به منظور تعیین زونهای آغشته به آلودگیهای نفتی از بررسیهای ژئوفیزیکی و از طریق برداشت 7 شبه مقطع مقاومت ویژه ظاهری و ‏پلاریزاسیون القایی و با استفاده از آرایه قطبی _دوقطبی بهره گرفته شده است.همچنین تعداد 7 پروفیل ‏‎ gpr‏ منطبق بر پروفیلهای الکتریکی فوق برداشت و بطور همزمان مورد تفسیر قرار گرفته است. که در این پایان نامه ‏فقط سه پروفیل 2 ،5 و 7 مورد بررسی قرار می گیرند. ‏. زونهای با مقاومت ویژه پایین و بار پذیری بالا مربوط به تاسیسات فلزی زیر سطحی و یا شکستگیهای پر شده با کانیهای رسی و دانه ریز ‏بوده و همچنین گسلهای جوان بخوبی در مقاطع ژئوفیزیکی شناسایی و آلودگیهای احتمالی نفتی و سایر مصنوعات دست ساز بشر تفکیک ‏شده اند. در هر مقطع ژئوفیزیکی انواع ناهمگنیهای موجود از طریق تلفیق نتایج هر سه روش بکارگرفته شده شناسایی و با هدف تفکیک ‏آلودگی های احتمالی نفتی تفسیر گردیده است. ‏‏

چقرمگی شکست سنگ، یک پارامتر بنیادی در مکانیک شکست سنگ است که مقاومت ذاتی سنگ را در برابر آغاز و گسترش ترک توصیف می کند. این پارامتر کاربردهای فراوانی در زمینه های گوناگون مکانیک سنگ دارد. از این رو اندازه گیری صحیح و دقیق این پارامتر اهمیت ویژه ای دارد. با این حال هنوز بحث پیرامون تعیین روش(های) اندازه گیری آن ادامه دارد. از سوی دیگر خصوصیات سنگ در مقیاس میکرو همواره عوامل تعیین کننده ای در رفتار فیزیکی/مکانیکی سنگ هستند. چگونگی این اثرگذاری در بسیاری از موارد به خوبی روشن شده است اما تاکنون آگاهی کافی درباره ی اثر توزیع دانه بندی بر چقرمگی شکست سنگ فراهم نشده است. اگر چه آزمون های تجربی در مطالعات چقرمگی شکست سنگ از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند اما روش های عددی در موارد زیادی مزایا و قابلیت های بیشتری از خود نشان می دهند. با این وجود، تاکنون اقدامات اندکی برای استفاده از روش های عددی در این زمینه گزارش شده است. در این تحقیق، با بیش از 140 آزمون تجربی، چقرمگی شکست سه مرمریت (نیریز، باغات و مارون) که تنها در توزیع دانه بندی متفاوت هستند، توسط دو نمونه ی دیسک ترک دار با سوراخ مرکزی (hccd) و دیسک برزیلی با شکاف v شکل(ccnbd) تحت بارگذاری های مودهای i، ترکیبی i-ii و ii اندازه گیری شده اند. توصیف کمّی توزیع دانه بندی مرمریت ها مستقیماً از مقاطع نازک آنها تعیین شده است. بر اساس این توزیع دانه بندی، نمونه های عددی مرمریت ها به گونه ای با روش اجزای مجزا (dem) مدل شده اند که در آزمایش مقاومت فشاری سه محوره همان پاسخ ماکروسکپی واقعی (آزمایشگاهی) را ارائه کنند. آنگاه با استفاده از این نمونه های عددی، آزمایش های تجربی چقرمگی شکست انجام شده شبیه سازی شده اند. مستقل از نوع نمونه ی آزمایشگاهی، با مقایسه ی چقرمگی شکست مرمریت ها نشان داده شد که اندازه ی دانه بندی همبستگی معکوس با چقرمگی شکست مود i (kic) خالص دارد. در هر مرمریت، همواره نمونه hccd در مقایسه با نمونه ی ccnbd، چقرمگی شکست کمتری بدست می دهد. این اختلاف در مود i خالص ناچیز است اما با افزایش سهم بارگذاری مود ii این اختلاف برجسته تر می شود تا آنجایی که نتایج این دو نمونه در بارگذاری مود ii خالص عملاً قابل مقایسه نیستند. از میان پارامترهای فیزیکی/مکانیکی اندازه گیری شده مقاومت کششی برزیلی (?tb)، سختی چکش اشمیت و سرعت گذر موج فشاری (vp) با kic همبسته هستند. در آزمایش های عددیِ چقرمگی شکست مود ii (kiic) خالص، نمونه ها در شرایطی بارگذاری شده اند که از لحاظ تئوری پیش بینی می شود شکست برشی خالص را تجربه می کنند. اما نتایج نشان داده اند که در این شرایط عملاً بارگذاری مود ii خالص وجود ندارد بلکه همواره مولفه ای از مود i نیز اعمال می شود. در نتایج عددی نیز نمونه hccd در مقایسه با نمونه ی ccnbd مقادیر چقرمگی شکست کمتری بدست می دهد با این تفاوت که در روش عددی این اختلاف چشمگیرتر است. بطور کلی، روش عددی مقادیر چقرمگی شکست را بالاتر از نتایج تجربی تعیین کرده است. با این حال بهترین هماهنگی های روش عددی با نتایج تجربی، از بین مرمریت ها، مودهای بارگذاری و نمونه های آزمایشگاهی به ترتیب در نیریز، مود i خالص و hccd مشاهده می شود.

نفوذپذیری یک خصوصیت فیزیکی سنگ و یکی از پارامترهای مهم و حیاتی در شاخه های مختلف علوم زمین است. این پارامتر معمولا با استفاده از دو روش تحلیلی و عددی محاسبه می شود. روش های تحلیلی برای شبکه های ساده، منظم و کوچک و برای شبکه های بزرگ و پیچیده روش های عددی به کار می روند. مدلسازی های عددی برای حل به قدرت محاسباتی بالا و منبع بزرگی برای ذخیره سازی اطلاعات نیاز دارند. به طور کل این روش ها بسیار وقت گیر هستند به خصوص زمانی که شبکه هایی با اندازه و دانسیته بالا مدل می شوند. استفاده از روش تئوری محیط معادل برای محاسبه نفوذپذیری شبکه شکستگی، به عنوان جانشینی برای روش های عددی در تعدادی از مقالات گزارش شده است. با این وجود، میزان قطعیت این روش برای آنالیز جریان سیال در مقایسه با روش های عددی هنوز محاسبه و گزارش نشده است. این مسئله، موضوع اصلی این کار تحقیقاتی می باشد. در ابتدا بر اساس اصول کلی روش محیط جایگزین برنامه ایی برای محاسبه نفوذپذیری و تعیین اندازه نمونه معرف شبکه شکستگی تصادفی دو بعدی، در محیط متلب تدوین شد. یک آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای هندسی شکستگی ها یعنی دانسیته و جهت شکستگی و همچنین سه حالت مختلف برای بازشدگی، باز شدگی ثابت، توزیع بازشدگی وابسته و غیر وابسته به طول شکستگی، به منظور تعیین درجه عدم قطعیت بین نتایج حاصل از تعیین نفوذپذیری با استفاده از روش عددی و روش محیط معادل، در نظر گرفته شد. با استفاده از تکنیک های شبیه سازی مونت کارلو، شبکه های شکستگی دو بعدی ایجاد شدند. روش عددی المان مجزا برای حل عددی بکار رفت. نتایج نشان می دهد که مقدار میانگین نفوذپذیری محاسبه شده با استفاده از روش محیط معادل به نتایج حاصل از روش عددی نزدیک است. و این مقدار در مدل هایی با دانسیته بالا یکسان است و از دانسیته 9/6 به بعد مقدار میانگین نفوذپذیری حاصل از دو روش با هم برابر است. اندازه نمونه معرف برای مدل هایی با بازشدگی ثابت با استفاده از هر دو روش،در طول یکسانی به دست می آید؛ ولی در مدل هایی با توزیع بازشدگی این پارامتر با استفاده از روش محیط معادل در طول کمتری نسبت به روش عددی به دست می آید. نتایج آنالیز حساسیت نشان می دهند که تاثیر پارامترهای هندسی شکستگی ها روی نفوذپذیری محاسبه شده با استفاده از هر دو روش روند یکسانی دارد. با افزایش دانسیته شکستگی شبکه، نفوذپذیری افزایش یافته و ثابت فیشر جهت شکستگی ها تاثیر خاصی روی نتایج ندارد.

یکی از توجهات مهم در روش های عددی محاسبه ی مقدار و نحوه ی توزیع خطا در دامنه ی حل مسئله است که توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده تا انواع برآورد کننده های خطا را توسعه دهند. برآورد کننده های خطا ابزارهایی قدرتمند برای تایید شبیه سازی با روش های عددی، به وجود آورده اند و مبنایی برای اصلاح نتایج و کنترل خطا هستند. در حال حاضر تمامی برآوردکننده های موجود در روش های با المان و بدون المان با تکیه بر هموارسازی میدان حل،دارای تابعیتی از خطای نسبی می باشند. در این پایان نامه با تکیه بر اثر ساختار فضایی گره ها یک مدل احتمالی برای برآورد خطا در روش efg ارائه شده است. این برآورد خطا تنها در قالب نمایش روند واریانس خطای مطلق ارائه می گردد و مقدار خطا را در مسئله بیان نمی کند. برای بررسی این مدل، بر اساس روش های آمار فضایی الگوریتمی توسعه یافته است که ابتدا توابع تصادفی یک بعدی و دو بعدی را با استفاده از بسط سری فوریه محدود تولید می کند و سپس با استفاده از میانیابی mls یک حل تقریبی از تابع تصادفی بدست می آید. در ادامه مدل ارائه شده با محاسبه ی میزان همبستگی نقاط درون ناحیه اثر یک نقطه مورد بررسی، خطای این روش را ارزیابی می کند. این مدل احتمالی همانند دیگر روش ها با حفظ نگرش کلی بر خطای روش عددی (داشتن تابعیت خطای نسبی)، در درون خود نگرشی محلی نیز دارد که این موضوع سبب عملکرد بهتر آن نسبت به دیگر برآوردکننده-های خطا می گردد. بعد از تایید نتایج عددی این نمایشگر خطا با استفاده از مسائل نمونه، با استفاده از مکان نقاط ماکزیمم واریانس خطا، استراتژی ارائه شده است که بهبود گسسته سازی دامنه ی مسئله را با اضافه کردن گره به صورت اتوماتیک انجام می دهد. این استراتژی با توجه به اینکه مرز را نیز بهبود دهد یا خیر به دو صورت عمل می کند. نتایج حاصل از استراتژی بهبود گسسته سازی در مسئله ی صفحه ی سوراخدار باعث کاهش ماکزیمم خطای مطلق تنش می شود. در نهایت عملکرد نمایشگر خطای پیشنهادی، در بیان واریانس خطای مطلق مناسب است و برای بهبود گسسته سازی به خوبی قابل استفاده است.

با توجه به اینکه محیط های سنگی بکر نبوده و عوامل تکتونیکی منجر به از دست رفتن یکپارچگی ماده سنگ می شوند مدل سازی توده های سنگی با بکارگیری روش های ناپیوسته که ترکیب بلوک های صلب و درزه ها را در نظر می گیرند، توسعه یافته اند. با استفاده از روش های برداشت درزه ها بر روی رخنمون ها، ترانشه ها و یا روش های اندازه گیری زیرزمینی، ویژگی های هندسی-آماری پدیده های ناپیوستگی از قبیل طول، دهانه بازشدگی، موقعیت مکانی و امتداد فضایی (شامل شیب و جهت شیب) اندازه گیری می شوند. روش شبیه سازی مونت کارلو و توابع چگالی احتمال پارامترهای هندسی شکستگی ها را برای تولید مدل های شبکه درزه های مجزا مورد استفاده قرار می دهند. اگرچه در مطالعات گذشته شبیه سازی جریان سیال و میزان تولید مخازن هیدروکربوری انجام شده اما مدل های شبکه درزه های مجزا در نظر گرفته نشده اند و یا بر پایه داده های رخنمون های سطحی انجام گرفته اند. در این کار پژوهشی بر مبنای داده-های شکستگی های برداشت شده با لاگ fmi از یک چاه عمیق واقع در میدان گازی پارس جنوبی، ابتدا شکستگی های القایی و طبیعی متمایز می شوند. با استفاده از تحلیل شبکه استریوگرافیکی تعداد دسته درزه های اصلی شکستگی های طبیعی تعیین می گردند. سپس مناسبترین تابع توزیع احتمال برای پارامترهای شکستگی ها در هر چهار واحد زمین شناسی k1 تا k4 برآورد شده و تعداد زیادی مدل های تصادفی شبکه درزه های مجزا ساخته می شوند. آزمون آماری watson-williams به منظور تعیین بهترین مقاطع سازگار شبکه درزه های تولید شده با الگوی شکستگی های برداشت شده در چاه، افزایش کارایی مدل سازی های عددی و کمّی کردن میزان تولید بکار می رود. همچنین وابستگی میزان تولید و نفوذپذیری به تنش در اثر تغییر عمق با استفاده از امتداد شکستگی های القایی که جهت تنش های افقی اصلی حداقل و حداکثر را در اطراف چاه نشان می دهند، قابل بررسی می باشند. در این پایان نامه نرم افزار دو بعدی udec به منظور تسهیل روند مدل سازی های هیدرولیکی و هیدرومکانیکی بکار برده شده و نتایج آماری تحلیل ها نشانگر مناسب بودن واحد k4 از لحاظ تولید می باشد. نتایج عددی نشان می دهند که میانگین نرخ جریان سیال هیدروکربوری در واحد زمین شناسی k4 بدست آمده از تحلیل های هیدرولیکی و هیدرومکانیکی به ترتیب برابر با 2-10×424/3 و 4-10×710/7 متر مکعب بر ثانیه می باشد. متوسط نرخ جریان محاسبه شده از تحلیل های هیدرومکانیکی در این پایان نامه به واقعیت نزدیک تر بوده و در مقایسه با میزان تولید در یکی از چاه های نزدیک به چاه مورد مطالعه دارای حداکثر خطای 15%± می باشد.

اغلب در زمان ساخت ساختمان های با طبقات زیرزمینی زیاد یا تاسیسات شهری (مانند ایستگاه های مترو)، حفاری ترانشه های باز با شیب قائم ضرورت دارد و در موارد بسیاری از سیستم مهاربندی عرضی برای نگهداری دیواره آنها استفاده می شود. اگر چه برای طراحی این اعضا به صورت سنتی از روشهای تخمین فشار جانبی خاک روی دیوارهای حائل مانند تئوری کلمب یا رانکین استفاده می شود ولی، فشار جانبی خاک بر روی دیواره گودبرداری مهارشده توزیع پیچیده‍ تری دارد. پک بر اساس مطالعات انجام شده در گودبرداری مهار شده در ساخت متروی شهر شیکاگو نشان داد که حداکثر نیروی ایجاد شده در مهارها مطابق با تئوری کلمب یا رانکین نیست. او همچنین اظهار داشت که بار مهارهای فوقانی بیشتر و بار مهارهای تحتانی کمتر از مقادیر پیش بینی شده حالت محرک هستند. علی رغم اینکه برای طراحی گودبرداری های مهار شده به طور گسترده از دیاگرامهای فشار ظاهری پک استفاده می شود، مطالعات تجربی و عددی دیگری نیز صورت گرفته است. در کلیه این پژوهش ها دیاگرام فشار جانبی بدست آمده در واقع فقط پوش هایی هستند جهت تخمین بار ایجاد شده در مهارها به منظور طراحی، و توزیع واقعی فشار جانبی خاک را نشان نمی دهند. چرا که با اندازه گیری های در محل یا آنالیزهای عددی بار مهارها را بدست آورده و با انجام محاسبات معکوس این بار را بر دیواره گود توزیع نموده اند. از طرفی کلیه این مطالعات، موردی می-باشند و برای یک گودبرداری خاص با مشخصات منحصر به فرد انجام شده ‍اند. برای مثال در بررسی های انجام شده توسط پک سیستم حائل دیواره گود مهار شده سپرکوبی می باشد. در حالیکه در طراحی مهارهای گود با هر سیستم حائلی شامل شمع های پشت بند نیز معمولاً از پوش فشار جانبی پک استفاده می شود. از این رو در این مطالعه سعی شده است، مقدار فشار جانبی خاک بر دیواره ی گود ها با شمع‍های پشت بند در قالب یک مطالعه پارامتریک مورد بررسی قرار گیرد. طبق پژوهش های صورت گرفته در پنجاه سال اخیر مشخص شده است که بار اندازه گیری شده مهارها فقط ناشی از فشار جانبی خاک نیست، بلکه قسمتی از آن ناشی از تغییرات حرارت می باشد. با در نظر نگرفتن اثرات حرارتی، ممکن است بارهایی که از اندازه-گیری در محل بدست آمده اند اشتباهاً فقط ناشی از فشار جانبی زمین تفسیر شوند و یا بارهای بدست آمده از تحلیل های کامپیوتری، بار واقعی مهارها نباشند. در این تحقیق سعی شده است با انجام تحلیل حرارتی بار ناشی از تغییرات حرارت پیش بینی شود. حل عددی به کار رفته در این تحقیق، روش تفاضل محدود صریح به کمک برنامه flac3d می باشد. مدل رفتاری مورد استفاده برای خاک های دانه ای و چسبنده به ترتیب مدل موهر-کلمب و مدل کم‍ کلی است. همچنین به منظور مقایسه مدلهای رفتاری برای شبیه-سازی خاک، از مدل ساختاری الاستوپلاستیک جامع دوسطحه توسعه یافته توسط ملکی و همکاران نیز استفاده شده است. اثر عواملی مانند عمق گودبرداری قبل از شاتکریت کردن، سختی مهارها، فاصله بین شمع ها، عمق گودبرداری قبل از نصب مهار و عمق نفوذ شمع در خاک زیر کف گود روی پارامترهای کلیدی (فشار جانبی خاک، نیروی ایجاد شده در مهارها، تغییر شکل جانبی شمع و لنگر خمشی ایجاد شده در شمع) در سه نوع خاک ماسه متراکم، ماسه سست و رس، مورد بررسی قرار می‍گیرد.

به منظور ساخت سازه ها بر روی خاک های نرم و تراکم پذیر روش های متعددی از جمله استفاده از شمع، استفاده از ستون های سنگی، بهسازی خاک زیر پی با مصالح مناسب و تعویض خاک زیر پی وجود دارد. اکثر این روش ها با هزینه-ی زیاد همراه بوده و برای بسیاری از سازه ها دارای توجیه اقتصادی نمی باشد. در این پایان نامه ضمن معرفی تکنیک جدید و کم هزینه ی پایه های سنگریزه ای کوبیده شده و ارائه ی ویژگی های مهندسی آن، به بررسی رفتار پی های واقع بر این پایه ها تحت بارگذاری استاتیکی و دینامیکی پرداخته می شود. در این رابطه با مدل سازی فرآیند ساخت پایه ها و استفاده از مدل-های رفتاری مناسب، به ارزیابی تاثیر پارامتر هایی نظیر: نسبت لاغری، نسبت مساحت، مشخصات خاک، وشرایط بارگذاری اعمالی بر رفتار پی های مستقر بر این پایه ها پرداخته شده است. در ادامه با مقایسه ی رفتار پایه ها در حالت گروهی و منفرد به ارزیابی تفاوت های رفتاری در این دو حالت و بحث در رابطه با تغییرات ضریب گروه برای حالات مختلف هندسه ی پایه پرداخته شده است. مطالعات پارامتریک انجام شده در این تحقیق علاوه بر کمک به شناسایی بهتر رفتار پایه ها در حالت منفرد و گروهی می تواند به عنوان یک جدول طراحی مناسب به منظور استفاده در پروژه های مرتبط به کار گرفته شود.

