ریز پهنه بندی روانگرایی شهر سرخ رود بر اساس نتایج آزمایش نفوذپذیری استاندارد


شماره:
به نام خدا
تاریخ:
وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
موسسه آموزش عالی روزبهان

عنوان پایان نامه به فارسی:
ریز پهنه بندی روانگرایی شهر سرخ رود بر اساس نتایج آزمایش نفوذپذیری استاندارد
نام:
نام خانوادگی دانشجو: گروه تخصصی: عمران
رشته تحصیلی: عمران گرایش: خاک و پی
سال ورود به مقطع جاری:1393 نیمسال ورودی: مهر
نام و نام خانوادگی استاد (اساتید) راهنما: نام و نام خانوادگی استاد (اساتید) مشاور:
1- 1-
2- 2-

این قسمت توسط حوزه معاونت پژوهشی تکمیل می گردد

تاریخ دریافت توسط حوزه پژوهشی:
تاریخ تصویب در گروه:
تاریخ تصویب در شورای پژوهشی:

تائید مدیر پژوهش تائید معاونت پژوهشی

1- مشخصات دانشجو:
نام و نام خانوادگی: شماره دانشجویی: گرایش: خاک و پی

2- مشخصات اساتید راهنما و مشاور:
نام و نام خانوادگی استاد راهنما: مرتبه دانشگاهی:استاد یار
محل خدمت: گرایش:ژئوتکنیک

نام و نام خانوادگی استاد مشاور: مرتبه دانشگاهی:
محل خدمت: گرایش: ژئوتکنیک
3- عنوان پایان نامه :
به فارسی:
ریز پهنه بندی روانگرایی شهر سرخ رود بر اساس نتایج آزمایش نفوذپذیری استاندارد
به انگلیسی:
Liquefaction microzonation of sorkhrod city using standard penetration Test Results.

