به وبلاگ زمین شناسی مهندسی خوش آمديد

عضويت در وبلاگ
منوي اصلي
صفحه نخست
پست الکترونيک
آرشيو مطالب
فهرست مطالب وبلاگ
پروفایل
موضوعات
مقاله
تصاویر
سد
زمین شناسی مهندسی
پایان نامه
اضافات

ورود اعضا:

نام :
وب :
پیام :
2+2=:
(Refresh)

خبرنامه وب سایت:





آمار وب سایت:  

بازدید امروز : 2
بازدید دیروز : 0
بازدید هفته : 2
بازدید ماه : 42
بازدید کل : 23162
تعداد مطالب : 9
تعداد نظرات : 0
تعداد آنلاین : 1

خبرنامه وبلاگ:

برای ثبت نام در خبرنامه ایمیل خود را وارد نمایید


<-PollName->

<-PollItems->

آخرین مطالب
طراح قالب

Template By: NazTarin.Com

تبلیغات

زمین شناسی مهندسی

 

Engineering geology

The application of education and experience in geology and other geosciences to solve geological problems posed by civil engineering works. The branches of the geosciences most applicable are surficial geology, petrofabrics, rock and soil mechanics, geohydrology, and geophysics, particularly exploration geophysics and earthquake seismology. This article discusses some of the practical aspects of engineering geology.
 
Terminology
 
The terms engineering geology and environmental geology often seem to be used interchangeably. Specifically, environmental geology is the application of engineering geology in the solution of urban problems; in the prediction and mitigation of natural hazards such as earthquakes, landslides, and subsidence; and in solving problems inherent in disposal of dangerous wastes and in reclaiming mined lands.
Another relevant term is geotechnics, the combination of pertinent geoscience elements with civil engineering elements to formulate the civil engineering system that has the optimal interaction with the natural environment.
 
Engineering properties of rock
 
The civil engineer and the engineering geologist consider most hard and compact natural materials of the earth crust as rock, and their derivatives, formed mostly by weathering processes, as soil. A number of useful soil classification systems exist. Because of the lack of a rock classification system suitable for civil engineering purposes, most engineering geology reports use generic classification systems modified by appropriate rock-property adjectives. See also: Rock; Rock mechanics; Soil mechanics
 
Rock sampling
 
The properties of a rock element can be determined by tests on cores obtained from boreholes. These holes are made by one or a combination of the following basic types of drills: the rotary or core drill, the cable-tool or churn drill, and the auger. The rotary type generally is used to obtain rock cores. The rotary rig has a motor or engine (gasoline, diesel, electric, or compressed air) that drives a drill head that rotates a drill rod (a thick-walled hollow pipe) fastened to a core barrel with a bit at its end. Downward pressure on the bit is created by hydraulic pressure in the drill head. Water or air is used to remove the rock that is comminuted (chipped or ground) by the diamonds or hard-metal alloy used to face the bit. The core barrel may be in one piece or have one or two inner metal tubes to facilitate recovery of soft or badly broken rock (double-tube and triple-tube core barrels). The churn-type drill may be used to extend the hole through the soil overlying the rock, to chop through boulders, occasionally to deepen a hole in rock when core is not required or to obtain drive samples of the overburden soils. When the rock is too broken to support itself, casing (steel pipe) is driven or drilled through the broken zone. Drill rigs range in size from those mounted on the rear of large multiwheel trucks to small, portable ones that can be packed to the investigation site on a person's back or parachuted from a small plane. See also: Drilling, geotechnical
The rock properties most useful to the engineering geologist are compressive and triaxial shear strengths, permeability, Young's modulus of elasticity, erodability under water action, and density (in pounds per cubic foot, or pcf).
 
Compressive strength
 
The compressive (crushing) strength of rock generally is measured in pounds per square inch or kilograms per square centimeter. It is the amount of stress required to fracture a sample unconfined on the sides and loaded on the ends (Fig. 1). If the load P of 40,000 lb is applied to a sample with a diameter of 2 in. (3.14 in.2), the compressive stress is 40,000 ÷ 3.14 = 12,738 lb/in.2 (177,920 N ÷ 0.00203 m2 = 87,645 kN/m2). If this load breaks the sample, the ultimate compressive strength equals the compressive stress acting at the moment of failure, in this case 12,738 lb/in.2. The test samples generally are cylindrical rock cores that have a length-to-diameter ratio (L/D) of about 2. The wide variety of classification systems used for rock results in a wide variation in compressive strengths for rocks having the same geologic name. The table gives a statistical evaluation of the compressive strengths of several rocks commonly encountered in engineering geology.
 
 
Fig. 1 Unconfined compression test. (a) Shear failure, showing failure planes QS. (b) Tension failure. (After D. P. Krynine and W. R. Judd,Principles of Engineering Geology and Geotechnics, McGraw-Hill, 1957)
 
 
 
fig 1
 
 
 
Most laboratory tests show that an increase in moisture in rock causes a decrease in its compressive strength and elastic modulus; what is not generally known, however, is that the reverse situation shown in Fig. 2 has been encountered in certain types of volcanic rocks. In sedimentary rock the compressive strength is strongly dependent upon the quality of the cement that bonds the mineral grains together (for example, clay cement gives low strength) and upon the quantity of cement (a rock may have only a small amount of cement, and despite a strong bond between the grains, the strength is directly related to the inherent strength of the grains). Strength test results are adversely affected by microfractures that may be present in the sample prior to testing, particularly if the microfractures are oriented parallel to the potential failure planes.
 
 
Fig. 2  Increase in Young's modulus caused by saturation of dacite porphyry. (After J. R. Ege and R. B. Johnson, Consolidated tables of physical properties of rock samples from area 401, Nevada Test Site, U.S. Geol. Surv. Tech. Letter Pluto-21, 1962)
 
 
 
fig 2
 
 
 
The value of compressive strength to be used in an engineering design must be related to the direction of the structure's load and the orientation of the bedding, discontinuities, and structural weaknesses in the foundation rock. This relationship is important because the highest compressive strength usually is obtained when the compressive stress is normal to the bedding. Conversely, the highest Young's modulus of elasticity (E) usually results when the compressive stress parallels the bedding. When these strength and elastic properties apparently are not affected by the direction of applied load, the rock is described as isotropic; if load applied parallel to the bedding provides physical property data that are significantly different than those obtained when the load is applied normal (perpendicular) to the bedding, the rock is anisotropic or aeolotropic. If the physical components of the rock element or rock system have equal dimensions and equal fabric relationships, the rock is homogeneous; significant variance in these relationships results in a heterogeneous rock. Most rocks encountered in foundations and underground works are anisotropic and heterogeneous.
 
Shear in rocks
 
Shearing stresses tend to separate portions of the rock (or soil) mass. Faults and folds are examples of shear failures in nature. In engineering structures, every compression is accompanied by shear stresses. For example, an arch dam compresses the abutment rock and, if the latter is intersected by fissures or weak zones, it may fail in shear with a resulting tensile stress in the dam concrete that may rupture the concrete. The application of loads over long periods of time on most rocks will cause them to creep or even to flow like a dense fluid (plastic flow). See also: Structural geology
 
Ambient stress
 
This type of stress in a rock system is actually potential energy, probably created by ancient natural forces, recent seismic activity, or nearby human-caused disturbances. Ambient (residual, stored, or primary) stress may remain in rock long after the disturbance is removed. An excavation, such as a tunnel or quarry, will relieve the ambient stress by providing room for displacement of the rock, and thus the potential energy is converted to kinetic energy. In tunnels and quarries, the release of this energy can cause spalling, the slow outward separation of rock slabs from the rock massif; when this movement is rapid or explosive, a rock burst occurs. The latter is a different phenomenon from a rock bump, which is a rapid upward movement of a large portion of a rock system and, in a tunnel, can have sufficient force to flatten a steel mine car against the roof or break the legs of a person standing on the floor when the bump occurs. See also: Rock burst; Underground mining
One of two fundamental principles generally is used to predict the possible rock load on a tunnel roof, steel, or timber supports, or a concrete or steel lining: (1) The weight of the burden (the rock and soil mass between the roof and the ground surface) and its shear strength control the load, and therefore the resultant stresses are depth-dependent, or (2) the shear strength of the rock system and the ambient stresses control the stress distribution, so the resultant loading is only indirectly dependent upon depth. The excavation process can cause rapid redistribution of these stresses to produce high loads upon supports some distance from the newly excavated face in the tunnel. The geometry and span of the opening also influence the stress distribution. Lined tunnels can be designed so that the reinforced concrete or steel lining will have to carry only a portion of the ambient or burden stresses. See also: Tunnel
 