به‏طورکلی محیط زمین در ابتدا تحت فشار ناشی از تنش‏های طبیعی بوده و هرگونه دست خوردگی مانند حفر تونل، این وضعیت تنش را مختل کرده و موجب همگرایی دهانه‏ی تونل و پدید آمدن تغییر‏مکان‏هایی در مقطع زمین می شود. این تغییرمکان‏ها در سطح زمین به‏صورت نشست ظاهر می‏شوند که در مواردی قابل ‏توجه است. در این تحقیق به دلیل اهمیت موضوع نشست و تأثیر آن بر روی ساختمان های سطحی، رفتار محیط خاک در اثر حفر تونل‏ها مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با بررسی سوابق پژوهشی و تجربیات گذشته و همچنین ارائه ی نتایج و فرمولهای به دست آمده توسط دانشمندان مختلف اهمیت موضوع نشان داده شده است. سپس به تحقیقات انجام شده بر روی پروژه تونل های مترو اصفهان اشاره ای اجمالی شده است. در ادامه با بکارگیری نرم افزار تفاضل محدود flac 3d و استفاده از اطلاعات به دست آمده از گزارش ها و آزمایش های موجود، و با توجه به مرحله ای بودن حفاری مقطع تونل ها در قطعه ی مورد بررسی، تحلیلی بر روی تأثیر حفاری مرحله ای در مقطع تونل ها بر میزان نشست سطحی در دو حالت حفاری تونل به صورت منفرد و حفاری تونل ها به صورت موازی و همزمان انجام گرفته است. سپس محدوده ی تأثیر جبهه ی کار، تأثیر فاصله ی بین مرکز تا مرکز دو تونل بر میزان خروج از مرکزیت نقطه ی ماکزیمم منحنی نشست، تعیین فاصله موثر جهت استفاده از اصل رویهم گذاری در محاسبه نشست حاصل از حفر دو تونل، فاصله ی پیدایش حالت کرنش مستوی در تونل منفرد و دوقلو نسبت به جبهه ی کار مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که تأثیر حفاری bench در تونل های دو قلوی مترو اصفهان بر روی مقادیر نشست سطحی ناچیز بوده و می توان در مدل سازی از حفر آن صرفنظر نمود که در تحلیل های انجام شده در این پایان نامه از این اصل استفاده شده است. فاصله ی مکانی تأخیر بین حفاری دو تونل غربی و شرقی، حد فاصل ایستگاه میدان آزادی- ایستگاه شریعتی انجام شده است و پس از پایان تحلیل ها، فاصله ی تأخیر مکانی بهینه بین حفاری دو تونل به مقدار 3d (سه برابر قطر تونل) به دست آمده است. همچنین برای بررسی شدت تأثیر پارامتر های c , ? , e ? ,و ? بر روی مقادیر نشست سطحی، تحلیل های دیگری با استفاده از اطلاعات به دست آمده از مطالعات مشاوران مختلف طرح، صورت گرفته است تا بدین وسیله نشان داده شودکه چه پارامترهایی و تا چه اندازه می‏‏توانند در موارد ذکر شده موثر باشند و کدام اهمیت کمتری دارند یا حتی فاقد ارتباط یا نقش تعیین کننده می باشند. نتایج در این قسمت نشان می دهد که با کاهش 70 درصدی مقدار چسبندگی و کاهش 25درصدی زاویه ی اصطکاک داخلی، میزان نشست کوتاه‏مدت به ترتیب 55% و 20% افزایش می یابد، در صورتی که تأثیر ضریب پواسون در میزان نشست، بسیارکم و ناچیز می‏باشد. همچنین باکاهش 60 درصدی مدول الاستیسیته و افزایش28 درصدی وزن مخصوص خاک ، نشست کوتاه‏مدت حدود 50% افزایش می یابد. در بخشی دیگر از این تحقیق، با استفاده از داده های ابزار بندی موجود در یک ایستگاه شاخص ابزاربندی، دو مدل مشابه در دو نرم افزار اجزای محدود plaxis 3d tunnel و تفاضل محدود flac 3d ساخته شده و نتایج حاصل از دو روش عددی و روش کارگاهی، با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج محاسبات به کمک نرم‏افزار و نتایج حاصل از اندازه‏گیری‏های کارگاهی توافق رضایت بخشی را در دو ابزار نشست سنج و همگرایی سنج نشان می دهد که این حاکی از وجود اطمینان به نتایج تحلیل های نرم‏افزاری بوده و در شرایطی که وضعیت خاک به‏صورت همگن و یکنواخت نیست، با به‏کارگیری مدل مناسب می‏‏توان وضعیت نشست‏ها را با اطمینان پیش‏بینی نمود.

غالبا در حل مسائل هیدرولیکی از میزان نفوذپذیری ماتریس سنگ در برابر نفوذپذیری شبکه شکستگی صرف نظر می شود. تخلخل دوگانه به محیط هایی اطلاق می شود که ماتریس سنگ نیز علاوه بر شبکه شکستگی، دارای نفوذپذیری می باشد. اهمیت ویژه این موضوع در زمینه های مختلف عمرانی، معدنی و سایت های دفن زباله ها، خصوصا زباله های خطرناکی از قبیل پسماندهای هسته ای می باشد. تاکنون اثر هندسه شبکه شکستگی و دانسیته شکستگی ها بر میزان نفوذپذیری کلی، تاثیر نفوذپذیری ماتریس و رابطه بین بازشدگی و طول شکستگی بر اندازه نمونه معرف و تاثیر توامان این پارامترها بر یکدیگر خصوصا در شبکه نامنظم شکستگی-ها مورد بررسی قرار نگرفته است. در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار المان مجزای udec، از المان هایی به نام المان های voronoi ،که خواص هیدرولیکی و هندسی قابل تعریف دارند، برای ساخت نمونه سنگ بکر استفاده شده است. پس از اندازه گیری نفوذپذیری کلی محیط و اندازه نمونه معرف، به ساخت شبکه شکستگی های مجزا و اندازه گیری خواص هیدرولیکی این شبکه اقدام گردید. سپس نمونه ترکیبی که حاصل جمع ماتریس نفوذپذیر و شبکه شکستگی های مجزا می باشد، مورد بررسی قرار گرفته و پارامترهای موثر بر نفوذپذیری توده سنگ و اندازه نمونه معرف تحلیل می گردد. نتایج نشان می دهد که نفوذپذیری ماتریس تاثیر مستقیم بر نفوذپذیری توده سنگ دارد و با افزایش دانسیته شکستگی، علاوه بر افزایش نفوذپذیری نمونه ها، کاهش سایز نمونه معرف را شاهد خواهیم بود. برای سه حالت همبستگی میان طول و بازشدگی شکستگی ها، تحلیل های جداگانه ای انجام گرفته است که میزان تغییر خواص هیدرولیکی مانند نفوذپذیری برای هر حالت به صورت جداگانه ای گزارش گردیده است. نتایج نهایی حاکی از نصف شدن اندازه نمونه معرف با افزایش 100 درصدی دانسیته می باشد. همچنین افزایش میزان نفوذپذیری با اضافه کردن ماتریس نفوذپذیر به نمونه های شکستگی های مجزا از حداقل 6 درصد تا حداکثر 39 درصد برای نمونه های مختلف گزارش گردیده است.

سازه های مصالح بنایی در ایران از گذشته تا امروز بخش وسیعی از سازه های ما را شامل می شوند. بناهای بی شماری در گذشته اعم از آتشکده، مسجد، ساختمانهای مسکونی و ... از این مصالح ساخته شده اند و امروزه نیز علی رغم استفاده فراوان از مصالح ساختمانی جدید نظیر بتن مسلح و فولاد، هنوز در برخی از نقاط، مصالح بنایی به عنوان عمده ترین مصالح برای ساختمان ها رواج دارند. رفتار این مصالح، به علت طبیعت ناپیوسته آنها با رفتار محیط های پیوسته متفاوت است و طبیعت بلوکی آن, حاکم بر تغییر شکل ها و مکانیزم های گسیختگی آن است. روشن است که برای کاهش آسیب های اجتماعی و اقتصادی ناشی از وقوع زلزله، مهم ترین مسئله کاهش میزان آسیب پذیری است. با توجه به اینکه بخش عمده خسارات ناشی از زلزله مربوط به تخریب بناهاست، کاهش میزان آسیب پذیری بناها، چه از لحاظ مقاوم سازی یا نوسازی بناهای موجود و چه از نظر ساخت بناهای جدید به صورت اصولی و مطابق با استاندارد های موجود، از اهمیت بالایی برخوردار است. از آنجا که سازه های آجری بیشترین پتانسیل خرابی در زلزله را داشته اند و نیز دارای مکانیزم های متعدد شکست می باشند، همچنین با توجه به وجود عدم قطعیت های فراوان در پارامترهای موجود در این سازه ها، باید مطالعه آسیب پذیری آن ها، با آگاهی مناسب از این پارامتر ها و درنظرگرفتن تمام مودهای محتمل برای شکست سازه باشد. در این راستا، جهت بدست آوردن سطح عملکرد و میزان خسارات وارد بر اجزاء سازه ای مصالح بنایی، وجود منحنی ظرفیت این سازه ها ضروری است. کاربرد تعریف این منحنی های شکست برای سازه، در تکنیک های عددی مورد استفاده در رایانه و تعریف موقعیت شکست در مدل سازی رفتار واقعی آجرکاری ها اهمیت آن ها را آشکارتر می کند. ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای این قبیل سازه ها مانند سایر انواع سازه ها به شبیه سازی عددی و معتبر پاسخ لرزه ای آنها بستگی دارد. در یک مدل سازی عددی مناسب برای تحلیل این قبیل سیستم ها، باید دونوع رفتار مکانیکی: ناپیوستگی ها و بلوک ها در نظر گرفته شود. از میان روش های عددی موجود، روش اجزاء مجزا به دلیل قابلیت های خاص خود در مدل سازی این مصالح (که تغییر شکل ها و مودهای گسیختگی آن ها به شدت به نقش درزه ها بستگی دارد)، مناسب ترین روش است. در روش اجزاء مجزا امکان لغزش، جابجایی و چرخش های بزرگ بین بلوک ها، بازشدگی ترک ها و حتی جدا شدگی کامل بلوک ها، همچنین امکان تشخیص تماس-های جدید بین بلوک ها در حین فرآیند حل وجود دارد. بنابراین در این تحقیق از این روش برای مدل سازی اجزاء سازه مصالح بنایی استفاده شده است. مصالح بنایی به خاطر وجود لایه های ملات بین آنها رفتار اورتوتروپیک از خود نشان می دهند؛ بنا بر این شکست آنها نمی تواند به سادگی فقط با مشخص کردن تنش های اصلی در هر نقطه مشخص شود و به متغیر سومی نیاز است. درتحقیق حاضر سعی شده است که نمودار های شکست برای چیدمان های آجرکاری معمول در ایران بدست آید. این چیدمان ها شامل چیدمان های رومی ، ضربی ، خفته – راسته و حصیری هستند. مدلسازی بر اساس روش میکروی ساده شده و با روش مدلسازی اجزاء مجزا در نرم افزار 3dec انجام شده است. بدین منظور پانل هایی با ابعاد 1 * 1 متر مربع تحت تنش های دو محوری فشاری – فشاری و تک محوری فشاری و کششی قرار گرفته اند. متغیر سوم درنظرگرفته شده در بارگذاری ها, برای چیدمان رومی و ضربی، زاویه درزه های خوابیده با تنش افقی است و برای چیدمان های خفته – راسته و حصیری برش است که به صورت مساوی در چهار طرف پانل اعمال می شود. این پانل ها تا نقطه شکست تحت بارگذاری افزایشی قرار دارند. بنابراین در چیدمان رومی و ضربی پانل در زوایای مختلف تحت بارگذاری قرار می گیرد و برای هر زاویه یک نمودار شکست حاصل می شود که مجموع این نمودارها سطح شکست پانل را تشکیل می دهند. در مورد دو چیدمان دیگر؛ برای پانل با یک برش ثابت یک نمودار شکست حاصل می شود و مجموع این نمودارها با مقادیر برش متفاوت سطح شکست را ایجاد می کنند. در پایان نیز نمودارهای شکست و نتایج بررسی آنها, حاصل تلاش انجام شده در این تحقیق است.

به علت وجود عدم قطعیت ها در پارامترهای هندسی ناپیوستگی ها، همواره راه حل واحد و کارآمدی برای ارزیابی پایداری شیب های سنگی درزه دار وجود ندارد. بدین منظور استفاده از روش های احتمالی می تواند مناسب تر تلقی گردد. یکی از روش های احتمالی، استفاده از روش شبکه شکستگی های مجزا- المان گسسته (dfn-dem) است. مدل شبکه شکستگی های مجزا (dfn) بیان واقعی تری از هندسه ناپیوستگی ها را در زمین فراهم می آورد. این مدل مبتنی بر نمایش تصادفی سیستم ناپیوستگی ها بر اساس تابع چگالی احتمال پارامترهای ناپیوستگی می باشد. نیروهای عمل کننده بین بلوک ها با استفاده از روش های عددی نظیر روش المان گسسته (dem) قابل تخمین است. هدف از این مطالعه توسعه یک رویکرد تحلیل احتمالی و الگوریتم مربوط به آن با استفاده از روش dfn-dem برای تحلیل پایداری شیب های سنگی درزه دار در شرایط مختلف می باشد. در تکیه گاه راست سد کارون 4 و در پایین دست بدنه سد ، پنج دسته درزه و یک درزه اصلی شناسایی شده که با توجه به مشخصات هندسی آن (شیب و جهت شیب) و نیز محدوده اثر آن نسبت به دره رودخانه کارون شرایط بالقوه ناپایداری را برای این تکیه گاه ایجاد می نماید. ترکیبات مختلفی از پارامترهای هندسی ناپیوستگی ها انتخاب شده و یکسری مدلسازی عددی dem بر روی dfn های تولید شده در رویکرد dfn-dem برای ارزیابی رفتار شیب و اندازه گیری مینیمم الگوی بولت مورد نیاز انجام گردید. نخست برای شبیه سازی شرایط خشک شیب، بارهای استاتیکی اولیه در مدل عددی اعمال گردید. سپس مدلسازی شیب با اعمال سطح ایستابی در آن صورت پذیرفت و در نهایت برای دو حالت مذکور نگهداری مناسب تعیین شد. همچنین تحلیل لرزه ای شیب با استفاده از زلزله های مبنای طرح (dbe) و ماکزیمم زمین لرزه ی قابل انتظار (mce) انجام گردید. نتایج تحلیل حالت خشک برای بیان شرایط اولیه تکیه گاه با مشاهدات عینی سازگاری بسیار زیادی داشته که نشان از دقیق تر بودن هندسه بکار برده شده توسط روش شبکه شکستگی های مجزا دارد. همچنین نتایج تحلیل های خشک و اعمال سطح ایستابی در شیب نشان می دهد که توزیع طول بولت های مورد نیاز برازش خوبی بر تابع توزیع لاگ نرمال دارند. در شیب خشک، برای پایداری 80 درصد از مدل ها نیاز به استفاده از 99/1614 متر طول بولت که معادل با بولت های 12 متری با فاصله داری 2 متر می باشد. نتایج تحلیل ها با فرض اعمال سطح آب زیرزمینی، ناپایداری برخی از بلوک ها را در نزدیکی پاشنه شیب نشان می دهد، برای پایداری 80 درصد از مدل ها در این حالت باید از 49/2653 متر طول بولت استفاده نمود که معادل با الگوی نگهداری بولت های 15 متری با فاصله داری 5/1 متر است. تحلیل لرزه ای شیب در برابر زلزله mce نشان از وقوع لغزش جرم سنگ بر روی درزه ی اصلی دارد. تحلیل های دینامیکی نشان می دهد که در اثر زلزله dbe لغزش های موضعی برای برخی بلوک های روی درزه اصلی اتفاق می افتد که این امر می تواند در بلند مدت موجب ایجاد ناپایداری در شیب شود.

مقادیر پارامترهای مکانیکی و مقاومتی توده سنگ ها و همچنین رفتار پس از شکست آن ها، در طراحی ها و تحلیل سازه های مختلف مهندسی سنگ از اهمیت ویژهای برخوردار است. تعیین این پارامترها با کمترین میزان عدم قطعیت، بر مباحث اقتصادی، ایمنی و زمان تحویل پروژه های مرتبط با سنگ تأثیر بسزایی دارد. در این پایان نامه، تأثیر چگالی شبکه های شکستگی و تنش اعمالی بر آن ها، روی مدول تغییر شکل پذیری، نسبت پواسون، مقاومت الاستیک و رفتار پس از مقاومت نهایی در توده سنگ های درزه دار بررسی می شود.مفاهیم کلی مورد استفاده در این مطالعه تئوری های الاستیسیته، اندازه ی نمونه ی معرف، تنسور عکس سختی و معیار مقاومت توده سنگ درزه دار می باشند. با توجه به میزان حضور درزه ها در واحد سطح سنگ، چگالی درزه ها در توده سنگ ها متفاوت است و رفتار های مکانیکی، مقاومتی و منحنی های شکست توده سنگ ها تحت تأثیر چگالی درزه ها و میزان تنش اعمالی به آن ها می باشد. بررسی چنین رفتارهایی در آزمایشگاه با نمونه های سالم بدون درزه با ابعاد کوچک امکان پذیر نبوده و روش های دیگری برای این بررسی مورد نیاز است. بجز آزمایش های برجا، روش های غیر مستقیم تجربی، تحلیلی و عددی برای تعیین پارامترهای مکانیکی و مقاومتی توده سنگ های درزه دار وجود دارد که در این میان روش عددی شبکه درزه مجزا - روش المان مجزا (dem-dfn)، روش منلسبی برای مطالعه ی تأثیر تنش و پارامترهای هندسی درزه بر مدول دگرشکل پذیری، ضریب پواسون، مقاومت الاستیک و رفتار بعد از آن در توده سنگ های درزه دار می باشد.در این مطالعه به منظور بررسی این تأثیرات، با استفاده از داده های درزه های برداشت شده در منطقهو روش شبیه سازی مونت کارلو تعداد زیادی مدل های تصادفی سنگ درزه دار در ابعاد و چگالی های مختلف تولید شدند. با بکارگیری روش المان های مجزا بر روی شبکه های شکستگی تولید شده و استفاده از نرم افزار udec، ماتریس عکس سختی و منحنی های تنش-کرنش مربوط به مدل هایdem در چگالی های مختلف برای تعیین پارامترهای دگرشکل پذیری و مقاومت الاستیک و همچنین بررسی رفتار پس از مقاومت، محاسبه و ترسیم گردید. پس از آن با در نظر گرفتن اثر اندازه ی مدل بر پارامترهای مختلف سنگ، اندازه ی نمونه ی معرف برای هر حالت تعییین شد و تأثیر تنش روی مقاومت نهایی آن بررسی گردید. نتایج نشان می دهد مقاومت و پارامترهای مکانیکی توده سنگ های درزه دار با افزایش چگالی درزه ها در شبکه های شکستگی کاهش مییابد و افزایش تنش های جانبی بر توده سنگ با عث افزایش مقاومت و کاهش دگر شکل پذیری می شود. در ادامه با رسم منحنی های شکست، مشخص شد که معیار شکست موهر-کولمب در مقایسه با معیار هوک و براون مطابقت بیشتری با نتایج بدست آمده از مدلسازی های عددی رفتار سنگ های درزه دار تحت تنش های جانبی مختلف دارد.

در بسیاری سازندهای زمین شناسی، سیستم اصلی انتقال جریان سیال شبکه ی پیوسته ای از شکستگی های مجزا می باشد. مطالعات تئوری و نتایج تجربی نشان داده است مدل های سه بعدی شبکه شکستگی مجزا که به صورت تصادفی تولید می شوند نتایج نزدیک به واقعیت تری نسبت به سایر مدل ها بویژه در مطالعات انتقال جریان بوسیله شبکه ی شکستگی ارائه می کنند. کد های کامپیوتری fraciut2dو fraciut3d به منظور تولید شبکه شکستگی های مجزای دو بعدی و سه بعدی و با توجه به توابع چگالی احتمال پارامتر های هندسی ناپیوستگیهای برداشت شده از سطح برونزد سنگ ها و گمانه ها و با استفاده از الگوریتم مونت کارلو توسعه داده شده اند. این کد ها دارای قابلیت تولید و نمایش شبکه مجزا در اندازه های مختلف و با آرایش های متفاوت، با توجه به دسته شکستگی های مختلف می باشند. fraciut3d همچنین دارای امکان مدل سازی شکستگی ها با اشکال مختلف هندسی از جمله دیسک دوار، متوازی الاضلاع و بطور کلی پلی گون با مشخصات مورد نظر کاربر می باشد، همچنین جهت مدل سازی شبکه-ی انتقال دهنده سیال در فضای سه بعدی کد fluiut3d توسعه داده شد که قادر است بر مبنای ابعاد و مساحت و شکل هندسی شکستگی ها، فصل مشترک هر شکستگی با سایر شکستگی ها و یا با مرزهای محدوده مورد مطالعه را محاسبه و ارائه نماید سپس بر مبنای آن شکستگی ها و به طور کلی خوشه هایی از شکستگی که فاقد ارتباط با مرز های جریان می باشند یا فقط با یک مرز جریان ارتباط دارند را از محاسبات جریان حذف نموده، بدین ترتیب شبکه ای از شکستگی ها که در انتقال جریان موثرند شناسایی شده و شبکه انتقال را بر مبنای مدل شبکه لوله ای، مدل سازی می کند. در نهایت با استفاده از روش المان مجزا میزان دبی و رسانایی هر شکستگی را محاسبه نموده و میزان دبی خروجی جریان از هر وجه محدوده را محاسبه نموده و نفوذپذیری را در هر راستا در فضای سه بعدی ارائه می نماید. و نیز کد fluiut2d توسعه داده شد که به نوعی نسخه مشابه کد fluiut3d در مدل های دو بعدی بوده که کلیه ی کارکرد های آن کد در مورد مدل های سه بعدی را برای مدل های دو بعدی اجرا می نماید.

