سکوهای دریایی به منظور استحصال نفت و گاز و بعضاً اهداف نظامی مورد استفاده قرار می گیرند. پایداری ‏این سکوها به وسیله نصب شمع های عمیق تامین می شود که غالباً به صورت گروهی استفاده می شوند. ‏جهت مدل سازی گروه شمع، تعیین اندرکنش شمع - خاک - شمع به دلیل نزدیک بودن فاصله شمع ها در ‏گروه حائز اهمیت است. یکی از فراسنج های درنظر گرفتن اندرکنش شمع - خاک - شمع استفاده از ‏ضرایب اندرکنش می باشد. ‏ از آن جا که شمع سکوهای دریایی جهت مقابله با نیروهای جانبی معمولاً به صورت مایل کار گذاشته ‏می شوند، در این پژوهش یک روش ساده و دارای اعتبار قابل قبول جهت تعیین ماتریس ضرایب اندرکنش ‏برای گروه شمع مایل تحت بار محوری و جانبی استاتیکی و دینامیکی ارائه شده است که در حالت خاص ‏قابل استفاده برای شمع های قائم می باشد. بدین منظور معادلات دیفرانسیل تعادل برای شمع بارگذاری و ‏بدون بار با استفاده از مدل پیوسته یک بعدی استخراج شده است. عکس العمل خاک توسط فنرها و ‏میراگرهای وینکلر در طول شمع مدل شده است و هم چنین رفتار شمع و خاک به صورت الاستیک خطی ‏فرض شده است. حل بسته معادلات تعادل با استفاده از شرایط مرزی مناسب به د ست آمده و نتایج حاصله ‏با سایر روش های موجود در حالت شمع قائم و مایل مقایسه شده است.‏ در ادامه مطالعات پارامتریک برای مقادیر مختلف زاویه میل شمع ها، فاصله بین شمع ها، سختی نسبی بین ‏شمع و خاک و ضریب لاغری صورت گرفته است که نتایج به دست آمده دارای روند صحیح و منطقی ‏می باشد. به منظور بررسی اثر لنگر، در حالت استاتیکی و دینامیکی ضریب اندرکنش برای شمع با شرایط ‏سر شمع به صورت آزاد به دست آمده است که با توجه به ناچیز بدون مقادیر ضریب اندرکنش، می توان از ‏اثر لنگر خمشی صرف نظر کرد. در انتها نیز مقادیر ضرایب اندرکنش به دست آمده در ماتریس ضرایب با ‏یکدیگر مقایسه شده و درجه اهمیت هریک در طراحی و مدل سازی گروه شمع همراه با شمع مایل تعیین ‏شده است.‏

آلودگی خاک و آب های زیرزمینی به مواد ارگانیک و سمی یک مشکل شایع محیط زیستی است. در این میان محصولات نفتی یکی از مهمترین آلوده سازهای محیط زیست محسوب می شود. مهمترین نگرانی در مورد محصولات نفتی مربوط به اثرات مضر آنها بر سلامتی و همچنین اکولوژی خاک در طی تمام مراحل پالایش، حمل و نقل و بهره برداری می باشد. با این وجود مساله آلودگی خاک در اثر نشت مواد نفتی از لحاظ ژئوتکنیکی نیز حائز اهمیت است. هر روز مقادیر زیادی گازوئیل به عنوان سوخت مصرف می شود از این رو مخازن بسیار زیادی به نگهداری این محصول نفتی اختصاص داده شده است. نشت از مخازن باعث ایجاد حجم عظیمی از خاک آلوده می گردد. در اثر فرآیندهای فیزیکی_شیمیایی که بین آلاینده و خاک رخ می دهد، رفتار ژئوتکنیکی خاک تغییر می کند. این امر می تواند باعث کاهش ظرفیت باربری خاک گردد و بنابراین پایداری مخزن به خطر افتاده و در اثر آسیب وارده به مخزن و به دلیل نشت مقادیر زیادی آلاینده، خاک و آب زیرزمینی آلوده می گردد. بنابراین ضرورت بررسی نحوه ی تغییر رفتار خاک در اثر آلودگی احساس می شود علاوه بر این هزینه پاکسازی و بازیابی خاک های آلوده بسیار هنگفت است و اگر بتوان به نحوی از این خاک ها به عنوان مصالح استفاده کرد صرفه اقتصادی