Construction material
 
Rock as a construction material is used in the form of dimension, crushed, or broken stone. Broken stone is placed as riprap on slopes of earth dams, canals, and river banks to protect them against water action. Also, it is used as the core and armor stone for breakwater structures. For all such uses, the stone should have high density (±165 lb/ft3 or 2650 kg/m3), be insoluble in water, and be relatively nonporous to resist cavitation. Dimension stone (granite, limestone, sandstone, and some basalts) is quarried and sawed into blocks of a shape and size suitable for facing buildings or for interior decorative panels. For exterior use, dimension stone preferably should be isotropic (in physical properties), have a low coefficient of expansion when subjected to temperature changes, and be resistant to deleterious chemicals in the atmosphere (such as sulfuric acid). Crushed stone (primarily limestone but also some basalt, granite, sandstone, and quartzite) is used as aggregate in concrete and in bituminous surfaces for highways, as a base course or embankment material for highways, and for railroad ballast (to support the ties). When used in highway construction, the crushed stone should be resistant to abrasion as fine stone dust reduces the permeability of the stone layer; the roadway then is more susceptible to settling and heaving caused by freezing and thawing of water in the embankment. Concrete aggregate must be free of deleterious material such as opal and chalcedony; volcanic rocks containing glass, devitrified glass, and tridymite; quartz with microfractures; phyllites containing hydromica (illites); and other rocks containing free silica (SiO2). These materials will react chemically with the cement in concrete and release sodium and potassium oxides (alkalies) or silica gels. Preliminary petrographic analyses of the aggregate and chemical analysis of the cement can indicate the possibility of alkali reactions and thus prevent construction difficulties such as expansion, cracking, or a strength decrease of the concrete. See also: Cavitation; Concrete; Petrography; Stone and stone products
 
 
Geotechnical significance of soils
 
Glacial and alluvial deposits contain heterogeneous mixtures of pervious (sand and gravel) and impervious (clay, silt, and rock flour) soil materials. The pervious materials can be used for highway subgrade, concrete aggregate, and filters and pervious zones in earth embankments. Dam reservoirs may be endangered by the presence of stratified or lenticular bodies of pervious materials or ancient buried river channels filled with pervious material. Deep alluvial deposits in or close to river deltas may contain very soft materials such as organic silt or mud. An unsuitable soil that has been found in dam foundations is open-work gravel. This material may have a good bearing strength because of a natural cement bond between grains, but it is highly pervious because of the almost complete lack of fine soil to fill the voids between the gravel pebbles. See also: Delta; Floodplain
Concrete or earth dams can be built safely on sand foundations if the latter receive special treatment. One requirement is to minimize seepage losses by the construction of cutoff walls (of concrete, compacted clay, or interlocking-steel-sheet piling) or by use of mixed-in-place piles 3 ft (0.9 m) or more in diameter. The latter are constructed by augering to the required depth but not removing any of the sand. At the desired depth, cement grout is pumped through the hollow stem of the auger, which is slowly withdrawn while still rotating; this mixes the grout and the sand into a relatively impervious concrete pile. The cutoff is created by overlapping these augered holes. Some sand foundations may incur excessive consolidation when loaded and then saturated, particularly if there is a vibratory load from heavy machinery or high-velocity water in a spillway. This problem is minimized prior to loading by using a vibrating probe inserted into the sand or vibratory rollers on the sand surface or by removing the sand and then replacing it under vibratory compaction and water sluicing.
 
Aeolian (windblown) deposits
 
Loess is a relatively low-density (±0.044 ton/ft3 or 1.4 metric tons/m3) soil composed primarily of silt grains cemented by clay or calcium carbonate. It has a vertical permeability considerably greater than the horizontal. When a loaded loess deposit is wetted, it rapidly consolidates, and the overlaying structure settles. When permanent open excavations (“cuts”) are required for highways or canals through loess, the sides of the cut should be as near vertical as possible: Sloping cuts in loesses will rapidly erode and slide because of the high vertical permeability. To avoid undesirable settlement of earth embankments, the loess is “prewetted” prior to construction by building ponds on the foundation surface. Permanently dry loess is a relatively strong bearing material. Aeolian sand deposits present the problem of stabilization for the continually moving sand. This can be done by planting such vegetation as heather or young pine or by treating it with crude oil. Cuts are traps for moving sand and should be avoided. The failure of Teton Dam in 1976 indicated, among other factors, that when loessial or silty soils are used for core materials in dam embankments, it is important to take special measures to prevent piping of the silts by carefully controlled compaction of the core, by using up- and downstream filters, and by extraordinary treatment of the foundation rock. See also: Loess
 
Organic deposits
 
Excessive settlement will occur in structures founded on muskeg terrain. Embankments can be stabilized by good drainage, the avoidance of cuts, and the removal of the organic soil and replacement by sand and gravel or, when removal is uneconomical, displacement of it by the continuous dumping of embankment material upon it. Structures imposing concentrated loads are supported by piling driven through the soft layers into layers with sufficient bearing power. See also: Muskeg; Tundra
 
Residual soils
 
These soils are derived from the in-place deterioration of the underlying bedrock. The granular material caused by the in-place disintegration of granite generally is sufficiently thin to cause only nominal problems. However, there are regions (such as California, Australia, and Brazil) where the disintegrated granite (locally termed DG) may be hundreds of feet thick; although it may be competent to support moderate loads, it is unstable in open excavations and is pervious. A thickness of about 200 ft (60 m) of DG and weathered gneiss on the sides of a narrow canyon was a major cause for construction of the Tumut-1 Power Plant (New South Wales) in hard rock some 1200 ft (365 m) underground. Laterite (a red clayey soil) derived from the in-place disintegration of limestone in tropical to semitropical climates is another critical residual soil. It is unstable in open cuts on moderately steep slopes, is compressible under load, and when wet produces a slick surface that is unsatisfactory for vehicular traffic. This soil frequently is encountered in the southeastern United States, southeastern Asia, and South America.
Clays supporting structures may consolidate slowly over a long period of time and cause structural damage. When clay containing montmorillonite is constantly dried and rewetted by climatic or drainage processes, it alternately contracts and expands. During the drying cycle, extensive networks of fissures are formed that facilitate the rapid introduction of water during a rainfall. This cyclic volume change of the clay can produce uplift forces on structures placed upon the clay or compressive and uplift forces on walls of structures placed within the clay. These forces have been known to rupture concrete walls containing 10.75-in.-diameter (19-mm) steel reinforcement bars. A thixotropic or “quick” clay has a unique lattice structure that causes the clay to become fluid when subjected to vibratory forces. Various techniques are used to improve the foundation characteristics of critical types of clay: (1) electroosmosis that uses electricity to force redistribution of water molecules and subsequent hardening of the clay around the anodes inserted in the foundation; (2) provision of adequate space beneath a foundation slab or beam so the clay can expand upward and not lift the structure; (3) belling, or increasing in size, of the diameter of the lower end of concrete piling so the pile will withstand uplift forces imposed by clay layers around the upper part of the pile; (4) treatment of the pile surface with a frictionless coating (such as poly(tetrafluoroethylene) or a loose wrapping of asphalt-impregnated paper) so the upward-moving clay cannot adhere to the pile; (5) sufficient drainage around the structure to prevent moisture from contacting the clay; and (6) replacement of the clay by a satisfactory foundation material. Where none of these solutions is feasible, the structure then must be relocated to a satisfactory site or designed so it can withstand uplift or compressive forces without extensive damage. See also: Clay
Silt may settle rapidly under a load or offer a “quick” condition when saturated. For supporting some structures (such as residences), the bearing capacity of silts and fine sands can be improved by intermixing them with certain chemicals that will cause the mixture to “set” or harden when exposed to air or moisture; some of the chemicals used are sodium silicate with the later application of calcium chloride, bituminous compounds, phenolic resins, or special cements (to form “soil cement”). The last mixture has been used for surfacing secondary roads, for jungle runways in Vietnam, and as a substitute for riprap of earth dams. Some types of silt foundations can be improved by pumping into them soil-cement or clay mixtures under sufficient pressures to create large bulbs of compacted silt around the pumped area.
 