با توجه به نیاز روزافزون به منابع نفتی، افزایش تولید چاه های نفت، امری ضروری به نظر می رسد. از طرفی تولید نفت با گذشت زمان، به دلیل کاهش فشار مخزن و بسته شدن ترک ها و منافذ میکروسکوپی موجود در سنگ مخزن، کاهش می یابد. لذا برای دستیابی به تولید بیشتر، نیاز به حفر چاه های جدید در مخزن می باشد. با در نظر گرفتن هزینه های زیاد حفاری،حفر چاه های عمیق جهت افزایش تولیداز مخازن، مقرون به صرفه نیست. به این جهت عملیات فعال سازی مجدد مخزن، به منظور افزایش تراوایی و بالا بردن تولید چاه، در مقایسه با حفر چاه های عمیق جدید، اقتصادیاست.مخزن بنگستان میدان اهواز با طول تقریبی 75 کیلومتر و عرض 8 کیلومتر در زیر قسمتی از شهر اهواز واقع شده است. این مخزن از یک تاقدیس سینوسی با شیب ملایم تشکیل شده است که راستای تقریبی شمال غربی- جنوب شرقی دارد. سازندهای موجود در ناحیه اهواز از سطح زمین به پایین به ترتیب شامل سازندهای آغاجاری، میشان، گچساران، آسماری، پابده، گورپی، ایلام و سروک می شوند که مخزن مورد مطالعه در سازند های ایلام و سروک واقع شده است.روش های مختلف فعال سازی مجدد مانند تزریق اسید در این مخزن انجام شده است.عملیات لایه شکافی هیدرولیکی از روش-های بسیار کاربردی و با عملکرد بالا است که در مخازن نفتی و گازی کشور های دیگر بطور گسترده انجام شده است. در کشور ایران تا کنون این کار صورت نگرفته و به همین دلیل، این پروژه در این راستا تعریف شده است. جهت انجام عملیات لایه شکافی هیدرولیکی موفق، اطلاعات ژئومکانیکیمخزن مورد نیاز می-باشد. بدین منظور با توجه به اطلاعات لاگ های چاه پیمایی رانده شده در مخزن اهواز- بنگستان و انجام آزمایش های مکانیک سنگی انجام شده بر روی نمونه های سنگ مخزن، پارامترهای فیزیکی و مکانیکی مخزن اهواز- بنگستان تعیین شده است.لاگ های مورد استفاده در این پروژه شامل لاگ های dsi، fmi و ubi می شود که توسط شرکت شلومبرژه در برخی از چاه های نفتی مخزن اهواز- بنگستان رانده شده است. آزمایش های مکانیک سنگی انجام شده بر روی نمونه ها با توجه به محدود بودن نمونه ها شامل آزمایش مقاومتفشاری تک محوری، آزمایش سه محوری، آزمایش کششی غیر مستقیم(برزیلی)، آزمایش فشاری تک محوری با اعمال حرارت مخزن و آزمایش سه محوری تحت شرایط واقعی تنش(??،??و ??)می باشند. علاوه بر این آزمایش ها، جهت مطالعه میکروسکوپی سنگ مخزن، از نمونه های موجود، مقاطع نازک تهیه شده و مورد مطالعه میکروسکوپی قرار گرفته است. اندازه-گیری سرعت امواج طولی و برشی در نمونه ها، انجام شده است. گرفتن عکس های sem و بررسی های کانی شناسی با استفاده از پراش اشعه x(xrd) از جمله کارهای دیگر انجام شده بر روی نمونه ها است. نتایج بدست آمده مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و پارامتر های فیزیکی و ژئومکانیکی سنگ مخزن ارائه شده است.پارامترهای مکانیکی اندازه گیری شده برای سنگ مخزن اهواز- بنگستان شامل، مقاومت فشاری تک محوری در محدوده بین20 تا 40 مگاپاسکال، مدول تغییرشکل پذیری در حدود 2 تا 17 گیگاپاسکال و نسبت پواسون حدود3/0 تا 45/0 تعیین شده است. با توجه به آزمایش های انجام شده بر روی سنگ مخزن، مشاهده شده است که امکان انجام عملیاتلایه شکافی هیدرولیکی در این مخزن وجود دارد.نتایج بدست آمده از آزمایش فشاری-حرارتی کاهش مقاومت سنگ مخزن در اثر فشار منفذی ناشی از گازهای موجود در مخزن را نشان می دهد. علاوه بر این با توجه به نتایج آزمایش سه محوری تحت شرایط واقعی تنش، می-توان این موضوع را که پدیده گسیختگی دیواره چاه، به نوعی در نتیجه انفجار سنگ است را محتمل دانست. با استفاده از آزمایش سه محوری با اعمال تنش های??،??و ?? فشار شروع شکست هیدرولیکی ارزیابی شده است.عکس های sem به صورت بسیار مطلوبی ساختار سنگ مخزن اهواز- بنگستان را نشان می دهند که منافذ میکروسکوپی موجود در آن قابل مشاهده است. علاوه بر این، عکس-های نمونه ها پس از شکست، نشان می دهند که شکستگی در سنگ،در دانه هاو مرز بین دانه ها رخ می دهد.با توجه به مقایسه نتایج لاگ های dsiوnphi برای پارامترهای ژئومکانیکی و تخلخل و نتایج حاصل از انجام آزمایش های مکانیک سنگی بر روی نمونه های سنگ مخزن اهواز- بنگستان،می توان نتیجه گرفت که استفاده از مدول یانگ استاتیکی و دینامیکیو تخلخل بدست آمده از لاگ ها هم-خوانی خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد، ولی در مورد مقاومتفشاری تک محوری و مقاومت کششی و نسبت پواسون استفاده از لاگ dsi توصیه نمی شود.علاوه بر تعیین پارامترها، با استفاده از نرم افزارهای عددی موجود سعی شده است که تغییرشکل پذیری و فشار شروع شکست هیدرولیکی در مخزن اهواز- بنگستان بررسی شود.

با توجه به نیاز روزافزون به منابع نفتی، افزایش تولید چاه های نفت، امری ضروری به نظر می رسد. از طرفی تولید نفت با گذشت زمان، به دلیل کاهش فشار مخزن و بسته شدن ترک ها و منافذ میکروسکوپی موجود در سنگ مخزن، کاهش می یابد. لذا برای دستیابی به تولید بیشتر، نیاز به حفر چاه های جدید در مخزن می باشد. با در نظر گرفتن هزینه های زیاد حفاری، حفر چاه های عمیق جهت افزایش تولید از مخازن، مقرون به صرفه نیست. به این جهت عملیات فعال سازی مجدد مخزن، به منظور افزایش تراوایی و بالا بردن تولید چاه، در مقایسه با حفر چاه های عمیق جدید، اقتصادی است.مخزن بنگستان میدان اهواز با طول تقریبی 75 کیلومتر و عرض 8 کیلومتر در زیر قسمتی از شهر اهواز واقع شده است. این مخزن از یک تاقدیس سینوسی با شیب ملایم تشکیل شده است که راستای تقریبی شمال غربی- جنوب شرقی دارد. سازندهای موجود در ناحیه اهواز از سطح زمین به پایین به ترتیب شامل سازندهای آغاجاری، میشان، گچساران، آسماری، پابده، گورپی، ایلام و سروک می شوند که مخزن مورد مطالعه در سازند های ایلام و سروک واقع شده است.روش های مختلف فعال سازی مجدد مانند تزریق اسید در این مخزن انجام شده است. عملیات لایه-شکافی هیدرولیکی از روش های بسیار کاربردی و با عملکرد بالا است که در مخازن نفتی و گازی کشور های دیگر بطور گسترده انجام شده است. در کشور ایران تا کنون این کار صورت نگرفته و به همین دلیل، این پروژه در این راستا تعریف شده است. جهت انجام عملیات لایه شکافی هیدرولیکی موفق، اطلاعات ژئومکانیکی مخزن مورد نیاز می باشد. بدین منظور با توجه به اطلاعات لاگ های چاه پیمایی رانده شده در مخزن اهواز- بنگستان و انجام آزمایش های مکانیک سنگی انجام شده بر روی نمونه های سنگ مخزن، پارامترهای فیزیکی و مکانیکی مخزن اهواز- بنگستان تعیین شده است.لاگ های مورد استفاده در این پروژه شامل لاگ های dsi، fmi و ubi می شود که توسط شرکت شلومبرژه در برخی از چاه-های نفتی مخزن اهواز- بنگستان رانده شده است. آزمایش های مکانیک سنگی انجام شده بر روی نمونه ها با توجه به محدود بودن نمونه ها شامل آزمایش مقاومت فشاری تک محوری، آزمایش سه محوری، آزمایش کششی غیر مستقیم(برزیلی)، آزمایش فشاری تک محوری با اعمال حرارت مخزن و آزمایش سه محوری تحت شرایط واقعی تنش(??،?? و ?? ) می باشند. علاوه بر این آزمایش ها، جهت مطالعه میکروسکوپی سنگ مخزن، از نمونه های موجود، مقاطع نازک تهیه شده و مورد مطالعه میکروسکوپی قرار گرفته است. اندازه گیری سرعت امواج طولی و برشی در نمونه ها، انجام شده است. گرفتن عکس های sem و بررسی های کانی شناسی با استفاده از پراش اشعه x (xrd) از جمله کارهای دیگر انجام شده بر روی نمونه ها است. نتایج بدست آمده مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و پارامتر-های فیزیکی و ژئومکانیکی سنگ مخزن ارائه شده است. پارامترهای مکانیکی اندازه گیری شده برای سنگ مخزن اهواز- بنگستان شامل، مقاومت فشاری تک محوری در محدوده بین20 تا 40 مگاپاسکال، مدول تغییرشکل پذیری در حدود 2 تا 17 گیگاپاسکال و نسبت پواسون حدود3/0 تا 45/0 تعیین شده است. با توجه به آزمایش های انجام شده بر روی سنگ مخزن، مشاهده شده است که امکان انجام عملیات لایه شکافی هیدرولیکی در این مخزن وجود دارد. نتایج بدست آمده از آزمایش فشاری- حرارتی کاهش مقاومت سنگ مخزن در اثر فشار منفذی ناشی از گازهای موجود در مخزن را نشان می دهد. علاوه بر این با توجه به نتایج آزمایش سه محوری تحت شرایط واقعی تنش، می توان این موضوع را که پدیده گسیختگی دیواره چاه، به نوعی در نتیجه انفجار سنگ است را محتمل دانست. با استفاده از آزمایش سه محوری با اعمال تنش های??،?? و ?? فشار شروع شکست هیدرولیکی ارزیابی شده است. عکس های sem به صورت بسیار مطلوبی ساختار سنگ مخزن اهواز- بنگستان را نشان می دهند که منافذ میکروسکوپی موجود در آن قابل مشاهده است. علاوه بر این، عکس های نمونه ها پس از شکست، نشان می-دهند که شکستگی در سنگ، در دانه ها و مرز بین دانه ها رخ می دهد. با توجه به مقایسه نتایج لاگ های dsi و nphi برای پارامترهای ژئومکانیکی و تخلخل و نتایج حاصل از انجام آزمایش های مکانیک سنگی بر روی نمونه های سنگ مخزن اهواز- بنگستان، می توان نتیجه گرفت که استفاده از مدول یانگ استاتیکی و دینامیکی و تخلخل بدست آمده از لاگ ها هم خوانی خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد، ولی در مورد مقاومت فشاری تک محوری و مقاومت کششی و نسبت پواسون استفاده از لاگ dsi توصیه نمی شود. علاوه بر تعیین پارامترها، با استفاده از نرم افزارهای عددی موجود سعی شده است که تغییرشکل پذیری و فشار شروع شکست هیدرولیکی در مخزن اهواز- بنگستان بررسی شود.

پایدارسازی جداره های گودبرداری با استفاده از سازه های نگهبان در قالب سیستم های مختلف نگهدارنده صورت می گیرد. در این تحقیق سیستم نگهبان شمع پشت بند و مهار تای بک مورد بررسی قرار می گیرد. برای طراحی سازه های نگهدارنده ی گود، توزیع فشار اعمالی خاک از جمله عوامل مهم در طراحی است. نحوه ی القاء شدن تنش ها در خاک پشت دیواره ها بر توزیع فشار جانبی خاک تأثیرگذار می باشد. بنابر این بکارگیری مدل رفتاری که بتواند رفتار خاک را در مسیرهای متفاوت به خوبی پیش بینی کند، ضروت می یابد، لذا در این تحقیق جهت مطالعه ی استاتیکی سازه نگهبان شمع و مهار برای شبیه سازی رفتار خاک از یک مدل الاستوپلاستیک جامع دو سطحه ی جدید استفاده شده است و رفتار سازه نگهبان در قالب یک مطالعه ی پارامتریک مورد بررسی قرار می گیرد. در این بخش اثر عواملی مانند میزان نیروی پیش تنیدگی مهارها، طول گیرداری مهارها، موقعیت اولین تراز مهار، فاصله بین شمع ها، سختی شمع، عمق نفوذ شمع در خاک مورد بررسی قرار می گیرد، همچنین نحوه آرایش مهارها بررسی می شود و اثر این پارامترها بر توزیع فشار جانبی خاک، لنگر خمشی شمع، نیروی محوری مهارها و تغییر شکل جانبی شمع مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به اهمیت نیروی زلزله و اثرات مخرب آن در سازه ها و عملکرد سازه های نگهبان شمع و تای بک در برابر زلزله، بررسی رفتار دینامیکی این نوع دیوار مهار شده ضروری است. یک مدل خوب برای اندرکنش دینامیکی خاک – سازه شامل منحنی های هیسترتیک تنش- کرنش خاک است به طوریکه مشخصه جذب انرژی واقعی خاک را در برداشته باشد. مدل های سطح مرزی که با استفاده از مفهوم پارامتر وضعیت توسعه داده شده اند، جهت شبیه سازی رفتار استاتیکی و تناوبی خاک های ماسه ای مناسب می باشند. یکی از این مدل های رفتاری در قالب برنامه ی تفاضل محدود flac3d به خدمت گرفته شده است. جهت صحت سنجی نتایج حاصل از مدل رفتاری لازم است آزمایش های مختلفی شبیه سازی و نتایج با داده های تجربی مقایسه شود. مقایسه ی نتایج، حاکی از دقت و کارآمدی مدل رفتاری مذکور در پیش بینی ویژگی های رفتاری مهم خاک های ماسه ای است.

میکروشمع ها، شمع های جایگزینی حفّاری شده و تزریق شده با قطر کم (کوچکتر از 300 میلیمتر) هستند که در برابر بارهای جانبی و محوری مقاومت می کنند. این شمع ها معمولاً مسلّح هستند و می توانند به عنوان مولّفه ای برای مسلّح کردن توده مرکّب خاک و شمع به کار روند و یا به عنوان جایگزینی برای شمع های مرسوم باشند. چون مساحت نوک میکروشمع ها کوچک است بیشتر مقاومت ژئوتکنیکی آنها از طریق ظرفیت جداری تأمین می شود. میکروشمع ها به عنوان تکیه گاه سازه های مهم شهری شامل پل ها، بزرگراه ها، خطوط راه آهن و دیگر سازه ها به کار می روند و این سازه ها در معرض بارگذاری های رفت و برگشتی و تکرار شونده باد، موج و ترافیک هستند. بارگذاری دینامیکی اغلب به طور طبیعی بر حسب دامنه و فرکانس متغیر است و این تغییر منجر به بروز رفتارهای متفاوت در میکروشمع ها و درپی آن مکانیزم های شکست مختلف در آنها می شود. از این رو بایستی تأثیر بارگذاری دینامیکی بر چگونگی رفتار میکروشمع ها روشن شود. هدف از این تحقیق بررسی رفتار دینامیکی میکروشمع ها تحت اثر بارگذاری محوری دوره ای است. مطالعه رفتار میکروشمع ها بدون لحاظ کردن اندرکنش خاک ـ شمع امکان پذیر نیست. بدین منظور نیازمند یک مدل رفتاری هستیم که بتواند رفتار خاک را در مسیرهای تنش متفاوت به خوبی پیش بینی کند. در خاک های غیر چسبنده رفتار دوره ای و تنش- اتساع از مشخّصه های مهم رفتاری خاک هستند که بایستی در مدل ساختاری در نظر گرفته شوند. از آن جهت که مدل های الاستوپلاستیک در چارچوب پلاستیسیته کلاسیک، به دلیل استفاده از سطح تسلیم ثابت در فضای تنش، قادر به پیش بینی رفتار تناوبی خاک ها نمی باشند از مدل سطح مرزی توسعه داده شده توسط دافالیاس و منظری برای شبیه سازی رفتار خاک استفاده شده است. در این مدل ایده پلاستیسیته سطح مرزی و تئوری اتّساع row در قالب مفاهیم حالت بحرانی با یکدیگر ترکیب شده است. این مدل قادر است خصوصیات اصلی خاک های غیر چسبنده از قبیل اتساع وابسته به مسیر بارگذاری و تنش متوسّط، سخت شدگی و نرم شدگی و ناهسانگردی به وجود آمده را توصیف کند. با وارد کردن تانسور بافت در فرمول بندی اتّساع، تأثیر آرایش ساختاری بر پاسخ ماسه اشباع هنگام باربرداری در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، برای یک خاک بخصوص، در هرگونه چگالی و فشار محصورکننده مجموعه واحدی از ثابت های مادّی مورد نیاز است. برای انتگرال گیری معادلات نموی تنش-کرنش مدل ساختاری از الگوریتم نیمه ضمنی اویلر استفاده شده است. طرح عددی ارائه شده در نرم افزار فرترن نوشته شده و به منظور صحّت سنجی نتایج حاصل از مدل رفتاری، آزمایش های مختلفی شبیه سازی و نتایج با داده های تجربی مقایسه شده است. از همین الگوریتم عددی در قالب زیربرنامه vumat در نرم افزار تجاری اجزاء محدد abaqus استفاده شده است. مقایسه نتایج نشان دهنده توانایی مدل رفتاری خاک در پیش بینی رفتار زهکشی شده و زهکشی نشده خاک ماسه ای است. به منظور بررسی رفتار میکروشمع ها تحت اثر بار دینامیکی قائم چندین مدل میکروشمع منفرد و گروهی توسعه داده شد و تأثیر عواملی همچون دامنه بار دینامیکی، میزان بار استاتیکی اوّلیه، فرکانس بارگذاری و وضعیت ماسه بر رفتار میکروشمع ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که فرکانس بارگذاری نقش مهمی در جابجایی به وجود آمده در میکروشمع دارد. همچنین هر چه بار استاتیکی اوّلیه بیشتر باشد میزان تغییر مکان میکروشمع ها تحت اثر بار دینامیکی بیشتر است.

