue in mining sites is considered a significant source of environmental pollution.  AMD is typically produced by the oxidation of sulphide minerals, especially pyrite. The present study aims to investigate the acid production potential of the wastes of Mehmandoost coal washing plant located in NE Damghan. For this purpose, mineralogical, geochemical, and statistic tests were carried out on 7 representative coal washing waste samples. The obtained results show that although coal washing wastes are not enriched in Cu and Mn, they are moderately enriched in Ni and Co, significantly enriched in Cr, Sb and Zn, strongly enriched in Cd and As, and extremely enriched in Pb and Mo. The main mineral phases presented in the studied samples include quartz, muscovite, clinochlore, kaolinite, illite, montmorillonite, calcite and pyrite. In most of the studied samples, the pH and electrical conductivity (EC) of the saturated paste is <3 and > 2000 μm/cm, respectively. Moreover, in most samples the Net Neutralization Potential (NNP) is < -20. Also, in most of the samples, the Net Acid Production Potential (NAPP) is positive and the Neutralization Potential ratio (NPR) is < 3. The pH of Net Acid Formation (NAG pH) of these samples is < 4.5 and the ratio of Acid Neutralization Capacity to Maximum Acid Potential Acidity (ANC/MPA) is < 1. According to the results of static tests, there is a possibility of production of acidic drainage by the studied samples, therefore, taking suitable management measures to control acid production in the area is of crucial importance.

    Keywords: Acid Mine Drainage, Coal Washing Waste, Mehmandoost Plant, Pollution
  • Davood Fereidooni*, Sajeddin Mousavi, Esmaeil Najafi, GholamReza Khanlari Pages 64-91

    Assessing and understanding the hydromorphological characteristics are necessary to understand the behavior of a river and its active processes. This is useful for understanding the erosion and sedimentation regime and changing the river path, for making correct engineering and human activities in the river's catchment area. The Gian River, with an average annual discharge of 2.3 m3/s, is one of the tributaries of the Gamasiab River in the Hamedan province. From a geological and hydrogeomorphological point of view, the Gian is a small river. It is fully compatible with the geological structures of the region. The calculation of the sinusoidal coefficient has shown that this river is a meandering river whose wavelength, the amplitude of the oscillation and the width of the meander belt are smaller in the mountainous area than in the plain area The gradient of the river bed is relatively low and it is classified as an erosion and sedimentation river in its different sections. The Gian River has a rocky bed in the mountainous part and an alluvial bed in the plain. The Gian River has a small catchment area, and, according to theGravelius' coefficient, its shape is almost elongated. The catchment elevation of the Gian River is between 1455 and 2700 with a weighted average of 1715.20 m.a.s.l. and its area decreases with the increase in the elevation. The concentration time of the catchment is 4.204 hours. The application of the data and results of the research can be very effective in land use planning, engineering and executive applications to predict river changes and protect engineering structures such as roads, bridges, coastal structures and railways, protect agricultural lands in the region and develop tourism.

    Keywords: Catchment, Geology, Hydrogeomorphology, Physiography, Gian River
  • Aylar Hosniyeh, Rouzbeh Dabiri*, Alireza Alizadeh Majdi, Elnaz Sabbagh Pages 92-115

    Silty soils containing sodium content, known as salty silty soils, are classified as another type of problematic soil. When this type of soil comes into contact with water, it can swell and diverge, leading to settlement and deformation. Considering that a significant part of the Urmia Lake basin and the Tabriz plain consists of sodium-rich fine soils, the aim of the project is to improve the quality of the soils. Therefore, one of the main objectives of this study is to assess the sediments within the lake bed in order to reduce erosion and to evaluate the possibility of improving and stabilizing the sodium saline silty soils in the area using the geopolymerization technique. To achieve this, pumice material with pozzolanic properties was separately mixed with the soil under investigation at weight percentages of 3%, 5% and 7%, together with a calcium hydroxide solution as a catalyst at concentrations of 2%, 5% and 7%. The samples were then cured for one day. Laboratory tests, including compaction, uniaxial compressive strength, direct shear, and consolidation, were carried out to evaluate the geotechnical behavior of the improved soil. The results obtained indicate that the combination of 3% pumice with 2% calcium hydroxide increased the uniaxial compressive strength of the stabilized sample by 1.32 times after one day of curing. In addition, the mixture of 7% pumice with 2% calcium hydroxide significantly improved the internal friction angle by 20 times. Finally, the combination of 7% pumice with 2% calcium hydroxide reduced the value of free swelling potential by up to 86%.

    Keywords: Fine soil, Silt, Saline, Sodium, Pumice, Improvement
  • Ali Neysari Tabrizi*, Hossein Sarbaz Pages 116-148

    In recent years, the use of environmentally friendly microorganisms and biopolymers in geotechnical activities, especially in soil improvement, has received much attention. This is in order to reduce the harmful environmental effects caused by the use of traditional and industrial materials, including cement. Therefore, it seems to be necessary to study the effects of environmentally friendly biopolymers from different points of view, including environmental issues, soil erosion and the factors that influence the geotechnical parameters of the different deposits. The purpose of this article is to review the studies carried out on the use of guar gum. As a green additive from an environmental point of view and the factors that influence the mechanical parameters of soils treated with this biopolymer. The advantages and disadvantages of guar gum from an environmental point of view, as well as the effects of this additive on different soils, are the subject of discussion. Geotechnical parameters such as the unconfined compressive strength, the shear strength, the erosion resistance and the durability of the soils treated with guar gum will be evaluated. The influence of the guar gum parameters in relation to the concentration of the biopolymer guar gum, the moisture conditions, the temperature and the processing time will then be discussed. Finally, the potential opportunities and challenges for the use of guar gum in the geotechnical field will be presented.

    Keywords: Treated soil, environmental effects, geotechnical properties, interaction soil, biological biopolymer, Guar gum