به همراه دارد. این پژوهش برای مطالعه ی روش هایی برای استفاده از خاک های آلوده در بستر راه نیز الزامی است. بررسی اثر آلاینده های نفتی بر پایداری بستر سازه ها با انجام مطالعات گسترده ی آزمایشگاهی میسر می بود. با مطالعه پژوهش های پیشین دیده شد که اکثر مطالعات در این زمینه در مورد خاک ماسه ای و نفت خام صورت گرفته است و در مورد اثر گازوئیل بر ویژگی های ژئوتکنیکی خاک رس پژوهشی انجام نشده است. در این پایان نامه، مجموعه ی کاملی از آزمایشات مکانیک خاک شامل برش مستقیم، تک محوری، تحکیم و حدود اتربرگ بر روی نمونه های آلوده و تمیز خاک کائولینیت انجام شد و در انتها برای بررسی پایداری بستر مخازن با استفاده از نرم افزار plaxis دوبعدی که از روش اجزا محدود استفاده می کند، ظرفیت باربری آنها با استفاده از نتایج آزمایش برش مستقیم بدست آمد. خاک مورد استفاده تولیدی شرکت خاک چینی ایران بوده که با درصدهای مختلف گازوئیل مخلوط شد و در دمای 30 درجه به منظور جذب کامل آلاینده توسط ذرات رس، به مدت 10 روز نگهداری شد و سپس مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج آزمایشات برش مستقیم نشان می دهد با افزایش میزان آلاینده ها، میزان چسبندگی افزایش و زاویه ی اصطکاک داخلی خاک کاهش می یابد. افزایش میزان آلاینده ها تا در صد مشخصی باعث افزایش مقاومت تک محوری و دامنه خمیری خاک، می گردد. میزان نشست خاک در اثر آلودگی به گازوئیل کاهش می یابد و امکان ایجاد نشست نامتقارن بدلیل ویژگی های متفاوت تراکم پذیری در اثر نشت آلاینده از مخزن ها محتمل است از این رو امکان به خطر افتادن پایداری سازه وجود دارد. خروجی نرم افزار plaxis نشان می دهد که ظرفیت باربری خاک در اثر آلوده شدن با گازوئیل افزایش می یابد. روند مشاهده شده نشان می دهد که به دلیل افزایش مقاومت برشی خاک در اثر آلوده شدن امکان استفاده از این خاک ها به عنوان مصالح مناسب به نظر می رسد و باید تحقیقات بیشتری در این رابطه انجام شود.

هدف از انجام این پایان‏نامه پیش‏بینی مقاومت فشاری کامپوزیت سیمان تقویت شده با نانوتیوب کربن به روش تحلیلی می‏باشد. در ابتدا روش‏های مدل‏سازی نانوکامپوزیت‏ها برای تعیین خواص آنان شامل روش های مکانیک مولکولی و روش های مکانیک محیط پیوسته بررسی شده و نقاط ضعف و قوت آنان بیان گردیده است. سپس در این پایان‏نامه از روش مکانیک محیط پیوسته استفاده شده است. برای ساده کردن محاسبات ابتدا فرض می‏کنیم که نانوتیوب‏های کربن داخل سیمان به صورت منظم تک‏جهته و همگن چیده شده‏اند. المانی به عنوان حجم پایه معرف از این کامپوزیت انتخاب شده و بوسیله قوانین مقاومت مصالح و روابط الاستیسیته تحلیل شده و معیار گسیختگی ون‏میسز بر آن اعمال می‏گردد. در ادامه نتایج این تحلیل به کامپوزیت سیمان تقویت شده با چیدمان تصادفی الیاف تعمیم داده می‏شود. برای تحلیل حجم پایه معرف در یک حالت نانولوله کربن به صورت ایزوتروپ کامل و در حالت دیگر به صورت ایزوتروپ جانبی فرض شده است. در حالت نانوتیوب با ایزوتروپ جانبی برای لحاظ کردن توزیع تصادفی نانولوله‏ها در سیمان، ضریب پخش تصادفی بدست آمد. نتایج بدست آمده از این دو حالت با هم و همچنین با داده‏های آزمایشگاهی موجود مقایسه گردیده است.