در سال های اخیر برای توصیف مخازن عمیق نفتی، استفاده از مدل های عددی سه بعدی حاوی اطلاعات زمین شناسی و سایرخصوصیات مخزن، به جای نقشه های دو بعدی رواج یافته است. مهمترین دلیل چنین رویکردی آن است که اتخاذ تصمیمات مهم برای توسعه ی میادین نفتی، باید بر پایه ی یک درک فراگیر و تصویر صحیح از توزیع سه بعدی خصوصیات پتروفیزیکی و لیتولوژیکی مخزن، استوار باشد. هدف از انجام این پایان نامه ارائه مدل هایی سه بعدی برای لیتولوژی و خصوصیات پتروفیزیکی مخزن آسماری در قسمت جنوب شرقی میدان نفتی اهواز، و تخمین حجم نفت برجای محدوده مورد مطالعه و پیشنهاد نقاط بهینه حفاری جهت افزایش دقت براوردهای اکتشافی و کاهش ریسک عملیات بهره برداری می باشد. برای این منظور از عمدتاً از امکانات نرم افزار های irap rms و wingslib و matlab استفاده شده است. میدان اهواز به صورت یک طاقدیس به طول 67 کیلومتر و عرض 4 تا 6 کیلومتر مابین طول های جغرافیایی 48 و 49 درجه و عرض های جغرافیایی 31 و 32 درجه در جنوب تا جنوب غربی فرو افتادگی دزفول شمالی قرار داشته و روند آن شمال غربی-جنوب شرقی به موازات رشته کوه زاگرس است. در این تحقیق از اطلاعات 32 چاه اکتشافی در نیمه جنوب شرقی این طاقدیس که از نظر خصوصیات مخزنی مشابهت بیشتری دارند استفاده شده است. پیش از اجرای مدل سازی لازم است تا داده های حجیم و پیچیده مورد استفاده در این پایان نامه که لاگ های برداشت شده از چاه های موجود در منطقه در یک محدوده زمانی وسیع و با تکنولوژیها و فرمتهای متفاوت ذخیره سازی شده بودند، به گونه ای مدیریت شوند که اطلاعات مورد نیاز در مراحل مختلف مدلسازی را بتوان از آنها استخراج نمود. برای این منظور یک سیستم مدیریت پایگاه داده ها با استفاده از نرم افزار sql server 2008 طراحی، ایجاد و مورد استفاده قرار گرفت. در اولین مرحله این تحقیق مقادیر خصوصیات پتروفیزیکی مخزن در کلیه 32 چاه مورد استفاده از طریق شبکه عصبی بهینه تخمین زده شد و سپس با استفاده از نتایج آنالیز واریوگرام ها در جهات مختلف سه بعدی و تعیین بیضوی آنیزوتروپی، مدل های کریجینگ سه بعدی شاخص و معمولی برای خصوصیات پتروفیزیکی و مدل های لیتولوژی با استفاده از روش شبیه سازی شاخص متوالی ساخته شدند. با بررسی دقیق این مدل ها مشخص گردید که افق های زیرین بخش نفت ده سازند آسماری شامل a61،a62، m211، m212، m221،m222 تراوایی افقی بیشتری (بطور متوسط 800 میلی دارسی) نسبت به دیگر افقهای بخش نفت ده سازند آسماری (با میانگین حدود 50 میلی دارسی) از خود نشان می دهند. همچنین نتایج نشان داد که مخزن آسماری در افق های متعددی، دارای تخلخل موثر بالا بوده و در حالت کلی تخلخل موثر روندی افزایشی با عمق از خود نشان می دهد. با بررسی های بیشتر معین شدکه افق های a1، a2، a31، a32، a4، a61، a62، m211، m212، m221، m222 دارای تخلخل موثر بالاتری (با میانگین حدود 0.3) نسبت به دیگر افق های مخزن آسماری که اغلب تخلخلی کمتر از 0.05 دارند، می باشند. از نقشه های افقی و برشهای عمودی مدل اشباع آب چنین برداشت می شود که اشباع آب در بیشتر نقاط مخزن پایین بوده و تنها در مکان های خاصی از افق های a1، a2، a51و a52 دارای مقادیر بالا می باشد. مقایسه نتایج مدل های کریجینگ شاخص و معمولی موید صحت و انطباق بسیار خوب مدل های ساخته شده با یکدیگر و همچنین با چاههای مشاهده ای می باشد. در ادامه و با پس پردازش نتایج حاصل از کریجینگ شاخص و ساختن مدل pepst نقاط بهینه حفاری جهت کاهش ریسک بهره برداری پیشنهاد شدند. در انتها ضمن ارائه مدل اولیه (prototype) نرم افزار مدل سازی سه بعدی استاتیکی پارامترهای پتروفیزیکی و لیتولوژیکی مخزن تحت مطالعه، حجم نفت برجای نیمه جنوب شرقی مخزن نیز با استفاده از نتایج مدل ها و انجام محاسبات مربوطه برابر با 1732576984 متر مکعب تخمین زده شده است. کلمات کلیدی: مخزن آسماری، میدان نفتی اهواز، کریجینگ شاخص، کریجینگ ساده، تخمین e-type و تابع pepst

مدیریت کمی و کیفی منابع آب از مسائل بسیار مهم پیش روی بشر می باشد. افزایش تقاضای آب، بالا رفتن سطح زندگی، گسترش آلودگی منابع آب در اثر توسعه فعالیت های کشاورزی، شهری و صنعتی موجب ایجاد وضع نامساعدی در بسیاری از مناطق جهان شده است. اگرچه ممکن است اقیانوس های جهان نامحدود به نظر برسند، لیکن مقدار آب شیرینی که فعلا در دسترس انسان قرار می گیرد محدود است و تنها جزء کوچکی از کل آبی را که از فضا در سطح این سیاره دیده می شود تشکیل می دهد. در درازمدت، تنها آبهای تجدید شونده این سیاره که برای مصرف سال های متوالی و متمادی می توان روی آن حساب کرد، نزولات جوی و آب هایی هستند که در زمین نفوذ می کنند و یا در رودخانه ها و دریاچه ها جمع می شوند. با توجه به این مطلب نقش مهم و کلیدی منابع آب زیرزمینی در تامین آب مورد نیاز بشر در بسیاری از نقاط جهان بخصوص کشورهایی که در مناطق خشک و نیمه خشک واقع شده اند بیش از پیش مشخص می گردد. مدل سازی عددی آبخوان و شبیه سازی وضعیت مورد نظر به وسیله آن و پیش بینی وضعیت آینده به کمک حل مدل توسط رایانه، یکی از اقتصادی ترین و پرکاربرد ترین روش های موجود می باشد. در میان مدل های عددی، روش هایی با ویژگی هایی مانند پایداری مناسب، سرعت بالای تجزیه و تحلیل اطلاعات در عین داشتن دقت مناسب در پیش بینی وضعیت آبخوان، یکی از موضوعات قابل توجه در این زمینه می باشد. یکی از روش های قدرتمند که با دقت و سرعت بسیار بالا مدل سازی آبخوان را می توان با آن انجام داد، روش سری های توانی است.هدف اصلی از انجام این پایان نامه،بررسی رفتار و عملکرد روش سری های توانی در مدل سازی کمی و کیفی آب های زیرزمینی است.نخست معادلات دیفرانسیلی که در هیدرولیک آب های زیرزمینی کاربرد دارد، به کمک روش سری های توانی به صورت الگوریتم درآمده و با استفاده از آن مثال های یک بعدی و دو بعدی حل شده و نتایج حاصل با روش تحلیلی مقایسه گردیده است. سرعت بالای اجرای روش سری توانی در مقایسه با حل تحلیلی و خطای کمتر از 02/0 عملکرد مناسب این روش را در مدل کمی نشان می دهد. پس ازبررسی رفتار کمی مدل، انتشار آلودگی در آب های زیرزمینی، با توجه به معادله دیفرانسیل و شرایط مرزی حاکم بر آن، با نوشتن الگوریتم مناسب بر اساس روش مذکور، رفتار کیفی مدل نیز در حالت یک بعدی و دو بعدی و شرایط مرزی مختلف با حل تحلیلی و یا روش عددی تفاضل محدود مقایسه گردیده و خطای حاصل کمتر از 2/0 بدست آمده است. سرعت اجرای روش سری های توانی در مقایسه با روش حل تحلیلی بسیار کمتر می باشد. به عنوان مثال زمان اجرای روش تحلیلی در مدل کمی (حالت یک بعدی)، حدود سه ساعت بوده، درحالی که این زمان برای روش سری های توانی، کمتر از یک دقیقه می باشد. و

تخلخل دوگانه به محیط هایی اطلاق می شود که ماتریس سنگ نیز علاوه بر شبکه شکستگی، دارای نفوذپذیری است. اهمیت ویژه این موضوع در بررسی میزان نفوذپذیری و قابلیت مخزن شدگی ذخایر هیدروکربنی و مناطق دفن زباله های اتمی و پسماندهای شهری و صنعتی است که نفوذپذیری ماتریس سنگ در محاسبات نفوذپذیری موثر است. تاکنون برای محاسبه ی نفوذپذیری در این محیط ها از روش های عددی استفاده شده است. در روش های عددی معمولاً همه ی پارامترها ثابت نگه داشته می شوند و تنها با تغییر یک پارامتر به بررسی تأثیر آن می پردازند. در شبکه های عصبی مصنوعی و رگرسیون چندگانه می توان تأثیر پارامترهای بیشتری را به طور همزمان در نظر گرفت. تاکنون تأثیر توأمان خصوصیات هندسی مدل نظیر دانسیته، میزان بازشدگی شکستگی های اصلی، اندازه دانه بندی و بازشدگی بین دانه های ماتریس بر میزان نفوذپذیری مورد بررسی قرار نگرفته است. در این مطالعه برای ساخت ماتریس سنگ از المان های voronoiدر سه اندازه متفاوت با در نظر گرفتن بازشدگی های مختلف(که معرف فضای بین دانه ای است) استفاده شده است. هم چنین سه الگوی بازشدگی مختلف برای شکستگی های بزرگ در دانسیته های مختلف در نظر گرفته شده است. همچنین تأثیر تغییرات مساحت میانگین ورونویی ها و اندازه ی ریزبازشدگی ها بر نفوذپذیری بررسی شده است. به منظور ارائه ی یک مدل پیش بینی شش پارامتر با توجه به مطالعات انجام شده محاسبه و برای استفاده در آنالیز رگرسیون چند گانه و مدلسازی توسط شبکه عصبی مصنوعی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با استفاده از رگرسیون مولفه های اصلی علاوه بر حل مشکلات هم راستایی بین داده ها از قدرت پیش بینی مدل کاسته نمی شود و همبستگی بین مقادیر اندازه گیری شده و پیش بینی شده برابر با 80% است. همچنین ضریب همبستگی به دست آمده از رگرسیون ناپارامتری با استفاده از داده های خام برابر با 79% است و با استفاده از داده های نرمال شده برابر با 87% که در مقایسه با روش رگرسیون مولفه های اصلی مقدار بیشتری است. در مقایسه با هر دو روش رگرسیون پارامتری و ناپارامتری، ضریب همبستگی 96% به دست آمده از شبکه ی عصبی نشان داد که شبکه ی عصبی ابزار قدرتمندتری در شناخت روابط بین متغیرها و پیش بینی پارامتر مورد نظر است.

به منظور بهره برداری بهینه ازمنابع آبی کشور و تولید انرژی، استفاده ازمنابع آب رودخانه ی مرزی کلاس دراستان آذربایجان غربی شهرستان سردشت ازطریق ایجاد سد برروی رودخانه مزبور پیش بینی گردیده است. هدف ازاجرای طرح در درجه اول،تولید انرژی برق می باشد و کشاورزی و غیره در اولویت های بعدی قرار دارد. هدف تحقیق صورت گرفته، تحلیل پایداری و طراحی سیستم نگهداری تونل انتقال آب به نیروگاه با در نظر گرفتن وضعیت ناهمسانگردی، که در طول مسیر از داخل سنگ های اسلیت عبور می کند و فشار هیدروستاتیک داخلی تونل، می باشد. که برای تحلیل پایداری از روش های تجربی وعددی استفاده شده است. با استفاده از سیستم طبقه بندی مهندسی سنگ rmr)، q و (gsi اقدام به طبقه بندی مسیر تونل شده است و چهار زون ژئوتکنیکی شامل سه زون با ویژگی های تفریبا به هم مشابه و زون گسله با ویژگی متفاوت با بقیه زون مشخص شد. پارامترهای ژئومکانیکی براساس داده های آزمایشگاهی، سیستم های طبقه بندی مهندسی سنگ، روابط تجربی و قضاوت مهندسی تعیین شده است. براساس سیستم های مختلف توده سنگ مسیر تونل در کلاس خیلی ضعیف تا ضعیف قرار دارد. باتوجه به نتایج حاصل از طبقه مهندسی سنگ، برای مدل سازی عددی محیط به صورت پیوسته و از نرم افزار flac3d استفاده شده است. برای تاثیر ناهمسانگردی توده سنگ بر روی پایداری و جابجائی پیرامون تونل، زاویه های مختلف ناهمسانگردی در نظر گرفته شد برای تحلیل ها مدل رفتاری درزه فراگیر و همچنین مدل موهرکلمب مورد استفاده قرار گرفت و برای بررسی جابجائی تونل نسبت به زاویه های مختلف ناهمسانگردی تحلیلی صورت گرفته است و همچنین ضریب اطمینان برای زاویه های مختلف ناهمسانگردی تعیین گردیده است. در تحلیل های عددی تونل در دو حالت (بدون فشار داخلی و همراه با فشار هیدروستاتیک داخلی) همراه با آب زیر زمینی که به صورت هیدروستاتیک به پوشش مدل اعمال شده است، مدل گردید. با توجه به نتایج حاصل از تحلیل ها عددی بحرانی ترین حالت بدون فشار داخلی می باشد که میزان تفاوت در نیروی محوری ایجاد شده در پوشش در حالت بدون فشار داخلی بیشتر از دو برابر حالت همراه با فشار داخلی می باشد. در نهایت با اعمال فشار هیدروستاتیکی داخلی تونل و برای ضخامت های مختلف سگمنت و حفاری با استفاده از ماشین سپری مورد تحلیل قرار گرفت. در مواردی که میزان نیروهای محوری و ممان خمشی اعمالی بر روی سگمنت بیشتر از ظرفیت تحمل آن می باشد ضخامت سپر و همچنین فضای خالی که از تلسکوبی بودن پوسته ناشی می شود مدل شده است که در زون گسله با توجه بالا بودن نیروی محوری میزان دو درصد قطر تونل اضافه حفاری صورت گرفته است و با توجه به اینکه در کل تونل از یک سیستم نگهداری استفاده می شود جهت سیستم نگهداری در کل طول تونل ضخامت بهینه مورد استفاده 35 سانتیمتر پیشنهاد شده است. در طراحی سیستم تسلیح تونل مطابق با استاندارد aci-318 و با توجه به تحت فشار بودن تونل جهت کنترل عرض ترک های ایجاد شده در پوشش فاصله بندی بین آرماتورها طوری در نظر گرفته شده است که عرض ترک ها از حد استاندارد بالاتر نرود. به طور کلی در زون های که مدل رفتاری درزه فراگیر در نظر گرفته شد سه تیپ سیستم تسلیح بر اساس نیرو محوری و ممان های خمشی ایجاد شده در پوشش در نظر گرفته شد و با افزایش عمق تفاوت بین نیروی محوری ایجاد شده در دو مدل درزه فراگیر و موهر کلمب کاهش یافته است.

هدف اصلی این پایان نامه درک تغییر رفتار مکانیکی و هیدرولیکی توده سنگ آندزیتی واقع در زیر سطح انباشته اسیدشویی، به دلیل نفوذ محلول اسید سولفوریک مورد استفاده در استحصال فلز مس به روش اسیدشویی است. به عبارت دیگر، مقصود؛ تحلیل بهتر فرآیند توأمان شیمیایی-هیدرو- مکانیکی حاصل از تزریق یک سیال واکنشگر به توده سنگ میباشد. فنآوری اسیدشویی فلز به عنوان یک راهحل امیدبخش و انقلابی به جهان صنعت معرفی شده است. اهداف اولیه این روش کاهش چشمگیر هزینههای سرمایه گذاری و آلودگی محیط زیست است. یک راه حل کارآمد در تخمین رفتار توده سنگ، مدلسازی عددی با نگرش المان محدود- شبکه درزه مجزا است. پیش از آغاز مدلسازی، باید تعدادی داده ورودی به نرم افزار کامپیوتری معرفی گردد. این اطلاعات عمدتاً از آزمونهای آزمایشگاهی اجرا شده بر نمونه های کوچک با ابعاد استاندارد حاصل میشوند. در مطالعات آزمایشگاهی اجراشده در این کار تحقیقاتی، پس از اینکه محلول اسیدی با مقادیر ph برابر 1، 3 و 5 تهیه شد؛ نمونه های درزه سنگ وسنگ بکر به مدت ?? روز درون محلول قرار داده شد. سپس خصوصیات فیزیکی سنگ بکر مانند چگالی، تخلخل، درصد جذب محلول و پارامترهای مکانیکی مقاومت فشاری تک محوره و سه محوره و همچنین ویژگیهای فیزیکی(زبری سطح) و مکانیکی(مقاومت برشی)درزه سنگ در نمونه های مشابه عادی با نمونه های فرسایش یافته توسط محلول اسیدی مقایسه شد. همچنین، توسط مدلسازی المان محدود؛ اثر محلولهای شیمیایی بر نفوذپذیری توده سنگ درزه دار ارزیابی شده است. نتایج آزمایشات موید این نکته است، که با کاهش ph محلول، چگالی خشک و اشباع، مقاومت محصور و نامحصور، مدول الاستیک، سرعت امواج فشاری در نمونه سنگ بکر و مقاومت برشی درزه سنگ کاهش و درصد تخلخل و جذب محلول نمونه بکر افزایش یافت. لازم به ذکر است، تغییرات زبری سطح درزه آندزیتی از روند یکنواختی پیروی نمی کند. همچنین نتایج حاصل از مدلسازی موید این واقعیت است، که با کاهش ph محلول اسیدی؛ نفوذپذیری توده سنگ افزایش می یابد.

ساخت و ساز بر روی خاک های نرم و تراکم پذیر با مشکلاتی نظیر نشست بیش از حد و یا کمبود ظرفیت باربری مواجه می باشد. برای غلبه بر این مشکلات استفاده از پی های عمیق یا شمع های ریزشی و کوبشی گزینه ای می باشد که برای غلبه بر این مشکلات بکار گرفته می شود. در این سیستم ها بار سازه ی فوقانی به لایه های زیرین که مقاومت بیشتری دارند منتقل شده و به همین خاطر از نشست بیش از حد سازه فوقانی جلوگیری شده و سبب افزایش ظرفیت باربری می گردد. اگرچه این روشها به نظر سودمند می باشند ولی در صورت استفاده در مساحت های زیاد به صرفه نبوده و به علاوه سبب تأخیر در پروژه می گردد. به عنوان جایگزینی برای پی های عمیق ممکن است از روش های بهبود خاک به منظور افزایش سختی و مقاومت لایه های سطحی خاک استفاده گردد. در 70 سال گذشته روشهای بهبود خاک بیشتر بر روی روشهای ارتعاشی به منظور تراکم خاکهای بدون چسبندگی استفاده می شود. . در این پایان نامه ضمن معرفی تکنیک جدید و کم هزینه ی پایه های سنگریزه ای کوبیده شده و ارائه ی ویژگی های مهندسی آن، به بررسی رفتار این پایه ها در حین فرآیند ساخت آن ها پرداخته می شود. در این راستا از روش المان مجزا به منظور مدل سازی فرآیند ریزش و کوبش لایه های سازنده rap استفاده شده است. در ادامه تحت یک مطالعه پارامتریک به مقایسه رفتار پایه ها در حین فرآیند ساخت برای حالات مختلف هندسه پایه و مشخصات خاک اطراف آن پرداخته شده است. مطالعات پارامتریک انجام شده در این تحقیق علاوه بر کمک به شناسایی بهتر رفتار پایه ها می تواند به عنوان یک راهنما به منظور تخمین میزان اتساع پایه در شرایط مختلف به کار گرفته شود.

روش شبکه شکستگی های مجزا یک روش مدل سازی شبکه هندسی درزه ها جهت محاسبات انتقال و جریان سیال در توده سنگ است. این روش برای مطالعه جریان و انتقال سیال در مناطق شکسته که مدل سازی آنها توسط مدل های پیوسته معادل سخت است، بسیار مناسب می باشد. محققین بسیاری برای حل مسائل انتقال و جریان سیال در زمینه های کاربردی متفاوت از شبکه شکستگی های مجزا استفاده می کنند. در مدل سازی همیشه سوالاتی بوجود می آید که مدل ساخته شده ملزم به پاسخ گویی به این سوالات است. ضرورت انجام انطباق زمانی بوجود می آید که دستگاه های نظارتی و متعاقبا عموم نیازمند داشتن اطمینان به پاسخ های مدل به سوالات مطروحه و نمایشی نزدیک به واقعیت از مدل را (یا حداقل یک تخمین محافظه کارانه) دارند. روند ساخت و انطباق شبکه شکستگی های مجزا در سایت فرآوری معدن مس دره زار با برداشت های سطحی از منطقه شروع و سپس با ساخت تعداد زیادی شبکه درزه بصورت سه بعدی با استفاده از کد کامپیوتری fraciut3d ادامه پیدا می کند. مراحل انطباق شامل انطباق چگالی، جهت گیری و بازشدگی درزه ها می باشد، همچنین به منظور تدقیق و انتخاب برترین شبکه درزه ها با واقعیت نیاز به تطبیق شبکه های ساخته شده با داده های هیدرولیکی ناحیه است، ازین رو به کمک کد محاسباتی fluiut3d مقدار نفوذ پذیری اطراف دو چاه محاسبه می شود و در نهایت بهترین شبکه ها که بیشترین انطباق را با مقدار نفوذپذیری منطقه دارند، جهت مدل سازی های بعدی معرفی و انتخاب می گردند.

