خانه / علوم پایه / زمین شناسی / پایان نامه کارشناسی ارشد با عنوان بررسی میزان اعتبار پارامترهای ژئوتکنیکی مسیر خط ۲ قطار شهری تبریز

پایان نامه کارشناسی ارشد با عنوان بررسی میزان اعتبار پارامترهای ژئوتکنیکی مسیر خط ۲ قطار شهری تبریز

بررسی میزان اعتبار پارامترهای ژئوتکنیکی مسیر خط ۲ قطار شهری تبریز

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد اهـر

دانشکده­ی علوم پایه-گروه زمین شناسی

پایان نامه برای دریافت درجه­ی کارشناسی ارشد  «M.S.»

گرایش: زمین شناسی مهندسی

عنوان:

بررسی میزان اعتبار پارامترهای ژئوتکنیکی مسیر خط ۲ قطار شهری تبریز

 

 

چکیده

در برنامه مطالعات ژئوتکنیک، شناسایی خصوصیات مهندسی خاک در اعماق مختلف با استفاده از آزمایش‌های صحرایی (برجا) و آزمایشگاهی انجام می‌گردد. در خاک‌های درشت‌دانه به دلیل دست‌خوردگی خاک در هنگام تهیه نمونه و ارسال آن به آزمایشگاه، از آزمایش‌های صحرایی استفاده می‌گردد. مطالعه ارتباط بین نتایج آزمایش‌های آزمایشگاهی و صحرایی و اعتبارسنجی آن‌ها می‌تواند میزان خطاهای موجود در روش‌های مختلف انجام آزمایش را مشخص ساخته و استفاده بهینه از نتایج به‌دست‌آمده برای شناسایی خواص مهندسی خاک و پارامترهای مختلف آن را فراهم سازد.

در این تحقیق، نتایج آزمایش‌های مطالعات ژئوتکنیکی خط ۲ متروی تبریز موردبررسی قرارگرفته است. از نتایج آزمایش سه محوری و همچنین آزمایش نفوذ استاندارد استفاده‌شده و رابطه تجربی برای برآورد مقاومت برشی زهکشی نشده خاک‌های ریزدانه بر اساس عدد نفوذ استاندارد ارائه گردیده است. در مرحله بعد از نتایج آزمایش تعیین سرعت موج برشی (Downhole) و عدد نفوذ استاندارد برای بررسی همبستگی بین این دو پارامتر استفاده‌شده و رابطه‌ای تجربی برای سرعت موج برشی بر پایه عدد نفوذ استاندارد برای خاک‌های ریزدانه و درشت‌دانه به‌صورت جداگانه ارائه‌شده است. همچنین با استفاده از داده‌های آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری و نفوذ استاندارد رابطه تجربی برای ارزیابی مدول الاستیسیته بر پایه نتایج آزمایش نفوذ استاندارد ارائه‌شده است. درنهایت رابطه بین نتایج آزمایش نفوذ استاندارد و برش مستقیم روی خاک‌های ماسه‌ای مسیر خط ۲ متروی تبریز مورد ارزیابی قرارگرفته است.

نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهد که رابطه پیشنهادشده در این تحقیق برای مقاومت برشی زهکشی نشده بر اساس عدد نفوذ استاندارد تطابق خوبی با روابط ارائه‌شده توسط آقایان Fazeli، Bowels، Terzaghi & Peck دارد؛ و خط بهینه ترسیم‌شده برای مدول الاستیسیته در برابر عدد نفوذ استاندارد برازش نسبتاً خوبی را نمایش می‌دهد و از بین روابط مرجع، رابطه ارائه‌شده توسط Das و Behpoor & Ghanbari ازلحاظ قیاس‌های آماری قرابت بیشتری را نشان می‌دهد. رابطه پیشنهادشده در این تحقیق برای زاویه اصطکاک داخلی بر اساس عدد نفوذ استاندارد تطابق خوبی با روابط ارائه‌شده توسط آقایان Peck دارد. درنهایت روابط ارائه‌شده برای خاک‌های ریزدانه (سرعت موج برشی بر اساس عدد نفوذ استاندارد) تطابق خوبی با روابط ارائه‌شده توسط آقایان Lee, S. H. (1990)  و  Dikmen, U. (2009) دارد.