4- نوع پروژه: بنیادی1 ( نظری2 ( کاربردی3 ( عملی4 ( غیره (
5- تعداد واحد در نظر گرفته شده پیشنهاد دهنده برای پایان نامه: 6 واحد
6- موضوع پایان نامه:
ریز پهنه بندی روانگرایی شهر سرخ رود بر اساس نتایج آزمایش نفوذپذیری استاندارد
7- بیان مسئله و رویکرد تحقیق: (تشریح ابعاد، حدود مساله، معرفی دقیق مساله، بیان جنبه های مجهول و مبهم و متغیرهای مربوط به پرسش های تحقیق، منظور تحقیق)
پدیده تغییر رفتار ماسه از حالت جامد به مایع در نخستین گام های گسترش مکانیک خاک شناخته شد. نخستین بار کاساگرانده در سال 1936 پدیده روانگرایی ماسه و آثار آن را شناساند. کاساگرانده از تئوری نسبت پوکی بحرانی (CVR) استفاده کرد وی از این تئوری برای نشان دادن شرایطی که موجب وقوع روانگرایی می شود استفاده کرد. ازنظر تاریخی کلمه روانگرایی همواره در ارتباط با پدیده های مختلف تغییر شکل خاک های اشباع غیر چسبنده (نهشته های ماسه ای اشباع فاقد چسبندگی وسیلت های غیر چسبنده) در شرایط زهکشی نشده تحت اثر اغتشاشات گذرا، یکنواخت و تکراری می باشد. روانگرایی به عنوان یک خطر طبیعی در خاک های نرم و ریزدانه رس، لسی و سنگین قلمداد می شود [1]. دلیل اصلی مطالعه روانگرایی، ایجاد خسارت های کلی و گسترده ی این پدیده در اکثر مناطق زلزله خیز می باشد. اولین مشاهدات منجر به بررسی پدیده روانگرایی، در دهه 60 میلادی و در اثر زلزله ی واقع شده در شهر نیگاتای ژاپن انجام شد [2].
سواحل جنوبی دریای خزر، در یکی از فعال ترین زون های لرزه خیزی جهان و بخصوص ایران قرار دارد. بررسی سوابق لرزه خیزی در این منطقه نشان دهنده حساسیت موقعیت لرزه زمین ساختی آن می باشد و با وجود ساختمان های تکتونیکی فعال در منطقه ) گسل آستارا، گسل البرز( ؛ فعالیت زلزله خیزی دور از انتظار نیست.
شناخت پدیده های ژئوتکنیک لرزه ای با توجه به اثرات قابل ملاحظه آن ها بر ساخت گاه ها و تاسیسات ساختمانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روانگرایی یا از دست رفتن مقاومت ساخت گاه در اثر جنبش های نیرومند زمین یکی از مهم ترین این پدیده ها می باشد.
بین ذرات خاک هایی سست که از آب اشباع شده باشند منافذی پر از آب وجود دارند که در هنگام زمین لرزه و ایجاد تراکم در زمین، فشار آب در داخل این منافذ افزایش یافته و آب به طرف بالا حرکت می کند تا زمانی که به صورت فوران و جوشش گل و ماسه در سطح زمین پدیدار می گردد. چنین زمینی، دیگر نمی تواند وزن ساختمان هایی که قبل از وقوع زلزله تحمل می نمود را تحمل نماید. درنتیجه ممکن است ساختمان های روی زمین شروع به فرو ریختن در داخل زمین نمایند و یا کج شوند یا به صورت شناور درآیند.
در سال های اخیر روش های آزمایشگاهی و صحرایی متعددی جهت ارزیابی مقاومت روانگرایی خاک ها ارائه شده است. ازجمله روش های ارزیابی صحرایی می توان به استفاده از آزمایش مقاومت نفوذ استاندارد (SPT) اشاره کرد. هدف از این پژوهش، بررسی پدیده روانگرایی در بخش ساحلی شهر سرخ رود بر اساس نتایج آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) و ارائه گراف ریز پهنه بندی در نقاط مختلف شهر سرخ رود می باشد.
روش های کاهش خطرات روانگرایی :
1- اصلاح خاک محل
که شامل تعویض خاک مستعد روانگرایی یا یک خاک مناسب، چگال تر کردن خاک های موجود (توسط روش های تراکم دینامیکی، تزریق تراکمی، تراکم لرزه ای شناوری، تثبیت شیمیایی میله های لرزنده،شمع های تراکمی)، تثبیت شیمیایی و زهکشی می باشد.
2- مقاوم سازی سازه ای
که شامل دیوارهای سازه ای، شمع ها و صندوقه ها و پی های گسترده می باشد.
8- اهمیت و ضرورت موضوع:
روانگرایی یکی از مهم ترین پدیده های ژئوتکنیکی است که در خاک های سست ماسه ای اشباع، به هنگام وقوع زلزله، موجب بالا رفتن فشار منفذی و کاهش مقاومت برشی می شود. یکی از پیامدهای مخاطرات لرزه ای شهرهای ساحلی پدیده روانگرایی است که می تواند ساختمان ها و تاسیسات مناطق شهری را تحت تاثیر قرار دهد. گسیختگی زمین ممکن است به واسطه وجود ترک ها و شکاف ها، حرکات غیرطبیعی و یا نامساوی و یا از دست دادن مقاومت آن ایجاد گردد
وقوع روانگرایی در مناطقی مانند اطراف رودخانه ها، دریاچه ها، خلیج ها به دلیل بالا بودن سطح تراز آب زیرزمینی و نوع خاک، اثرات تخریبی بیشتری دارد. افزایش فشار آب منفذی و کاهش شدید مقاومت خاک، به طورجدی موردتوجه مهندسین ژئوتکنیک و سازه ها می باشد که در مناطق ساحلی با سطح ایستابی بالا و خاک حساس بایستی تدابیری در این زمینه اتخاذ گردد.
با توجه به ساحلی بودن شهر سرخ رود توجه به جنس خاک و لایه های زمین شناسی دارای اهمیت خاصی است. ساخت وساز گسترده به ویژه ساختمان های با ارتفاع زیاد و برج های مسکونی و محیط های تفریحی و اقامتی برای مسافران در محدوده های نزدیک به ساحل که دارای جنس خاک نرم و ماسه ای است و از سوی دیگر بالا بودن سطح آب، تحدیدی برای فضاهای ساخته شده می باشد چراکه با شکل گیری زمین لرزه، موجب روانگرایی و سست شدن پی ساختمان ها خواهد شد. لذا با توجه به اهمیت خیلی زیاد توجه به پدیده ی روانگرایی در مناطق ساحلی، هدف از این پژوهش، بررسی پدیده روانگرایی در بخش ساحلی شهر سرخ رود بر اساس نتایج آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) و ارائه گراف ریز پهنه بندی توسط نرم افزار در نقاط مختلف شهر سرخ رود می باشد.
9- اهداف: (شامل اهداف علمی، کاربردی و ضرورت های خاص انجام تحقیق)
1- بررسی پدیده روانگرایی در بخش ساحلی شهر سرخ رود با استفاده از نتایج آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)
2- تهیه گراف ریز پهنه بندی در نقاط مختلف شهر سرخ رود
10- سوالات یا فرضیه ها:
11- پیشینه موضوع: (بیان مختصر سابقه تحقیقات انجام شده درباره موضوع و نتایج به دست آمده در داخل و خارج از کشور نظرهای علمی موجود درباره موضوع تحقیق)
روانگرایی ماسه در زلزله های گذشته مشاهده و ثبت گردیده و بدون شک پیش از آن نیز وجود داشته است. بااین حال تا اوایل دهه ی 61 میلادی به طورجدی مورد مطالعه ی علمی قرار نگرفت. با رخداد زلزله های انکوریج در آلاسکا و نیگاتا در ژاپن در سال 1964، تلاش های قابل توجهی در جهت درک سازوکار روانگرایی و شرایطی که خاک ها را مستعد این پدیده می کند، آغاز گردید.