یکی از روشهای اندازه گیری ظرفیت باربری شمع های کوبشی استفاده از فرمول های دینامیکی می باشد. تمامی این روابط بر اساس انرژی رسیده به شمع پایه ریزی شده اند و نیز این روابط فرض می کنند که انرژی رسیده به شمع برای کلیه شمع های کوبیده شده با یک چکش، ثابت می باشد. در این تحقیق با استفاده از آنالیز معادله موج و داده های تجربی رابطه بین سرعت ضربه چکش و حداکثر سرعت حرکت سر شمع و نیز رابطه بین انرژی ضربه چکش و میزان انرژی وارد شده به شمع تخمین زده می شود و سپس مطالعات پارامتری برای تعیین اثر طول چکش، وزن چکش، سختی بالشتک شمع و چکش، وزن کلاهک، امپدانس شمع، طول شمع و مقاومت خاک بر روی سرعت نسبی و انتقال انرژی صورت می گیرد. در نهایت با توجه به داده های تجربی فرمول جدیدی برای تخمین ظرفیت باربری شمع با استفاده از اندازه گیری های سرعت و میزان فرورفت دایمی و تغییر مکان الاستیک ارایه می شود. در آخر به معرفی دستگاه pdm در زمینه اندازه گیری دقیق میزان فرو رفت شمع به ازای هر ضربه و نیز میزان تغییر شکل الاستیک سیستم پرداخته می شود و نیز به نحوه اندازه گیری ظرفیت باربری شمع با استفاده از این دستگاه و روابط بدست آمده در این مطالعه اشاره می شود.

آلودگی هوا امروزه به عنوان یکی از بارزترین مشکلات زیست محیطی مطرح بوده و از طرق مختلف برای کاهش آن تلاش می شود. یکی از موثرترین راهکارهای بررسی آلودگی هوا، مد لسازی آن است. منطقه ویژه اقتصادی پتروشیمی در محدود های به وسعت 1700 هکتار در جنوب غربی ایران و در ساحل خلیج فارس در نزدیکی بندر ماهشهر قرار گرفته است. در این منطقه در حال حاضر 17 مجتمع پتروشیمی قرار دارد که به دلیل دارا بودن دودکشهای متعدد از جمله صنایع آلود ه کننده هوا می باشد. با توجه به تعدد پرسنل، همجواری با مناطق مسکونی و حتی کشورهای همسایه؛ لزوم توجه به مشکل کیفیت هوای این منطقه را بیش از پیش مشخص می سازد. با توجه به وسعت منطقه مورد بررسی، فراهم بودن اطلاعات اولیه مورد نیاز آن، صرفه محاسباتی و قابلیت ارایه غلظت کلی آلاینده ها مدل جعبه ای جهت مدلسازی آلودگی هوای این منطقه انتخاب شده است. با توجه به اهمیت میزان حداکثر عمق اختلاط در مدل جعب های، میزان این پارامتر در منطقه بین سالهای 2002 تا 2007 به صورت روزانه، متوسط ماهانه و سالانه محاسبه گردید. میزان متوسط حداکثر عمق اختلاط سالانه در منطقه ویژه پتروشیمی ماهشهر در طی 5 سال (سال 2002 تا 2007) برابر 1906 متر محاسبه گردید. به منظور محاسبه غلظت آلاینده های ورودی به منطقه، از نتایج اندازه گیری های انجام شده در آزمایشگاه سازمان منطقه ویژه اقتصادی ماهشهر در سال 2008 استفاده شده است. این آزمایشگاه در شمال غربی منطقه مورد بررسی و در بالادست جهت جریان باد واقع شده است بنابراین میزان آلاینده های اندازه گیری شده در این ایستگاه می تواند غلظت آلاینده ورودی به منطقه را نشان دهد. بر اساس نتایج مدل سازی میزان غلظت متوسط سالیانه آلاینده های co، nox و so2 به ترتیب برابر 265، 53 و 27 میکروگرم بر مترمکعب بوده است که با توجه به غلظت استاندارد سالانه 100 میکروگرم برمتر مکعب برای nox و 80 میکروگرم بر متر مکعب برای so2مقادیر فوق در حد استاندارد می باشند. تحلیل حساسیت مدل ارایه شده نشان داد که میزان کاهش غلظت در نواحی همجوار منطقه ویژه پتروشیمی ماهشهر با میزان حداکثر عمق اختلاط رابطه معکوس دارد. همچنین تحلیل حساسیت مدل نشان داد که در مدل جعبه ای میزان حساسیت غلظت آلاینده به توسعه مرز موازی با مولفه کوچکتر باد بیش از مولفه دیگر آن است که به این دلیل باید دقت کافی را در نحوه توسعه مزر ناحیه مدل سازی مبذول داشت.