کلیدواژه‌ها: روابط تجربی، آزمایش نفوذ استاندارد، آزمایش سه محوری، برش مستقیم، آزمایش (Downhole)، مسیر خط ۲ متروی تبریز

 

فصل اول : کلیات تحقیق.. ۱

۱-۱-بیان مسئله.. ۲

۱-۲- فرضیات تحقیق.. ۴

۱-۳- اهداف تحقیق.. ۴

۱-۴ – تعریف متغیرها.. ۵

۱-۵ – روش تحقیق.. ۵

۱-۶ – ساختار پایان نامه.. ۶

۱-۷ – تعریف واژه‌ها و اصطلاحات فنی و تخصصی.. ۶

فصل دوم:‌‌ مبانی نظری و پیشینه تحقیق.. ۱۱

۲-۱- اهمیت برآورد پارامترهای ژئوتکنیکی در پروژه های عمرانی   ۱۱

۲-۲- مقاومت برشی زهکشی نشده (Su) 12

2-3-برآورد مقاومت برشی از آزمایش های آزمایشگاهی.. ۱۳

۲-۳-۱- آزمایش تک محوری.. ۱۳

۲-۳-۲- آزمایش سه محوری.. ۱۵

۲-۳-۴- خطا در اندازه گیری.. ۱۹

۲-۴- برآورد مقاومت برشی زهکشی نشده از آزمایشهای برجا.. ۲۰

۲-۴-۱- آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) 21

2-4-1-1 ضرایب اصلاحی در آزمون نفوذ استاندارد.. ۲۵

۲-۵- مروری بر مطالعات پژوهشگران پیشین پیرامون رابطه میان مقاومت برشی زهکشی نشده (Su) و N.. 27