 
Geotechnical investigation
 
For engineering projects, these investigations may include preliminary studies, preconstruction or design investigations, consultation during construction, and the maintenance of the completed structure.
Preliminary studies
 
These are made to select the best location for a project and to aid in formulating the preliminary designs for the structures. The first step in the study is a search for pertinent published material in libraries, state and federal agencies, private companies, and university theses. Regional, and occasionally detailed reports on local geology, including geologic maps, are available in publications of the U.S. Geological Survey; topographic maps are available from that agency and from the U.S. Army Map Service. Oil companies occasionally will release the geologic logs of any drilling they may have done in a project area. Air photos and other remote sensing techniques such as pulsed or side-looking radar or false color can be used to supplement map information (or may be the only surficial information readily available). The U.S. Geological Survey maintains a current index map of the air-photo coverage of the United States. The photos are available from that agency, the U.S. Forest Service, the Natural Resources Conservation Service, and commercial air-photo companies; for some projects, the military agencies will provide air-photo coverage. The topographic maps and air photos can be used to study rock outcrop and drainage patterns, landforms, geologic structures, the nature of soil and vegetation, moisture conditions, and land use by humans (cultural features). Airborne geophysical techniques using magnetometers or gravimeters also may be useful to delineate surface and subsurface geologic conditions. See also: Aerial photography; Literature of science and technology; Remote sensing; Topographic surveying and mapping
Field reconnaissance may include the collection of rock and soil specimens; inspection of road cuts and other excavations; inspection of the condition of nearby engineering structures such as bridges, pavements, and buildings; and location of sources of construction material. Aerial reconnaissance is essential at this stage and can be performed best in helicopters and second-best in slow-flying small planes.
 
Preconstruction
 
Surface and subsurface investigations are required prior to design and construction. Surface studies include the preparation of a detailed map of surficial geology, hydrologic features, and well-defined landforms. For dam projects, a small-scale geologic map (for example, 1:5000) is made of the reservoir area and any adjacent areas that may be directly influenced by the project; in addition, a large-scale geologic map (for example, 1:500) is required of the specific sites of the main structures (the dam, spillway, power plant, tunnels, and so on). [This preferred means of designating map scales can be used for either customary or metric units. It means 1 unit of measurement on the map is equal to 5000 similar units on the ground; for example, 1 cm measured on the map is equal to 5000 cm measured on the ground.] These maps can be compiled by a combination of field survey methods and aerial mapping procedures. They should have a grid system (coordinates) and show the proposed locations for subsurface investigations.
Subsurface investigations are required to confirm and amplify the surficial geologic data. These may include test pits, trenches, short tunnels (drifts or adits), and the drilling of vertical, horizontal, or oblique (angle) boreholes. Geologic data obtained by these direct methods can be supplemented by indirect or interpreted data obtained by geophysical methods on the surface or in subsurface holes and by installation of special instruments to measure strain or deformation in a borehole or tunnel.
The geology disclosed by subsurface investigations is “logged” on appropriate forms. Tunnel logs display visual measurements of features and joint orientations (strike and dip); rock names and a description of their estimated engineering properties; alteration, layering, and other geologic defects; the location and amount of water or gas inflow; the size and shape of blocks caused by fracturing or jointing and the width of separation or the filling material between blocks; and the irregularities in the shape of the tunnel caused by the displacement of blocks during or after excavation (rock falls, rock bursts, chimneying, and overbreakage). Geophysical seismic methods may be used to define the thickness of loosened rock around the tunnel; geoacoustical techniques that detect increases in microseismic noise during tunneling may be used to determine if the excavation is causing excessive loosening in the tunnel rock. This detection of “subaudible rock noise” occasionally is used to detect the potential movement of rock slopes in open excavations.
The borehole data can be logged on a form such as shown in Fig. 3. These data can be obtained by direct examination of the core, by visual inspection of the interior of the borehole using a borehole camera (a specially made television camera) or a stratoscope (a periscopelike device), or by geophysical techniques. Direct viewing of the interior of the hole is the only positive method of determining the in-place orientation and characteristics of separations and of layering in the rock system. The geophysical techniques include use of gamma-gamma logging that evaluates the density of the rock surrounding the borehole or at depths as great as 150 ft (45 m) beneath the gamma probe; neutron logging to determine the moisture content of the rock system by measuring the depth of penetration of the neutrons; traversing the borehole with a sonic logger that, by calibration, measures differences in the velocity of wave propagation in different strata (and thus can determine in place Young's modulus of elasticity and the thickness of each stratum encountered by the borehole); and electric logging that uses differences in the electrical resistivity of different strata to define their porosity, moisture content, and thickness.
Occasionally a hole is drilled through a talus deposit containing the same type of rock as the underlying rock in place (bedrock). Because of the similarity in rock types, the talus-bedrock contact sometimes is best identified by determining the orientation of the remnant magnetism in the core: the magnetic lines in the core will have a regular orientation, but the talus magnetism will have random directions. This method is useful only in rocks that contain appreciable remnant magnetism such as some basalts.
Geophysical seismic or electrical resistivity methods also can be used on the ground surface to define the approximate depth of bedrock or various rock layers. The results require verification by occasional boreholes, but this is an inexpensive and satisfactory technique for planning and design investigations. The seismic methods are not useful when it is necessary to locate soft strata (wherein the seismic waves travel at relatively low velocity) that are overlain by hard strata (that have higher wave velocity); the latter conceal and block the signal from the soft strata. Also, difficulties may occur when the strata to be located are overlain by soil containing numerous large boulders composed of rock having higher velocities than the surrounding soil, or when the soil is very compact (such as glacial till) because its velocity characteristics may resemble those of the underlying bedrock. Another problem is that the seismic method seldom can identify narrow and steep declivities in the underlying hard rock (because of improper reflection of the waves).
 
Construction
 
Geotechnical supervision is desirable during construction in or on earth media. The engineering geologist must give advice and keep a record of all geotechnical difficulties encountered during the construction and of all geological features disclosed by excavations. During the operation and maintenance of a completed project the services of the engineering geologist often are required to determine causes and assist in the preparation of corrective measures for cracks in linings of water tunnels, excessive settlement of structures, undesirable seepage in the foundations of dams, slides in canal and other open excavations, overturning of steel transmission-line towers owing to a foundation failure, and rock falls onto hydroelectric power plants at the base of steep canyon walls. The engineering geologist also is considered an important member of the team assigned to the task of assessing the safety of existing dams as now required by federal legislation.
 
Legal aspects
 
An important consideration for the engineering geologist is the possibility of a contractor making legal claims for damages, purportedly because of unforeseen geologic conditions (generally referred to legally as charged conditions) encountered during construction. Legal support for such claims can be diminished if the engineering geologist supplies accurate and detailed geologic information in the specification and drawings used for bidding purposes. These documents should not contain assumptions about the geological conditions (for a proposed structure), but they should show all tangible geologic data obtained during the investigation for the project: for example, an accurate log of all boreholes and drifts and a drawing showing the boundaries of the outcrops of all geological formations in the project area. The engineering geologist should have sufficient experience with design and construction procedures to formulate an investigation program that results in a minimum of subsequent uncertainties by a contractor. Numerous uncertainties about the geologic conditions not only can result in increased claims but also may cause a contractor to submit a higher bid (in order to minimize risks) than if detailed geologic information were available.
 
