نشریه زمین شناسی مهندسی

---

آزمایش نفوذسنجی دینامیکی یکی از آزمایش‌های مهم محلی در پژوهش‌های ژئوتکنیک است و در بسیاری موارد که عمق مورد نظر برای بررسی لایه‌های خاک خیلی زیاد نباشد، استفاده می‌شود. در کشور ما چند سالی است که این آزمایش به‌طور گسترده‌ای ‌جای‌گزین آزمایش نفوذ استاندارد شده است. در این مقاله ضمن ارائه تجربه‌های در ارتباط با به‌کارگیری انواع نفوذسنج‌های دینامیکی و بیان ایرادها و خطاهایی که در استفاده از این آزمایش رخ می‌دهد سعی می‌شود دقت این آزمایش در خاک‌های ریزدانه بررسی شود. مهم‌ترین نوآوری و دست‌آورد این تحقیق ارائه روابط تجربی جدیدی بین پارامترهای مقاومت دینامیکی مخروط با مقاومت برشی زهکشی نشده و هم‌چنین با درصد تراکم در خاک‌های ریزدانه است. در نهایت امیدواریم نتایج این تحقیق منجر به اصلاح ایرادهای موجود در استفاده از این آزمایش و توسعۀ بیش‌تر آن در شناسایی محلی خاک‌های ریزدانه شود. 

---

در این پژوهش با استفاده از روش اجزاء محدود و به‌کارگیری نرم­افزار ABAQUS/CAE V۶.۱۳-۱ رفتار شمع­های متصل و غیرمتصل به کلاهک بررسی شده است و شرایط تنش، نشست و بار در خاک و شمع با یک‌دیگر مقایسه شده است. در حالت معمول استفاده از شمع ضمن کاهش مقدار بار انتقالی به خاک سطحی، منجر به کاهش نشست می­شود. در حالی که در شمع­های متصل به کلاهک در صورت وارد کردن یک لایه تغییرشکل‌پذیر بین دال و سرشمع توزیع فشار یک‌نواخت‌تری در قسمت زیرین دال ایجاد می­شود و عکس العمل­های تکیه­گاهی بین دال و سرشمع کاهش می­یابند. در این بررسی با لحاظ کردن خاک زیرین و لایه میانی به‌ترتیب از نوع ماسه و ماسه سیلیسی وضعیت نشست و تنش در خاک و مقدار بار شمع در حالت­های تک و گروه شمع، در دو حالت متصل و غیرمتصل به کلاهک بحث و بررسی شده است. نتایج نشان می­دهد با افزایش تعداد شمع، کاهش نشست در حالت متصل بیش‌تر از حالت غیرمتصل است. هم‌چنین اصطکاک جداری منفی در شمع­های غیرمتصل بر خلاف شمع­های متصل که در تمام طول شمع وجود دارد، در قسمتی از میانه طول شمع ایجاد می‌شود که دلیل آن نابرابر بودن نشست دال، شمع و خاک سطحی است. نیروی سرشمع­ها نیز در حالت متصل بیش‌تر از حالت غیرمتصل است که نشان‌دهندۀ تأثیر مثبت اجرای لایۀ میانی در کاهش بار و مقطع طراحی کوچک‌تر برای شمع است. به‌طورکلی نتایج بررسی­ها نشان می­دهد عملکرد شمع­های غیرمتصل به کلاهک از نظر نشست و باریری بهتر از نوع شمع­های متصل است. هم‌چنین در این تحقیق بررسی پارامتری در سیستم شمع غیرمتصل برای بهینه‌یابی ابعادی انجام شد که در نتیجه آن ضخامت ۱ متر برای لایه میانی، ضخامت ۶/۱ متر برای دال و قطر ۵/۰ متر و طول ۱۹ متر برای شمع به‌صورت بهینه به‌دست آمد.
 

---

در بسیاری از مناطق در سراسر جهان پیدایش روش‌های جدید و سازگار با محیط‌زیست برای به‌سازی خاک‌ها در حال افزایش است. استفاده ‌از سیمانتاسیون زیستی به‌وسیلۀ رسوب میکروبی کربنات‌کلسیم (MICP) برای بهبود خصوصیات مکانیکی خاک‌های ضعیف، روشی ‌است که از طریق هیدرولیز اوره به‌وسیلۀ باکتری حاوی آنزیم اوره‌آز و در حضور یون‌های کلسیم محلول منجر به ‌ترسیب ‌کربنات‌کلسیم بین دانه‌های خاک و درنتیجه اتصال بین آن‌ها می‌شود. در این پژوهش با به‌سازی خاک ماسه انزلی (با ریزدانه بسیار اندک و کم‌تر از یک درصد) و مخلوط‌های جداگانه آن با یک نوع خاک ریزدانه چسبنده و یک نوع خاک ریزدانه غیرچسبنده در درصد وزنی 30 به‌روش MICP و با استفاده ‌از آزمایش برش مستقیم کوچک مقیاس (6×6) برای ارزیابی پارامترهای مقاومتی خاک، به بررسی تأثیر افزایش ریزدانه‌ها بر روند‌ به‌سازی خاک ماسه انزلی پرداختیم. متوسط تنش برشی حداکثر نمونه‌های به‌سازی‌شده حاصل از تنش‌های قائم 50، 100 و 150 کیلوپاسکال نشان می‌دهد که افزایش ریزدانه چسبنده سبب کاهش مقاومت برشی متوسط نمونه به‌سازی‌شده به‌میزان 9/11 درصد در مقایسه با ماسه انزلی شده ‌است، درحالی‌که با افزایش ریزدانه غیرچسبنده مقاومت برشی متوسط نمونه به‌سازی‌شده نسبت‌به ماسه انزلی 8/20 درصد افزایش یافته ‌است. در آنالیزهای SEM و EDX که از نمونه خاک ماسه انزلی در شرایط قبل و بعد از به‌سازی گرفته‌ شده است، وجود عناصر تشکیل‌دهندۀ رسوب کربنات‌کلسیم در نمونه به‌سازی‌شده تأیید شده و هم‌چنین توزیع مناسب آن در بین دانه‌های خاک مشاهده شده‌است