2-6- مدول الاستیک خاک (Es) 29

2-7- تعیین مدول الاستیک (Es) 29

2-8- مروری بر مطالعات پژوهشگران پیشین پیرامون رابطه میان (Es) و N.. 30

2-9- زاویه اصطکاک داخلی ماسه.. ۳۲

۲-۹-۱- ارزیابی زاویه اصطکاک ماسه از آزمایش های برجا و آزمایش های آزمایشگاهی.. ۳۲

۲-۹-۲  مروری بر مطالعات پژوهشگران پیشین پیرامون رابطه میان  ′φ و  N.. 33

2-10- سرعت موج برشی ((Vs 35

2-11- اندازه گیری سرعت موج برشی از طریق آزمایش درون گمانه ای  (DHT) 35

2-12-  مروری بر مطالعات پژوهشگران پیشین پیرامون رابطه میان  Vsو N.. 37

2-13- پیشینه مطالعات در مورد زمین شناسی مهندسی مترو تبریز   ۴۰

فصل سوم:‌ مواد و روش ها.. ۴۱

۳-۱- مقدمه.. ۴۲

۳-۲- محدوده مورد مطالعه.. ۴۳

۳-۳- مواد مورد استفاده.. ۴۷

۳-۴- روشهای مورد استفاده.. ۴۸

۳-۵- موقعیت جغرافیایی و شرایط آب و هوایی.. ۵۰

۳-۶- زمین شناسی عمومی منطقه.. ۵۱

۳-۷- زمین شناسی شهر تبریز.. ۵۳

۳-۸- وضعیت سایزموتکتونیکی تبریز.. ۵۸

۳-۹- زمین شناسی مهندسی منطقه مورد مطالعه.. ۶۰

۳-۹-۱ وضعیت آب زیرزمینی و تغییرات نفوذپذیری محدوده مورد مطالعه   ۶۷

۳-۱۱– جامعه و نمونه آماری، روش نمونه‌گیری و حجم نمونه.. ۷۰

۳-۱۲- ابزار گرد آوری اطلاعات.. ۷۱

۳-۱۲-۱-  نقشه ها.. ۷۱

۳-۱۲-۲- دستگاه های مورد استفاده در پژوهش.. ۷۱

۳-۱۲-۳- نرم افزارهای استفاده شده.. ۷۱

۳-۱۳- محدودیت های مطالعه.. ۷۱

فصل چهارم:‌  نتایج.. ۷۲

۴-۱- مقدمه.. ۷۳

۴-۲- بررسی تغییرات پارامترهای ژئوتکنیکی در محدوده مورد مطالعه   ۷۴

۴-۲-۱ عدد نفوذ استاندارد (NSPT) 74

4-2-2- دانه بندی خاک.. ۸۲

۴-۲-۳- میزان چسبندگی (C) و زاویه اصطکاک داخلی (φ) ۸۲

۴-۲-۴- مدول الاستیسیته (E) 92

4-2-5 مقاومت برشی زهکشی نشده (Su) 94

4-3- بررسی میزان اعتبار آزمایش SPT برای مقاومت برشی زهکشی نشده   ۹۸

۴-۳- بررسی میزان اعتبار آزمایش SPT برای مدول الاستیسیته.. ۱۰۴

۴-۴- بررسی میزان اعتبار آزمایش SPT برای زاویه اصطکاک داخلی   ۱۰۹

۴-۵- بررسی میزان اعتبار آزمایش SPT برای سرعت موج برشی.. ۱۱۴

۴-۶- تجزیه و تحلیل آماری داده ها.. ۱۱۹

فصل پنجم:‌ بحث و نتیجه گیری.. ۱۲۴

۵-۱- جمع بندی.. ۱۲۵

۵-۲- نتیجه گیری.. ۱۲۸

۵-۳- پیشنهادات.. ۱۲۹

مراجع فارسی.. ۱۳۱

مراجع غیر فارسی.. ۱۳۲

 

 

فهرست جداول

جدول                                                                                                     صفحه

جدول (۲-۱): خطاهای موجود در اندازه گیری خواص مکانیکی خاک ها به روش آزمایشگاهی (look, 2007) 20

جدول  (۲-۲): روشهای مرسوم در تفسیر Su  بر مبنای داده های آزمایش های برجا (FHWA, 2002) 21

جدول (۲-۳): مزایا و معایب آزمایش   (lunne et al, 1994) SPT. 22

جدول(۲-۴): برخی از موارد تاثیر گذار بر نتایج SPT (CFEM, 2006) 23

جدول(۲-۵): ضرایب اصلاح برای اعداد نفوذ استاندارد (NCEER, 1996-1998) 26

جدول (۲-۶): رابطه بین qu-N(SPT) (ترازقی و پک ۱۹۶۷) ۲۷

جدول  (۲-۷): همبستگی بین NSPT  و Su. 28

جدول (۲-۸): روابط مدول الاستیک از آزمونهای SPT & CPT (Bowles, 1996) 30

جدول (۲-۹): روابط رایج همبستگی بین E و N (قضاوی و لطیفی، ۱۳۸۹) ۳۱

جدول(۲-۱۰): مدول الاستیک از آزمونهای متعدد ۳۲

جدول (۲-۱۱): همبستگی میان زاویه اصطکاک داخلی و عدد نفوذ استاندارد ۳۵

جدول (۲-۱۲): همبستگی بین SPT-N و Vs     ( Bellana, 2009) 39

جدول (۳-۱) مشخصات گمانه‌های حفاری شده در طول مسیر خط ۲ قطار شهری تبریز. ۴۷

جدول (۳-۲): حجم داده های مورد مطالعه در گزارش ژئوتکنیکی خط ۲ متروی تبریز. ۷۰

جدول (۴-۱) تغییرات چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی براساس نوع خاک (بر پایه نتایج آزمایشهای برش مستقیم ) ۸۵

جدول (۴-۲): تغییرات پارامترهای مدول الاستیسیته بر اساس آزمایش تک محوری در طول خط ۲ متروی تبریز. ۸۲

