نشریه زمین شناسی مهندسی

رخداد زلزله در مناطق زلزله‌خیز به‌صورت اتفاق تنها نیست، بلکه در اغلب موارد زلزله به‌صورت زنجیره‌ای از حرکات زمین با شدت‌های متفاوت و به‌صورت پی‌در‌پی در منطقه رخ می‌دهد. این سلسله زلزله‌ها اغلب به زلزله‌های پی‌در‌پی اصلی و پس‌لرزه‌ها یا زلزله‌های تکراری تعبیر می‌شود. در این پژوهش رفتار لرزه‌ای قاب بتن مسلح تحت اثر زلزله‌های متوالی با شدت‌های مختلف حداکثر شتاب پس‌لرزه به زلزله اصلی ارزیابی می‌شود. در پژوهش حاضر تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی روی قاب بتن مسلح تحت اثر زلزله‌ اصلی و زلزله‌ها متوالی اجرا شده است. به‌منظور بررسی پاسخ لرزه‌ای قاب تحت اثر زلزله‌های متوالی از پارامتر جابه‌جایی نسبی ماندگار طبقات استفاده شده است. نتایج این تحقیق برای قاب بررسی شده نشان می‌دهد که، جابه‌جایی نسبی ماندگار طبقات به‌شدت حداکثر شتاب پس‌لرزه به زلزله اصلی وابسته است و با افزایش شدت پس‌لرزه این پارامتر افزایش می‌یابد. از طرفی رشد پاسخ ماندگار طبقات تحت اثر پس‌لرزه نسبت به زلزله اصلی در طبقات بالا محسوس‌تر بوده است.

سازه‌های فولادی باید از طریق اتصالات کارآمد با ظرفیت‌های (اتلاف) انرژی مشخص به‌منظور مقاومت در برابر زلزله القاء شده به‌وسیلۀ حرکت‌های زمین متصل شوند. قبل از زلزله‌های نورتریج (1994) و کوبه (1995) طراحان و هم‌چنین آئین‌نامه‌ها در آن زمان، تمایل به استفاده از اتصالات جوشی داشتند که برای نیروهای ناشی از (حالت‌های) مختلف زلزله طراحی می‌شدند. مدل‌‌های اتصالات نیم صلب اساساً، نشان‌دهنده روابط، نوع پیچشی- خمشی هستند. آن‌ها منحنی‌های ساده‌ای هستند که شامل داده‌های آزمایشگاهی قابل‌دسترس است و برای نشان دادن اثر اتصالات در قاب‌های فولادی استفاده می‌شوند. با این ‌وجود، کمبود دانش در داده‌های تجربی با پارامترهای مختلف، اجازه نمی‌دهد که محققان توابع پیچشی- خمشی را برای هر مجموعه و نوع اتصالات مختلف توصیف کنند. به‌منظور افزایش قدرت محاسباتی در دهۀ گذشته، برنامه‌های (روش‌های) المان محدود برای به‌دست آوردن نمودارهای (منحنی‌های) خمش- پیچش که اثر غیرخطی در پاسخ اتصالات را بازتاب می‌دهند، استفاده شده است. با کمک روش‌های اجزا محدود، اثر پارامترهای مختلف روی رفتار اتصالات می‌تواند بررسی شود. در این پژوهش چندین اتصال نیمه صلب رایج مدل شده، خواص رفتاری آن­ها به‌صورت اجمالی بررسی‌شده و سپس با ارائه جزئیات مربوط به یک اتصال نیمه گیردار جدید، خواص رفتاری آن مانند سختی، ظرفیت نهایی و شکل­پذیری آن بررسی شده و با سایر اتصالات مدل شده مقایسه خواهد شد.