از مواردی که در صنعت مسئله عبور اسید از خاک مطرح است می‏توان به نشت اسید از مخازن و عبور اسید از سازه‏های فروشویی در فرآیند هیدرومتالوژی نام برد. با توجه به اینکه روش هیدرومتالوژی امروزه پرطرفدارترین روش برای استخراج فلزات گران‎بها مانند اورانیوم، طلا، نقره، مس، آلومینیوم، روی و ... از کانسنگ‏های کم عیار است، نیاز به بررسی دقیق اثرات عبور اسید بر خاک بیش از گذشته احساس می‏گردد. عبور اسید از خاک علاوه بر اثرات زیست محیطی به مرور زمان باعث ایجاد تغییراتی در پارامترهای خاک می‏گردد. برای مثال عبور اسید بر تخلخل خاک اثرگذار بوده و باعث ایجاد تغییر در نفوذپذیری آن می‏شود. همچنین اسید با عبور خود زاویه اصطکاک داخلی و شاخص دوام خاک را به میزان قابل توجهی کاهش داده و نشست خاک را افزایش می‏دهد. در این پایان‏نامه برای بررسی اثرات عبور اسید از خاک ابتدا با ساختن دستگاهی در آزمایشگاه عبور اسید از خاک شبیه‏سازی شده، سپس با انجام آزمایش‏های نفوذپذیری، برش مستقیم و دوام بر روی نمونه‏هایی از خاک که در آن‏ها اسید در مدت زمان‏های مختلف عبور کرده بود، رابطه تغییرات نفوذپذیری و پارامترهای مقاومتی خاک با مدت زمان عبور اسید به‏دست آورده شد. سپس با توجه به اینکه از کاربردهای مهم عبور اسید از خاک در سازه‏های فروشویی ساخته شده در فرآیندهای هیدرومتالوژی است، با مدل‎‏سازی یک سازه فروشویی در نرم‏افزار نحوه و میزان تغییرات تراوش اسید، نشست و پایداری سازه مورد نظر با لحاظ کردن اثرات عبور اسید که در آزمایشگاه به‏دست آمده‏ بودند بررسی شده و با جواب‏های شرایط عدم تأثیر عبور اسید مقایسه شده‏اند.

در سیستم تولید همزمان سرما، گرما و برق با مصرف سوخت توسط محرک مورد نظر و انتقال نیروی مکانیکی تولیدی به ژنراتور، برق تولید می شود و با بازیافت گرمای هدر رفته، گرما و همچنین با مصرف این گرما توسط چیلر جذبی، سرما تامین می شود. در این پژوهش، سیستم تولید همزمان برق، گرما و سرما نسبت به سیستم رایج برای منازل مسکونی در آب و هوای مختلف ایران، با معرفی چند معیار برای ارزیابی از جمله کاهش مصرف سوخت و کاهش انتشار آلودگی مقایسه شده است و در نهایت مدت زمان بازگشت سرمایه محاسبه می شود. برای طراحی سیستم تولید همزمان نیز استراتژی-های مختلفی مورد بررسی قرار گرفته که عبارتند از طراحی براساس1- ماکزیمم برق مورد نیاز، 2- ماکزیمم گرمای مورد نیاز، 3- بزرگترین مستطیل برق مورد نیاز، 4- بزرگترین مستطیل گرمای مورد نیاز. با توجه به بررسی انجام شده برای ساختمان مسکونی پنج و یازده طبقه برای شهرهای تهران، بندرعباس و اردبیل که به ترتیب دارای آب و هوای معتدل، گرم و سرد می باشند. به این نتیجه رسیده شده، که طراحی سیستم تولید همزمان برق، گرما و سرما در آب و هوای معتدل تهران براساس بزرگترین مستطیل برق و بزرگترین مستطیل گرما، در آب و هوای گرم بندرعباس براساس ماکزیمم برق و آب و هوای سرد اردبیل براساس بزرگترین مستطیل برق مورد نیاز، در صورتی که در تمام این استراتژی ها برای تامین سرما چیلر الکتریکی نیز در صورت نیاز در کنار چیلر جذبی به کار گرفته شود، بهترین استراتژی برای طراحی سیستم تولید همزمان سرما، گرما و برق می باشند.

