تعیین مدول تغییرشکل پذیری با استفاده از مطالعات زمین‌شناسی مهندسی و آزمایشهای برجا (مطالعه موردی)

چشمی, اکبر; برهانی, علی; حسینی, رضا

doi:10.22091/cer.2020.6117.1217

تعیین مدول تغییرشکل پذیری با استفاده از مطالعات زمین‌شناسی مهندسی و آزمایشهای برجا (مطالعه موردی)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشکده زمین‌شناسی، پردیس علوم، دانشگاه تهران.

² دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی امیر کبیر.

³ دانشکده زمین‌شناسی، دانشگاه فردوسی مشهد.

10.22091/cer.2020.6117.1217

چکیده

تعیین مدول تغییرشکل‌پذیری مصالح با آزمایش‌های برجا و آزمایشگاهی امکان‌پذیر است. مشکلات مربوط به تهیه نمونه، به‌خصوص در مصالح درشت‌دانه، کاربرد آزمایش‌های آزمایشگاهی در تعیین ویژگی‌های مهندسی مصالح را محدود نموده است. بررسی‌های زمین‌شناسی مهندسی ضمن کمک به انتخاب آزمایش برجای مناسب، باعث مدیریت هزینه و افزایش اعتبار نتایج آزمایش‌ها می‌گردد. به منظور افزایش ارتفاع سد تنظیمی گتوند نیاز به تعیین مدول تغییرشکل‌پذیری خاک زیر پی سد می‌باشد، بدین منظور روشی چند مرحله‌ای پیشنهاد و انجام شد. در مرحله اول با تلفیق مطالعات زمین‌شناسی، محدوده مورد مطالعه و اطلاعات به‌دست آمده از حفر چند گمانه اکتشافی، از روی تاج سد، مشخصات زمین‌شناسی مهندسی لایه‌های زیرسطحی زیر پی سد تعیین شد. مصالح زیرسطحی شن همراه با مقادیری ماسه، سیلت و رس است. در این مرحله برای تعیین مدول تغییرشکل‌پذیری، آزمایش پرسیومتری، دانهول و کراس‌هول در داخل گمانه‌ها انجام شد. به‌دلیل بافت درشت‌دانه، ناهمگنی و ریزشی بودن مصالح، نتایج مناسبی از آزمایش پرسیومتری به‌دست نیامد. در مرحله دوم با بررسی‌های میدانی در مصالح حاشیه رودخانه، تلاش شد لایه‌های نظیر قرار گرفته در زیر سد در ساحل رودخانه شناسایی و آزمایش بارگذاری صفحه با صفحه دایره‌ای به قطر 60 سانتیمتر انجام و مدول تغییرشکل‌پذیری مصالح در کرنش‌های بالا تعیین شد. با توجه به بافت درشت‌دانه مصالح به منظور در نظر گرفتن اثر ابعاد صفحه بارگذاری و اندازه دانه‌ها، در مرحله سوم آزمایش بارگذاری صفحه با صفحه دایره‌ای به قطر 120 سانتیمتر انجام و مشخص گردید که با تغییر قطر صفحه بارگذاری از 60 به 120 سانتیمتر، میانگین مدول اندازه‌گیری شده از 2868 به 1075 کیلوگرم بر سانتیمترمربع کاهش می‌یابد. در این مقاله، ضمن بیان اهمیت مطالعات زمین‌شناسی مهندسی در انتخاب آزمایش‌های برجای مناسب، نتایج به‌دست آمده از آزمایش‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Determination of modulus of deformation using engineering geology studies and in situ tests (Case study)

نویسندگان [English]

Akbar Cheshmi ¹
Ali Borhani ²
Reza Hosseini ³

¹ School of Geology, College of Sciences, University of Tehran.

² Faculty of Civil Engineering, Amir Kabir University of Technology

³ Faculty of Geology, Ferdowsi University of Mashhad.

چکیده [English]

The engineering properties of geomaterials are determined by laboratory and In-situ testing. Problems associated with sampling, especially in coarse-grained soils, limit the laboratory testing applications to determine the engineering properties of these types of soils. Engineering geological studies would help in-situ test selection as well as managing of the coast and the validity of test results. To increase the height of the Gotvand regulatory dam, determining deformation modules of subsurface material is needed, so a multistage method has been suggested and done. For this purpose, a multi-step method was proposed and performed. In the first stage, the engineering geological properties of subsurface materials have been investigated by using geological study and exploration borehole data. The subsurface materials are gravel with some sand, silt, and clay. At this stage, to determine the modulus of deformability, pressuremeter (PMT), downhole and crosshole tests were performed. Due to the coarse texture and, heterogeneity of the materials, good results were not obtained from the pressurmeter test. in the second stage and with reference to data in first stage, the extension of same strata beneath the dam has specified in river’s left bank and the measurement of deformation modules has done by plate loading test (PLT) using circular plates of 60 cm diameter. In the last stage, to investigate the effect of plate dimensions and particle size, PLT using circular plates of 120 cm diameter has been done. By changing the loading plate diameter from 60 to 120 cm, the average measured modulus decreases from 2868 to 1075 kg/cm2. In this paper, while expressing the importance of engineering geology studies in selecting suitable in situ tests, the results obtained from various tests have been reviewed.