جدول (۴-۳): نتایج آزمایش‌های سه محوری.. ۹۴

جدول (۴-۵): مدول الاستیسیته و عدد نفوذ استاندارد متناظر. ۱۰۴

جدول (۴-۶): زاویه اصطکاک داخلی و عدد نفوذ استاندارد متناظر. ۱۰۹

جدول (۴-۷): سرعت موج برشی برای خاکهای ریز دانه و درشت دانه و عدد نفوذ استاندارد متناظر. ۱۱۴

جدول (۴-۸): مشخصات روابط بررسی شده در شکل (۴-۳۶) ۱۱۷

جدول (۴-۹): نتایج پارامترهای توصیفی آماری مربوط به پارامترهای ژئوتکنیکی خط ۲ متروی تبریز. ۱۱۹

 

فهرست اشکال

شکل                                                                                                         صفحه

 

شکل (۲-۱) : تنش-کرنش اندازه گیری شده برای آزمایش فشاری محدود نشده  (Mayne, 2001) 14

شکل(۲-۲): نمونه ای از دستگاه تک محوری (Mayne, 2001) 15

شکل(۲-۴): دوایر تنش موهر – کولمب برای آزمایش های تحکیم یافته زهکشی نشده (Mayne, 2001) 17

شکل(۲-۵): دستگاه های آزمایش برش مستقیم: (a) دستگاه مکانیکی ;Wykeham Farrance (b) دستگاه برش الکترومکانیکی ;(GeoComp crop) (c) مقطع جعبه برش; (d) برش مستقیم ساده NGI (Mayne, 2001) 19

شکل(۲-۶): توالی نفوذ نمونه گیر اسپیلت بارل طی آزمایش نفوذ استاندارد (ADSC,1995) 25

شکل (۲-۷): برآورد زاویه اصطکاک داخلی بر اساس عدد نفوذ استاندارد نرمالیزه شده (Mayne, 2001) 33

شکل (۲-۸): روشهای نصب و کاهش داده ها برای بررسی های لرزه ای درون گمانه ای (Mayne, 2001) 36

شکل (۳-۱) : نمایش موقعیت منطقه مورد مطالعه. ۴۴

شکل (۳-۲): نمایش گمانه های مورد مطالعه در طول خط ۲ متروی تبریز بروی تصویر ماهواره ای.. ۴۵

شکل (۳-۳): روند عمومی خط ۲ متروی تبریز و پروفیل طولی آن. ۴۶

شکل (۳-۴): تصاویری از عملیات حفاری توسط دستگاه OGB (تصویر سمت راست) و دستگاه حفاری SKB4. 49

شکل (۳-۵): حفر چاهک دستی توسط مقنی.. ۵۰

شکل (۳-۶): مغزه های حفاری گمانه های مطالعاتی در جعبه هایر چوبی جهت انتقال به آزمایشگاه ۵۰

شکل (۳-۷): موقعیت منطقه در زون ساختاری ایران (درویش زاده، ۱۳۷۰) ۵۲

شکل (۳-۸): موقعیت منطقه مورد مطالعه بروی نقشه پراکندگی نوع سنگ (سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی،۱۳۸۰) ۵۳

شکل (۳-۹): ستون چینه شناسی محدوده شهر تبریز (عمران راهور، ۱۳۸۸) ۵۴

شکل (۳-۱۰): مسیر تونل خط ۲ متروی تبریز و موقعیت گمانه های حفاری شده بروی نقشه زمین شناسی منطقه طرح. ۵۵

(قسمتی از نقشه زمین شناسی تبریز به مقیاس ۰۰۰/۱۰۰: ۱ – سازمان زمین شناسی کشور) ۵۵

شکل (۳-۱۱): نقشه گسلهای اصلی موجود در گستره ۱۵۰ کیلومتری محدوده طرح (تهران پادیر، ۱۳۷۴) ۵۹

