مدل سازی ژئومکانیکی مخازن هیدروکربنی، به کمک پارامترهای مکانیکی سنگ انجام می شود. این پارامترها، به دو روش دینامیکی و استاتیکی قابل اندازه گیری هستند. در روش دینامیکی ، با اندازه گیری سرعت عبور امواج تراکمی و برشی در شرایط برجا و یا آزمایشگاه، پارامترهای دینامیکی سنگ بدست می آیند و در روش استاتیکی، با انجام آزمایش های تخریبی مانند مقاومت فشاری تک محوری و یا سه محوری، پارامترهای استاتیکی مغزه سنگ در آزمایشگاه اندازه گیری می شوند. روش های استاتیکی، نتایج واقع بینانه تری نسبت به روش های دینامیکی می دهند و بر خلاف روش دینامیکی، مقاومت مغزه را نیز اندازه گیری می کنند، اما نسبت به روش دینامیکی هزینه انجام آن زیاد بوده و اندازه گیری آن در طول چاه پیوسته نبوده و به نقاط دارای مغزه سنگی محدود می شود. نتایج این دو روش مکمل یکدیگر هستند ولی متاسفانه پارامترهای دینامیکی و استاتیکی با یکدیگر برابر نیستند و پارامترهای دینامیکی از پارامترهای استاتیکی متناظر خود بزرگتر هستند. بنابراین به منظور اندازه گیری پیوسته (روش دینامیکی) و منطقی (روش استاتیکی) پارامترهای مکانیک سنگ برای طول چاه، ایجاد روابط تجربی بین پارامترهای دینامیکی و استاتیکی ضروری است. در این پایان نامه، با انجام آزمون های آزمایشگاهی مقاومت فشاری تک محوری و التراسونیک بر روی مغزه های نفتی یکی از چاه های میدان نفتی کوپال اهواز، روابط تجربی بین پارامترهای دینامیکی و استاتیکی سنگ آهک سروک پیشنهاد شده است. علاوه بر آن، با استفاده از داده های نگار صوتی برشی دو قطبی (dsi) و نمودار لرزه ای قائم (vsp)، نگار مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته استاتیکی، از نزدیکی سطح زمین تا انتهای مخزن، در چاه مورد مطالعه ترسیم شد. در مطالعات تکمیلی، تاثیر تنش های برجا بر سرعت امواج تراکمی (vp) و برشی (vs) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش مغزه ها نشان داد که با افزایش فشار همه جانبه، سرعت امواج در سنگ، ابتدا به صورت نمایی افزایش می یابد و پس از مقدار مشخصی از فشار (pc) ، افزایش سرعت با شیب ملایم تری ادامه می یابد. همچنین با افزایش فشار، نسبت بین مدول های الاستیسته با فشار همه جانبه، روابط تجربی ایجاد شده برای این پارامتر ها، تحت تاثیر فشار بوده و باید با اعمال ضریب تاثیر فشار، آن ها را برای شرایط تحت فشار، قابل استفاده نمود. در قسمت پایانی این تحقیق، با استفاده از آزمایش های مکانیک سنگ و روابط تجربی ایجاد شده، تنش های برجا در چاه مورد مطالعه تخمین زده شدند و حداقل فشار گل مجاز حفاری، در مقطعی ناپایدار، بر اساس معیارهای شکست چاه پیش بینی شد. در خاتمه با استفاده از داده های نگار قطرسنج و تفسیر نگار تصویری چاه مورد مطالعه تاثیر مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته استاتیکی در پیش بینی شکستگی های چاه مورد ارزیابی قرار گرفته است.