زلزله‌های گذشته نشان داده‌اند که بی­نظمی‌های توپوگرافی تأثیرات چشم‌گیری بر پاسخ لرزه‌ای ساختگاه داشته و با بزرگ‌نمایی پاسخ­ها سبب آسیب‌های شدیدی بر سازه‌ها شده است. تحقیقات صورت گرفته بر رفتار لرزه­ای توپوگرافی شیب نشان داده است که پاسخ دینامیکی سطح آزاد و سیستم خاک- سازه به‌شدت تحت تأثیر شکل توپوگرافی و ویژگی‌های خاک ساختگاه است. هم‌چنین زاویه و ارتفاع شیب، فرکانس تحریک ورودی، رفتار غیرخطی خاک و عمق سنگ بستر از دیگر پارامترهای مؤثر بر پاسخ کل سیستم است علاوه بر این پژوهش‌ها نشان داده­اند که حضور سازه در مجاورت شیب بر تغییر الگوی رفتار لرزه­ای این توپوگرافی بسیار مؤثر بوده است اما این بررسی‌ها بسیار محدود است از این رو، در این تحقیق به بررسی تأثیر حضور سازه در تغییر الگوی رفتار لرزه­ای توپوگرافی شیب می‌پردازیم. پارامترهای بررسی شده در این مقاله برای بررسی اندرکنش توپوگرافی- خاک-سازه، زاویۀ شیب و فرکانس­تحریک وروردی است که نتایج نشان می­دهند در حالت حضور سازه در مجاورت شیب به‌طورکلی در محل سازه شاهد افزایش پاسخ نسبت به میدان آزاد هستیم که به‌طور میانگین، مقدار شتاب افقی در محل سازه تقریباً 3/1 برابر شتاب در میدان آزاد است و هم‌چنین نتایج نشان می­دهد که حضور سازه در مجاورت شیب موجب انتقال حداکثر پاسخ به فاصله‌ای دورتر از محل سازه می­شود که به‌طور میانگین مقدار شتاب افقی در این نقطه نیز تقریباً 6/1 برابر شتاب در میدان آزاد است. لازم به ذکر است که نتایج ارائه شده در این مقاله برای یک نوع خاک با سختی متوسط که بر اساس آیینامه 2800 در ردۀ تیپ III قرار می­گیرد ارائه شده است.

    کوبش متوالی چکش شمع‌کوب بر سر شمع پیش ساخته برای نصب شمع در زمین را شمع‌کوبی ضربه‌ای می‌نامند. امروزه کاربرد وسیع روش شمع‌کوبی ضربه‌ای در اجرای پی‌های عمیق (شمع‌ها) غیرقابل انکار است؛ به‌طوری‌که در میان منابع تولید کننده ارتعاشات در زمین، شمع‌کوبی متداول‌ترین منبع تولید‌کننده ارتعاشات ساخت‌و‌ساز است. این ارتعاشات زمین در حین شمع‌کوبی مهم‌ترین عامل محدود‌کننده به‌کارگیری این روش است، از این رو، برای جلوگیری از خرابی سازه‌ای و حفظ آرامش ساکنین پیش‌بینی قابل قبول از دامنۀ ارتعاشات پیش از اجرای هر پروژه ضروری است. برای این منظور، بی‌تردید مدل‌سازی عددی سریع‌ترین، دقیق‌ترین و اقتصادی‌ترین گزینه است، اما تا به امروز مدل‌سازی روند صحیح نصب شمع یکی از مشکلات اصلی در مدل‌سازی عددی شمع‌کوبی بوده است. پژوهش حاضر تلاش دارد که با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود ABAQUS مدل‌سازی عددی عملیات شمع‌کوبی ضربه‌ای به‌طور موفقیت‌آمیز از سطح زمین تا عمق دلخواه بدون در نظرگیری فرضیات ساده‌کننده متداول محققان گذشته و با در نظرگیری جزئیات مشابه کارهای عملی، تطابق بهتر ارتعاشات نسبت به نتایج عددی گذشته با نتایج صحرایی بر حسب حداکثر سرعت ذره (PPV) نتیجه گردد.