 
Special geotechnical problems
 
In arctic zones, structures built on permafrost may be heaved or may cause thawing and subsequent disastrous settlement. The growth of permafrost upward into earth dams seriously affects their stability and permeability characteristics. Obtaining natural construction materials in permafrosted areas requires thawing of the borrow area to permit efficient excavation; once excavated, the material must be protected against refreezing prior to placement in the structures. Permafrost in rock seldom will cause foundation difficulties. In planning reservoirs, it is essential to evaluate their watertightness, particularly in areas containing carbonate or sulfate rock formation or lava flows. These formations frequently contain extensive systems of caverns and channels that may or may not be filled with claylike material or water. Where extensive openings occur, grouting with cement slurry or chemicals can be used as a sealant; however, as demonstrated by the 1976 failure of the Teton Dam, such measures are not always successful. Sedimentation studies are required for the design of efficient harbors or reservoirs because soil carried by moving water will settle and block or fill these structures. In areas with known earthquake activity, structural design requires knowledge of the intensity and magnitude of earthquake forces. The prevention and rehabilitation of slides (landslides) in steep natural slopes and in excavations are important considerations in many construction projects and are particularly important in planning reservoirs, as was disastrously proved by the Vaiont Dam catastrophe in 1963. See also: Earthquake engineering; Permafrost
 
Geohydrologic problems
 
In the foundation material under a structure, water can occur in the form of pore water locked into the interstices or pores of the soil or rock, as free water that is moving through openings in the earth media, or as included water that is a constituent or chemically bound part of the soil or rock. When the structure load compresses the foundation material, the resulting compressive forces on the pore water can produce undesirable uplift pressures on the base of the structure. Free water is indicative of the permeability of the foundation material and possible excessive water loss (from a reservoir, canal, or tunnel); uplift on the structure because of an increase in hydrostatic head (caused by a reservoir or the like); or piping, which is the removal of particles of the natural material by flowing water with a consequent unfilled opening that weakens the foundation and increases seepage losses.
The possibility of excessive seepage or piping can be learned by appropriate tests during the boring program. For example, water pressure can be placed on each 5-ft (2-m) section of a borehole, after the core is removed, and any resulting water loss can be measured. The water pressure is maintained within the 5-ft section by placing an expandable rubber ring (packer) around the drill pipe at the top of the test section and then sealing off the section by using mechanical or hydraulic pressure on the pipe to force expansion of the packer. When only one packer is used, because it is desired to test only the section of hole beneath it, it is a “single-packer” test. In a double-packer test, a segment of hole is isolated for pressure testing by placing packers at the top and the bottom of the test section. The best information on the permeability characteristics of the rock can be obtained by the use of three or more increments of increasing and then decreasing water pressure for each tested length of hole. If the water loss continues to increase when the pressure is decreased, piping of the rock or filling material in fractures may be occurring or fractures are widening or forming. The water-pressure test can be supplemented by a groutability test in the same borehole. This test is performed in the same way as the water test except, instead of water, a mixture of cement, sand, and water (cement grout) or a phenolic resin (chemical grout) is pumped under pressure into the test section. The resulting information is used to design cutoff walls and grout curtains for dams. The pressures used in water-pressure or grouting tests should not exceed the pressure exerted by the weight of the burden between the ground surface and the top of the test section. Excessive test pressure can cause uplift in the rock, and the resulting test data will be misleading.
Included or pore water generally is determined by laboratory tests on cores; these are shipped from the borehole to the laboratory in relatively impervious containers that resist loss of moisture from the core. The cores with their natural moisture content are weighed when received and then dried in a vacuum oven at about 110°F (45°C) until their dry weight stabilizes. The percentage of pore water (by dry weight) is (wet weight − dry weight) × 100 ÷ dry weight.
Temperatures up to 200°F (about 90°C) can be used for more rapid drying, provided the dried specimens are not to be used for strength or elastic property determinations. (High temperatures can significantly affect the strength because the heat apparently causes internal stresses that disturb the rock fabric or change the chemical composition of the rock by evaporation of the included moisture.)
 
Protective construction
 
Civilian and military structures may be designed to minimize the effects of nuclear explosions. The most effective protection is to place the facility in a hardened underground excavation. A hardened facility, including the excavation and its contents, is able to withstand the effects generated by a specified size of nuclear weapon. These effects include the amount of displacement, acceleration, and particle velocity that occurs in the earth media and the adjacent structure. Desirable depths and configurations for hardened facilities are highly dependent upon the shock-wave characteristics of the surrounding earth media, for example, the type of rock, discontinuities in the rock system, free water, and geologic structure. Therefore, prior to the design and construction of such facilities, extensive geotechnical field and laboratory tests are performed, including an accurate geologic map of the surface and of the underground environment that will be affected by the explosion. The map should show the precise location and orientation of all geologic defects that would influence the wave path, such as joints, fractures, and layers of alternately hard and soft rock. See also: Explosive; Nuclear explosion
 
Application of nuclear energy
 
The use of nuclear energy for the efficient construction of civil engineering projects has been investigated in the Plowshare Program. Examples include rapid excavation, increasing production of natural gas by opening fractures in the reservoir rock, expediting production of low-grade copper ore by causing extensive fracturing and possible concentration of the ore, and by the underground “cracking” of oil shale. The production of electrical energy by nuclear fission requires engineering geology inputs during the planning and design of the power plant; for example, a major question to be answered is the presence or absence of faults and an estimate of when the last movement on the fault occurred. This question of “active” faults also is of increasing concern in the siting of dams.
 
Waste disposal
 
Another geotechnical problem occurs in the use of nuclear energy for generation of power or radioisotopes: safe disposal of the radioactive waste products. These products can be mixed with concrete and buried in the ground or ocean, but geohydrologic or oceanographic conditions must not be conducive to the deterioration of the concrete. One proposed solution is to excavate large caverns in rock or salt a thousand or more meters deep; however, such a solution must consider possible contamination of ground water in the event that the waste products' containers leak. The disposal of toxic chemical or biological products in deep wells no longer is considered safe.
 
 



 
  • F. G. Bell, Engineering Properties of Soil and Rocks, 4th ed., 2000
  • B. M. Das, Principles of Geotechnical Engineering, 5th ed., 2001
  • R. E. Goodman, Engineering Geology: Rock in Engineering Construction, 1993
  • M. E. Harr, Groundwater and Seepage, 1992
  • R. B. Johnson and J. V. DeGraff, Principles of Engineering Geology, 1989
  • R. F. Leggett and A. W. Hatheway, Geology and Engineering, 3d ed., 1988
  • R. F. Legget and P. K. Karrow, Handbook of Geology in Civil Engineering, 3d ed., 1982
  • P. H. Rahn, Engineering Geology: An Environmental Approach, 2d ed., 1996
  • Q. Zaruba, Landslides and Their Control, 2d ed., 1982

 

 

 
 
زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی
زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسیزمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسیزمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسیزمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسیزمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسیزمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسیزمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی مهندسی-زمین شناسی
 
[+] نوشته شده توسط هادی عبدلی در جمعه 8 ارديبهشت 1391برچسب:زمین شناسی,مهندسی, در ساعت 19:20 | |
بهینه سازی عوامل موثربربازیابی نمونه کانسنگ طلای طرقیه به روش سیانوراسیون
 

 

چکيده
   در اين تحقيق حد مناسب خردايش، غلظت محلول سيانور ، pH مناسب و زمان بهينة سيانوراسيون تعيين گرديد. مقدار مصرف سيانور و آهک براي تنظيم pH نيز مشخص شد. با توجه به نتايج حاصل از آزمايش سيانوراسيون با دانه بندي هاي مختلف، با افزايش زمان خردايش (کاهش ابعاد)، بازيابي طلا افزايش مي يابد. بررسي اقتصادي و در نظر گرفتن هزينه هاي بالاي خردايش مي تواند بهترين دانه بندي را تعيين نمايد. آزمايش هاي بهينه سازي pH، کاهش مصرف سيانور و افزايش مصرف آهک را در pH هاي بالا نشان مي دهد. قيمت آهک، قيمت سيانور و بازيابي طلا پارامتر هاي مؤثر در بهينه سازي عامل pH مي باشند. بررسي اثر غلظت سيانور بر بازيابي طلا نشان مي دهد که با افزايش غلظت سيانور تاحد مشخصي بازيابي طلا افزايش مي يابد و محلول هاي غليظ تر اثر چنداني بر آن ندارند. با توجه به آزمايش هاي فروشويي زماني و نمودار هاي مربوط به آن، حدود70 درصد از طلا در همان ساعات اوليه وارد محلول سيانوري مي شود،که اين امر نشان دهندة آزاد بودن ذرات طلا و انحلال سريع آنها مي باشد. مقداري از طلا به ميزان يک دهم گرم در تن حتي پس از 48 ساعت، در جامد باقي مي ماند. بنابراين اين بخش از طلا را مي توان طلاي مقاوم و تقريباً غير قابل حل در سيانور دانست.