آقای هازن (Hazen) اولین شخصی بود که افت مقاومت خاک (روان شدن) را گزارش کرد اما ترزاقی(Terzaghi) اولین محققی بود که اصطلاح روانگرایی را چنین بیان داشت، اگر خاک اشباع فروریزد روانگرایی رخ می دهد که منجر به انتقال وزن ذرات جامد به داخل آب احاطه کننده می شود.
در سال 1983 آقای سید5 و همکارش مقاومت در برابر روانگرایی خاک های ماسه ای و سیلتی را موردبررسی قراردادند و به این نتیجه رسیدند که سرعت موج برشی و خصوصیات الکتریکی خاک پارامترهای مهمی برای به دست آوردن پتانسیل روانگرایی خاک می باشد [3].
روش اصلاح شده ی سید و همکاران و آیین نامه ی طراحی پل های شاهراهی ژاپن برای ارزیابی روانگرایی خاک با استفاده از SPT به دلیل اعتبار و معمول بودن آن ها در مطالعات روانگرایی در ایران و سایر کشورها بکار گرفته شده است [4و5].
آقای رابرتسون6 در سال 1995 به بررسی پدیده ی روانگرایی پرداخت و این پدیده را به دو دسته ی روانگرایی جریانی و روانگرایی تناوبی تقسیم بندی کرد و به این نتیجه رسید که روانگرایی جریانی تنها مختص خاک هایی است که در وضعیت نرم شوندگی کرنشی قرار دارند و می تواند در هر خاک اشباع کم ثبات مثل رسوبات دانه ای سست، رس های بسیار حساس و رسوبات رس های سلیت دار)سیلت(، اتفاق بیفتد؛ همچنین روانگرایی تناوبی هنگامی رخ می دهد که تنش های برشی ایستایی درجا در مقایسه با تنش های برشی تناوبی کوچک باشند. روانگرایی تناوبی تقریباً در کلیه ی خاک های ماسه ای اشباع که تحت بارگذاری تناوبی با بزرگا و مدت کافی قرار دارند، می تواند رخ دهد [6].
کلاف7 و همکاران تاثیر چسبندگی) سیمانی شدن(را بر روی مقاومت روانگرایی ماسه در نظر گرفتند .نتایج بررسی های آن ها هم شامل موارد زیر بود:
اولاً رفتار ماسه شل سیمانی شده شبیه رفتار ماسه متراکم غیر سیمانی است .ثانیاً مقاومت روانگرایی با افزایش درجه سیمانی شدن زیاد می شود و نهایتاً بعدازاینکه چسبندگی به حد خاصی برسد، خاک دیگر ذاتاً روان گرا نیست [7].
در سال 2006 آقای کریشنا8 و همکارش عملکرد ستون های شنی کوبشی را موردبررسی قراردادند. مهم ترین خاصیت این ستون های کوبشی افزایش تراکم نسبی و زهکشی فشار آب حفره ای اضافی می باشد. نتایج تحقیق آن ها نشان داد که این تکنیک یک روش موثر در کاهش پتانسیل روانگرایی می باشد [8].
آقای ال جمال9 و همکارانش در سال 2008 در مورد چالش های به وجود آمده براثر پدیده روانگرایی تحقیق کردند. داده های مورداستفاده در تحقیق آن ها از آزمایش سانتریفیوژ گرفته شده بود. آن ها تعداد زیادی از مدل های ریاضی و محاسباتی بر اساس روش های المان محدود ساختند و مورد ارزیابی قراردادند. نفوذپذیری نقش بحرانی در مدل آن ها که ترکیبی از خاک و آب بود بازی می کرد. این مدل ها تحت لرزش های زلزله 1995 کوبه ژاپن قرار گرفت تا درنهایت بهترین مدل موردپذیرش قرار گیرد [9].
آقای یانگ10 و همکارانش در سال 2007 در مورد مکانیزم پدیده ی روانگرایی بحث کردند. به خصوص سیستم دوگانه خاک-آب که در آن فشار آب حفره ای اضافی وجود دارد. آن ها مدل های محاسباتی از روی روانگرایی های مشاهده شده در نقاط مختلف ساختند و شرایط های مختلف خاک (تغییرات تنش موثر) در دو حالت روان گرا شده و روان گرا نشده بر اساس روابط المان محدود با هم مقایسه کردند؛ و به این نتیجه رسیدند که در حالتی که خاک نفوذپذیری بالایی دارد بر اثر تحریک های دینامیکی زهکش شده آب موجود در ماسه باعث کاهش پدیده روانگرایی در خاک خواهد شد [10].
در سال 2013 آقای حداد و همکارش به مقایسه ارزیابی پتانسیل روانگرایی با روش های مقاومت نفوذ استاندارد (SPT) و اندازه گیری سرعت موج برشی (VS) در شهرستان بابلسر پرداختند. و به این نتیجه رسیدند که در ارزیابی قابلیت روانگرایی یا تحرک دوره ای با هر یک از دو روش فوق، انطباق معقولی وجود دارد. همچنین طبق محاسبات انجام شده مشخص گردید که محدوده ی موردنظر دارای ضریب اطمینان پایین و شاخص پتانسیل روانگرایی بسیار بالایی می باشد. با توجه خطر بالای روانگرایی در این شهرستان استفاده از روش هایی برای کاهش خسارات مفید می باشد؛ ازجمله ی این روش ها روش های زهکشی می باشد [11].
آقای وثوقی فر و همکارش در سال 2014 پتانسیل خطر روانگرایی در قسمتی از شهر بندرعباس را موردبررسی قراردادند. به این منظور ابتدا ویژگی های زمین شناسی و سپس موقعیت لرزه ای منطقه موردنظر را موردبررسی قراردادند. به منظور بررسی شرایط خاک سطحی در محدوده موردمطالعه، به وسیله عکس های هوایی، نقشه اولیه ای از بافت خاک سطحی محدوده موردمطالعه ترسیم کردند. برای ارزیابی دقیق تر بافت خاک زیرسطحی، یک سری مقاطع عرضی از گمانه های حفرشده در محدوده مطالعاتی ترسیم کردند. این نیمرخ ها شرایط زیرسطحی تقریباً همگن و با قاعده ای را نشان می دهند. آن ها با استفاده از نقشه بافت خاک و مقاطع عرضی ترسیم شده از پروفیل خاک و با توجه به اطلاعات موجود در مورد سطح تراز آب زیرزمینی در محدوده موردمطالعه، نقشه پتانسیل خطر روانگرایی را ترسیم کردند. و به این نتیجه رسیدند که پتانسیل خطر روانگرایی در مناطقی که سطح تراز آب زیرزمینی در این مناطق بالاتر است و از ماسه سیلتی و ماسه های بد دانه بندی شده تشکیل شده است، نسبت به سایر نقاط بالاتر است [12].
آقای یوسفی روشن و همکارش در سال 2014 به بررسی میزان احتمال بروز و تاثیر پدیده روانگرایی در نوار ساحلی شهر بابلسر پرداختند. آن ها با استفاده از برنامه GIS محلات با آسیب پذیری بالا را شناسایی و به بررسی عوامل موثر در تشدید آسیب های احتمالی پرداختند. و به این نتیجه رسیدند که با توجه به زلزله خیز بودن منطقه، و ناتوانی بشر در برابر حرکات درونی زمین و نیز استقرار بخش اعظم جمعیت کشور در مناطقی که دارای استعداد لرزه خیزی زمین است، مناسب ترین راه مقابله با آن، استحکام بخشیدن به بناهای موجود و نظارت دقیق بر ساخت وسازهای جدید برای رعایت مقررات مربوط به کاهش خطرات زمین لرزه و پیامدهای ناشی از آن است [13].
14- کتاب شناسی:
کتب مرتبط با روانگرایی