---

جابه‌جایی زمین ناشی از حفاری در محدودۀ شهری، همواره با چالش‌های جدی از دیدگاه ژئوتکنیکی و سازه‌ای مواجه بوده است. در این زمینه آسیب دیدگی ساختمان‌ها و تأسیسات مجاور گود به‌دلیل تجاوز مقادیر تغییر شکل زمین از محدوده مجاز، خسارات جبران ناپذیری را به‌همراه دارد. بنابراین پیش‌بینی حرکت زمین مجاور گود در طراحی‌ها اهمیت ویژه‌ای دارد و طراحی سیستم مهاری گود، کنترل تغییرشکل جانبی دیوارۀ گود و نشست سطح زمین  امری اجتناب‌ناپذیر است. این پژوهش، به بررسی پایدارسازی گود از دیدگاه تغییرشکل با استفاده از سازۀ اصلی به‌روش ساخت از بالا و بر اساس پروژه‌ای واقعی می‌پردازد. برای این منظور، مراحل اجرا در روش ساخت از بالا به‌صورت مقطعی و با استفاده از دوربین توتال استیشن مورد پایش قرار گرفته و داده‌های حاصل از ابزارسنجی گود، بر اساس روش‌های آماری تحلیل شده است. در این رابطه مدل‌سازی مراحل مختلف پایدارسازی گود با استفاده از نرم‌افزار المان محدود آباکوس^[1] انجام شده و به‌منظور صحت سنجی و پیش‌بینی روند تغییرشکل‌ها، کالیبراسیون مدل عددی بر اساس نتایج حاصل از پایش‌های میدانی صورت پذیرفته است. در ادامه پارامترهای مختلف سیستم مهاری به‌منظور بررسی عملکردی، متغیر در نظر گرفته شده و در نهایت با استفاده از 160 مدل عددی، امکان تخمین سختی مورد نیاز سیستم مهاری با توجه به تغییرشکل مجاز، در 4 ساختگاه مختلف و در قالب روابط نمایی ارائه می‌شود.

---

خاک مارن، خاکی مساله‌دار است که در بسیاری از مناطق ایران به خصوص شهر قم گستردگی قابل توجهی دارد. به منظور ساخت و ساز بر روی خاک های مارن، لازم است تا قبل از ساخت، بهسازی این خاک‌ها با روش‌های موجود انجام شود. امروزه یکی از روش‌های رایجی که به منظور بهسازی خاک‌های مارنی مورد توجه قرار گرفته است، بهسازی با افزودنی‌های مختلف است. در این مقاله اثر متقابل سیمان و سرباره مس بر پارامتر‌های ژئوتکنیکی خاک مارن شهر قم مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله، از سیمان پرتلند تیپ دو و سرباره مس مصرفی از کارخانه ذوب مس تهران به عنوان تثبیت‌کننده خاک مارن استفاده شده است. نمونه‌ها با استفاده از منحنی تراکم در درصد تراکم‌های 95 و 90 درصد و با رطوبت‌های سمت خشک و سمت تر منحنی تراکم ساخته شده و افزودنی‌ها به میزان 5 و 10 درصد وزن خشک خاک با نسبت آب به افزودنی 44 درصد به آن اضافه شده‌اند و نمونه ها در دو زمان عمل‌آوری 7 و 28 روز تحت آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری قرار گرفته‌اند. همچنین درادامه به منظور بررسی و تحلیل ریز‌ساختاری نمونه‌های بهسازی شده با سیمان و سرباره مس، نمونه‌ها با استفاده از آزمایش‌های XRD و SEM مورد تحلیل قرار گرفته‌اند. نتایج بدست آمده از آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری نشان می‌دهد که افزودن سیمان به تنهایی باعث افزایش مقاومت فشاری خاک می‌شود اما افزودن سرباره مس به تنهایی تغییر چندانی در مقاومت فشاری خاک به همراه ندارد. این در حالیست که با افزودن پنج درصد سیمان، با افزایش مقدار سرباره‌ی مس، مقاومت نمونه‌ها کاهش خواهد یافت، اما با اضافه کردن 10 درصد سیمان، افزایش مقدار سرباره‌ی مس منجر به افزایش مقاومت نمونه‌ها خواهد شد. نتایج بدست آمده از آزمایش های XRD و SEM نشان می‌دهد که با افزودن سیمان و سرباره مس به خاک مارن، اندازه ذرات افزایش می‌یابد و ساختار متراکم در خاک تثبیت شده ایجاد می‌شود که البته افزایش اندازه ذرات در درصد‌های مختلف سیمان و سرباره مس، تفاوت چندانی با یکدیگر ندارد. حد روانی نمونه‌ها نیز با افزایش درصد سیمان افزایش یافته و افزایش درصد سرباره مس باعث کاهش حد روانی می‌شود.