چکیده یکی از روش های بهسازی زمین و ارتقا پارامترهای مقاومتی خاک استفاده از ستون های سنگی است. در مهندسی ژئوتکنیک ستون های سنگی به طور فزاینده ای برای بهینه سازی خاکهای نامرغوب در پروژه های بزرگ عمرانی همچون پل ها، سدهای خاکی و دیگر سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد. ستونهای سنگی در دو نوع ستونهای سنگی معمولی (osc) و ستونهای سنگی با پوشش ژئوسنتتیک (gec) طراحی و اجرا می شوند. زمانی که ستون های سنگی در خاک بسیار نرم کار گذاشته می شود، محدودیت هایی که توسط خاک اطراف به وجود می آید برای شکل گیری و استقرار ستون سنگی مناسب نیست، در نتیجه ستون های سنگی که در این خاک ها مستقر می شود قادر به ایجاد ظرفیت تحمل بار مورد نظر نمی باشد. در این موارد پوشش ژئوسنتتیک می تواند با افزایش مقاومت و سختی ستون سنگی، از فشار جانبی سنگ ها زمانی که ستون حتی بر روی خاک بسیار نرم مستقر شده است جلوگیری کند. این تحقیق به بررسی بهبود کمی و کیفی ظرفیت باربری خاک مسلح شده با ستون سنگی معمولی و محصورشده پرداخته و بررسی پارامتری جامعی با استفاده از تحلیل عددی به وسیله نرم افزار آنالیز اجزاء محدود plaxis و در مقیاس کوچک انجام می شود. از این تجزیه و تحلیل ها و نمودارهای مربوطه می توان دریافت که ستون های سنگی پوشش دار دارای ظرفیت تحمل بار بسیار بالاتر بوده و در مقایسه با ستون های سنگی معمولی تحت فشار و انبساط جانبی کمتری قرار می گیرند. در این مطالعه تأثیر عوامل دیگری همچون تأثیر شعاع محفظه،چسبندگی خاک پیرامون،زاویه اصطکاک داخلی مصالح ستون سنگی،ارتفاع لایه بندی خاک و نیز نسبت ارتفاع ستون سنگی به عمق بستر برای ستون سنگی تک و گروه ستون سنگی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که شعاع تأثیر ستون سنگی در حالت منفرد 6 برابر قطر ستون است و افزایش چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی و ارتفاع ستون باعث رشد شیب نمودار بار- نشست در ستون سنگی شده که در نهایت افزایش ظرفیت باربری و کاهش نشست را به دنبال خواهد داشت. همچنین در ستون سنگی تک مشاهده شد که بیشترین مقدار انبساط جانبی در عمقی تقریباً برابر با قطر ستون رخ می دهد.

امروزه، استفاده از فناوری نانو یکی از موضوعات روز جهان محسوب می شود که در حدود چند دهه از ورود آن به اغلب رشته های علمی می گذرد و در این مدت توانسته تحولات جدی در اغلب آنها ایجاد کند. از سوی دیگر مسئله بهسازی لایه بستر مدفن های زباله شهری برای جلوگیری از نشت شیرابه، یکی از موضوعات چالش برانگیز و در عین حال پویا برای تحقیق مدنظر دانشمندان مرتبط با علوم خاک و محیط زیست می باشد. در این تحقیق تلاش شده تا بین دو علم نانوذرات و مسئله بهینه سازی نفوذپذیری لایه بستر مدفن های زباله شهری ارتباطی بوسیله تولید مواد ریزدانه در حد نانو از جنس خاک لایه بستر (نفوذناپذیر) با استفاده از دستگاه خردایش آسیاب گلوله ای در جهت کاهش نفوذپذیری این لایه برای مقابله با پدیده نشت شیرابه زباله های دفن شده صورت پذیرد. به همین منظور مدفن زباله حلقه دره شهرستان کرج به عنوان اصلی ترین مدفن زباله این کلانشهر برای مطالعه انتخاب شده و پس از برداشت نمونه و تعیین مشخصات خاک آن به کمک آزمایش های مکانیک خاک، کانی های محتوی آن بوسیله آزمایش های xrf و xrd مشخص گردیدند. در ادامه با کمک دستگاه خردایش آسیاب گلوله ای، ذرات نانو تولید شده از خاک فوق، تولید و توسط آزمایش dls و میکروسکوپ الکترونی sem مورد تایید قرار گرفتند. در این تحقیق سه نوع ذره در حد نانو با میانگین اندازه 97، 77 و 56 نانومتری برای بررسی نفوذپذیری خاک لایه بستر مدنظر قرار گرفت و پس از فرایند همگن سازی ذرات در درون رطوبت محتوی به خاک مورد آزمایش اضافه شد تا تمامی آزمایش های نفوذپذیری تحت تراکم یکسان صورت بپذیرد. آزمایش نفوذپذیری بار افتان با استاندارد astm d2434-87 برای هر 3 نوع ذره با درصد اختلاط وزنی 1، 2.5، 5 و 10 درصد و در ph های 5، 7 و 9 به عنوان مبنایی در جهت پیش بینی نفوذپذیری خاک به ترتیب در شیرابه های اسیدی، خنثی و قلیایی انجام شد که نتایج بدست آمده از این آزمایش حکایت از کاهش چشمگیر نفوذپذیری خاک در تمامی آزمایش ها داشته و توصیه های سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (usepa) در جهت رساندن نفوذپذیری لایه بستر مدفن زباله شهری به عددی کمتر از 10-7 سانتی متر بر ثانیه در این تحقیق به نتیجه می رسد.