کلمات کليدی: کانه آرایی، طلا، سیانوراسیون، طرقبه


پيش گفتار:
     مقدمه
   مواد معدنی که طلای آزاد دارند و مقدار بازیابی آنها به روش سیانوراسیون بیشتر از 80 درصد باشد، به روش سیانوراسیون مستقیم فرآوری می شوند. در این روش معمولاً کانسنگ تا ابعاد حدود 75-60 درصد ریزتر از 74 میکرون خرد شده و سپس مستقیماً تحت فرآیند سیانوراسیون قرار می گیرد]1[. عوامل بسیار زیادی در انحلال طلا توسط سیانور مؤثر می باشند. از مهمترین این عوامل می توان اثر اندازة ذرات، pH محیط، غلظت سیانور، حرارت محیط، اکسیژن، نور و سطح، مواد شیمیایی مورد استفاده در فلوتاسیون و درصد جامد را نام برد. در این تحقیق نمونه کانسنگ طلای طرقبه مورد بررسی و مطالعه فرآوری به روش سیانوراسیون قرار گرفت که روش ها و نتایج حاصل شرح داده می شود]2[.
  

مواد و روش ها
اثر اندازه ذرات
مواد معدنی طلادار معمولاً تا حدی خرد می شوند که ذرات طلا آزاد و با سیانور ترکیب شوند. ذرات دانه درشت طلا معمولاً به زمان سیانوراسیون بالایی نیاز دارند که ممکن است فرآیند سیانوراسیون را غیراقتصادی نماید. لذا ذرات دانه درشت طلا معمولاً بوسیلة روش ثقلی جدا می شوند و بندرت با سیانور فروشویی می شوند]3[. با توجه به اینکه خردایش زیاد، ملزم به صرف انرژی و هزینة بیشتری می باشد، بنابراین میزان خردایش بهینه با در نظر داشتن کلیة عوامل اقتصادی تعیین می گردد. در راستای هدف مذکور، بازیابی طلا در دانه بندی های مختلف مورد مطالعه قرار گرفت تا بهترین دانه بندی با بیشترین بازیابی مشخص گردد. نمونه های خرد شده توسط سنگ شکن های فکی و غلطکی توسط آسیای گلوله ای به روش تر با جامد معادل 66 درصد و در چهار زمان مختلف 17، 22، 25 و32 دقیقه خرد شدند. d80 نمونه های مذکور به ترتیب 150، 120، 27/99 و 19/75 میکرون به دست آمد. از هر نمونه به روش تقسیم بندی شطرنجی به مقدار 400 گرم برداشته، بهمراه 600 سی سی آب در ظروف استوانه ای به جامد 40 درصد رسانده شدند. پس از افزایش آهک جهت تنظیم pH در مقدار 5/10، مقدار 6/0 گرم سیانور (با غلظت 1000 ppm) به آنها افزوده شد. قبل از شروع کار pH متر با pHهای استاندارد کالیبره شده و سپس pHهای طبیعی اندازه گیری شد. برای کلیه بطری ها، pH طبیعی بین 6/7 تا 7/7 متغیر بود و پس از تنظیم pH، این بطری ها روی دستگاه چرخاننده قرار گرفته و بعد از مدتی بار دیگر pHهای آنها اندازه گیری شد. در صورت پایین بودن pH در اثر مصرف آهک، آنقدر آهک ریخته شد تا pH مورد نظر یعنی (5/10) به دست آمد. البته این عمل در طول مدت سیانوراسیون تکرار گردید. عملیات لیچینگ به مدت 24 ساعت با سرعت همزنی متناسب (حدود 360 دور در دقیقه) انجام شد. بعد از مدت مذکور و حل شدن طلا درسیانور، مقداری از محلول برای تعیین میزان طلای موجود در آن و میزان سیانور مصرف شده برداشته شد. ضمناً pH نهایی و میزان مصرف آهک برای نمونه های مختلف اندازه گیری شد. پالپ باقیمانده توسط فیلتر خلأ فیلتر شده و محلول آن جدا گردید. جامد در حال فیلتر با مقداری آب کاملاً شسته شد تا طلای محلولی در آن باقی نماند. نمونه های محلول و جامد (پس از خشک شدن) بطور جداگانه مورد آنالیز طلا قرار گرفتند، تا میزان طلای وارد شده به فاز محلول و طلای نامحلول موجود در خاک بدست آید. ضمناً با تیتراسیون محلول سیانوری با استفاده از نیترات نقره و استفاده از اندیکاتور KI (یدید پتاسیم)، میزان سیانور آزاد باقیمانده در محلول و به دنبال آن میزان سیانور مصرفی در هر آزمایش مطابق جدول (1) بدست آمد. نمودار مربوط به شکل (1) اثر دانه بندی بر بازیابی طلا را نشان می دهد.

 


جدول1- اثر اندازه ذرات بر بازيابي
 


 



اثر pH
بایستی توجه داشت که محلول سیانوری در pHهای پایین، گاز سمی اسید سیانیدریک (HCN) آزاد می کند و هر چه pH کاهش یابد، مقدار آزاد شدن این گاز بیشتر می شود. لذا در صنعت برای جلوگیری از آزاد شدن این گاز، pHرا تا حدی بالا می برند تا آزاد شدن آن حداقل باشد]4[. از نمونه های دو کیلوگرمی خرد شده به روش تر در آسیای گلوله ای (زمان :22 دقیقه، جامد: 66 درصد) به روش تقسیم بندی شطرنجی تعداد پنج نمونة 400 گرمی با دانه بندی16/60 =d80 میکرون، جهت آزمایش در pHهای مختلف یعنی 5/9، 5/10، 11 و 12 برداشته شد. این نمونه ها به همراه 600 سی سی آب در داخل ظروف استوانه ای (بطری) به مقدارجامد 45 درصد رسیده و سپس pH طبیعی آنها اندازه گیری شد. با افزایش آهک به هر کدام، pH های مورد نظر تأمین شد. پس از این مرحله به هر یک از بطری ها 6/0 گرم سیانور (با غلظت ppm1000) افزوده شد و سپس آنها بر روی دستگاه چرخاننده قرار داده شدند. در طول عملیات لیچینگ (24 ساعت) در زمان های مختلف، pH ها بررسی شده و در صورت کاهش، با افزایش آهک، به مقدار مورد نظر رسانده شد. پس از انجام عملیات لیچینگ و آنالیز نمونه های محلول و جامد در هر کدام، بازیابی طلا برای هر مورد مطابق جدول(2) محاسبه شد و سپس منحنی تغییرات بازیابی برحسب pH رسم گردید. لازم به ذکر است که در pH برابر با 5/10، مقدار بازیابی به طور ناگهانی کاهش می یابد. با حذف این نقطه بعنوان خطای آزمایش، منحنی مربوط به شکل (2) به دست آمد.همانطوری که مشاهده می شود در pHهای بالاتر مصرف سیانور کاهش می یابد ، در حالیکه مصرف آهک افزایش یافته است. البته لازم به ذکر می داند که پارامترهای قیمت آهک، قیمت سیانور و بازیابی طلا پارامترهای مؤثر در بهینه سازی pH می باشند.