افزایش روزافزون سرعت و جرم قطارها و وسایط نقلیه از یک سو و تمایل به ساخت سازه­های سبک‌تر و در نتیجه افزایش انعطاف‌پذیری سازه‌ها از سوی دیگر باعث می­شود تا خطاهای ناشی از به‌کار­گیری مدل نیروی متحرک در طراحی سازه­های پل، غیر‌قابل چشم‌پوشی باشد. در مقالۀ حاضر، رفتار دینامیکی پل­ها تحت اثر بار متحرک بررسی شده است. پل به‌صورت تیر اولر-برنولی دو سر مفصل مدل شده است از آن‌جا که در مدل کردن بار متحرک با استفاده از مدل نیروی متحرک از اینرسی جسم متحرک صرف نظر می­گردد، از این رو، این نوع مدل‌سازی در محدودۀ بسیار کوچکی از پارامتر­های مؤثر (سرعت، جرم) دارای اعتبار است. با لحاظ کردن نیروهای اندرکنشی بین بار متحرک و سازه تکیه‌گاهی، مدل جرم متحرک برای تعیین معادلات دینامیکی حاکم استفاده می‌شود. نتایج مدل‌سازی در این بررسی نشان می‌دهد تغییر مکان دینامیکی وسط دهانۀ تیر در مدل جرم متحرک با افزایش جرم و سرعت وسیلۀ نقلیه، نسبت به مدل نیروی متحرک اختلاف چشم‌گیری پیدا می‌کند. به‌طور مثال برای نسبت جرمی (جرم متحرک به جرم کل تیر)  برابر 15/0 و سرعت وسیله نقلیه برابر 8/0 سرعت مبنا (که به‌صورت طول تیر تقسیم بر پریود اول تیر تعریف می­شود)، اختلاف تغییر مکان دینامیکی حداکثر وسط دهانۀ تیر در دو مدل حدود 11 درصد است. 

در این پژوهش رفتار خستگی سنگ‌های تونالیت  تحت بارگذاری چرخه‌ای تک‌محوره بررسی شد. بدین‌منظور دو نوع بارگذاری نیرو کنترل و جابه‌جایی کنترل استفاده شد. آزمون‌های نیرو کنترل در ترازهای تنش متغییر و دامنۀ بارگذاری ثابت (82% مقاومت تک‌محوری) و فرکانس یک هرتز انجام شد. آزمون جابه‌جایی کنترل به‌صورت پله‌ای با افزایش دامنۀ بارگذاری انجام شد. نتایج آزمون‌های خستگی انجام شده توسط پارامترهای آسیب خستگی شامل کرنش بیشینه و کمینۀ محوری، کرنش بیشینه و کمینۀ جانبی، مدول­های مماسی و متقاطع، چقرمگی و انرژی وارفتگی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که این تیپ سنگی کاهش چشم‌گیری در مقاومت خود به‌دلیل آسیب خستگی نشان می‌دهد. از بین پارامترهای آسیب خستگی، پارامتر کرنش جانبی آسیب سه‌مرحله‌ای خستگی را به بهترین شکل نشان می‌دهد. این مطلب مؤید این نکته است که ترک‌های ایجاد شده در راستای بارگذاری جهت یافته­اند. هم‌چنین، آزمون­های جابه‌جایی کنترل نشان داد که رفتار این تیپ سنگی از نوع کرنش نرم‌شوندگی است.