رفتارسنجی سد در مرحله ساخت و پس از آن، روشی برای کنترل طرح و یا بهینه کردن و تصحیح آن و نیز فراهم آوردن تمهیدات لازم در حین ساخت و یا پس از تکمیل پروژه به منظور جلوگیری از صدمات و خرابی های احتمالی می باشد. بدین منظور با نصب ابزار های اندازه گیری پارامترهای موثر در پایداری و عملکرد سد در مقاطع و قسمت-های مختلف آن، رفتار سد در مقاطع مختلف زمانی مورد بررسی قرار می گیرد. با کمک ابزاربندی و رفتارنگاری و تجزیه و تحلیل آنها میتوان به ناهنجاری های احتمالی موجود پی برد. معمولاً، رفتارنگاری مداوم، تشخیص بموقع هر گونه نقص و پدیده های منفی که ممکن است به گسیختگی منجر شود را امکان پذیر می سازد. در این تحقیق کمیت های اندازه گیری شده توسط ابزار دقیق های موجود در بدنه و پی سد مخزنی کالپوش تا تاریخ 93/3/17 در سیکل های متوالی اخذ گردیده، سپس با استفاده از روابط مهندسی و نرم افزار های عمومی و تخصصی به پارامتر های قابل درک تبدیل گردیده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. این کمیت ها شامل فشار آب منفذی، تنش های کل در جهت قائم و نشست های قائم و افقی است که به ترتیب توسط پیزومترهای الکتریکی، سلول های فشارکل، نشست سنج ها و انحراف سنج ها اندازه گیری شده اند. با استفاده از قرائت های پیزومتر های الکتریکی و سلول های فشار-کل، پارامتر های ضریب قوس زدگی و شکست هیدرولیکی (روش واقعی و تئوری) نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین احتمال بروز ترک خوردگی هسته با استفاده از پژوهش های لوند (loand 1970) و میزان نشست هسته رسی سد مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت این تحلیل ها با مقادیر پیش بینی شده (آنالیز برگشتی) به منظور آگاهی از عملکرد ابزار ها و میزان پایداری سازه مقایسه شده اند. با توجه به نتایج به دست آمده از پیزومتر های فونداسیون، پیزومتر های الکتریکی خاکریز و پیزومتر های کاساگرانده، به طور کلی هسته رسی سد عملکرد خوبی دارد. خطر شکست هیدرولیکی در تراز 1344 مقطع 13-13 وجود دارد. با توجه به این نکته که آبگیری مخزن سد کامل نشده (تا تراز 1337/58) احتمال وقوع شکست هیدرولیکی باید جدی در نظر گرفته شود. بیشترین میزان نشست در مقطع 8-8 به میزان 43/3 سانتیمتر می باشد. باتوجه به این که آبگیری مخزن سد کامل نشده و حداکثر نشست نهایی طبق مدل الاستو پلاستیک 43/25 سانتیمتر پیش بینی شده است، این میزان نشست زیاد می باشد. همچنین احتمال وقوع ترک خوردگی در مقطع 13-13 و تراز 1338 با توجه به نتایج پلیت شماره 8، inc13-1 وجود دارد و سد برای نشست های بیش از 26 سانتیمتر دچار ترک خوردگی خواهد شد.

تونل پیرشریف(شماره 3) بخشی از پروژه آزادراه اراک – خرم آباد می باشد.به کمک طبقه بندی های تجربی rmr,gsi,q و rmi شرایط مهندسی توده سنگ بررسی شد. براساس این طبقه بندی ها توده سنگ ها در رده متوسط تا خوب قرار گرفتند. داده های موردنیاز برای تحلیل عددی با انجام آزمایش روی نمونه ها و نیز با کمک نرم افزار rock lab استخراج شد و در نرم افزار phase2 وارد گردید.براساس روش عددی انجام شده با کمک نرم افزار phase2، حداکثر ضخامت شاتکریت به 5 سانتی متر کاهش یافته و راک بولت ها نیز با طول 3 متر پیشنهاد گردید. برای بررسی احتمال تشکیل گوه های ناپایدار نیز نرم افزار unwedge انتخاب شد که به کمک تحلیل صورت گرفته و درنظر گرفتن لیتولوژی منطقه و شرایط توده سنگ های درزه دار، بیشترین نوع ناپایداری، لغزشی و ریزش های گوه سنگی از دیواره و سقف تونل تشخیص داده شد و با انجام سیستم های نگهدارنده شاتکریت و راک بولت، ضریب ایمنی بالاتر از 1/5 به دست آمد.