 


شکل1- اثر دانه بندي بر بازيابي طلا

 

جدول2- اثر pH بر بازيابي
 


 



اثر غلظت سیانور
در مقیاس صنعتی غلظت سیانور حدود 05/0 درصد و یا حدود یک پوند در یک تن محلول می باشد. محلول های غلیظ تر باعث تسریع در استخراج طلا نمی شود و از آنجائیکه اتلاف شیمیایی و مکانیکی محلول قوی تر سیانوری بیشتر می باشد، لذا بهتر آن است که غلظت سیانور را در حداقل ممکن حفظ نمود]4[.
نمونه های حاصل از آسیای گلوله ای، تعداد پنج نمونة 400 گرمی جهت انجام عملیات سیانوراسیون با غلظت های متفاوت سیانور (1000، 2000، 3500، 6000، 8000) به روش شطرنجی تهیه شدند. دانه بندی تمام این نمونه ها در حدود 16/60=d80 میکرون در نظر گرفته شد، و pH در مقدار 5/10 ثابت گردید. این نمونه های 400 گرمی به همراه 600 سی سی آب به جامد 40 درصد رسانده شدند و سپس pH طبیعی آنها اندازه گیری شد. اندازة pH با افزایش آهک در تمام مدت سیانوراسیون ثابت نگه داشته شد. بعد از تنظیم pH به تمامی بطری ها به ترتیب به مقدار 6/0، 2/1، 6/3 و 8/4 گرم سیانور اضافه شد. عیارسنجی و آنالیز نمونه های محلول و جامد، تأثیر غلظت سیانور بر بازیابی با رسم نمودار مربوط به شکل (3) مورد بررسی قرار گرفت.



 

http://poroge.mihanblog.com    دنیای مقاله

شکل2- اثر pH بر بازيابي

 

http://poroge.mihanblog.com    دنیای مقاله

شکل3- اثر غلظت سيانور بر بازيابي طلا
 

آزمایش فروشویی زمانی
در این آزمایش 2 نمونه از ماده معدنی تا ابعاد 16/60=d80 میکرون خرد شد و در داخل دو ظرف استوانه ای در باز ریخته شد. پس از تنظیم درصد جامد (40%) وبا تنظیم pH (برابر 5/10) بوسیلة آهک، سرعت همزنی عملیات سیانوراسیون تنظیم شد. pH های طبیعی در ابتدای کار یادداشت گردید و 5/10=pH در طول زمان فروشویی ثابت نگه داشته شد. در این روش پالپ شامل 2 لیتر آب و 33/1333 گرم جامد بود. آزمایش سیانوراسیون با افزایش سیانور با غلظت (ppm)1000 آغاز شد. برخلاف آزمایش های قبلی که زمان سیانوراسیون 24ساعت بود، این آزمایش به مدت 48 ساعت انجام شد. پس از سپری شدن زمان های 2 ، 4 ، 8 ، 12، 24 ، 36 و 48 ساعت از زمان شروع آزمایش توسط بشر استوانه ای کوچکی، نمونه هایی در حدود 30 میلی لیتر از ظرف برداشته شد و پس از فیلتر کردن، محلول آنها عیارسنجی شد تا مقدار طلای حل شده در محلول سیانوری معین شود. ضمناً در هر مرحله مقدار سیانور آزاد اندازه گیری شد، تا سیانور مصرفی با اضافه نمودن سیانور به پالپ جبران شود. پس از پایان آزمایش، پالپ را فیلتر کرده و مقدار طلای موجود در جامد باقیمانده تعیین گردید. با در دست داشتن نتایج این آزمایش، منحنی بازیابی طلا برحسب زمان سیانوراسیون مطابق شکل(4) رسم گردید. این آزمایش در دو ظرف موازی انجام شد تا با مقایسه منحنی های این دو نمونه بتوان خطاهای تصادفی را حذف کرد و سطح اطمینان را افزایش داد.
 

http://poroge.mihanblog.com    دنیای مقاله

شکل4- نمودار تعيين زمان فروشويي
 

بحث
با توجه به شکل (1) بیشترین بازیابی مربوط به محدوده ابعادی با 19/75d80= میکرون و کمترین بازیابی مربوط به محدوده ابعادی با 150 d80=میکرون می باشد. آزمایش های بهینه سازی پارامتر pH، کاهش مصرف سیانور و افزایش مصرف آهک را در pH های بالا نشان می دهد. قیمت آهک، قیمت سیانور و بازیابی طلا پارامتر های مؤثری در بهینه سازی عامل pH می باشند. افزایش غلظت سیانور به میزان 2500 گرم در تن، بازیابی طلا افزایش می یابد و محلول های غلیظ تر اثر چندانی بر بازیابی طلا ندارند. با توجه به آزمایش های فروشویی زمانی، حدود70 درصد از طلا در مدت زمان کمتر از 10 ساعت وارد محلول سیانوری می شود. مقداری از طلا به میزان یک دهم گرم در تن حتی پس از 48 ساعت، در جامد باقی می ماند. با اینکه ریز بودن ذرات طلا باعث کاهش بازیابی به روشهای ثقلی می گردد، ولی این امر برای روش سیانوراسیون یک مزیت به شمار می آید. هرچه زمان سیانوراسیون کوتاهتر باشد، هزینه های مربوط به این عملیات نیز کمتر خواهد بود. زیرا می توان با انتخاب مخازن کوچکتر، با زمان ماند کوتاهتری، هزینه را به حداقل رساند]1[. مصرف سیانور و آهک، میزان خردایش و pH مورد نظر با توجه به آزمایش های انجام شده قابل محاسبه می باشند.

[+] نوشته شده توسط هادی عبدلی در جمعه 8 ارديبهشت 1391برچسب:, در ساعت 19:5 | |
عکسهایی ازسد

تصوير اصلي را ببينيدتصوير اصلي را ببينيدتصوير اصلي را ببينيد

[+] نوشته شده توسط هادی عبدلی در جمعه 8 ارديبهشت 1391برچسب:عکس هایی ازسد, در ساعت 14:55 | |
مبانی رسوب شناسی

مبانی رسوب شناسی


ریشه لغوی
Sedimentologg یا رسوب شناسی نام خود را از واژه لاتین Sedimentum گرفته است که به معنای رسوب کرده است.


دید کلی
سنگهای رسوبی ، از انباشت ذرات ناشی از خرد شدن انواع سنگهای دیگر بوجود آمده‌اند. این ذرات ، معمولا به کمک نیروی گراویته ، آب ، باد و یا یخ به محل جدید خود منتقل شده و در آنجا به ترتیبی جدید نهشته می‌شوند. برای مثال ، امواجی که به ساحل صخره‌ها برخورد می‌کنند، ممکن است که از این طریق ، ذرات ریگ و شن دریا کنار دیگری را در همان نزدیکی فراهم آورند. این نهشته‌های ساحلی اگر سخت می‌شدند، سنگی رسوبی تشکیل می‌یافت. یکی از مهمترین خاصه‌های سنگهای رسوبی ، لایه بندی رسوبات تشکیل دهنده آنهاست.



تاریخچه و سیر تحولی

    * تا قبل از سال 1815 میلادی بیشتر مطالعات بر اساس چینه شناسی بود و از شکل هندسی ، تعیین ضخامت و ارتباط جانبی رسوبات با یکدیگر استفاده می‌گردید. در سال 1815 ، ویلیام اسمیت نقشه زمین شناسی انگلستان را تهیه کرد و گسترش و قرار گرفتن توالی سنگهای رسوبی منطقه را با شکل نشان داد.