به هنگام آلودگی، ماهیت رفتار خاک با رفتار طبیعی آن، تفاوت خواهد کرد. این تغییر رفتار در خاک های مختلف، متفاوت بوده و بنابر طبیعت مسئله مورد بررسی، نتایج، مسیر تغییرات مختلفی را تجربه خواهند کرد. از سوی دیگر، به جهت استفاده از سایت های آلوده در راستای توسعه ی فیزیکی پالایشگاه ها، میادین نفتی و ... گزینه های طراحی سازه ها در سایت آلوده یا پاکسازی خاک آلوده و طراحی معمول و کلاسیک، وجوددارد. با در نظر گرفتن این موضوع که تمیز کردن خاک های آلوده به هیدروکربن ها یک مسئله ی پیچیده است و علاوه بر هزینه ی بالا، محدودیتهای بسیار زیادی برای ساماندهی خاک های آلوده شده دارد، گزینه ی بسط روابط برای طراحی سازه ها در سایت های آلوده به عنوان یک گزینه ی طراحی، مطرح است. از سوی دیگر، مسئله ی صرفه ی اقتصادی می تواند گزینه ی مناسبی برای انگیزه یافتن محققان جهت استفاده از این خاک ها در کاربری های مختلف باشد. بر همین اساس، برای دستیابی به یک درک مناسب از الگوی رفتاری خاک های آلوده، تحقیقات مختلفی از قبیل آزمایش های سه محوری، برش مستقیم، نفوذپذیری و تحکیم برای روشن شدن تاثیر انواع آلاینده بر پارامترهای ژئوتکنیکی خاک های مختلف از سوی محققان انجام گردیده است و نتایج کم و بیش مشابه و یا متفاوتی ارائه شده است. به منظور بسط روابط و دستیابی به درک و شناخت کافی از رفتار خاک های آلوده به هیدروکربن ها، ضروری است که تمامی فاکتورهای دخیل در این موضوع را به صورت دقیق در نظر گرفت تا بتوان ضمن توسعه ی روابط، دقت کافی برای پیش بینی رفتار این خاک ها را نیز حاصل کرد.

هدف اصلی پایان نامه حاضر بررسی تاثیر ناهمگنی سیال بر انتشار موج در محیط متخلخل است. در ابتدا به بازنویسی معادلات انشار موج در محیط متخلخل اشباع و حل آن پرداخته شد اما بنحوی که معادلات و جواب‏های بدست آمده از آن شامل سرعت و استهلاک ذاتی امواج فشاری و برشی برای تمامی فرکانس‏های ‏اعمالی معتبر باشد. نشان داده شد که در محیط متخلخل اشباع از یک سیال، دو نوع موج فشاری و یک موج برشی وجود دارد. مطالعات گسترده‏ای بروی ویژگی‏های امواج مننشر شده در ماسه سنگ انجام گرفت. از جمله نتایج جالب توجه آن بود که نفوذپذیری بر استهلاک و سرعت امواج بسیار تاثیرگذار است اما اثبات گردید که حداکثر سرعت و استهلاک ذاتی امواج فشاری و برشی مستقل از نفوذپذیری است. دقت شود که استهلاک ذاتی ناشی از حرکت نسبی فازهای سیال و جامد است. در ادامه، به بررسی تاثیر ناهمگنی ناشی از اشباع‏شدگی تکه‏ای بر انتشار موج در محیط متخلخل پرداخته شد. بدین منظور از مدل بسط داده شده وایت به حالت تمام فرکانس استفاده شد. بررسی اثر اندازه تکه سیال در سیستم آب-گاز نشان داد که چگونه استهلاک و سرعت امواج فشاری با بزرگ شدن تکه سیال گاز قرار گرفته در آب سبب کاهش استهلاک و سرعت امواج فشاری می‏شود. با بررسی اندازه تکه سیال در سیستم آب-نفت معلوم گردید که با بزرگ شدن اندازه تکه نفت از سرعت موج کاسته می‏شود اما استهلاک ذاتی موج فشاری افزایش می‏یابد. در نهایت، توانستیم معادلات انتشار موج در محیط متخلخل 3 بعدی که حفرات آن بطورهمزمان اشباع از دو سیال آمیخته نشدنی با ویسکوزیته و تراکم‏پذیری متفاوت است را به حالتی بسط دهیم که تاثیر پارامتر انحنا و اثرات اینرسی در معادلات دیده شود. با توجه به حل ارائه شده، نشان دادیم که در محیط اشباع از دو سیال علاوه بر دو نوع موج فشاری تولید شده مشابه با حالت اشباع از یک سیال، موج فشاری سومی به علت وجود مکش وجود دارد. با میل دادن درجه اشباع یکی از سیال‏ها به سمت یک نیز اثبات شد که معادلات انتشار موج به هنگام اشباع بودن محیط در حقیقت حالتی خاص از معادلات انتشار موج در محیط اشباع از دو سیال است. برای ماسه‏سنگ اشباع از آب و هوا نشان داده شد که با کاهش بسیار اندک درجه اشباع آب،سرعت امواج فشاری نوع اول و نوع دوم بشدت افت می‏کند اما موج برشی دچار افت سرعت بسیار اندکی می‏گردد. چگونگی کاهش یا افزایش استهلاک ذاتی امواج فشاری نوع اول، نوع دوم و نوع سوم وموج برشی با توجه به تغییرات درجه اشباع نیز به تفصیل بررسی گردید.