ارائه یک مدل زمین‌شناسی، تخمین پارامترهای طراحی و انتخاب کلاس حفاری و نگهداری با حداقل کردن ریسک، تامین ایمنی و کاهش هزینه، چالش اصلی فرآیند ساخت تونل در زمین‌های نرم است. بنابراین انجام مطالعات کافی‌، تفسیر، تحلیل و پردازش این داده‌ها در یک مدل واحد با قابلیت به‌روز رسانی برای برنامه‌ریزی فرآیند ساخت یک تونل‌، از اهمیت به سزایی در موفقیت یک پروژه تونلزنی برخوردار است. بزرگراه حکیم یکی از بزرگراه‌های اصلی کلان شهر تهران به 9 طول کیلومتر‌ است که از محل اتصال بزرگراه رسالت و بزرگراه کردستان بعد از تونل رسالت آغاز می‌شود و در بزرگراه لشگری به پایان می‌رسد. غرب این بزرگراه از منطقه پارک جنگلی چیتگر عبور می‌کند. با توجه به محدودیت‌ها و الزامات زیست محیطی طرح، تونل دوقلو حکیم با سطح مقطع حفاری 186 مترمربع و طول کلی 3256 متر به روش تونلزنی جدید اتریشی در امتداد مسیر این بزرگراه در محدوده عبوری از پارک چیتگر در حال ساخت است. در فاز اولیه طراحی یک کلاس حفاری و نگهداری پیشنهاد شد. طی مراحل حفاری با استفاده از مشاهدات میدانی، نتایج رفتارنگاری و ابزاربندی و بررسی مدل‌های زمین‌شناسی، رفتار و طبقه‌بندی زمین مورد بررسی و بازبینی مجدد قرار گرفت و کلاس حفاری و نگهداری بهینه‌سازی شد. بهینه‌سازی طرح باعث شد که در هزینه‌های ساخت حدود 10 درصد صرفه‌جویی شود.

زمین‌لغزش به سبب امکان رخداد آن در محیط‌های طبیعی مختلف و به سبب عوامل طبیعی و مصنوعی متفاوت موثر برآن، نسبت به سایر مخاطرات طبیعی جایگاه خاصی دارد. زمین‌لغزش ها به علت فراوانی رخدادشان، هر ساله موجب خسارات سنگینی می گردند که جبران برخی از آنها هزینه و وقت فراوانی می‌طلبد. به این سبب مطالعه و بررسی این پدیده مخصوصا در مناطقی که در مسیر پیشرفت و توسعه قرار دارند، امری ضروری است. از بهترین روش‌های مطالعه زمین‌لغزش ها پهنه‌بندی خطر آن می باشد، که از دیرباز مورد توجه محقیقن بوده است. در این روش منطقه مورد بررسی با توجه به عوامل موثر در بروز پدیده زمین‌لغزش، به پهنه‌های با خطر کم تا خطر خیلی زیاد تقسیم‌بندی می شوند. این پهنه‌بندی می تواند در برنامه‌ریزی های منطقه‌ای کمک شایانی داشته باشد. روش‌های متفاوتی برای این منظور ارائه و توسعه داده شده است. در این نوشتار از چهار روش ارزش اطلاعات، تراکم سطح، LNRF و نسبت فراوانی که از روش‌های آماری دو متغیره می باشند، در پهنه‌بندی خطر زمین‌لغزش منطقه پشت‌دربند استفاده شده است. نتایج بیانگر آن است که روش نسبت فراوانی با اختلاف جزئی نسبت به روش تراکم سطح از میان روش‌های بکار برده شده برای پهنه‌بندی منطقه نتایج مطلوب تری بدست می دهد.

عوامل مختلفی در بحث اندرکنش خاک و سازه باید در نظر گرفته شود؛ که از جمله آنها می‌توان خواص مصالح لایه‌های زیرسطحی، توپوگرافی و هندسه ساختگاه و خصوصیات حرکت ورودی را نام برد. مطالعات نشان می‌دهد که امواج لرزه‌ای در برخورد با نامنظمی‌های توپوگرافی دچار شکست  شده و باعث ‌ایجاد حرکات لرزه‌ای شدیدتری نسبت به حالت بدون شیب در سطح زمین می‌شوند. در‌این مقاله تاثیر اثرات توپوگرافی بر روی جابه‌جایی نسبی طبقات سه سازه با سیستم قاب خمشی فولادی بررسی شده است. برای این منظور  6 مدل ترکیبی از خاک- سازه و توپوگرافی در نظر گرفته شده است. 3 سازه 6، 9 و 12 طبقه در دو فاصله نزدیک و دور از شیب 20 درجه قرار داده شده و 10 رکورد زمین‌لرزه ثبت شده  بر روی سنگ بستر به مدل‌ها اعمال گردید. جابه‌جایی نسبی طبقات به عنوان معیار بررسی تاثیر توپوگرافی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد توپوگرافی سبب افزایش جابجایی نسبی طبقات می شود اما این افزایش در سازه ها و طبقات مختلف، متفاوت می باشد. درصد افزایش جابه‌جایی نسبی ناشی از تاثیرات شیب با افزایش تعداد طبقات کاهش می‌یابد. به گونه‌ای که در سازه 6 طبقه تا 25 درصد، سازه 9 طبقه تا 15 درصد و سازه 12 طبقه تا 6 درصد رشد، در میانگین مقادیر جابه جایی نسبی طبقات ملاحظه شد. همچنین در سازه‌های 9 و 12 طبقه در برخی از طبقات کاهش جابه‌جایی نسبی طبقه مشاهده شد.