استفاده از روش های بهسازی بیولوژیکی برای تولید سیمان کلسیتی، روشی نوین را جهت بهسازی زمین برای مهندسین ژئوتکنیک فراهم آورده است. این روش می تواند باعث ایجاد انقلابی در روش های بهسازی زمین برای جلوگیری از خرابی های ناشی از روانی شدگی خاک گردد. در این روش ها از میکروارگانیسم های غیر بیماری زایی که به طور طبیعی در محیط خاکی یافت می شوند، استفاده می شود تا موجب سیمانی شدن ذرات خاک، به خصوص در محل تماس آن ها با یکدیگر شده و باعث افزایش مقاومت آن گردد. پتانسیل قابل توجهی در این روش ها برای کاهش نگرانی های زیست محیطی موجود در سایر روش های بهسازی وجود دارد و در آینده ای نه چندان دور، این روش ها شاید بتوانند جای روش های سنتی را بگیرند. در این تحقیق، نتایج حاصل از یک مطالعه آزمایشگاهی جهت بررسی فاکتورهای مهمی که سیمانی شدگی بیولوژیکی را تحت تأثیر قرار می دهند، ارائه شده است. به منظور تعیین شرایط بهینه برای رسوب کربنات کلسیم، ابتدا آزمایش هایی با استفاده از روش های طراحی آزمایش، در فاز محلولی انجام گرفت. در این آزمایش ها عوامل ph، دما، غلظت اوره و کلرید کلسیم در محلول واکنشگر و درصد حجمی باکتری های اضافه شده به عنوان متغیرهای آزمایش در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از آزمایش ها با استفاده از نرم افزارهای تخصصی آماری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و شرایط بهینه برای رسوب سیمان کلسیتی به ترتیب دمای 25 درجه سلسیوس، ph محدوده 7 تا 9، غلظت 5/0 مو لار محلول اوره و کلرید کلسیم و درصد حجمی باکتری های افزوده شده برابر با 9% به دست آمد. بهسازی بیولوژیکی خاک تحت شرایط بهینه ، با استفاده از باکتری های مصرف کننده اوره به نام sporosarcina pasteurii انجام گرفت. خاک مورد استفاده در این تحقیق نوعی ماسه بادی غیر چسبنده با دانه بندی یکنواخت می باشد. جهت انجام آزمایش تزریق، خاک مورد نظر داخل قالب هایی از جنس pvc به صورت خشک تا چگالی ماکزیمم برابر با gr/cm36/1 متراکم شد و سپس سوسپانسیون حاوی باکتری به نمونه ها تزریق گردید. به منظور تثبیت باکتری ها در داخل ستون ها و جلوگیری از شسته شدن آن ها طی فرایند بهسازی، تزریق محلول واکنشگر پس از مدت زمان 24 ساعت شروع گردید و تزریق نمونه ها تحت فشار ثابت و به صورت پیوسته به مدت 5 ساعت انجام شد. پس از اتمام مراحل تزریق، نمونه ها به مدت 24 ساعت در داخل اون در دمای 70 درجه سلسیوس خشک شدند تا به گیرش اولیه خود رسیده و بتوان سالم از قالب خارج کرد. جهت بررسی میزان افزایش مقاومت و کاهش نفوذپذیری در نمونه های بهسازی شده، آزمایش های مقاومت فشاری تک محوره و سه محوره، آزمایش سرعت موج ضربه ای و آزمایش نفوذپذیری در زمان های عمل آوری 3 روز، 7روز، 14 روز و 28 روز انجام شدند. بیشترین مقدار مقاومت فشاری تک محوره برابر با 650 کیلو پاسکال و مقادیر چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی به ترتیب برابر با 100 کیلو پاسکال و 41 درجه به دست آمد. نفوذپذیری نمونه ها نیز 10 مرتبه کاهش پیدا کرد.

در اکثر کارهای ژئوتکنیکی نزدیک سطح زمین رفتار مکانیکی توده سنگ تحت تأثیر وجود و خواص ناپیوستگی ها قرار می گیرد. آزمایش برش مفیدترین و رایج ترین آزمایش برای یافتن پارامترهای مقاومت برشی ناپیوستگی می باشد. انتخاب مقدار مقاومت برشی مناسب به درستی انجام آزمایش و تفسیر دقیق آن ها بستگی دارد. وجود ناپیوستگی ها در ساختگاه سد بختیاری که عمدتاً سطوح لایه بندی و درزه ها می باشند، انجام آزمایش های برش آزمایشگاهی و برجا را ضرورت بخشید. تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از تعداد 106 آزمایش برش آزمایشگاهی و تعداد 3 آزمایش برش برجا برای تعیین مقاومت برشی و توسعه مدل ساختاری مناسب در ساختگاه انجام شد. مدل ساختاری توسعه داده شده در ساختگاه مدل بارتن می باشد. پارامترهای مورد نیاز جهت تخمین مقاومت برشی شامل jrc و jcs و ?_r می باشند. برای تعیین ضریب زبری سطح (jrc) ابتدا با استفاده از کد توسعه داده شده به زبان برنامه نویسی c# و روابط موجود بعد فراکتال (d) تعیین شد. سپس مقدار jrc طبق روابط موجود تعیین گردید. همچنین در این تحقیق رابطه جدیدی جهت تعیین مقدار jrc از مقادیر d ارزیابی شد؛ و پارامتر ضریب زبری سطح با استفاده از این رابطه تعیین گردید. سپس ارتباط بعد فراکتال d و ضریب زبری سطح jrc و زاویه دندانه داری i به ترتیب با طول نمونه ارزیابی شد و روابط جدیدی بین آن ها توسعه داده شد. نتایج نشان داد که در طول 550 میلی متر پارامترهای d و jrc و i تقریباً یکنواخت می باشند. همچنین زاویه اصطکاک باقیمانده با استفاده از مدل موهر-کلمب و مقاومت فشاری دیواره درزه با استفاده از چکش اشمیت و روابط موجود تعیین گردید. سپس با توجه به پارامترهای تعیین شده، مدل ساختاری مناسب، برای ناپیوستگی های اصلی ساختگاه که سطوح لایه بندی و درزه ها می باشند تعیین گردید. بعد از تعیین مدل ساختاری مناسب بر مبنای آزمایش های برش آزمایشگاهی و برجا مقاومت برشی توده سنگ ساختگاه ارزیابی شد. بر همین اساس با توجه به کمبود آزمایش های برش در هر مقیاسی، سعی بر آن شد که ابتدا مدل های آزمایشگاهی و برجا در نرم افزار عددی udec ساخته شود، نتایج مدل سازی عددی با استفاده از نتایج حاصل از آزمایش های آزمایشگاهی و برجا کالیبره شد. سپس 36 نمونه از 106 عدد آزمایش برش آزمایشگاهی و 3 عدد آزمایش برش برجا به عنوان نمونه انتخاب شد و تأثیر مقیاس در بازه 0.1 تا 2 متر بر مقاومت برشی ناپیوستگی ها ارزیابی گردید. در نهایت با توجه به نتایج 288 عدد آزمایش برش ارتباط مقاومت برشی و طول ناپیوستگی ارزیابی شد؛ و رابطه ای برای تعیین مقاومت برشی در طول l_n بر مبنای مقاومت برشی در طول l_0 توسعه داده شد.

تونل انتقال آب گلاب با قطر حفاری 5/4 متر و طول حدود 10358 متر به منظور آبرسانی به شهرستان های کاشان ، آران و بیدگل از محل سد تنظیمی زاینده رود حفر شده است . این تونل در منطقه ای ، حدود 120 کیلومتری غرب استان اصفهان و 50 کیلومتری شمال شهرکرد قرار گرفته است. هدف اصلی این تحقیق ، بررسی عوامل ترک خوردگی در سگمنت تونل انتقال آب گلاب با نگرش ویژه به تخمین نسبت تنش های برجا در منطقه ی حفر تونل است. با توجه به برداشت های انجام شده در 10 گمانه ی حفرشده در مسیر تونل و مطالعات صحرایی ، توده سنگهای مسیر تونل مورد مطالعه قرار گرفت . هم چنین مقطع بحرانی مسیر تونل با انجام طبقه بندی مهندسی سنگ با روش های تجربی نظیر rqd,rmr,q,rsr تعیین شد. با توجه به اینکه مسیر تونل انتقال آب گلاب از میان سنگهای ضعیف، لایه ای و درزه دار عبور می کند برای تعیین بارهای وارده بر پوشش سگمنتی و مدل سازی آنها از نرم افزار محیط ناپیوسته udec استفاده گردید و سگمنت های تونل نیز به صورت یک رینگ چهار قطعه ای به شکل سه بعدی در نرم افزار محیط پیوسته ی abaqus شبیه سازی شدند. مقادیر بارهای وارده بر پوشش سگمنتی از طریق نرم افزار udec تعیین شده و بر روی سگمنت های شبیه سازی شده در نرم افزار abaqus اعمال گردید. در این تحقیق آنالیز حساسیت بر روی نسبت تنش برجا ، مدول دگرشکل پذیری توده سنگ و ضخامت سگمنت انجام شد و نتایج این آنالیزها نشان داد که با افزایش ضخامت سگمنت از 25 سانتی متر به 30 سانتی متر مقدار تنش و جابه جایی به وجود آمده در رینگ سگمنتی 2/21% کاهش نشان می دهد ولی این افزایش ضخامت در شرایطی که مدول دگرشکل پذیری توده سنگ 5/1 گیگاپاسکال و نسبت تنش برجا 5/0 بود مانع از شکست سگمنت نمی شد. در نهایت پس از بررسی نتایج حاصل از مدل سازی های عددی ، واکنش سگمنت ها با تغییر این سه پارامتر بررسی شده ، و دلایل شکست سگمنت و هم چنین راهکار لازم برای جلوگیری از شکست پوشش سگمنتی در محدوده ی مورد نظر که دارای مچا له شوندگی زیاد و سطوح با لایه بندی ضعیف (تورق) بوده است، تعیین شد.

از آنجا که درزه و ترک ها باعث کاهش بارپذیری توده ی سنگ درزه دار شده و همچنین خطر ناشی از نفوذ آب به درون ساختگاه ها و مناطق مسکونی همیشه موجب نگرانی مهندسان و دست اندرکاران برای کاهش میزان خسارات بوده است، لذا محققان همواره به دنبال روش هایی برای بهسازی و آب بند کردن ساختگاه پروژه ها بوده اند. یکی از روش هایی که برای نیل به این هدف مورد استفاده قرار می گیرد روش تزریق دوغاب به درون درزه و ترک های سنگ است. به علت پیچیدگی فرآیند انجام تزریق و نبود روابط فرم بسته ی کافی برای اجرای آن، معمولاً مهندسان تزریق به استفاده از روش های تجربی روی می آورند و تلاش می کنند که عملیات تزریق را با استفاده از روش سعی و خطا بهینه کنند. اما مشکلی که در این میان خودنمایی می کند، بالا رفتن میزان هزینه ها و زمان انجام عملیات تزریق است که تأثیر بسزایی در هزینه ی کل پروژه دارد. با این تفاسیر عدم وجود روشی مناسب برای مدل سازی و پیش بینی دقیق میزان نفوذ و گسترش تزریق درون سنگ توده ای برای محاسبه ی سایر پارامتر های وابسته به عملیات تزریق مثل عمق و فاصله داری چال ها احساس می شود. در این پایان نامه سعی شده است که روش جدیدی بر مبنای یک الگوریتم صریح توسعه داده شود که بتواند گسترش تزریق را به صورت عددی مدل سازی نماید. به همین منظور اقدام به توسعه یک نرم افزار جدید به نام groutiut2d شد که می تواند با استفاده از روش شبکه ی شکستگی های مجزا و دریافت پارامتر های هندسی درزه های محل و همچنین پارامتر های رفتاری دوغاب تزریق و حداکثر زمان مورد نظر، میزان گسترش سطح تزریق را محاسبه و با یک واسطه ی گرافیکی نمایش دهد. معیار مورد استفاده در این مطالعه مساحت سطح پخش شوندگی تزریق است که برنامه با استفاده از یک الگوریتم تعیین مساحت حول چال تزریق، پس از روند اجرا و انجام محاسبات آن را به همراه پارامتر های اولیه نمایش می دهد. در این برنامه امکان تزریق با دو نوع مدل رفتاری بینگهام و توانی (مدل رفتاری نیوتونی با هر دو نوع مدل مذکور قابل مدل سازی است) در شبکه ی شکستگی های مجزایی با ابعاد و سطح سیال پر کننده ی منافذ دلخواه با فرآیند سخت شوندگی قابل تغییر، وجود دارد و همچنین می تواند پیکربندی های مختلفی از چال تزریق را با موقعیت، زاویه نسبت به سطح افق و عمق دلخواه در مدل کند.در این مطالعه آنالیز حساسیت نسبت به پارامتر های رفتاری مختلف و قابل کنترل توسط مهندس عملیات تزریق برای چهار حالت تزریق با مدل های رفتاری بینگهام و توانی و در محیط های خشک و اشباع از آب زیرزمینی به تعداد حدوداً 400 نمونه در شبکه ی شکستگی های حاصل از پارامتر های هندسی درز های پی ساختگاه سد رودبار لرستان انجام شد. سپس یک مدل پیش بینی با استفاده از نتایج حاصل از مدل سازی با توسعه یک شبکه ی عصبی مصنوعی ارائه شد. تعیین بهینه ی پارامتر ها پیش از شروع تزریق از نظر صرفه جویی در هزینه و زمان بسیار مورد توجه می باشد. بنابراین با توجه به نتایج مدل پیش بینی به طور کلی افزایش فشار تا میزان فشار بحرانی، افزایش زمان عملیات تزریق تا زمان بحرانی، افزایش چگالی و اندیس رفتاری جریان وهمچنین کاهش گرانروی و تنش تسلیم، باعث افزایش مساحت سطح پخش شوندگی دوغاب تزریق در توده ی سنگ درزه دار می شود.

تونل های بزرگ البرز به صورت دوقلو و با طول تقریبی 6450 متر از بزرگ ترین سازه های در دست احداث آزاد راه تهران ـ شمال می باشند، که در فاصله 100 کیلومتری شمال شهر تهران واقع شده است. منطقه ای که تونل البرز در آن حفاری می گردد، از نقطه نظر توپوگرافی بسیار ناهموار است. این تونل ها شامل دو تونل اصلی و یک تونل اکتشافی است. عرض تونل اصلی البرز 04/12 متر و ارتفاع آن 9/8 متر می باشد. تونل های اصلی توسط تونل های دوربرگردان و به فواصل تقریبی 600 متر به یکدیگر متصل می گردند. عرض این دستک های ترافیکی 2/6 متر و ارتفاع آن ها 5 متر می باشد. در نزدیکی محل تقاطع، دهانه تونل اصلی تعریض می شود. عرض تعریض شدگی 4/16 متر و ارتفاع آن 10 متر می باشد. تعداد کل دستک های ترافیکی در تونل البرز 10 دستگاه می باشد. این تحقیق با هدف بررسی تأثیر حفاری 3 مورد از این دستک ها که هر کدام در سازند ها و شرایط زمین شناسی متفاوت قرار دارد بر پایداری تونل های اصلی با استفاده از نرم افزار flac 3d انجام گرفته است. منطقه اول در فاصله 600 متر از دهانه شمالی و در سازند شمشک واقع شده است. عمق روباره منطقه تقاطع 230 متر می باشد. این منطقه از نظر جابجایی ها و سیستم نگهداری (شاتکریت با ضخامت 25 سانتی متر و سیستم بولت گذاری)، در وضعیت پایداری قرار دارد. منطقه دوم در فاصله 3000 متر از دهانه شمالی و در بین سازند شمشک و سازند درود واقع شده است. عمق روباره این منطقه تقاطع 850 متر می باشد. جایجایی نهایی سقف تونل اصلی 6/63 میلی متر است که در معیار ساکورایی ناپایدار و از نظر هوک پایدار است. استفاده از سیستم نگهداری شامل شاتکریت با ضخامت 30 سانتی متر، قاب فولادی با فاصله 5/0 متر و سیستم بولت گذاری، پایداری تقاطع این منطقه را تامین می کند. منطقه سوم در فاصله 5850 متری از دهانه شمالی و در سازند کرج واقع شده است. عمق روباره منطقه تقاطع 323 متر می باشد. منطقه سوم نیز از نظر وضعیت جابجایی ها و سیستم نگهداری (شاتکریت با ضخامت 25 سانتی متر و سیستم بولت گذاری)، در وضعیت پایداری قرار می گیرد. با حفر تونل دوربرگردان در هر سه منطقه، جابجایی ها و پایداری سیستم نگهداری تونل اصلی نسبت به منطقه تعریض شده کمتر تحت تأثیر قرار میگیرد و حفر تعریض شدگی تأثیر بیشتری در پایداری تونل اصلی دارد.

ایجاد شکست کششی بر روی دیواره چاه و یا نوک شکستگی اولیه موجود و گسترش آن در سنگ، که در نتیجه فشار حاصل از سیال بر روی دیواره قسمتی از چاه و یا شکستگی صورت می?گیرد، را شکافت هیدرولیکی می?گویند. این روش یکی از تکنیک?های تحریک چاه? بوده که برای مخازنی با نفوذپذیری کم تا متوسط که اگر با روش اسیدی تحریک شوند، نرخ تولید اقتصادی را فراهم نمی?کنند، مناسب است. به دلیل اهمیت مکانیزم شروع و گسترش شکست هیدرولیکی در بهبود استخراج نفت و گاز از داخل چاه حفاری، در سال های اخیر تلاش های بسیاری برای مدلسازی این فرآیند صورت گرفته است. در این بین فهم بهتر فرآیند ایجاد و یا گسترش ترک در مدل هندسی با شکل نزدیک به واقعیت که در روشهای بکار رفته قبلی انجام نشده است، هدف انجام این تحقیق میباشد. از اینرو در این مطالعه، ابتدا با استفاده از نرم افزار المان مجزای pfc3d در مدلی با مقیاس آزمایشگاهی و با استفاده از داده های اطلاعاتی مخزن نفت اهواز - بنگستان، فرآیند مربوط به امکان شروع شکستگی و تاثیر پارامتر میدانی رژیم تنش برجا، بر روی عملکرد این فرآیند بررسی شده است. سپس این پدیده در اندازه نمونه بلوکی و با استفاده از نرم افزار المان مجزای سه بعدی 3dec، با استفاده از تکنیک درزه های ساختگی مدلسازی شده و مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تأثیر پارامترهای عملیاتی فرآیند شکست هیدرولیکی از قبیل گرانروی و نرخ تزریق سیال و نیز اثر رژیم تنش برجا، بر روی عملکرد این فرآیند مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدلسازی بوسیله ی نرم افزار pfc3d نشان می دهد که شکستگی حاصل در راستای تنش بیشینه ی افقی برجای منطقه گسترش می یابد. علاوه بر این، تحلیل حساسیت صورت گرفته با استفاده از نرم افزار 3dec نشان می دهد که با افزایش گرانروی سیال تزریقی سرعت گسترش شکاف هیدرولیکی کاهش، میزان بازشدگی درزه ها افزایش و تمرکز فشار اطراف چاه و رشد شکستگی در جهت تنش کمینه ی برجا افزون می گردد. از سوی دیگر افزایش نرخ تزریق سیال تزریقی باعث افزایش سرعت گسترش شکست هیدرولیکی، افزایش فشار سیال تزریق و افزایش جابجایی های القایی ناشی از فشار سیال، بر روی دیواره ی چاه می گردد. تحلیل حساسیت مربوط به نسبت تنش های برجای افقی نیز بیانگر این موضوع است که با افزایش نسبت تنش بیشینه ی افقی به تنش کمینه ی افقی، فشار در جهت تنش بیشینه افزایش و در راستای دیگر شدیداً کاهش می یابد. در مورد میزان جابجایی های به وجود آمده نیز بدون در نظر گرفتن حالت تنش افقی یکسان، مقادیر جابجایی ها در جهت تنش کمینه ی افقی افزایش و در جهت تنش بیشینه ی افقی،کاهش می یابد. در حالت حاکم بودن شرایط تنش برجای افقی یکسان، فشار و جابجایی بدست آمده برای نقاط پایش در هر چهار جهت بسیار بیشتر از دیگر حالات تنش می باشد و رشد شکستگی در هر چهار جهت تقریباً متقارن می باشد.

یک محیط سنگی همواره شامل ناپیوستگیهای متعددی می باشد که بلوک های زیادیرا درآن محیط تشکیل داده است.روش شبکه درزه های مجزا این امکان را فراهم می آورد که مدل هندسی نزدیک به واقعیت تری نسبت مدل های بدون درزه و یا با شبکه درزه های منظم ساخته شود. از طرف دیگر روش عددی المان مجزا امکان اندازه گیری جابجاییهای کلی توده سنگ و همچنین بین بلوک های موجود را نیز فراهم می آورد. این گونه جابجایی ها در پی یک سد می تواند عامل به وجود آمدن نشستهای نامتقارنی در قسمت های مختلف پی باشد و پایداری سد را تحت تاثیر قرار دهد. چنین نشست هایی در صورت وجود فشار آب منفذی در یک طرف سد افزایش می یابد. به گونه ای که فشار آب منفذی عاملی برای برخاستن بلوک ها در یک طرف سد وعامل تهدید کننده مهمی برای پایداری سد می باشد. علاوه بر این بار های دینامیکی تاثیراتی بر روی محیط های ناپیوسته دارد که با مدل سازی پیوسته نمی توان آنها را بررسی نمود. نیرو های دینامیکی از جمله زمین لرزه نیز باعث نوسان بلوک ها شده که این امر عامل مهمی در ناپایداری سازه مورد نظر می باشد.تاکنون تحقیقات مدون و نظام مندی راجع به تاثیرات فوق الذکر بر روی پایداری پی سدها بروش عددی تلفیقی شبکه درزه های مجزا- روش المان مجزا انجام نگرفته و گزارش نشده است که هدف تحقیق حاضر می باشد. در این تحقیق با استفاده از اطلاعات حاصل از برداشت در منطقه پی سد رودبار لرستان به مدل سازی عددی و بررسی نتایج پرداخته می شود.مدل ساخته شده شامل ترکیبی از محیط ناپیوسته و معادل پیوسته می باشد. به منظور حذف اثر تولید کتره ای تعداد زیادی شبکه ناپیوسته تولید و مدل سازی شده است. کلیه مراحل ذکر شده هم برای محیط خشک و هم برای محیط اشباع و همچنین تحت بار دینامیکیبا استفاده از زلزله مبنای طرح (design basis earthquake)انجام شده است. نتایج به دست آمده عدم هماهنگی محیط پیوسته و ناپیوسته را در محاسبه نشست ها که در بعضی قسمت ها تا 10 سانتیمتر بوده را نشان می دهد. همچنین نامتقارنی در نشست های پی، ناشی از فشار آب منفذی که در اثر بالا زدن بلوک های تشکیل دهنده پی در قسمت بالا دست می باشد، نشان داده شده است. نتایج مدل سازی در حالت دینامیکی نیز بیشترین نوسان را برای قسمت های حیاتی منطبق بر هسته پی در هر دو حالت خشک و اشباع حد اکثر باندازه 4.7 سانتیمتر نشان می دهد.