تونل متروی کرج در مسیری به طول 25 کیلومتر در حال احداث می باشد. مطالعات ژئوتکنیکی در این بخش از مسیر تونل نشان می ‏دهد که وضعیت ساختگاه زمین، شامل ذرات درشت دانه و ریزدانه می ‏باشد. تونل مذکور به روش تونلسازی جدید اتریشی در سه مرحله حفاری شده است و جهت نگهداری و مراقبت از تونل در برابر بارهای وارده، از 35 سانتی متر شاتکریت به همراه دو لایه مش و قاب از نوع شبکه‏ های فولادی استفاده شده است. تونل متروی کرج جزء تونل های کم عمق محسوب می‏ شود و حداکثر سربار موجود در این محدوده ، 10 الی 11 متر می باشد. به دلیل وجود ساختمانها و بافت قدیمی شهر و ترافیک سنگین در این محدوده، یکی از مسائل مهم در این پروژه ، بررسی نشست‏ های زمین می ‏باشد که در حین حفاری تونل و پس از اتمام کار مورد نظر قرار گرفته است. جهت کنترل نشست زمین از سیستم ترازیابی دقیق در سطح زمین در باندی به عرض 30 متر، استفاده شده است. اطمینان از صحت انتخاب پارامترهای مقاومتی خاک به دست آمده از مطالعات ژئوتکنیکی، یکی از موضوعات مهم در سازه‏ های زیرزمینی به خصوص در مقوله تونل‏سازی می‏ باشد؛ همچنین بررسی صحت مدل ‏سازی و آنالیز عددی و مقایسه آن با شرایط واقعی جهت بهینه‏ سازی طرح، دارای اهمیت زیادی می‏ باشد. بنابراین دراین نوع مقایسه ‏ها، آنالیزهای عددی و تغییرشکل‏های اندازه ‏گیری شده، نتایج بسیار مهمی را به دست می‏ دهند. این پایان‏ نامه، به تخمین نشست ناشی از حفر تونل متروی کرج با استفاده از نرم‏ افزارهای plaxis 3d tunnel و جعبه ابزار fuzzy logic در نرم‏ افزار matlab و مقایسه نتایج آنها با یکدیگر و با نتایج حاصل از ابزاردقیق، می‏ پردازد. همچنین حساسیت‏ سنجی این نتایج نسبت به تغییرات پارامترهای موثر خاک، صورت می‏ گیرد. در ادامه، به ارزیابی ریسک نشست ناشی از حفر تونل بر روی سازه‏ های روزمینی مجاور مسیر تونل، با استفاده از روشهای نوین مورد استفاده در صنعت تونل‏سازی همچون روش بررسی شرایط ساختمان (bcs) که مبتنی بر جمع‏ آوری اطلاعات از تاریخچه سازه روزمینی و تهیه نقشه‏ از نواقص سازه پیش از تونل‏سازی، در هنگام تونل‏سازی و همچنین پس از آن می‏ باشد و منجر به ارزیابی قابلیت آسیب‏ پذیری سازه روزمینی می‏ شود. دیگر روش مورد استفاده در ارزیابی ریسک نشست، روش ارزیابی ریسک ساختمان (bra) است که در آن به طبقه‏ بندی آسیب‏های احتمالی در ساختمان‏ها پرداخته می‏ شود و با استفاده از پارامترهای اندیس قابلیت اطمینان و پارامتر نوع ریسک آسیب، نشست مجاز و اعوجاج مجاز برای ساختمان ارائه می‏ شود. برای ارزیابی ریسک نشست، با استفاده از روش شبیه‏ سازی مونته کارلو، حالات مختلف نشست در خاک‏های گوناگون منطقه، شبیه‏ سازی می‏ گردند و میزان ریسک موجود برای سازه‏ های روزمینی در اطراف تونل، محاسیه و راهکارهای مناسب جهت کاهش یا جلوگیری از خطرات احتمالی، ارائه می‏ شوند.