    * هنری سربی از سال 1859 از میکروسکوپ پلاریزان جهت مطالعه سنگهای رسوبی استفاده کرد و مقاله‌ای در سال 1879 در انجمن زمین شناسان لندن ارائه نمود که در آن اهمیت میکروسکوپ پلاریزان را در مطالعه سنگهای رسوبی بیان داشت، که این خود یکی از مهمترین پیشرفت‌های رسوب شناسی محسوب می‌شود. بر همین اساس هنری سربی به نام "پدر پتروگرافی" لقب گرفت.


    * در سال 1891 برای اولین مرتبه رسوبات عهد حاضر کف دریاها بوسیله کشتی چالنجر به سطح آب آورده شد و مورد مطالعه قرار گرفت. در سال 1919 ونتورث نیز مقاله‌ای در رابطه با اندازه و گردشدگی ذرات در سنگهای آواری ارائه کرد که قدم بسیار بزرگی در تقسیم بندی اندازه ذرات بوده است.


    * "گرابو" درسال 1904 مقالهای درباره طبقه‌بندی سنگها و بعدها در سال 1913 کتابی تحت عنوان "اصول چینه شناسی" نوشت که تمام مسائل رسوبگذاری تا زمان خود را در آن نیز عنوان نمود که این خود یکی از پیشرفتهای مهم در رسوب شناسی می‌باشد.


    * "هنز کلوز" در سال 1938 ساختمانهای رسوبی را مورد بررسی قرار داد و از مطالعه آنها میزان انرژی محیط و همچنین جهت حرکت رسوبات از منشا به حوضه رسوبگذاری را تفسیر نمود. در سال 1942 ، "کینگ" رخساره‌های مختلف رسوبی را تعبیر و تفسیر نمود بالاخره در سال 1952 گارلز به مطالعه ژئوشیمیایی رسوبات(اختصاصات فیزیک و شیمیایی مانند PH و Eh ) پرداخت. از آن زمان به بعد نیز تحقیقات زیادی در زمینه‌های مختلف رسوب شناسی توسط محققان این رشته در سراسر جهان انجام گردیده و یا در حال انجام است.





تقسیم بندی کلی ذرات رسوبات
ذرات آواری
ذرات تشکیل دهنده این گروه از تخریب سنگهای موجود در سطح زمین حاصل شده‌اند. این ذرات باید دارای مقاومت مکانیکی و ثبات شیمیایی زیادی در مقابل عمل هوازدگی باشند تا در رسوبات باقی بمانند ، زیرا اگر مقاومت آنها کم باشد در منشا یا بعد از رسوبگذاری تجزیه و کانیهای جدید به ویژه "رسی" را به وجود می‌آورند. ذرات آواری خود به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:


    * ذرات آواری غیر آلی ، مانند: کوارتز و فلدسپات
    * ذرات آواری آلی یا ذرات کربن‌دار|کربن‌دار ، مانند: کروژن

ذرات جامد شیمیایی و بیوشیمیایی
این ذرات از تخریب سنگهای قدیمه حاصل شده‌اند و درون حوضه رسوبی بر اثر فعل و انفعالات شیمیایی و بیوشیمیایی تشکیل گردیده‌اند. این گروه خود به دستهای زیر تقسیم می‌شود:


    * خرده‌های اسکلتی
    * دانه‌های غیر اسکلتی کربنات کلسیم
    * کانیهای تبخیری که به طور فیزیکی حمل شده‌اند
    * گلاکونیت





کاربرد رسوب شناسی

    * مهمترین کاربرد رسوب شناسی در ارتباط با اکتشاف منابع طبیعی از قبیل نفت و گاز می‌باشد، در گذشته بیشتر کمپانیهای نفتی برای کشف مخازن در جستجوی تاقدیسها بودند، اما با پیشرفت زمان به این نتیجه رسیدند که علاوه بر نفتگیرهای ساختمانی ، نفتگیرهای چینه شناسی نیز از اهمیت خاصی برخوردار است.

      زیرا در این گونه نفتگیرها سنگهای با تخلخل و نفوذپذیری زیاد به طور جانبی و عمودی به سنگهای با نفوذپذیری کم تبدیل می‌شوند و از حرکت نفت و گاز به طرف بالا جلوگیری می‌کنند.


    * یکی دیگر از کاربردهای مهم رسوب شناسی در رابطه با روش لرزه نگاری ، مطالعه طبقات رسوبی در زیر سطح زمین است. بدین وسیله می‌توان محیط رسوبی ، ارتباط جانبی طبقات و همچنین توالی عمودی رسوبات را تعبیر و تفسیر نمود.


    * از مطالعات رسوب شناسی می‌توان در رابطه با کارهای اکتشافی ذغال سنگ استفاده کرد و گسترش وضعیت لایه‌های زغالی را تعبیر و تفسیر نمود.


    * بعضی از کانیهای فلزی مانند سرب و روی بطور محدود در سنگهای رسوبی میزبان ، نظیر ریفها یا رسوبات جلبکی فسیل شده ، وجود دارند. بنابراین درک رسوب شناسی به اکتشاف سرب و روی در این گونه سنگها کمک فروانی می‌کند.


    * اورانیوم و پلاسرهای مختلف در داخل رسوبات رودخانه‌ای قدیمه تجمع یافته‌اند، بنابراین با استفاده از مطالعات رسوب شناسی می‌توان محیط رسوبگذاری سنگهای رسوبی حاوی اورانیوم و پلاسرها را تعبیر و به اکتشاف این گونه مواد کمک فراوانی نمود.


    * در رابطه با هیدروژئولوژی ، مطالعات رسوب شناسی به شناخت و چگونگی تشکیل سنگهای آبدار در محیطهای رسوبی مختلف کمک زیادی می‌نماید. لذا ، بدین وسیله می‌توان به گسترش سنگ آبدار پی برد و از حفاریهای مکرر برای یافتن آب که متحمل مخارج زیادی است، جلوگیری کرد.

منبع: دانشنامه رشد


 

[+] نوشته شده توسط هادی عبدلی در جمعه 8 ارديبهشت 1391برچسب:مبانی رسوب شناسی, در ساعت 14:26 | |

مبانی زمین شناسی مهندسی


ریشه لغوی
زمین شناسی مهندسی از دو کلمه Engineering به معنی مهندسی و Geology به معنی زمین شناسی گرفته شده است.





دید کلی
زمین شناسی مهندسی ضمن بررسی تاثیر «محیط زمین شناسی» بر سازه‌های مهندسی یا زمین شناسی مهندسی ، راه‌حلهای مناسبی جهت کاهش یا برطرف نمودن خطرات احتمالی ارائه می‌دهد. باید توجه داشت که محیط زمین شناسی اطراف یک سازه به دو صورت با آن در ارتباط است. یکی توسط مصالح زمین شناسی ، یعنی سنگ ، خاک و آب ، دیگری فرآیندها و مخاطرات زمین شناسی مثل سیل ، زمین لرزه ، حرکات دامنه‌ای و مانند آن. برخی از مولفین زمین شناسی مهندسی را سهوا به جای «ژئوتکنیک» به کار می‌برند. بطور کلی زمین شناسی مهندسی به توسط روشهای اکتشافی متنوع تاثیر محیط زمین شناسی اطراف را بر سازه مهندسی یا پروژه عمرانی تعیین می کند. همچنین نقش احداث سازه را در تحریک و تغییر رفتار زمین مشخص می سازد.
تاریخچه و سیر تحولی

* از قرنها پیش معماران و سازندگان بناها بر این نکته معترف بودند که برای جلوگیری از نشست، کج شدن یا فرو ریختن ساختمانشان محتاج آگاهی از شرایط زمین هستند. البته ساختمانهای قدیمی همواره با توجه به تجربیات سازنده بنا و اغلب به روش آزمون و خطا احداث می‌شد. در سال 1776 و زمانی که «کولن» برای اولین بار تئوریهای مربوط به فشار زمین را ارائه داد، استفاده از روشهای تحلیلی در بررسی زمین آغاز شد.