کلیدواژه‌ها [English]

Plate load test
Downhole and Crosshole tests
Coarse grained soil
In situ test
Engineering geology

مراجع

[1] Tepel, R. E. (2009). “The core attributes of engineering geology: a US perspective”, Geological Society, London, Engineering Geology Special Publications, 22(1), 273-276.
[2] Das, B. M. (1993). Principles of soil dynamics, PWS-KENT Publ. Comp., Boston..
[3] Bell, F. G., & Malone, A. W. (1993). “Engineering geology”, Engineering Geology. 36(3), 316.
[4] Bock, H. (2009). “Core values, competences and issues in engineering geology: a European perspective”, Geological Society, London, Engineering Geology Special Publications, 22(1), 287-295.
[5] Fakher, A., Cheshomi, A., & Khamechian, M. (2007). “The addition of geotechnical properties to a geologi-cal classification of coarse grain alluvium in a pediment zone”, Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology. 40(2) 163-174.
[6] Samadian, B. & Fakher, A. (2016). “Proposing a framework to combine geological and geotechnical infor-mation for city planning in Sanandaj (Iran)”, Engineering Geology, 209, 1-11.
[7] Cheshomi, A. (2006). “Study of mechanical properties of coarse-grained alluvium in Tehran based on geo-logical composition and mechanical experiments”, PhD Thesis in Engineering Geology, Tarbiat Modares Uni-versity.
[8] Marache, A., Dubost, J., Breysse, D., Denis, A. & Dominique S. (2009). “Understanding subsurface geology and geotechnical complexity at various scale in urban soils using a 3D model”, Georisk, 3(4), 192-205.
[9] Chung, S. G., Ryu, C. K., Jo, K. Y., & Huh, D. Y. (2005). “Geological and geotechnical characteristics of ma-rine clays at the Busan new port”, Mar Georesour Geotechnol, 23(3), 235–251.
[10] Andriamamonjisoa, S. N., & Hubert-Ferrari, A. (2019). “Combining geology, geomorphology and geotech-nical data for a safer urban extension: application to the Antananarivo capital city (Madagascar)”, Journal of African Earth Sciences, 151, 417-437.
[11] Akter, S., Ali, R. M. E., Karim, S., Khatun, M., & Alam, M. F. (2018). “Geomorphological, geological and engineering geological aspects for sustainable urban planning of Mymensingh City, Bangladesh”, Open Journal of Geology, 8(07), 737-753.
[12] Dadkhah, R., Ghafoori, M., Lashkaripour, G. R., & Hafezi Moghaddas, N. (2016). “Geological engineering model for quaternary deposits in Isfahan City, Iran”, Comptes Rendus de L Academie Bulgare des Sciences, 69(11), 1463-1472.
[13] Cheshomi, A., Ramazennejad, R., & Fakher, A. (2019). “Development of Tehran alluvium classification based on geological characteristics and geotechnical parameters”, Scientific Quarterly Journal of Iranian As-sociation of Engineering Geology, 11(1), 65-79.
[14] Mohammadi, M., Fatemi Aghda, S. M., Talkhablou, M., & Cheshomi, A., (2020). “Introducing a compre-hensive geological and geotechnical classification for urban planning and design, a case study in Isfahan (Iran)”, Geotechnical and Geological Engineering. https://doi.org/10.1007/s10706-020-01471-7.
[15] Fookes, P. G. (1970). “Geology for engineers: the geological model, prediction and performance”, Quarter-ly Journal of Engineering Geology, 30, 293-424.
[16] Griffiths, J. S. (2009). “Engineering geology core values: a UK perspective". Culshaw, MG., Reeves, HJ., Jefferson, I. & Spink, TW. (eds) Engineering Geology for Tomorrow’s Cities”, Geological Society, London, En-gineering Geology Special Publications, 22, 277-280.
[17] Sahel Consulting Engineers. (2012). Consulting engineering services for geotechnical studies of Gotvand regulating dam height increase project, final report.
[18] ASTM D4719. (1994). “Standard test method for pressuremeter testing in soils”, Annual Book of ASTM Standard. West Conshohocken.
[19] ASTM D 7400. (2000). “Standard Test Methods for Downhole Seismic Testing”, Annual Book of ASTM Standard. West Conshohocken.
[20] ASTM D4428 / D4428M. (2014). “Standard Test Methods for Crosshole Seismic Testing”, Annual Book of ASTM Standard. West Conshohocken.
[21] ASTM D 1194, (2000). “Standard Test Methods for Bearing Capacity of Soil for Static Load and Spread Footings”, Annual Book of ASTM Standard. West Conshohocken.