15- منابع و ماخذ:
]1[ میر حسینی-س م، دینامیک خاک ، موسسه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله ، 1372
]2[ گیلانی، حسام الدین. 1381. بررسی پتانسیل روانگرایی نواحی ساحلی بوشهر و تهیه نقشه پهنه بندی. پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر. گروه عمران.
[3] Seed, H. B., Idriss, I. M., & Arango, I. (1983). Evaluation of liquefaction potential using field performance data. Journal of Geotechnical Engineering, 109(3), 458-482.
[4] Seed, H.B., Idriss, I.M., and Arango, I. (1983)."Evaluation of Liquefaction Potential UsingField erformance Data", J. of Geotech. Eng.,ASCE, 109(3), 458-482.
[5] جعفری، محمد کاظم(1380). گزارش نهایی مطالعات تکمیلی ریز پهنه بندی لرزه ای جنوب تهران ، برنامه ی ملی تحقیقات ، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله.
[6] Robertson, C. H., Cheng, C. R., & Wen, Y. K. (1995). Probabilistic evaluation of liquefaction potential under earthquake loading. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 14(4), 269-278.
[7] Clough, G. W., Iwabuchi, J., Rad, N. S., & Kuppusamy, T. (1989). Influence of cementation on liquefaction of sands. Journal of Geotechnical Engineering, 115(8), 1102-1117.