تاکنون شاخص‌ها و روش‌های مختلفی برای ارزیابی قابلیت سایندگی سنگ‌ها ارائه شده است. به طور کلی این شاخص‌ها را می‌توان به دو دسته روش‌های مبتنی بر ذات سنگ و روش‌های مبتنی بر ابزار‌های ابتکاری تقسیم‌بندی نمود. روش شاخص شیمازک یکی از قوی‌ترین و پرکاربردترین روش‌های ارزیابی سایندگی سنگ است. این شاخص بر مبنای اندازه‌ دانه‌ها، مقاومت کششی برزیلی و میزان کوارتز محتوی معادل ارائه شده است. با توجه به اینکه ارزش هر سه پارامتر فوق در شاخص شیمازک یکسان در نظر گرفته شده است، لذا در بعضی مواقع این شاخص قدرت تشخیص مناسبی را ندارد. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی دلفی (FDAHP) وزن هر یک از سه معیار فوق در سایندگی سنگ اعمال شده و بر طبق این وزن‌ها شاخص شیمازک اصلاح شود. در مرحله بعد برای اعتبارسنجی شاخص جدید 10 نمونه سنگ ساختمانی مورد مطالعه قرار گرفته و شاخص سایندگی قدیمی و اصلاح شده آن‌ها محاسبه شده است. سپس سرعت برش هر سنگ تبت شده و رابطه ریاضی بین سرعت برش و شاخص قدیمی و شاخص جدید به دست آمده است. نتایج نشان می‌دهد که شاخص سایندگی شیمازک جدید توانایی به مراتب بالاتری نسبت به شاخص قدیمی دارد.

با توجه به گسترش بسیار زیاد خاک‌‌های مسئله‌دار در ایران، اصلاح و به‌سازی این قبیل خاک‌‌ها به‌عنوان امری اجتناب‌ناپذیر نقش بسیار مهمی در پروژه‌‌های عمرانی دارد. با توجه به پیشرفت علم نانوتکنولوژی در مهندسی ژئوتکنیک، در این تحقیق سعی شده است تا تأثیر اضافه کردن مقادیر مختلف نانوذرات رس بر رفتار ژئوتکنیکی خاک‌‌های ریزدانه ضعیف با کمک تحقیقات آزمایشگاهی بررسی شود. در این تحقیق نمونه‌‌های مختلف خاک از منطقه شبکۀ سد بوستان گنبد و اینچه‌برون واقع در استان گلستان انتخاب شد. به‌منظور بررسی تأثیر به‌سازی خاک‌های مذکور با کمک نانورس، آزمایش‌های مختلف ژئوتکنیکی از قبیل حدود اتربرگ، تراکم استاندارد، مقاومت فشاری تک‌محوری، سه‌محوری تحکیم نیافته زهکشی نشده و تحکیم مضاعف انجام گرفت. نتایج آزمایش‌ها حاکی از نقش بسیار مهم نانورس بر خواص خمیری، مقاومتی و تغییر شکل‌پذیری خاک بوده است. هم‌چنین با توجه به اهمیت نوع خاک می‌توان دریافت که در اثر افزودن نانورس به خاک‌های بررسی شده پتانسیل رمبندگی نمونه‌‌ها بسیار محسوس کاهش می‌یابد.