دشت اردبیل با داشتن سطح بالغ بر یکصد هزار هکتار اراضی مستعد، سالانه به حدود یک میلیارد متر مکعب آب مطمئن جهت کشاورزی نیازمند می باشد. از این رو اهمیت استفاده از سد و سیل بند جهت بازگرداندن میزان سطح آبی به تراز اولیه موقع برداشت در این دشت آشکار است.. ساختگاه منطقه پیرتقی بر روی زون بازالتی توف دار قرار گرفته است. در این تحقیق با هدف بررسی تاثیر احداث سازه با عرضهای مختلف و شرایط گوناگون آبگیری سد بر روی مقادیر جابجایی و نشست بستر سد با استفاده از نرم افزار انجام گرفته است.

سد و نیروگاه بختیاری، با ارتفاع 325 متر عظیم ترین پروژه سد سازی در ایران و بلندترین سد بتونی دو قوسی جهان خواهد بود. این سد با ظرفیت تولید 1500 مگاوات برق، بر روی رودخانه بختیاری، یکی از سر شاخه های رود دز که دبی متوسط آن 144.6 مترمکعب بر ثانیه می باشد، بنا خواهد شد. سد بختیاری با قرار گرفتن در شمال غربی زاگرس چین خورده، بر روی سنگ های آهکی سازند سروک بنا شده و از دیدگاه زمین شناسی به 7 ناحیه طبقه بندی شده است. نیروگاه زیرزمینی این سد شامل مغار اصلی با ابعاد 46 متر ارتفاع، 23 متر عرض و 160 متر طول و مغار ترانسفورماتور با ابعاد 13 متر ارتفاع، 13 متر عرض و 182 متر طول می باشد و در ناحیه sv4 و sv5 قرار دارد. در این تحقیق ابتدا با مطالعه دقیق ساختار شکستگی ها در محدوده نیروگاه، دسته درزه های غالب تعیین شد. سپس با در نظر گرفتن موقعیت غالب درزه ها و شرایط تنش در منطقه مناسب ترین جهت برای حفر مغار انتخاب شد. در ادامه با مدلسازی عددی در نرم افزار 3dec، مغار نیروگاه در 11 مرحله و مغار ترانسفورماتور در 3 مرحله حفر شد. با تغییر فاصله بین دو مغار از 25 متر تا 100 متر و با تعیین زون پلاستیک در محدوده بین دو مغار، و همچنین با استفاده از روابط تحلیلی برای زون sv4 فاصله 35 متری و زون sv5 فاصله 25 متری به عنوان فواصل بهینه بین دو مغار تعیین شدند. درنهایت با استفاده از مدلسازی عددی سیستم نگهداری برای مغارها، تاندون ها و مونوبارها با فاصله داری 2×2 متر انتخاب شد. طول تاندون ها در زون sv4 برای سقف مغار اصلی با توجه به زون پلاستیک ایجاد شده 10 متر، دیواره سمت راست 20 متر، دیواره سمت چپ 15 متر، برای سقف مغارترانسفورماتور 6 متر و برای دیواره مغار ترانسفورماتور مونوبارهایی با طول 6 متر تعیین شد. در زون sv5 طول تاندون ها برای سقف مغار اصلی 10 متر، در دیواره سمت راست 15 متر، در دیواره سمت چپ 12 متر و در سقف و دیواره مغار ترانسفورماتور مونوبارهایی با طول 6 متر انتخاب شد.

مصالح بنایی یکی از قدیمی ترین مصالح مورد استفاده در ساختمان سازی است. فراوانی، سازگاری با اکثر شرایط آب و هوایی، عدم نیاز به نیروی متخصص در ساخت و دوام و پایداری مصالح بنایی از جمله دلایلی است که موجب شده این مصالح پیوسته درساخت-وسازها مورد توجه قرار گیرد. بخش عظیمی از ساختمان های موجود در ایران و بسیاری از نقاط جهان از مصالح بنایی ساخته شده است. با این وجود، درک و دانش مهندسان سازه نسبت به رفتار این نوع سازه ها کافی نیست و کماکان تحقیقات بیش تر به منظور شناخت صحیح رفتار مصالح بنایی به عنوان یک ضرورت مطرح است. این ضرورت در کشور ما که بر روی کمربند زلزله واقع شده و ساکنان ساختمان های بنایی آن طی زلزله های اخیر خسارات جبران ناپذیری را متحمل شده اند، بیش از سایر نقاط حس می شود. در آنالیز رفتار سازه ها پیش از هر چیز به یک مدل رفتاری که توانایی شبیه سازی رفتار مصالح را داشته باشد نیاز است. بدیهی است همواره ارائه ی یک مدل ساختاری دقیق امکان پذیر نیست زیرا که در نظر گرفتن کلیه ی متغیرهای طبیعی دخیل غیرممکن است. این موضوع در مورد مصالح بنایی نسبت به دیگر مصالح موجود، هم چون بتن و فولاد، مصداق بیش تری دارد. پیچیدگی های رفتار مکانیکی مصالح بنایی از یک سو و عدم دسترسی به پارامترهای مادی اجزاء تشکیل دهنده ی آن از سوی دیگر گواه این مطلب است. ارائه ی یک مدل رفتاری که توانایی پیش بینی خواص هیسترزیس مصالح را داشته باشد باز هم از ارائه ی مدل رفتاری منوتونیک دشوار تر بوده و نیازمند شناخت دقیق رفتار مصالح در حالات مختلف بارگذاری تناوبی است. در این تحقیق تلاش شده است با استفاده از نتایج آزمایش های سیکلیک موجود یک مدل رفتاری منوتونیک به یک مدل رفتاری تناوبی توسعه داده شود. مدل رفتاری منوتونیک بر پایه ی مفاهیم پلاستیسیته فرمول بندی شده و توسط دو سطح تسلیم، از نوع رانکین و هیل به ترتیب در شکست کششی و فشاری، قابلیت مدل سازی رفتار سخت شونده و نرم شونده ی مصالح را دارد. بر اساس این مدل رفتاری، مصالح بنایی یک ماده ی همگن و غیرایزوتروپ در نظر گرفته می شود که در هر یک از دو راستای اصلی ماده (موازی و عمود بر درزه های خوابیده) رفتاری متفاوت از راستای دیگر نشان می دهد. در توسعه ی مدل منوتونیک به سیکلیک و در داخل سطح تسلیم از مفهوم کرنش معادل استفاده شده به طوری که بتوان از روابط تک محوری تنش-کرنش در تعیین مسیرهای باربرداری و بارگذاری مجدد کمک گرفت. مسیرهای باربرداری و بارگذاری مجدد در کشش به صورت یکسان و با یک خط تعریف شده اند. در فشار، مسیر باربرداری غیرخطی و بارگذاری مجدد خطی در نظر گرفته شده و فرضیه ی باربرداری و بارگذاری مجدد الاستیک خطی برای مولفه ی برشی پذیرفته شده است. مدل رفتاری سیکلیک توسعه داده شده در یک نرم افزار اجزاء محدود که قابلیت برنامه نویسی را داشته پیاده شده و اعتبار آن در مقایسه با داده های آزمایشگاهی موجود سنجیده شده است. نتایج حاکی از آن است که این مدل رفتاری توانایی پیش بینی ویژگی-های منحنی هیسترزیس از جمله کاهش سختی و مقاومت، کرنش پسماند در تنش صفر، باز و بسته شدن ترک ها و اتلاف انرژی طی سیکل های متوالی بارگذاری-باربرداری را تا حد قابل قبولی دارد و می تواند در مدل سازی مصالح بنایی به روش ماکرو به کار گرفته شود.

پروژه معدن مس چهل کوره در 110 کیلومتری شمال غربی شهر زاهدان در دست اجرا می باشد. به دلیل عمیق بودن بخش اعظم توده معدنی در این کانسار، روش معدنکاری زیرزمینی برای استخراج آن انتخاب گردیده است. در این تحقیق ابتدا پارامترهای ژئومکانیکی توده سنگ با استفاده ازآزمایش های برجا و فرمول های تجربی به دست آورده شد. سپس با در نظرگرفتن شکل ذخیره ماده معدنی و شرایط مقاومتی توده سنگی که قرار است کارگاه استخراج درآن ایجاد شود، روش استخراج بدون ستون مناسب ترین روش برای استخراج این کانسار در نظرگرفته شد، سپس به این دلیل که توده سنگ محدوده مورد نظر خرد شده است و حالت شبه پیوسته دارد، تحلیل ابعاد هندسی کارگاه آن توسط نرم افزار flac3d انجام گرفت. در روش پیشنهاد شده یک ستون استوانه ای به ارتفاع 8/3 متر در بالای کارگاه قرار دارد؛ که برای ایمنی سقف کارگاه و اتاق ماشین چالزنی، پایداری آن داری حساسیت بالایی است. پنج قطر (3، 2/3، 4/3، 6/3 و 8/3 متر) برای این ستون به دو روش ارتفاع بحرانی (پارامتر نشست در سطح زمین) و بررسی زون پلاستیک ایجاد شده در اطراف ستون مورد بررسی قرار گرفت؛ که در حالت ارتفاع بحرانی از پنج قطر مورد نظر فقط ستون با قطر 3 متر دارای ارتفاع فوق بحرانی بود، سپس سه قطر دیگر با بررسی زون پلاستیک ایجاد شده در اطراف ستون مورد تحلیل قرار گرفتند و در اطراف ستون با قطر 8/3 متر زون پلاستیک ایجاد نشد، با استفاده از روش کاهش مقاومت، ضریب ایمنی نیز برای این ستون 11/1 به دست آمد. در ادامه به دلیل محدودیت های کاربرد روش ذکر شده در ایران، روش میامی به عنوان روش قابل کاربرد در کانسار مس چهل کوره تشریح شد و ابعاد مناسب کارگاه و ستون ها توسط نرم افزار ذکر شده مشخص شد. در این روش در هر کارگاه قبل از بازیابی ستون ها سه دهانه و دو ستون وجود دارد؛ که عرض این ستون ها در سه حالت 5، 6 و 8 متر از لحاظ پایداری مورد بررسی قرار گرفت و فقط در اطراف ستون دارای عرض 8 متر زون پلاستیک ایجاد نشد، با استفاده از روش کاهش مقاومت، ضریب ایمنی نیز برای این ستون 58/1 به دست آمد. در این تحقیق برای تعیین ایمنی بازیابی ستون ها در روش میامی از نشان دهنده pr-risk (خطر بازیابی ستون) استفاده شد و مقدار عددی این نشان دهنده 3/53 محاسبه شد. این مقدار با توجه به طبقه بندی pr-risk در طبقه دوم قرار می گیرد؛ در این طبقه، بازیابی ستون تقریبا ایمن می باشد و اندکی ابزار کنترلی لازم است. کلمات کلیدی: 1- کانسار مس چهل کوره 2- روش استخراج بدون ستون 3- روش استخراج میامی 4- زون پلاستیک 5- خطر بازیابی ستون

در سواحل جنوبی ایران با توجه به نوع مصالح در دسترس، احداث موج شکن های توده سنگی نسبت به سایر موج شکن ها متداول تر است. در احداث موج شکن های توده سنگی، بهره گیری از امکانات محلی و دسترسی به مصالح مناسب و باصرفه اقتصادی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. همچنین نگهداری این مصالح بایستی کم هزینه باشد و تأمین ایمنی و پایداری لازم را در عمر مفید خود ارائه دهد. استفاده از آهک های لوماشل اغلب به عنوان منابع قرضه در ساخت موج شکن ها، با توجه به فقر مناطق ساحلی کشور از نظر مصالح سنگی مرغوب، می تواند از جنبه اقتصادی بسیار حائز اهمیت باشد. اما، سنگ های لوماشل اغلب خواص فیزیکی و مکانیکی ضعیفی دارند و عموماً برای کاربرد در لایه حفاظ موج شکن ها، فاقد صلاحیت شمرده شده و با در نظر گرفتن پارامترهای اقتصادی، حمل سنگ مقاوم از فواصل دروتر مقرون به صرفه نخواهد بود. لذا با توجه به محدودیت های بیان شده، بهسازی مقاومتی و دوام داری سنگ های لوماشل، در صورتی که پارامترهای اقتصادی را توجیه کند، می تواند دسته ای از آن ها را که دارای خواص ضعیفی هستند در شرایطی قرار دهد که قابل استفاده باشند. در تحقیق حاضر، در قالب یک عملیات صحرایی از مصالح سنگی معدن هُلُر درگهان واقع در شمال شرقی جزیره قشم، نمونه برداری سنگ لوماشل صورت گرفت. نمونه ها به چهار دسته تقسیم شدند. دسته ای با آب آهک و دسته ای با رزین اپوکسی و دسته ای دیگر به وسیله دوغاب بیولوژیکی استحکام بخشی شدند. دسته ای نیز بدون استعمال استحکام بخش بر روی آن ها، جهت انجام آزمون های شاهد در خلال کاربرد، بررسی و مقایسه سه ماده استحکام بخش مذکور، نگه داشته شد. سپس، با انجام آزمایش های مهندسی سنجش دوام بر روی نمونه های اخذ شده، ویژگی های این مصالح مشتمل بر ویژگی های فیزیکی، مقاومتی، دوام داری شیمیایی و مکانیکی آن ها تعیین گردید. نتایج تحقیق نشان می دهد آب آهک، به علت داشتن مقدار زیاد آب، سبب تخریب بافت سنگ شده و باعث کاهش 5/8 درصدی خصوصیات مکانیکی سنگ نسبت به حالت اولیه شده است. استحکام بخشی با دوغاب بیولوژیکی، سبب کاهش جذب آب سنگ شد و 7 درصد بهبود کیفیت در سنگ ایجاد نموده است. رزین اپوکسی، نسبت به دو استحکام بخش دیگر مناسب تر است و تا 17 درصد خصوصیات سنگ را بهبود می بخشد. اما به علت داشتن خواص فیزیکوشیمیایی غیر یکسان با سنگ و عمق نفوذ کم، یک استحکام بخش سطحی محسوب شده و بایستی به صورت دوره ای بر روی سطح تجدید شود.

استفاده از روش های بهسازی بیولوژیکی برای تولید سیمان کلسیتی، روشی نوین را جهت بهسازی زمین برای مهندسین ژئوتکنیک فراهم آورده است.در این روش ها از میکروارگانیسم های غیر بیماری زایی که به طور طبیعی در محیط خاکی یافت می شوند، استفاده می شود تا موجب تولید سیمان طبیعی در بین دانه های خاک گردد. پتانسیل قابل توجهی در این روش ها برای کاهش نگرانی های زیست محیطی وجود دارد و در آینده ای نه چندان دور، این روش ها شاید بتوانند جای روش های سنتی را بگیرند. در این تحقیق،سعی شده از روش بهسازی بیولوژیکی در جهت تثبیت شن های روان و مبارزه با ریز گردها استفاده گردد. بهسازی بیولوژیکی خاک تحت شرایط بهینه ، با استفاده از باکتری های مصرف کننده اوره به نام sporosarcina pasteurii انجام گرفت. ایجاد سیمان کلسیتی توسط محققان قبلی به اثبات رسیده است لذا در مقیاس کاربردی جهت بهسازی زمین موادی را مورد مطالعه قرار داده که توانایی دربرگرفتن مواد را در بین ساختار مولکولی یا لایه ای خود دارا باشند و بتوانند در یک بازه زمانی مناسب آنرا رها کنند.در این تحقیق از بنتونیت به دلیل شرایط ویژه اش استفاده شده است. جهت تعیین میزان نفوذ ماده بهساز و عمق بهسازی توسط این ماده قالبی از جنس pvc با ارتفاع 1 متر با ماسه به صورت خشک تا چگالی gr/cm36/1 متراکم شد و مورد بهسازی قرار گرفت. با توجه به شرایط تل های ماسه ای، مواد بهساز در بین لایه های کانی های سیلیکاته قرار داده شد تا با توجه به حجم آبگیری بالاو قابلیت تبادل یونی و رها سازی بسیار کند مواد بین لایه ای، بتوان رها سازی ماده بهساز را در طی زمان به صورت یک سیکل خودکار بکار گرفت. برای کنترل میزان کارکرد روش از تست هایی نظیر نفوذ استاندارد استفاده شده است.درآزمایش نفوذ استاندارد برای بررسی کیفی مقاومت سطحی از نفوذ سمبه 250 گرمی در دو حالت تر و خشک استفاده کردیم.این آزمایش نشان داد در اثر بهسازی ماسه با مواد بهساز نفوذ سمبه 250گرمی در هر دو حالت بسیار کاهش و حتی به صفر رسیده است. جهت اثبات عدم دخالت بنتونیت در بهم چسباندن دانه های ماسه آزمایش نفوذپذیری بر روی نمونه های بهسازی شده از جنس ماسه ریخته گری t40 صورت گرفت.نتایج آزمایشات انجام گرفته بین دو نمونه بهسازی شده با بنتونیت و نمونه بهسازی شده بدون بنتونیت اختلاف چندانی را در مقادیر نفوذپذیری نشان نداده و لذا بر عدم دخالت بنتونیت در بهم چسباندن دانه های خاک صحه می گذارد.

امروزه یکی از بزرگترین دغدغه های فکری بشر آلودگیهای محیط زیست می باشد و از جمله مهمترین این آلودگیها ، آلاینده-های نفتی می باشند که با توسعه صنایع مرتبط و انتشار در منابع حیاتی محیط زیست شامل آب، خاک و هوا به شدت سلامتی انسان را مورد تهدید قرار داده است و نمونه بارز آن بحران آلودگی نفتی روستاها و مناطق اطراف پالایشگاهها ومراکز پتروشیمی است. لذا کنترل و پاکسازی این آلاینده ها از محیط زیست اطرافمان بیش از پیش اهمیت می یابد. جهت نیل به این هدف راهکارهای زیادی در بخشهای مختلف محیط زیست تاکنون ارایه شده است. در تحقیق حاضر که هدف اصلی آن بررسی رفتار آلاینده های نفتی ناشی از تاسیسات پالایشگاه و پتروشیمی در آب زیرزمینی دشت شازند اراک می باشد، به مدلسازی کمی و کیفی آبخوان این دشت پرداخته ایم. به دلیل وجود تاسیسات پالایشی و پتروشیمی، مخازن متعدد نگهداری نفت خام، فرآورده های نفتی و پتروشیمی، خطوط لوله و نیروگاه در منطقه شازند اراک احتمال نشت مواد آلاینده از مخازن و لوله ها به محیط زیست و از جمله آبهای زیرزمینی در این قطب صنعتی وجود داشت. از این رو این منطقه برای مطالعه موردی در تحقیق حاضر انتخاب گردید. این تحقیق در دو قسمت انجام شده است. قسمت اول مطالعات صحرایی و نمونه-برداری و قسمت دوم مدلسازی ریاضی حرکت و انتقال آلودگی در آبهای زیرزمینی بود. مطالعات صحرایی به شکل دو سری نمونه برداری از چاههای منطقه در تاریخ های دی سال 85 و مرداد سال 86 انجام شد. نتایج آزمایشات تجربی نشان دادند که متوسط غلظت ترکیبات هیدروکربنی چند حلقه ای آروماتیک (pah) در چاههای سری اول و دوم به ترتیب برابر 2/4 و 38/1 میکروگرم بر لیتر بوده است که در مقایسه با مقادیر مجاز برای مصارف شرب نامناسب و برای مصارف کشاورزی و آبیاری مناسب است. در هر دو سری مقادیر داخل پالایشگاه و پتروشیمی کمتر از مقادیر بیرونی است. مقادیر کم غلظت pahs در چاههای داخل پالایشگاه و پتروشیمی با توجه به قرارگیری این چاهها در بالادست منابع آلودگی (پوندهای تبخیر و مخازن انبار)، قابل قبول است. در هر دو سری مقادیر غلظت در چاههای خارج پالایشگاه و پتروشیمی با دور شدن از منبع در جهت جریان، کاهش می یابد و این کاهش غلظت تدریجی به سمت خروجی دشت (پل دوآب) در نتیجه فرآیندهای انتقال و پخش است. مقادیر غلظت سری اول نسبت به سری دوم بالاتر است و این امر می تواند به دلیل اختلاف ارتفاع سطح ایستابی ناشی از تغییر فصل باشد. هدف از مدلسازی ریاضی حرکت و انتقال آلودگی در آبهای زیرزمینی، پیش بینی میزان گسترش آلاینده های نفتی و تغییرات غلظت آنها در زمانها و مکانهای مختلف بود. برای رسیدن به این هدف از مدل visual modflow استفاده شد و آبخوان مورد مطالعه از لحاظ کمی برای یک دوره 16 ساله از سال 1370 تا 1386 شبیه سازی گردید. در این مرحله مقادیر اولیه ضرایب آبخوان با استفاده از روش بهینه سازی حداقل مربعات، با ضریب همبستگی حدود 98/0 بین مقادیر محاسبه شده و مشاهده ای، اصلاح شد. بعد از شبیه سازی کمی و واسنجی آن، با وارد کردن پارامترهای کیفی، شبیه سازی آلودگی انجام شد و برای اعتبارسنجی این شبیه-سازی، نتایج به دست آمده با اندازه گیریهای صحرایی کنترل و در نهایت انطباق نسبتا قابل قبولی حاصل گردید. نتایج شبیه سازی آلودگی نشان دادند که هاله آلودگی در حال گسترش به سمت چاههای پایین دست می باشد و در صورت عدم وجود یک سیستم اصلاح جهت کنترل و رفع آلودگی، حرکت آلاینده ها در سالهای آتی باعث به وجود آوردن خطرات زیست محیطی جدی در این آبخوان خواهد شد.