[8] A. Murali Krishna, M.R.madhav and G.Madhavi Latha, 2006, Liquefaction Mitigation Of Ground Treated With Granular Piles, Iset Journal of Earthquake Engineering Technology, Paper No 473, pp.105-120, December.
[9] A. Elgamal, Z.Yang and J.Lu, 2008, Application of Numerical Methods To The Analysis of Liquefaction, Department of Structural Engineering University of California, June.
[10] Z.Yang, A. Elgamal, 2007, Sand Boils and Liquefaction-Induced Lateral Deformation, Department of Structural Engineering University of California, March.
[11] حداد، ع.، (1391) " مقایسه ارزیابی پتانسیل روانگرایی با روش های مقاومت نفوذ استاندارد (SPT) و اندازه گیری سرعت موج برشی (VS) در شهرستان بابلسر " نهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان ، اصفهان، ایران.
[12] وثوقی فر، ح.، (1393) "پهنه بندی پدیده روانگرایی با استفاده از نقشه بافت خاک در شهر بندرعباس، استان هرمزگان" اولین کنفرانس ملّی مکانیک خاک و مهندسی پی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی تهران، ایران.
[13] یوسفی روشن، م.، (1394) " بررسی میزان احتمال بروز و تاثیر پدیده روانگرایی در نوار ساحلی شهر بابلسر" اولین همایش ملی گردشگری، جغرافیا و محیط زیست پاک، دانشگاه بوعلی سینا همدان، همدان، ایران.