شکل (۳-۱۲) مقطع زمین شناسی محدوده مورد مطالعه ناحیه۱ (عمران راهور، ۱۳۸۸) ۶۱

شکل ۳-۱۳) مقطع زمین شناسی محدوده مورد مطالعه ناحیه۲ (عمران راهور، ۱۳۸۸) ۶۲

شکل (۳-۱۴) مقطع زمین شناسی محدوده مورد مطالعه ناحیه۳ (عمران راهور، ۱۳۸۸) ۶۴

شکل (۳-۱۵) مقطع زمین شناسی محدوده مورد مطالعه ناحیه۴ (عمران راهور، ۱۳۸۸) ۶۵

شکل (۳-۱۶) مقطع زمین شناسی محدوده مورد مطالعه ناحیه۵ (عمران راهور، ۱۳۸۸) ۶۶

شکل (۳-۱۷): تغییرات سطح آب زیرزمینی و نفوذپذیری در طول مسیر خط ۲ متروی تبریز. ۶۸

شکل(۳-۱۸): مقطع زمین شناسی مسیر خط ۲ متروی تبریز (عمران راهور، ۱۳۸۸) ۶۹

شکل (۴-۱): تغییرات عدد نفوذ استاندارد در طول خط ۲ متروی تبریز. ۷۵

شکل(۴-۲): پروفیل تغییرات عدد نفوذ استاندارد در طول خط ۲ متروی تبریز. ۷۶

شکل (۴-۳) تغییرات عدد  SPTاصلاح شده با عمق در گمانه‌های ناحیه اول. ۷۷

شکل (۴-۴) تغییرات عدد  SPTاصلاح شده با عمق در گمانه‌های ناحیه دوم ۷۸

شکل (۴-۵) تغییرات عدد  SPTاصلاح شده با عمق در گمانه‌های ناحیه سوم ۷۹

شکل (۴-۶) تغییرات عدد  SPTاصلاح شده با عمق در گمانه‌های ناحیه چهارم ۸۰

شکل (۴-۷) تغییرات عدد  SPTاصلاح شده با عمق در گمانه‌های ناحیه پنجم ۸۱

شکل(۴-۸) : طبقه بندی تغییرات دانه بندی در طول خط ۲ متروی تبریز. ۸۳

شکل(۴-۹): تغییرات دانه بندی خاکها در طول خط ۲ متروی تبریز. ۸۴

شکل (۴-۱۰): تغییرات چسبندگی در طول خط ۲ متروی تبریز . ۹۰

شکل (۴-۱۱): تغییرات زاویه اصطکاک در طول خط ۲ متروی تبریز. ۹۱

شکل (۴-۱۲):پروفیل تغییرات مدول الاستیسیته در طول خط ۲ متروی تبریز. ۹۳

شکل (۴-۱۳): میزان تغییرات مقاومت برشی زهکشی نشده در طول خط ۲ متروی تبریز. ۹۷

شکل (۴-۱۴): نمودار همبستگی بین عدد نفوذ استاندارد و مقاومت برشی زهکشی نشده در طول خط ۲ متروی تبریز. ۹۹

شکل(۴-۱۵): (الف) مقاومت برشی زهکشی نشده بدست آمده براساس آزمایش سه محوره (ب) مقاومت برشی زهکشی نشده بدست آمده از رابطه تجربی براساس عدد نفوذ استاندارد ۱۰۰

شکل (۴-۱۶): نمودار تغییرات بین مقاومت برشی زهکشی نشده و عمق در طول خط ۲ متروی تبریز. ۱۰۱

شکل (۴-۱۷): نمودار همبستگی بین درصد رطوبت طبیعی و مقاومت برشی زهکشی نشده در طول خط ۲ متروی تبریز. ۱۰۱

شکل (۴-۱۸): نمودار همبستگی بین شاخص روانی و مقاومت برشی زهکشی نشده در طول خط ۲ متروی تبریز. ۱۰۲

شکل (۴-۱۹): مقایسه رابطه پیشنهادی برای خاکهای ریز دانه با تعدادی از روابط تجربی دیگر. ۱۰۳

شکل (۴-۲۰): شمای کلی از پارامترهای ژئوتکنیکی تاثیرگذار بررسی شده بر مقاومت برشی زهکشی نشده ۱۰۳

شکل (۴-۲۱): نمودار همبستگی بین عدد نفوذ استاندارد و مدول الاستیسیته در طول خط ۲ متروی تبریز. ۱۰۵