لوله های مدفون به عنوان شریان های حیاتی تلقی شده به طوری که آسیب زلزله به این خطوط می تواند باعث بسط خرابی، ایجاد آتش سوزی و یا ادامه ی زندگی را برای بازماندگان این واقعه دچار اختلال کند. هر چند گزارشات کمی در مورد خرابی لوله های مدفون تحت انتشار امواج زلزله وجود دارد، اما حرکت های ماندگار زمین این خطوط را به شدت دچار آسیب می کند. در این بین خطوط لوله ی پلی اتیلن با وجود تحقیقات کمی که در این زمینه صورت گرفته، همچنان روز به روز بر کاربردشان افزوده می گردد. به طوری که در مورد لوله های دوجداره ی پلی اتیلنی مدفون در گسل و یا تحت انتشار امواج زلزله تحقیقی تا کنون گزارش نشده است. این لوله ها به دلیل دو جداره بودن دارای ضخامت های خیلی کوچکی نسبت به انواع جدار صاف خود می باشند که علی رغم شکل پذیری زیاد، آسیب پذیری شان در زلزله باید تحقیق گردد. در این پایان نامه تاکید عمده بر روی بررسی رفتار لوله ی پلی اتیلن دوجداره ی مدفون در گسلش یا تحت انتشار امواج زلزله است. برای این منظور این نوع لوله ها با دو روش موجود تحلیل مورد ارزیابی رفتاری قرار گرفته و یک روش پیشنهادی این پایان نامه که مستقل از آیین نامه عمل می کند،به شکل واقع بینانه تری و به صورت سه بعدیرفتارشان را مورد تحلیل و ارزیابی قرار می دهد. این لوله ها تحت جابجایی های خیلی کم گسل، تاثیرات عمده ای دیده و برعکس انواع جدار صاف که در جابجایی های منجر به فشار در لوله، کرنش های بالایی را تجربه می کنند، در این لوله ها کرنش در طول بیشتری از لوله و با مقادیر خیلی کمتر تحمل می شود. این نوع عملکرد لوله ی پلی اتیلن دوجداره تحت فشار یک مزیت عمده ی این لوله ها تلقی می گردد. هرچند که برای لوله های فولادی و پلی اتیلن جدار صاف، زاویه ی برخورد نزدیک به 90 درجه با گسل گامی درجهت کاهش کرنش ها تحت اثر گسلش محسوب می شود؛ برای لوله های پلی اتیلن دوجداره زاویه ی برخورد نزدیک به 180 درجه یک پیشنهاد کاربردی محسوب می شود. همچنین از تحلیل این نوع از لوله ها تحت انتشار امواج زلزله می توان به این نتیجه رسید که، هرچند تحت انتشار امواج زلزله احتمال بوجود آمدن کرنش های پسماند در لوله هست، اما مقادیر کرنش هایی که لوله در طی زلزله تجربه می کند خیلی کمتر از کرنش های مجاز برای این نوع لوله ها می باشند.

طبیعت و توزیع عوارض ساختاری در داخل توده سنگ رفتار توده سنگ را در مقابل بارگذاری های استاتیکی و دینامیکی تحت تأثیر قرار می دهد. به علت تأثیر مستقیم مسئله ی دینامیک در پایداری سازه های ساخته ی دست بشر، تحلیل دینامیکی و بررسی تأثیر انتشار امواج در پروژه های معدنی و عمرانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. حرکت قطارهای شهری و تأثیر آن بر سازه های مجاور، مسئله ی انفجار در صنایع نظامی و بررسی شدت و میرایی امواج انفجار، مطالعه ی تأثیر زلزله بر روی تولید در مخازن نفتی و گازی، بررسی امواج زلزله در توده سنگ و اثرات آن روی خواص مختلف توده سنگ، همگی از کاربردهای پدیده ی انتشار امواج می باشند. عبور امواج زلزله از یک ناحیه ی خاص تأثیر بسزایی بر خواص هیدرولیکی توده سنگ در آن منطقه می گذارد. یکی از مهم ترین پارامترهای هیدرولیکی توده سنگ، نفوذپذیری می باشد. اهمیت این پارامتر در مقوله ی آب های زیرزمینی، مخازن نفتی و گازی، پایداری شیب های سنگی، پی سدها، فضاهای زیرزمینی، دفن زباله های هسته ای و در کل چگونگی و نحوه ی انتقال هر نوع سیال در داخل توده سنگ بیشتر نمود پیدا می کند. مدل سازی ها در این پژوهش به صورت ناپیوسته و با استفاده از نرم افزار udec انجام شده است. در ابتدا 8 مدل با ابعاد 20×20 متر و با 8 مدل شبکه ی درزه ی مختلف (dfn) ساخته شده است و تمامی تحلیل ها بر روی این مدل ها انجام گرفته است. کلیه ی مدل-سازی های جریان سیال در این پایان نامه را می توان در 3 گروه مختلف قرار داد. این 3 گروه عبارت اند از: گروه1) در این گروه پس از ساخت هندسه ی مدل، مدل ها بدون طی کردن سیکل مکانیکی وارد مرحله ی شبیه سازی جریان سیال می شوند. لازم به ذکر است که میزان بازشدگی درزه ها در این گروه ثابت و برابر با 6-10×65 متر در نظر گرفته شده است. گروه2) در این گروه پس از ساخت هندسه ی مدل ها، آن ها را تحت شرایط مرزی هیدرواستاتیک به تعادل استاتیکی رسانده و در مرحله ی بعد مدل ها وارد شبیه سازی جریان سیال می شوند. گروه3) در این گروه مدل ها بعد از قرارگیری تحت بارگذاری دینامیکی و تجربه کردن زلزله ی مورد نظر، وارد مرحله ی شبیه سازی جریان سیال می شوند. در مرحله ی مدل سازی دینامیکی، با در نظر گرفتن مدل رفتاری بارتن- باندیس برای درزه ها، مدل های مذکور تحت تنش دینامیکی زلزله ی پارک فیلد قرار گرفتند. در این مرحله کلیه ی ملاحظات مربوط به تحلیل دینامیکی اعم از بار ورودی، شرایط اولیه و مرزی، میرایی و عبور موج از میان توده سنگ مورد نظر به دقت مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این، در این مرحله فرکانس طبیعی محیط مورد نظر نیز محاسبه شده است. در مرحله ی مدل سازی جریان سیال نیز مدل-ها تحت شرایط مرزی هیدرولیکی قرارگرفته و جریان سیال از آن ها عبور داده شد. لازم به ذکر است که در این مرحله سیال به صورت نیوتنی و تراکم ناپذیر در نظر گرفته شده است. نتایج حاصله حاکی از آن است که عبور امواج زلزله از داخل محیط مورد نظر، باعث بروز دو مسئله می شود. مسئله ی اول این است که عبور امواج زلزله، بازشدگی را در ترک های منطقه افزایش می دهد و مسئله ی دوم نیز به این صورت نمود پیدا می کند که عبور امواج زلزله باعث جابجایی پی درپی بلوک ها و تا حدود اندکی باعث تغییر در نحوه ی قرارگیری آن ها نسبت به حالت قبل از عبور موج شده است. هر دو مسئله در نهایت باعث افزایش نفوذپذیری در منطقه ی مورد مطالعه شده اند. البته لازم به ذکر است که امواج زلزله در ناهمسان گردی هیدرولیکی منطقه نیز تأثیر گذاشته و باعث افزایش ناهمسان گردی در خصوصیات هیدرولیکی منطقه ی مورد مطالعه شده است. این مسائل مشخص می کنند که علیرغم انتظار، امواج زلزله در اعماق نیز می توانند موثر باشند و طبق نتایج به-دست آمده از این تحقیق، نفوذپذیری توده سنگ را افزایش داده اند. افزایش نفوذپذیری تبعاتی را در پی دارد که مهم ترین آن افزایش ورود آب به داخل تونل ها و فضاهای زیرزمینی است که مستقیماً در پایداری آن فضا تأثیر می گذارد.

پروژه های تونل سازی به دلیل عدم شناخت کافی از محیط پیرامونی، گستردگی، پیچیدگی و تنوع فعالیت ها در حین طراحی، اجرا و حتی بهره برداری با عوامل خطر زا و عدم قطعیت فراوانی مواجه هستند. در این راستا از مطالعات ژئوتکنیکی خط 2 متروی تبریز به منظور ارزیابی نشست ناشی از افت تراز آب زیرزمینی بهره گرفته شده است. یکی از چالش های موجود در مسیر حفر تونل قطعه شرقی- غربی خط 2 متروی تبریز بالا بودن تراز آب زیرزمینی و نفوذ پذیری بالای خاک در محل حفر تونل است. بدین منظور، لازم است میزان نشست سطح زمین با توجه به پایین انداختن تراز آب زیرزمینی و میزان جابجایی های تونل مورد بررسی قرار گیرد. در این پایان نامه تاثیر تراز آب زیرزمینی بر میزان نشست سطح زمین و پایداری تونل در ترازهای مختلف نسبت به تراز تونل و با در نظر گرفتن مشخصات زمین به صورت عددی و با استفاده از نرم افزار پلکسیس (plaxis 3d) مطالعه شده است. با توجه به نتایج بدست آمده با تراوش آب زیرزمینی به داخل تونل و کاهش تراز آب زیرزمینی، نشست در سطح زمین افزایش می یابد. به طوری که مقدار نشست در سطح تراز اولیه حدود 10 میلیمتر است اما با کاهش تراز آب زیرزمینی در کف تونل مقدار نشست به 16 میلیمتر در سطح زمین می رسد. با کاهش سطح تراز آب زیرزمینی از تراز مبداء فشار جبهه کار به شدت کاهش پیدا می کند. همینطور برای کنترل نشست در حفاری مکانیزه مقدار فشار جبهه کار و فشار تزریق بهینه شده است. کلمات کلیدی: نشست، افت تراز آب زیرزمینی، پلکسیس، فشار جبهه کار، فشار تزریق.

پیش بینی آسیب خستگی ساختارهایی که تحت بارگذاری متغیرند کار دشواری است. شکست خستگی به صورت ناگهانی اتفاق می افتد و هیچ گونه هشداری در حین فرایند خستگی نمیدهد بنابراین بررسی آسیب خستگی قطعه ای که تحت بارگذاری متناوب قرار دارد امری است مهم. در این تحقیق روش تنش – عمر به منظور بررسی اثر فرکانس بارگذاری روی عمر خستگی نمونه های مرمر سبز تحت بارگذاری کاملا معکوس شونده بوسیله دستگاه جدید طراحی شده بر اساس ماشین آزمون خستگی چرخان که عمدتا در فلزات استفاده میشود، به کار گرفته شد.نتایج نشان دادند که عمر خستگی نمونه های مرمر سبز وابسته به فرکانس بوده و با افزایش آن زیاد میشود. همچنین اثر فرکانس بارگذاری روی حد خستگی نمونه ها نیز بررسی گردید که نتایج مشخص نمود فرکانس بارگذاری تاثیری در حد خستگی سنگ ها ندارد. کاربرد روش های آسیب مجتمع منحنی، خطی و دو خطی نیز بررسی شد و برای هر روش فرمولی پیشنهاد شدکه صحت آن با آزمایشات متعدد کنترل گردید.

گسترش روزافزون انواع پروژه های مرتبط با مهندسی سنگ نیازمند شناخت بهتری از خصوصیات دگرشکلی و مقاومتی توده سنگ هاست. در میان روش های متعدد مستقیم و غیرمستقیم تعیین پارامترهای مکانیکی توده سنگ، روش شبکه شکستگی مجزا- المان مجزا (dfn-dem) به دلیل در نظر گرفتن واقعیت سیستم شکستگی ها و روش حل مبتنی بر اندرکنش سنگ بکر و شکستگی ها از برتری نسبی برخوردار است. مطالعات گسترده ای که تاکنون بصورت دو بعدی صورت گرفته است، در مقایسه با روش های سه بعدی اغلب سبب بروز فراتخمین در اندازه گیری این پارامترها می شود. در این مطالعه از یک روش اصولی عددی برای بدست آوردن پارامترهای الاستیک معادل و مقاومت توده سنگ های درزه دار در سه بعد با شبکه شکستگی های تصادفی و نامنظم استفاده شده است. بدین منظور آرایش های متفاوتی از شبکه شکستگی مجزا به روش شبیه سازی مونت کارلو و بر مبنای پارامترهای هندسی حاصل از برداشت، تولید شده و تنسور عکس سختی و نماینده حجم معادل(rev) برای پارامترهای دگرشکل پذیری و مقاومتی برای توده سنگ در حالت سه بعدی تعیین شده است. نتایج حاصل از مدلسازی عددی سه بعدی بیانگر ناهمسانگردی در پارامترهای دگرشکل پذیری توده سنگ در راستاهای مختلف است. مقدار مدول دگرشکل پذیری معادل توده سنگ در راستاهای قائم و افقی در مقایسه با مدول دگرشکل پذیری سنگ بکر به ترتیب 48 و 62 درصد کاهش یافته است، که بیانگر ناهمسانگردی در دو جهت مختلف است. ابعاد نماینده حجم معادل تعیین شده برای پارامترهای دگرشکل پذیری و مقاومتی توده سنگ در حالت سه بعدی برابر یک متر است که پیشتر با استفاده از مدلسازی دوبعدی برابر 5 متر بدست آمده بوده است. مقاومت نهائی توده سنگ در مقایسه با مقاومت فشاری تک محوری سنگ بکر به میزان زیادی کاهش یافته است. مقایسه برازش چند معیار شکست دوبعدی و سه بعدی نشان می دهد، معیارهای شکستی که صرفاً مقاومت توده سنگ را با استفاده از روابط تجربی برآورد می کنند، مطابقت چندانی با نتایج حاصل از روش های عددی ندارد. معیارهای سه بعدی که تأثیر تنش اصلی متوسط را در نظر می گیرند، نسبت به معیارهای شکست دو بعدی مقادیر متفاوتی برای پارامترهای مقاومتی برآورد می کنند. همچنین بررسی تأثیر نوع شرایط بارگذاری بیانگر وابستگی شدید پدیده ی شکست توده سنگ به مسیر بارگذاری است.

پارامترهای مکانیکی و مقاومتی سنگ بکر از جمله پارامترهای مهم در طراحی های سنگی می باشند. در اثر تماس سنگ ها با سیالات این پارامترها دچار تغییر شده و شدت این تغییر به عواملی از جمله نوع محلولها و یونهای موجود در آنها، زمان تماس محلول ها با نمونه ها و شرایط محیطی وابسته است.ابتدا از طریق ازمونهای استاندارد مقادیر مکانیکی نمونه ها به دست آوده شده سپس نمونه ها با محلول های اسیدی در تماس قرارداده می شوند،در شروع آزمایش نتایج نفوذ فرورونده هابه داخل نمونه را از طریق مهندسی معکوس به مقاومت فشاری تعمیم داده و برای نمونه ها ثابت هایی به دست آورده می شود. پس از گذشت زمان های 7،14 و 28 روزتماس نمونه با سیالات بر روی نمونه هاآزمونها تکرار شده و با استفاده از ثابت های به دست آمده میزان مقاومت فشاری و مدول الاستیک نمونه ها به دست آورده می شوند. مشاهده می شود که با گذشت زمان میزان مقادیر مکانیکی نمونه ها کاهش بیشتری داشته اند.

در مهندسی ژئو تکنیک خصوصیات زمین برای احداث سازه ها بسیار اهمیت دارد و در صورت مناسب نبودن مشخصات زمین بایستی تا حد امکان آن را بهسازی کرد تا جهت احداث سازه مقاومت لازم را بدست آورد. در این تحقیق سعی بر آن شده است تا تاثیر تزریق تحکیمی بر رفتار مکانیکی درزه سنگ مورد بررسی قرار گیرد. این مطالعه از این رو اهمیت دارد که خصوصیات مکانیکی درزه سنگ در برآورد خصوصیات مکانیکی توده سنگ و در نتیجه طراحی های ژئوتکنیک بسیار مهم می باشد. لذا ابتدا به روش های مختلف اندازه گیری و محاسبه مدول تغییر شکل پذیری توده سنگ پرداخته شده است تا اهمیت خواص مکانیکی درزه سنگ در محاسبات ژئوتکنیک بهتر مشخص گردد. از جمله نقاط ضعف مطالعات قبلی صورت گرفته بر روی خواص مکانیکی درزه های پر شده، استفاده از درزه های طبیعی گوناگون و غیر یکسان بوده، که در این پژوهش با ساخت درزه های مصنوعی یکسان و یک شکل از مدل های واقعی(درزه سنگ های طبیعی سد چم شیر)، نقطه ضعف یاد شده بر طرف شد. برای ساخت این درزه ها با سیلیکون دندانسازی از درزه سنگ های طبیعی قالب تهیه و در ادامه با ریختن گچ دندانسازی در قالب های سیلیکونی درزه سنگ های مصنوعی ساخته شدند. خواص مکانیکی درزه سنگ های مصنوعی ساخته شده اندازه گیری شدند. برای بررسی تاثیر دوغاب بر روی خواص مکانیکی درزه سنگ، از دوغاب هایی با نسبت آب به سیمان 1:1 و نسبت آب به سیمان 2:1 استفاده شده است. بعد از انجام عملیات تزریق در درزه سنگ ها، نمونه ها به مدت 7 روز در مجاورت رطوبت صد درصد نگهداری و بعد از آن نمونه ها درون قالب های بتنی مخصوص آزمایش برش مستقیم قرار گرفتند. پس از گذشت 28 روز و رسیدن دوغاب به مقاومت بیشینه خود، درزه های مصنوعی یاد شده تحت آزمایش برش مستقیم قرار گرفتند. آزمایش های برشی انجام شده در این تحقیق از نوع آزمایش برش مستقیم با بار ثابت بوده و در طول آزمایش، اطلاعات جابه جایی برشی و نیروی برشی اندازه گیری شده است. سپس با اطلاعت به دست آمده نمودارهای تنش برشی بر حسب جابه جایی برشی رسم گردید و سختی برشی، تنش برشی بیشینه و تنش برشی باقیمانده مشخص شد. در گام بعدی با استفاده از این تنش ها نمودارهای تنش برشی بر حسب تنش قائم رسم شد تا چسبندگی و زاویه اصطکاک مربوط به هر نمودار محاسبه و با هم مقایسه گردد. در نهایت مشخص گردید که تزریق تاثیر مثبتی بر مقاومت برشی درزه سنگ دارد، اما مقدار افزایش مقاومت برشی به خواص دوغاب بسیار وابسته بوده و مشاهدات نشان دهنده آن است که با کاهش نسبت آب به سیمان در دوغاب، مقاومت فشاری دوغاب افزایش یافته ولی الزاما افزایش بیشتر مقاومت برشی درزه سنگ را به همراه نخواهد داشت.