16- زمان بندی انجام پایان نامه: تاریخ شروع:
زمان (ماه)
مراحل انجام
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
کلیات

مبانی نظری و پیشینه تحقیق

تجزیه و تحلیل داده ها

نتایج و خروجی های مطالعات

نتیجه گیری و پیشنهاد

17 – اظهارنامه دانشجو:
قبول می نمایم که این پیشنهاد پروژه، مدارک ضمیمه، آثار و نتاِیج مادی و معنوی حاصل از انجام پژوهش به گروه ………………. موسسه آموزش عالی روزبهان ساری متعلق بوده و مجاز نیستم بدون موافقت موسسه، اطلاعات در رابطه با پژوهش را به دیگری واگذار نمایم. اظهار می دارم که با توجه به اطلاعات و بررسی های اینجانب تا این تاریخ تحقیق پیشنهادی اصیل بوده و بجز مواردی که در متن پیشنهاد اشاره کرده ام، بطور کلی و یا جزئی انجام نشده است. متعهد می شوم که در مدت انجام پروژه، بطورکامل با استاد راهنما در پیشبرد پروژه هماهنگی نموده و بدون مجوز تحصیلات تکمیلی موسسه از مرخصی تحصیلی استفاده ننمایم.
نام و نام خانوادگی:  امضاء:  تاریخ:
18- تایید کارشناس رشته:
□ نامبرده در نیمسال ………… درس پایان نامه/ رساله را اخذ نموده است و پرونده آموزشی ایشان تکمیل میباشد.
نام و نام خانوادگی:  امضاء:  تاریخ:
19- تایید کارشناس مالی:
□ نامبرده عملیات واریز وجه را به صورت اینترنتی/نقدی/کارتخوان طی فیش شماره ……………. مورخه…………. واریز نموده است.
نام و نام خانوادگی:  امضاء:  تاریخ:
20- نظر استاد راهنما:
پروپزال فوق مطالعه و کنترل گردید و به لحاظ شکلی و محتوایی مورد تایید اینجانب می باشد.

نام و نام خانوادگی:  امضاء:   تاریخ:
21- نظر مدیرگروه:
نام و نام خانوادگی: امضاء: تاریخ:
22- نظریه شورای پژوهشی:
موضوع پایان نامه با عنوان …………………………………………………………………………….. دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد گروه …………………………… گرایش ………………………. که به تصویب گروه آموزشی مربوطه رسیده است، در جلسه مورخ ………………. به شماره ……………………………… شورای پژوهشی مطرح شد و پس از بحث و تبادل نظر مورد تصویب اکثریت اعضاء قرار گرفت.

نام و نام خانوادگی اعضای شورا امضاء تاریخ
1-
2-
3-
4-

23- تایید مدیر پژوهش :
نام و نام خانوادگی: امضاء: تاریخ:
24- تایید معاونت پژوهش و فناوری:
نام و نام خانوادگی: امضاء: تاریخ:
25- تایید معاونت آموزشی و تحصیلات تکمیلی:
کلیه مراحل فوق انجام و تحویل معاونت آموزشی و تحصیلات تکمیلی گردید.
نام و نام خانوادگی: امضاء: تاریخ:

1 پژوهشی است که به کشف ماهیت اشیاء پدیده ها و روابط بین متغیرها، اصول، قوانین و ساخت یا آزمایش تئوری ها و نظریه ها می پردازد و به توسعه مرزهای دانش رشته علمی کمک می نماید.
2 نوعی پژوهش بنیادی است و از روش های استدلال و تحلیل عقلانی استفاده می کند و بر پایه مطالعات کتابخانه ای انجام می شود.
3 پژوهشی است که با استفاده از نتایج تحقیقات بنیادی به منظور بهبود و به کمال رساندن رفتارها، روش ها، ابزارها، وسایل، تولیدات، ساختارها و الگوهای مورد استفاده جوامع انسانی انجام می شود.
4 پژوهشی است که با استفاده از نتایج تحقیقات بنیادی و با هدف رفع مسائل و مشکلات جوامع انسانی انجام می شود.
5 Seed
6 Robertson
7 Clough
8 Krishna
9 Elgamal
10 Yang
—————

————————————————————

—————

————————————————————

1