زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بررسی ویژگی‌های مکانیکی و رفتار دینامیکی مارن‌های شمال غرب شیراز

نویسندگان
علی کمالی 1
مهدی مخبری 2
عباس قلندرزاده 3
1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان
2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد استهبان
3 دانشگاه تهران
10.22034/JEG.2022.16.2.1019081
چکیده
مارن­‌ها از جمله خاک­‌های مسئله‌­داری هستند که به دلیل ماهیت تغییرشکل‌­پذیری و حساسیت به رطوبت و شرایط آب و هوائی به شدت دچار فرسایش می‌­شوند. عوارض این خاک­ها در بستر راه­‌ها، تکیه‌­گاه سدها، ساختگاه سازه­‌های بلند مرتبه و اندرکنش خاک-سازه و مانند آن مشاهده می­‌شود. هنگامی که خاک در اثر زلزله تحت ارتعاش قرار می‌گیرد ویژگی­‌ها و پارامترهای ژئوتکنیکی آن تغییر می­‌کند. رفتار مارن در برابر زلزله علاوه بر ویژگی­‌های ژئوتکنیکی از مشخصات دینامیکی که شامل سرعت موج برشی، سرعت موج فشاری، فرکانس طبیعی، مدول برشی و نسبت میرایی است نیز تأثیر می‌­پذیرد. این ویژگی­‌ها را می‌توان از آزمایش‌های آزمایشگاهی و درجا به دست آورد. این تحقیق با هدف شناخت رفتار دینامیکی مارن­‌های شمال شیراز که ترکیبی از مارن حاوی سنگ گچ انیدریدی متورم شونده است انجام شده است. بدین منظور علاوه بر آزمایش های استاتیکی آزمایشگاهی و برجا، آزمایش سه محوری تناوبی نیز بر روی نمونه‌ها انجام شده است. نتایج تحقیق نشان داد که در مارن‌­های عادی تحکیم یافته با افزایش فشار همه جانبه از 400 به 600 کیلو پاسکال (افزایش عمق خاک)، مدول برشی 50 از به 200 کیلوپاسکال افزایش می‌یابد. بعلاوه رفتار نسبت میرایی برای کرنش‌های کمتر و بیشتر از یک درصد نسبتاً متفاوت است، اما در حالت کلی برای کرنش‌های بالاتر از یک درصد، با افزایش فشار همه جانبه از 100 تا 600 کیلوپاسکال نسبت میرایی از 21/ به 18/ کاهش می­‌یابد.
کلیدواژه‌ها
مدول برشی
مارن
نسبت میرایی
بارگذاری تناوبی
موج برشی
Ajmera, B., Tiwari, B., 2017. Damping and shear moduli of laboratory-prepared mineral mixtures. In Geotechnical Frontiers.10-18
Bedr, S., Mezouar, N., Verrucci, L., Lanzo, G., 2019, Investigation on shear modulus and damping ratio of Algiers marls under cyclic and dynamic loading conditions: Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 78, 2473-2493.
Beroya, M., Aydin, A. J. N. H., 2007, First-level liquefaction hazard mapping of Laoag City, Northern Philippines, 43(3), 415-430.
Beroya, M., Aydin, A., Katzenbach, R., 2009, Insight into the effects of clay mineralogy on the cyclic behavior of silt–clay mixtures: Engineering Geology, 106(3), 154-162.
Boulanger, R. W., Idriss, I., 2006, Liquefaction susceptibility criteria for silts and clays: Journal of geotechnical geo-environmental engineering, 132(11), 1413-1426.
Das, B. M., 2016, Principles of Foundation Engineering, Cengage Learning.
Hardin, B. O., Drnevich, V. P., 1972, Shear modulus and damping in soils: measurement and parameter effects (terzaghi leture): Journal of the soil mechanics foundations division, 98(6), 603-624.
Hooshmand, A., Aminfar, M. H., Asghari, E., Ahmadi, H., 2012, Mechanical and physical characterization of Tabriz Marls, Iran: Geotechnical and Geological Engineering, 30(1), 219-232.
Kamali, A., Mokhberi, M., Ghalandarzadeh, A.2019, Experimental Evaluation of Marly Soil’s Mechanical and Dynamical Behavior: Geotechnical Geology, 15(1), 273-281.
Seed, H. B., Wong, R. T., Idriss, I., Tokimatsu, K., 1986, Moduli and damping factors for dynamic analyses of cohesionless soils: Journal of geotechnical engineering, 112(11), 1016-
Sharifipour, M., Dano, C., 2006. Effect of grains roughness on waves velocities in granular packings, in Proceedings 1st Euro-Mediterranean Symposium in Advances on Geomaterials and Structures.
Terzaghi, K., 1925, Principles of soil mechanics, IV—Settlement and consolidation of clay: Engineering News-Record, 95(3), 874-878.
Terzaghi, K., 1980, Cyclic triaxial test of dynamic soil properties for wide strain range., Volume 20: Chuo University, 45–60.
Urbaitis, D., Lekstutytė, I., Gribulis, D., 2016. Overconsolidation ratio determination of cohesive soil, in Proceedings 13th Baltic Sea region geotechnical conference. Historical experience and challenges of geotechnical problems in Baltic Sea region: 22-24 September 2016 Vilnius, Lithuania: conference proceedings, Technika, 108-113.
Vucetic, M., Dobry, R., 1991, Effect of soil plasticity on cyclic response: Journal of geotechnical engineerings, 117(1), 89-107.
Weissmann, G., Hart, R., 1962. The damping capacity of some granular soils, Proceedings Symposium on Soil Dynamics, ASTM International.
Yılmaz, M., Pekcan, O., Bakır, B. J. S. D., Engineering, E., 2004, Undrained cyclic shear and deformation behavior of silt–clay mixtures of Adapazarı, Turkey, 24(7). 497-507.