سیستم مورد توجه در این تحقیق، شامل یک محیط متخلخل تغییرشکل پذیر غیر هم دما که توسط سه فاز سیال آب، نفت و گاز اشباع شده است، می باشد. معادلات حاکم بر سیستم مذکور شامل سه دسته معادلات توازن جرم، توازن مومنتوم و توازن انرژی است. این معادلات بر اساس تئوری مخلوط ها استخراج شده اند. گسسته سازی معادلات نیز بر پایه ترکیبی از روش اجزاء محدود و روش کنترل حجم اجزاء محدود بنا شده که ضمن تضمین بقاء جرم و انرژی در حالت کلی و محلی، تمام قابلیت های روش اجزاء محدود را در مدل سازی محیط های با هندسه نامنظم و ناهمگن دارا است. صحت عملکرد مدل مذکور با استفاده از نتایج آزمایشگاهی موجود و نتایج عددی ارایه شده در مراجع معتبر بررسی شده و تطابق خوبی بدست آمده است. نکته مهم دیگری که در این تحقیق مورد دقت قرار گرفته است در نظر گرفتن آثار مکانیکی محیط اطراف مخزن بر میزان بازدهی مخزن می باشد. اثر مذکور در تحقیق حاضر با استفاده از تعریف سختی های معادل گره ای در مرزهای مخزن به مدل اعمال شده است

امروزه آلودگی خاک به انواع مواد نفتی(tph : total petroleum hydrocarbon ) از جمله معضلاتی است که محیط زیست انسان و سایر موجودات زنده وابسته به خاک را با خطر جدی مواجه نموده است. پاک سازی این آلاینده در خاک به دلیل سمی و شیمیایی بودن از اهمیت بسزایی برخوردار است. موضوع اصلی پیگیری شده در این پایان نامه بررسی روش خاک شویی به کمک شوینده سورفکتانت به عنوان یکی از روش های فیزیکی-شیمیایی جهت پاک سازی خاک از گازوئیل بوده است. جهت انجام این تحقیق ازخاک با دانه بندی مشخص که به صورت مصنوعی به گازوئیل آلوده شد، مورد استفاده قرار گرفته است. میزان آلودگی خاک پس از آلوده سازی از طریق آزمایش tph در حدود gr/kg104 گزارش شد. پروسه پاک سازی خاک به روش خاک شویی، بوسیله دستگاه خاک شویی که در راستای این تحقیق طراحی وساخته شد؛ در مقیاس نینمه صنعتی انجام پذیرفته است. در این تحقیق از یک سورفکتانت آنیونی و دو سورفکتانت غیریونی به عنوان شوینده استفاده شده؛ که به ترتیب عبارتند از: sds، tween 80 و brij35 . علاوه بر بررسی روش خاک شویی به صورت دگرجا، بررسی عوامل تاثیرگذار بر بازده خاک شویی از جمله نوع سورفکتانت، غلظت مناسب آن،ph و دما مد نظر قرار گرفته است. درادامه پس از انجام پروسه خاک شویی و بررسی عوامل تاثیرگذاربر بازده آن، بازیابی سورفکتانت های استفاده شده در این تحقیق به عنوان یکی از عوامل تاثیرگذار در انتخاب سورفکتانت مناسب پرداخته شده است. در انتها با در نظر گرفتن تمامی عوامل ذکر شده در بالا از میان سه سورفکتانت استفاده شده سورفکتانت sds به عنوان سورفکتانت برگزیده جهت پاک سازی خاک آلوده به گازوئیل پیشنهاد می شود. غلظت بهینه این سورفکتانت غلظت معادل cmc 100( 84/0 گرم بر لیتر) انتخاب شده است. در این غلظت میزان پاک سازی خاک، در حدود 55/88% گزارش شد. ازطریق افزایش ph (ph=11) و افزایش دما آب مورد استفاده در مرحله آبکشی ( افزایش دما از oc 14دمای oc35) میزان پاک سازی به ترتیب به96% و 55/98% افزایش یافت. این در حالی است که میزان بازیابی این سورفکتانت بطور میانگین حدود 38/54% بوده است؛ در ادامه به بررسی بازده خاک شویی پس از افزودن نمک طعام به محلول شوینده با غلظت بهینه انتخاب شده از سورفکتانت sds پرداخته شد. با انجام این آزمایش ها این نتیجه حاصل شد که افزودن نمک طعام به محلول شوینده نیز به عنوان یک عامل بهبود دهنده جهت حذف گازوئیل از خاک عمل نموده است.