بررسی‌های کولن بر روی دیواره‌های حائل نشان داد که وقتی دیوار حائلی کج می‌شود، گوه‌ای از خاک ناپایدار در پشت آن ایجاد می‌گردد که یک طرف آن ، دیوار و سمت دیگر آن یک سطح گسیختگی است. کولن فشار اولیه وارده به دیوار را به وزن گوه و مقاومت برشی در امتداد سطح برش ، که برحسب اصطکاک داخلی بیان نمود، مربوط کرد. در سال 1871 «اتو مور» فرضیه‌ای عمودی برای مقاومت مصالح زمین شناسی در برابر گسیختگی ارائه داد.





* سالها گذشت تا آنکه «ترزاقی» مکانیک خاک را به صورت شاخه‌ای از مهندسی عمران مطرح نمود. دانش مکانیک خاک با اولین کنفرانس بین المللی در مورد مکانیک خاک و مهندسی پی که در سال 1936 میلادی در دانشگاه هاروارد آمریکا برگزار شد، در سطح جهانی تثبیت گردید.

* از سالهای دور مهندسان و زمین شناسان مفاهیم مربوط به رفتار مکانیکی سنگها را در معدن‌کاری و صنعت نفت به کار می‌گرفتند، ولی این رشته تا اوایل دهه 60 میلادی مخصوصا تا سال 1996 که اولین کنفرانس بین المللی مکانیک سنگ در شهر لیسبون پرتغال برگزار شد، هنوز به طور رسمی به عنوان شاخه‌ای از دانش مهندسی به حساب نمی‌آمد.

* واژه «ژئوتکنیک» اولین بار در سال 1948 میلادی توسط انستیتوی مهندسان ساختمان بریتانیا به کار گرفته شد و به تدریج مفهوم آن غنای بیشتری یافت، تا اینکه در سال 1974 «مهندسی ژئوتکنیک» به عنوان رشته‌ای خاص توسط انجمن مهندسان ساختمان ایالات متحده امریکا نیز به رسمیت شناخته شد. امروزه واژه ژئوتکنیک به مفهوم مجموعه‌ای مشتمل بر سه دانش مکانیک خاک ، مکانیک سنگ و زمین شناسی مهندسی به کار گرفته می‌شود.


مفاهیم کلیدی زمین شناسی مهندسی
زمین و سازه‌های مهندسی :
سازه‌های مهندسی صرفنظر از آن که ما آن را مجموعا «محیط شناسی» می‌نامیم ، تاثیر می‌پذیرند. شاید بتوان عناصر تشکیل دهنده محیط زمین شناسی را به نحو زیر به چهار جز مختلف تقسیم کرد:


* «فرآیندهای زمین شناسی» ، چون فرسایش ، رسوب گذاری ، زمین لرزه و آتشفشان
* «ساختمانهای زمین شناسی» ، چون لایه بندی ، گسلها ، کوه یا دره یک رود
* «مواد زمین شناسی» ، چون سنگ و خاک و آب و هوا
* «زمان» ، که همه چیز در ارتباط با آن در تغییر دائم است.

مواد و مصالح زمین شناسی از دیدگاه مهندسی
مواد جامد و طبیعی تشکیل دهنده ، بخشهای خارجی زمین را به دو گروه اصلی سنگ و خاک تقسیم می‌کنند.


* سنگ :
از نقطه نظر زمین شناسی ، سنگ به موادی از پوسته زمین اطلاق می‌شود که از یک یا چند کانی که با یکدیگر پیوند یافته‌اند، درست شده است.

* خاک :
خاک توده‌ای از ذرات یا دانه‌های منفصل یا دارای پیوند سست است که بر اثر هوازدگی سنگ بطور بر جا تشکیل شده است درجه سخت و سنگ شدگی خاک ناچیز تا صفر بوده و در بسیاری موارد حاوی مواد آلی است و گیاهان می‌توانند بر روی آن رشد کنند.

* ژئودینامیک :
یکی از وظایف مهم زمین شناسی مهندسی تشخیص احتمال وقوع فرآیندهای ژئودینامیکی ، مثل سیل و زمین لرزه ، که شاید بتوان آنها را «بلایای زمین شناسی» نیز نامید، قادرند ضمن ایجاد تلفات جانی ، خسارات جبران ناپذیری نیز به سازه مهندسی وارد آورند. مهندسانی که در پروژه‌های عمرانی و ساختمانی فعالیت دارند، باید از شرایط طبیعی که منجر به بروز این مشکلات می‌شود، آگاهی داشته باشند، تا به این وسیله بتوانند احتمال رخداد هر یک از آنها را در محدوده سازه مورد نظر برآورد نمایند.






نقش زمین شناسی مهندسی و مسئولیت‌های حرفه‌ای
زمین شناسی مهندسی واقعیت‌های علمی مشاهده شده یا اندازه گیری شده را که سرشت فیزیکی یگانه پوسته زمین را توصیف می‌کند به صورت اطلاعات زمین شناسی در می‌آورد و این اطلاعات را بر تشخیص مرز محدودیت‌های مهم فیزیکی که می‌تواند در طراحی ، ساخت و نگهداری هر پروژه مهندسی موثر باشد به دانسته‌های مهندسی تبدیل می‌کند. زمین شناسی مهندسی با ایفای این نقش ویژگیهای زمین شناختی محل اجرای پروژه را که در صورت داشتن شرایط نامطلوب سبب افزایش هزینه و در صورت داشتن شرایط مطلوب سبب کاهش هزینه خواهند شد، مشخص می‌کند. بدین ترتیب زمین شناسی مهندسی را می‌توان صاحب حرفه‌ای دو سویه نگر در نظر گرفت که از یک سو فرآیندهای زمین شناسی را در نظر دارد و از طرفی محصولات مهندسی مورد نظر اوست. بطورکلی مسئولیت‌های حرفه‌ای او را بصورت زیر می‌توان خلاصه کرد:


* توصیف محیط زمین شناختی مربوط به پروژه مهندسی
* توصیف مواد زمین ، توزیع آنها ، و ویژگیهای فیزیکی- شیمیایی آنها
* استنتاج پیشینه رویدادهای موثر در زمین مواد
* پیش بینی رویدادهای آتی و شرایطی که می‌تواند ایجاد شود.
* توصیه مواد معرف برای نمونه برداری و آزمون
* توصیه نحوه‌های کار و عمل با مواد و فرآیندهای گوناگون زمین ، توصیه یا ارائه معیارهای طراحی استخراج بخصوص در مورد زاویه شیبهای برش در موادی که آزمون مهندسی آنها نامناسب بوده است، یا در جاهایی که عناصر زمین شناسی عامل کنترل پایداری هستند.
* وارسی حین کار ساختمانی برای تحقیق شرایط.


منبع: univer30t.com

 

[+] نوشته شده توسط هادی عبدلی در جمعه 8 ارديبهشت 1391برچسب:, در ساعت 14:22 | |

درباره وبلاگ
آرشيو
خرداد 1391
ارديبهشت 1391
آمار
روز بخير كاربر مهمان!
آمار بازديدها:
افراد آنلاين:
تعداد بازديدها:

مدير سایت :
هادی عبدلی
لينكستان
علم وادب
علم ودانش
ردیاب خودرو

تبادل لینک هوشمند
برای تبادل لینک  ابتدا ما را با عنوان زمین شناسی مهندسی و آدرس zamin90.LXB.ir لینک نمایید سپس مشخصات لینک خود را در زیر نوشته . در صورت وجود لینک ما در سایت شما لینکتان به طور خودکار در سایت ما قرار میگیرد.





فال حافظ

قالب های نازترین

جوک و اس ام اس

زیباترین سایت ایرانی

جدید ترین سایت عکس

نازترین عکسهای ایرانی

بهترین سرویس وبلاگ دهی

وبلاگ دهی LoxBlog.Com


لينكدوني

علم ودانش
حمل ماینر از چین به ایران
حمل از چین
پاسور طلا
الوقلیون

آرشيو پيوندهاي روزانه


CopyRight| 2009 , zamin90.LoxBlog.com , All Rights Reserved
Powered By Blogfa | Template By: LoxBlog.Com