طی فرمول بندی پدیده های فیزیکی، فرض قطعیت معمولاً مفروض است. در مهندسی مکانیک با کمک این ساده سازی معادلات دیفرانسیل پاره ای استخراج می شود که در بسیاری از موارد این معادلات به کمک روش های عددی حل می شوند. در سال های اخیر تلاش-های بسیاری برای در نظر گرفتن عدم قطعیت در پدیده های فیزیکی انجام گرفته است. این تلاش ها محدود به فرض عدم قطعیت در شرایط مرزی و برخی ضرایب ثابت معادلات دیفرانسیل پاره ای است. بنابراین معادلات و روند کلی حل مانند روند کلاسیک بوده و تنها با دادن ورودی های مختلف بر اساس نظریه های آمار و احتمال، به بررسی خروجی بدست آمده می پردازند. عدم قطعیت بدلیل استفاده از روش های عددی حل معادلات دیفرانسیل پاره ای، بخش دیگری از عدم قطعیت ها در تحلیل پدیده-های فیزیکی است. در روش های کلاسیک با این توجیه که یک معادله دیفرانسیل دارای یک جواب قطعی است، به عدم قطعیت در نتایج به عنوان خطا نگریسته شده است. در این روش ها بعد از حل عددی مسئله، با انجام برخی فرضیات به محاسبه کرانه های خطا پرداخته می شود و یا اینکه با مقایسه دو جواب از معادله، تابعی از خطا بدست می آورند. باید توجه داشت که علت استفاده از روش های عددی، عدم وجود حل دقیق است و لذا فرض وجود یک جواب دقیق اگر چه قابل قبول است، ولی باید این موضوع را نیز پذیرفت که این جواب موجود نیست. آنچه در روش های عددی مسلم است، عدم قطعیت در نتایج است و با توجه به اینکه میدان در روش های عددی بطور دقیق مشخص نیست، بنابراین بر اساس تفسیر مبتنی بر اصالت ذهن احتمال، می توان آن را یک میدان تصادفی در نظر گرفت و به این ترتیب وارد قلمرو نظریه احتمال شد. لازم به ذکر است که یکی از مهمترین ابزارهای بررسی عدم قطعیت در ریاضیات نظریه آمار و احتمال است. با این حال تاکنون هیچ تحقیقی از دیدگاه نظریه احتمال در زمینه عدم قطعیت در نتایج روش های عددی حل معادلات دیفرانسیل پاره ای انجام نگرفته است. در این رساله برای اولین بار به بررسی عدم قطعیت (و یا اصطلاحاً تخمین خطا) در روش های عددی از دیدگاه نظریه احتمال پرداخته خواهد شد. میان یابی، مشتق گیری و انتگرال گیری را می توان پایه های اصلی روش های عددی حل معادلات دیفرانسیل پاره ای دانست، بنابراین با بررسی دقیق این سه موضوع از دیدگاه نظریه احتمال، ساختار ریاضی مناسب برای بررسی روش های عددی از دیدگاه آمار و احتمال ایجاد خواهد شد. بطور خلاصه موارد زیر در این رساله مورد بررسی قرار خواهد گرفت: • در این رساله تفسیر مناسبی برای استفاده از نظریه احتمال در روش های عددی ارائه خواهد شد. برای این منظور از تفسیر مبتنی بر اصالت ذهن احتمال استفاده خواهد شد و میدان در حل معادلات دیفرانسیل پاره ای، یک میدان تصادفی در نظر گرفته خواهد شد. • ارزیابی اعتماد به میان یابی بر اساس روش کریگینگ مورد بررسی قرار خواهد گرفت و بر اساس آن یک روش جدید برای ارزیابی اعتماد به شبکه و سپس هموار کردن شبکه ارائه خواهد شد. روش ارائه شده تنها روشی است که می تواند تاثیرات تغییرات میدان، ابعاد شبکه و توابع شکل را بطور همزمان و مستقیم در هموار کردن شبکه در نظر بگیرد. • میزان اعتماد به میدان گرادیان مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت و بر اساس آن نقاط فوق همگرا در انواع المان مورد بررسی قرار خواهد گرفت. علاوه بر آن در روش های بدون شبکه نقاط گرادیان بهینه معرفی خواهد شد. • میزان اعتماد به انتگرال گیری مورد ارزیابی قرار گرفته و با کمک آن نقاط انتگرال گیری و همچنین وزن های آن بطور بهینه محاسبه خواهد شد. بنابراین یک روش انتگرال گیری منحصر بفرد بر اساس کمینه کردن خطا ارائه خواهد شد که در آن تغییرات میدان نیز در نظر گرفته می شود.

امروزه بخش عمده ای از انرژی توسط نیروگاه های برق آبی تولید می شود که براساس شرایط موجود می توانند به دوصورت سطحی وزیرزمینی احداث شوند.برای نیروگاه های زیرزمینی نیاز است که سازه های بزرگ مقیاس ایجاد شود که به دلیل بزرگی ابعاد? حساسیت ویژه وعمر بالای این سازه ها طراحی وتحلیل پایداری آن از اهمیت بالایی برخوردار است.تحلیل پایداری ومسائل مربوط به پایداری فضاهای زیرزمینی یکی از مباحث کاربردی ورایج در مطالعات مکانیک سنگ وژئوتکنیک می باشد.باتوجه به گسترش نرم افزار های متعدد وظهور رایانه های پیشرفته ومناسب برای محاسبات تکراری?روش های عددی تحلیل پایداری سازه های زیرزمینی در مرحله طراحی ونیز در مرحله حفاری به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.براین اساس نرم افزار های سه بعدی مبتنی بر روش های عددی می تواند در طراحی وتحلیل پایداری وبرآورد سیستم نگهداری فضاهای زیرزمینی مورد استفاده قرار گیرد.در این تحقیق پایداری مغار نیروگاه ومجموعه تونل های سد بختیاری مورد بررسی قرار گرفته است.بدین صورت که با توجه به محدودیت های کامپیوتری ابتدا به بررسی رابطه فاصله داری ناپیوستگی ها با ناپایداری تونلی با شعاع معادل مغار با استفاده از نرم افزار 3dec پرداخته می شود وسپس فاصله داری بهینه جهت کاهش حجم داده های مورد تحلیل انتخاب می شود. با توجه به مقادیر فاصله داری انتخاب شده?مدل اصلی به علت وجود دو واحد سنگی مختلف در محل ساختگاه نیروگاه شامل سه بلوک مجزا با نرم افزار3dec طراحی گردیده است.هر بلوک شامل تونل های ورودی آب ?مغار نیروگاه?تونل های باس داکت و تونل های خروج آب می باشد.در نهایت هر سه بلوک مورد تحلیل پایداری قرار گرفته وبا توجه به سیستم نگهداری پیش یینی شده توسط روش های تجربی سیستم نگهداری در هر بلوک اعمال گردیده وبه مقایسه پایداری مدل بدون سیستم نگهداری و با سیستم نگهداری پرداخته می شود.که درنهایت مشخص شد جابجایی در دیواره غربی مغار باتوجه به زاویه دیواره با شیب وامتداد ناپیوستگی ها نسبت به دیواره شرقی بیشتر می باشد.همچنین در میانه مغار در محدوده سقف جابجایی نسبت به ابتدا وانتهای مغار می باشد.

از یک طرف گستردگی کاربرد مکانیک شکست در محیط سنگی و از طرف دیگر توانمندی و کارایی روش المان محدود توسعه یافته در حل مسائل دارای ناپیوستگی، انگیزه طرح رساله حاضر شده است. بنابراین با استفاده از روش المان محدود توسعه یافته به عنوان رویکردی نوین به مدل سازی مکانیک شکست سنگ های ترد پرداخته می شود. به همین منظور، یک برنامه کامپیوتری در چارچوب روش المان محدود توسعه یافته با بهره گیری از زبان برنامه نویسی c++ توسعه داده شده است که پس از توسعه، ابتدا به اعتبارسنجی آن با استفاده از مثال های تحلیلی و عددی موجود پرداخته شده است. نمونه های آزمایشگاهی نیم دیسک ترکدار تحت خمش سه نقطه ای، دیسک برزیلی ترکدار و دیسک ترکدار با سوراخ مرکزی در حالت های مختلف ترک و مودهای مختلف شبیه سازی می شوند. نتایج نشان دهنده تطابق بسیار خوب آن ها با نتایج ارائه شده در مطالعات گذشته است.

یکی از روش هایی که به موجب آن اهداف بهسازی حاصل می شود، تزریق دوغاب در توده سنگ می باشد. به علت پیچیدگی عوامل ذاتی توده سنگ که بر پیشروی دوغاب تزریق تأثیرگذار می باشد. تحقیق‎ های تجربی و عددی زیادی در مورد پیشروی تزریق در تک درزه و دسته درزه های منظم به صورت تحلیلی، فیزیکی و عددی صورت گرفته، ولی تحقیقات کمی درزمینه ی مدل سازی فیزیکی و عددی شبکه شکستگی های مجزا انجام شده است. ازجمله تحقیقات قابل ذکر می توان به نسخه اولیه نرم افزار groutiut2d اشاره نمود، که از روش حل افت فشار برای حل جریان در شبکه شکستگی مجزا استفاده کرده است. در اینجا سعی شده با استفاده از مدل سازی فیزیکی شبکه شکستگی در آزمایشگاه و شبیه سازی آن با مدل عددی سعی در رفع این فقدان و رفع ایرادهای نسخه اولیه نرم افزار groutiut2d درزمینه عملیات تزریق شود. با توجه به نتایج حاصل و انطباق دو مدل عددی و فیزیکی تا حدودی این مهم حاصل شده است. شبیه سازی انجام شده با روش شبکه بولتزمن قابلیت انجام محاسبات به صورت موازی را دارا می باشد که درنهایت منتج به ارائه نسخه دوم نرم افزار groutiut2d(lb) شده است؛ که قابلیت ساخت شبکه شکستگی مجزا و دریافت پارامترهای هندسی توده سنگ به عنوان عوامل ذاتی و عوامل عملیاتی مانند گرانروی و چگالی دوغاب تزریق را دارا می باشد. معیار مورداستفاده در این مطالعه مساحت سطح پخش شوندگی تزریق است که برنامه با استفاده از یک الگوریتم تعیین مساحت حول چال تزریق، در حین روند اجرا و انجام محاسبات آن را نمایش می دهد. برای مدل سازی فیزیکی با طراحی آزمایش تاگوچی، با سه شبکه شکستگی متفاوت با بعدهای فرکتال متفاوت و شرایط فشار و زمان متفاوت و سه سیال با گرانروی متفاوت روغن هیدرولیک، واسکازین و دوغاب سیمانی با نسبت آب به سیمان 1:2، و دهانه بازشدگی درزه موردبررسی قرارگرفته است. نکته مهم موردمطالعه در مدل سازی فیزیکی، وجود فشار آب به عنوان جبهه کار در عملیات تزریق و بررسی تأثیر آن بر روند تزریق می باشد. پس از انجام آزمایش های طراحی شده میزان اثرگذاری هر یک از عوامل بر سطح پخش شوندگی به دست آمد و بر اساس آن مدل سازی عددی انجام گرفت. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان دهنده ی تأثیر عوامل گوناگون بر روی میزان خورند تزریق می باشد. از نکات مهمی که در مدل سازی فیزیکی و عددی می توان به آن اشاره نمود، تأثیر محیط خشک و اشباع بر روی مساحت پخش شوندگی بوده که نتیجه آن تأثیر منفی محیط اشباع بر پیشروی دوغاب تزریق می باشد. در ادامه با بررسی زمان و فشار در عملیات تزریق این نکته به وضوح روشن گردید که این دو عامل دارای مقادیر بهینه بوده و با افزایش بی حد این دو، تأثیری در مقادیر گسترش تزریق حاصل نمی شود. تأثیر عامل گرانروی به شدت محسوس بوده و با افزایش گرانروی سطح پخش شوندگی کاهش چشمگیری می یابد. در ادامه با شبیه سازی مدل های فیزیکی با استفاده از روش شبکه بولتزمن سعی در اعتبارسنجی مدل عددی و نرم افزار groutiut2d(lb) شده است، که درنهایت با انجام چند شبیه سازی با نرم افزار و بعدازآن ساخت مدل فیزیکی هرکدام، اعتبارسنجی نرم افزار تصدیق گردید. با استفاده از نرم افزار یک شبکه شکستگی بزرگ مقیاس حل و نتایج آن بیانگر تصدیق وجود زمان و فشار بهینه و حدی در عملیات تزریق می باشد. کلمات کلیدی: تزریق، توده سنگ، ، پیشروی تزریق، خورند تزریق، مدل سازی فیزیکی، مدل سازی عددی، groutiut2d(lb).

مقدار چقرمگی شکست، مقاومت سنگ را در برابر جوانه زنی و گسترش ترک نشان می دهد. عوامل متعددی ازجمله عوامل ذاتی، عوامل محیطی و عوامل آزمایشگاهی می توانند بر مقاومت چقرمگی شکست سنگ تأثیرگذار باشند. در میان عوامل محیطی مختلف، دگرسانی شیمیایی که سبب تغییراتی در ترکیبات کانی شناسی سنگ می شود، اثر عمده ای را بر روی مقاومت سنگ در برابر رشد و گسترش ترک می گذارد که تاکنون به اهمیت این موضوع پرداخته نشده است و هدف اصلی این مطالعه می باشد. با استفاده از روش عددی المان مجزا، ساخت نمونه هایی واقعی با ترکیب کانی شناسی سنگ و نیز مدل سازی رشد ترک با لحاظ اندرکنش مکانیکی میان ترکیبات مختلف از کانی ها امکان پذیر می باشد.

ایجاد فضاهای جدید زیرزمینی از جمله خطوط مترو ممکن است از مجاورت و یا در تقاطع سایر سازه های زیرزمینی عبور کند. قطعه ی شرقی-غربی خط 7متروی تهران از شهرک امیرالمومنین شروع شده و تا تقاطع خیابان قزوین و بزرگراه نواب ادامه می یابد که در مجموع طولی به اندازه 12 کیلومتر دارد و توسط یک دستگاه حفارepb به قطر 9/164 متر حفاری می شود. یکی از چالش های موجود در مسیر حفر تونل قطعه شرقی-غربی، عبور از محدوده ی ایستگاه خط ? تهران می باشد.ایستگاه خط ? دارای مقطع مستطیلی شکل به عرض ?? متر و ارتفاع ?? متر می باشد که دارای ? متر روباره می باشد و به روش کند و پوش احداث می شود. بر اساس بررسی های انجام گرفته، تونل مترو از زیر ایستگاه خط ? عبور خواهد کرد. با توجه به وجود ایستگاه خط ? لازم است که پایداری ایستگاه در حین حفاری تونل مترو حفظ شود و از تغییر شکل و نشست بیش از حد آن جلوگیری شود از طرف دیگر با توجه به تقاطع غیرهمسطح بودن دو تونل باید نشست سطحی را نیز لحاظ و زیر نظر داشت. بدین منظور، لازم است که پارامترهای دستگاه حفار مانند فشار سینه کار، نرخ پیشروی و فشار تزریق نسبت به شرایط ایستگاه و شرایط زمین در محدوده تقاطع دو تونل تعدیل شوند. هدف اصلی از انجام این تحقیق بررسی پایداری ایستگاه و نشست سطحی با استفاده از روش عددی می باشد که از نرم افزار flac 3d استفاده شد. در ابتدا فشار مناسب سینه کار با استفاده از روابط تحلیلی به دست آمده و در تحلیل عددی مورد استفاده قرار گرفت. برای صحت سنجی مدل سازی نرم افزار flac3d از نرم افزار plaxis 3d tunnel و نتایج ابزار دقیق استفاده شده است. انطباق مقادیر حاصل از مدلسازی flac3d با مقادیر واقعی و مقادیر مدلسازی plaxis 3d tunnel بیانگر اطمینان بخش بودن روش تفاضل محدود می باشد. نتایج مدلسازی نشان می دهد که بیشینه نشست سطحی 2/45 سانتی متر می باشد که در محدوده مجاز می باشد و ایستگاه خط 1 پایدار است.

پهنه نائین جزء نواحی با لرزه خیزی پایین ( از نظر زمین لرزه های تاریخی و رخدادهای دستگاهی ثبت شده سده بیستم ) در ایالت لرزه زمین ساخت ایران مرکزی محسوب می گردد. شواهد تکتونیکی، لرزه زمین ساختی، و گسله های فعال با فعالیت های چشمگیر در نهشته های کواترنر، حاکی از آنست که این پهنه مستعد لرزه خیزی بوده و لرزه خیزی پایین آن را می توان به دوره بازگشت طولانی زمین لرزه های این پهنه یا نوع آزاد سازی انرژی گسله های آن مرتبط دانست. لذا طبق موارد ذکر شده، انجام مطالعات لرزه خیزی، تحلیل خطر زمین لرزه و دیگر مطالعات روی این پهنه با وجود نبود اطلاعات لرزه ای کافی، اجتناب ناپذیر می نماید. در مطالعه حاضر به بررسی لرزه خیزی و تحلیل خطر زمین لرزه پهنه مذکور با رهیافت احتمالی پرداخته شده است. در انجام این مطالعه از دو روش استفاده از پارامترهای لرزه خیزی طبس( بدلیل سابقه لرزه خیزی و لرزه زمین ساختی مشابه با نائین ) و روش تهیه کاتالوگ مصنوعی بر مبنای روش شبیه سازی مونت کارلو (استفاده از داده های دستگاهی ثبت شده سده بیستم و پارامترهای آماری آنها ) و تزریق داده به منطقه استفاده گردیده است. در هر دو روش تحلیل، تغییرات بیشینه شتاب زمین (pga )، به ازای بزرگاهای متفاوت و روابط کاهندگی مختلف محاسبه و رسم شده است. همچنین منحنی خطر مربوط به هر چشمه لرزه زا، منحنی خطر کلی، نمودار دوره بازگشت و احتمال رخداد زمین لرزه برای یک دوره زمانی خاص به ازای احتمال فزونی گرفتن بیشینه شتاب زمین از شتاب های فرضی محاسبه و رسم گردیده است. در ادامه نقشه های هم شتاب مولفه های افقی و قائم برای دوره بازگشت های 75، 150، 475 و950 سال به ازای روابط کاهندگی زارع(کل ایران و البرز- ایران مرکزی،1999)، نیازی و بزرگنیا(1991)، مهدویان- قدرتی- منوچهری(2005)، جوینر و بور(1981) و امبرسیز(1990)، رسم شده و سطح خطر برای مولفه های افقی و قائم شتاب پیشنهاد شده است

برنامه های خاصی برای شبیه سازی سینماتیک و دینامیک آدمک مصنوعی unimate puma 560 به زبان c و بر روی ماشینهای مدل ibm-xt به طریق گرافیک تدوین شده است . دو گروه شبیه سازی آدمک های مصنوعی امکان پذیر است . یکی تنها براساس سینماتیک و دیگری براساس سینماتیک و دینامیک . درشبیه سازی، هریک از بازوهای آدمک مصنوعی به عنوان یک موضوع گرافیکی به وسیله یک دستگاه مختصات متصل به آن، مشخص شده و محل و جهت آن بوسیله یک سری از تبدیلات انتقالی، دورانی تعریف می گردد. درزمینه شبیه سازی دینامیکی روشی جدید براساس روش نیوتن اویلر به منظور فرموله نمودن معادلات حرکت ابداع شده است . درروش حل عددی معادلات دینامیکی یکی از روشهای جدید runge-kutta و متدهای محاسباتی خاصی استفاده شده است که در مجموع سرعت و کارآیی محاسبات عددی را تاحد زیادی افزایش می دهد.

در این پایان نامه مساله دگرشکلی های ایجاد شده در محیط خاکی در اثر تونلهای مترو به کمک نرم افزار قوی - انسیس -مورد بررسی همه جانبه قرار گرفته است و با توجه به تحلیلهای انجام شده نشان داده می شود که چه کمیتهایی تا چه اندازه می تواند در ارتباط های ذکر شده موثر باشد و کدام کمیت اهمیت کمتری دارد و یا حتی فاقد ارتباط یا نقش تعیین کننده است. اهمیت این بررسی در دو بخش می باشد اول اینکه تاثیر پارامترهای الاستیک موثر مورد بحث قرار گرفته و نشان داده می شود که بعضی از کمیتها ارتباط مشخصی را نشان نمی دهند و دوم اینکه مدلهای ارائه شده در روش پیشنهادی تحلیل الاستیک تا چه اندازه با اندازه گیریهای واقعی تطابق دارد . به عبارت دیگر نشان داده می شود که تقریبا تمامی نتایج اندازه گیری تجربی اطراف تونلهای خاکی را می توان بر اساس فرض محیط الاستیک توجیه نمود و در مواردی که بخشی از ارقام حاصل از محاسبه نسبت به ارقام اندازه گیری شده فاصله می یابند، علتهای مشخصی دارد که قابل بررسی و توجیه است. همچنین حل الاستیک حاصل در مقایسه با موارد یاد شده با برخی از راه حلهای تئوری یا فرمولهای تحلیلی پذیرفته شده نیز مورد مقایسه قرار گرفته است.

افزایش بهره برداری و خشکسالی های متوالی چند ساله اخیر در دشت کرون باعث شده است که اعمال مدیریت بر مصرف بهینه اهمیت دو چندان یابد. از آنجائیکه تاکنون دراین دشت مطالعات جامع علمی صورت نگرفته ، لزوم مطالعه دقیق و تعیین مدل رفتاری سفره آبدار در دشت مذکور احساس می شود.