توصيفگر ها :
فرونشست , مدل‌سازي آزمايشگاهي , نشست , نرخ دبي آب , فشار آب حفره‌اي , تزريق آب , دوغاب سيمان
چكيده فارسي :
پديده فرونشست، يكي از مهم‌ترين چالش‌ها و مسائل مطرح در حوزه مهندسي ژئوتكنيك زيست محيطي است. در سال هاي اخير فرونشست به دلايل مختلف كه مهم‌ترين آن، برداشت بيش از حد از منابع آب‌هاي زيرزميني كه بيش از90درصد اتفاق‌هاي فرونشستي در ايران ناشي از بهره‌برداري بي‌رويه از آب‌هاي زيرزميني مي‌باشد و سبب بروز مشكلات و معضلات فراوان در زمين‌هاي كشاورزي، جاده و خطوط انتقال نيرو و خطوط ريلي، لوله هاي انتقال گاز و غيره مي‌شود و آسيب هاي بسيار جدي به زيرساخت ها وارد مي‌كند. به منظور بررسي تغييرات نشست سطح زمين ناشي از خروج آب‌هاي زيرزميني، يك مدل فيزيكي به صورت آزمايشگاهي در مقياس كوچك جهت شبيه‌سازي فرونشست ناشي از خروج آب طراحي شده است. در پژوهش حاضر تغييرات نشست مدل آزمايشگاهي فرونشست، چهار الگوي دبي خروجي آب، تعريف شده است و ميزان تغييرات نشست مدل آزمايشگاهي فرونشست اندازه‌گيري شده است. تحقيقات نشان مي‌دهد، تأثير نرخ دبي خروجي بر نشست امري بسيار مهم و تاثيرگذار است. بر اساس نتايج به‌دست آمده، افزايش نرخ دبي خروجي به دو برابر(2/3 سانتي‌متر مكعب بر ثانيه )، منجر به افزايش نشست به ميزان 31 درصد نسبت به وضعيت اوليه (6/1 سانتي‌متر مكعب بر ثانيه)، مي‌باشد. به عبارت ديگر، اين نشان مي‌دهد كه افزايش نرخ دبي به نسبت مقدار اوليه باعث افزايش نشست مي‌شود. از سوي ديگر، با كاهش نصف دبي خروجي (8/0 سانتي‌متر مكعب بر ثانيه)، ميزان نشست مدل، به 21 درصد از وضعيت اوليه كاهش مي‌يابد. و در ادامه ميزان اثرگذاري تغذيه آبخوان با تزريق آب به مدل نشست كرده، انجام شده است و ميزان برگشت نشست مدل آزمايشگاهي فرونشست، به ميزان 16 تا 29 درصد، مقدار نشست برگشته است. در ادامه اين تحقيقات، با انجام عمليات تزريق دوغاب سيمان با سه الگوي تزريق جهت بهسازي، ميزان نشست در مدل آزمايشگاهي فرونشست مورد بررسي قرار گرفته است و به ميزان 60 تا 78 درصد بهبود پيدا كرده است. اين يافته‌ها نشان مي‌دهند كه تزريق سيمان مي‌تواند به بهسازي مدل پروفيل دوم و بهبود وضعيت آن كمك كند. به طور كلي، تزريق دوغاب سيمان مي‌تواند يك راهكار مؤثر در كنترل نشست زمين و پيشگيري از مشكلات آتي باشد. اين تحولات در افزايش استحكام و پايداري سازه‌ها و زمين‌شناسي منطقه نقش مهمي دارند.
چكيده انگليسي :
The phenomenon of subsidence is one of the most significant challenges and environmental geotechnical issues. In recent years, subsidence has become a major problem due to various reasons, with excessive groundwater extraction being the most prominent one, accounting for over 90% of subsidence events in Iran. This has led to numerous issues and dilemmas in agricultural lands, roads, power transmission lines, railways, gas pipelines, and more, causing severe damage to infrastructure.
In order to investigate surface settlement changes caused by groundwater depletion, a laboratory-scale physical model has been designed to simulate subsidence. In this research, four different water flow rate patterns for groundwater extraction have been defined, and the amount of settlement changes in the laboratory subsidence model has been measured. The results show that the flow rate of groundwater extraction has a significant and influential effect on settlement. According to the obtained results, doubling the groundwater extraction rate (from 2.3 cubic centimeters per second to 1.6 cubic centimeters per second) increases settlement by 30.79% compared to the initial condition (1.6 cubic centimeters per second), indicating that an increase in the extraction rate leads to higher settlement. Conversely, reducing the extraction rate by half (0.8 cubic centimeters per second) reduces the settlement of the model by 20.76% compared to the initial state.
Furthermore, the impact of groundwater recharge through water injection into the model has been studied, and the settlement of the laboratory subsidence model has been partially reversed, ranging from 16% to 29% of the settlement amount. Additionally, the effect of cement slurry injection with three different injection patterns for remediation has been investigated, and settlement in the laboratory subsidence model has improved by 60% to 78%. These findings demonstrate that cement slurry injection can contribute to the remediation and improvement of the model.
Overall, cement slurry injection can be an effective solution in controlling land subsidence and preventing future problems. These developments play a crucial role in enhancing the strength and stability of structures and regional geology.