شکل(۴-۲۲): (الف) مدول الاستیسیته بدست آمده براساس آزمایش تک محوره (ب) مدول الاستیسیته بدست آمده از رابطه تجربی براساس عدد نفوذ استاندارد ۱۰۶

شکل (۴-۲۳): نمودار تغییرات بین عمق و مدول الاستیسیته در طول خط ۲ متروی تبریز. ۱۰۷

شکل (۴-۲۴): نمودار همبستگی بین درصد رطوبت طبیعی و مدول الاستیسیته در طول خط ۲ متروی تبریز. ۱۰۷

شکل (۴-۲۵): مقایسه رابطه پیشنهادی برای خاکهای مورد مطالعه با تعدادی از روابط تجربی دیگر. ۱۰۸

شکل (۴-۲۶): شمای کلی از پارامترهای ژئوتکنیکی تاثیرگذار بررسی شده بر مقاومت برشی زهکشی نشده ۱۰۹

شکل (۴-۲۷): نمودار همبستگی بین عدد نفوذ استاندارد و زاویه اصکاک داخلی در طول خط ۲ متروی تبریز. ۱۱۰

شکل(۴-۲۸): (الف) زاویه اصطکاک داخلی بدست آمده براساس آزمایش برش مستقیم(ب) زاویه اصطکاک بدست آمده از رابطه تجربی براساس عدد نفوذ استاندارد ۱۱۱

شکل (۴-۲۹): نمودار همبستگی بین عمق و زاویه اصکاک داخلی در طول خط ۲ متروی تبریز. ۱۱۲

شکل (۴-۳۰): نمودار تغییرات بین میزان رطوبت و زاویه اصکاک داخلی در طول خط ۲ متروی تبریز. ۱۱۲

شکل (۴-۳۱): مقایسه رابطه پیشنهادی برای خاکهای مورد مطالعه با تعدادی از روابط تجربی دیگر. ۱۱۳

شکل (۴-۳۲): شمای کلی از پارامترهای ژئوتکنیکی تاثیرگذار بررسی شده بر زاویه اصطکاک داخلی.. ۱۱۳

شکل (۴-۳۳): نمودار همبستگی بین SPT-N و Vs  برای خاکهای درشت دانه. ۱۱۵

شکل (۴-۳۴): نمودار همبستگی بین SPT-N و Vs  برای خاکهای دانه ریز. ۱۱۵

شکل (۴-۳۵): نمودار همبستگی بین Vs محاسبه شده از روابط تجربی و Vs بدست آمده از آزمایش لرزه ای.. ۱۱۶

شکل(۴-۳۶): (الف) سرعت موج برشی بدست آمده براساس آزمایش درون گمانه ای(ب) سرعت موج برشی بدست آمده از رابطه تجربی براساس عدد نفوذ استاندارد ۱۱۷

شکل (۴-۳۷): هیستوگرام داده های مربوط به مقاومت برشی زهکشی نشده در طول خط دو متروی تبریز (بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع) ۱۲۰

شکل (۴-۳۸): هیستوگرام داده های مربوط به عدد نفوذ استاندارد  در طول خط دو متروی تبریز. ۱۲۰

شکل (۴-۳۹): هیستوگرام داده های مربوط به مدول الاستیسیته در طول خط دو متروی تبریز (بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع) ۱۲۱

شکل (۴-۴۰): هیستوگرام داده های مربوط به زاویه اصطکاک داخلی در طول خط دو متروی تبریز (بر حسب کیلوگرم بر سانتی متر مربع) ۱۲۲

شکل (۴-۴۱): هیستوگرام داده های مربوط به سرعت موج برشی در طول خط دو متروی تبریز (بر حسب متر بر ثانیه) ۱۲۳

قیمت:   ۱۲۰۰۰ تومان

 

فرمت

مطلب مشابه

دانلود پایان نامه با عنوان تئوری تئوکراسی و قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران

  عنوان: تئوری تئوکراسی و قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران فهرست مطالب عنوان                                                                                                                          صفحه …