امروزه استفاده از شمع جهت انتقال بار سازه، به خاک مناسب در اعماق پایین تر روبه افزایش است. کاربرد روز افزون شمع ها در سازه هایی نظیر سکو های نفتی، توربین های بادی دریایی و دکل های مخابراتی، افزایش اهمیت چگونگی رفتار شمع ها را در پی دارد. شمع ها غالبا به صورت گروهی به-کار می روند و معمولا در گروه شمع به منظور مقابله با نیروهای جانبی، از شمع های مایل استفاده می شود. در گروه شمع، فاصله بین شمع ها کم بوده و شمع ها در محدوده تاثیر یکدیگر قرار گرفته و اندرکنش بین شمع ها وجود دارد. چگونگی عملکرد شمع ها تحت بارهای دینامیکی و استاتیکی ناشی از بار باد، موج دریا و نیروهای زلزله و تخمین اثرات اندرکنش شمع- خاک- شمع بر عملکرد آن ها یکی از موارد پیچیده در مسایل مدل سازی شمع ها می باشد. در تحقیقات انجام شده در زمینه اندرکنش شمع- خاک - شمع، باتوجه به محدودیت روش های استفاده شده، وجود فرضیات ساده کننده ناگزیر بوده است، بنابراین برای درک صحیح و واقعی از رفتار اندرکنش شمع- خاک- شمع نیاز است تا با روشی قدرتمند از فرضیات ساده کننده بکاهیم. تحقیق حاضر به روش عددی اجزاء محدود انجام گرفته است. در این تحقیق به منظور تعیین ضرایب اندرکنش شمع- خاک- شمع، گروه شمع مایل دوتایی و اصطکاکی، تحت اثر بارگذاری استاتیکی و دینامیکی جانبی و محوری به طور جداگانه تحلیل می شوند. خاک به صورت محیط پیوسته و با مدل رفتاری الاستوپلاستیک موهرکلمب درنظرگرفته شده و شمع ها از جنس بتن و با مدل رفتاری الاستیک فرض شده اند. در این تحقیق پس از بررسی ابعاد مناسب محیط مدل و تعیین نحوه درست المان بندی، با مدل-سازی شمع های مایل در کنار یکدیگر و اعمال بار به سر شمع، به بررسی مقادیر نشست در سر شمع ها و در طول آنها پرداخته شد. در این بررسی، اثر زاویه تمایل و نسبت لاغری شمع ها، تاثیر فاصله مرکز به مرکز سر شمع ها، اثر نسبت سختی شمع به خاک، تاثیر ایجاد جدایش و لغزش بین شمع و خاک و تاثیر پلاستیک شدن خاک بر روی ضرایب اندرکنش، محاسبه شده و در قالب نمودار ارایه شده است. در حالت بارگذاری دینامیکی، با اعمال میرایی مادی، طبق فرمول رایلی و اعمال میرایی تشعشعی با درنظر گرفتن المان نامحدود در اطراف مدل و بارگذاری هارمونیکی سینوسی با فرکانس های مختلف به صورت تاریخچه تنش به سر شمع، اثر فرکانس بارگذاری نیز بر روی ضرایب اندرکنش بررسی شده است. برای صحت سنجی جوابها، بین نتایج بدست آمده از مدل سازی عددی و نتایج حاصل از روابط تحلیلی مقایسه صورت گرفته است.

امروزه لزوم توجه به پدافند غیرعامل بر هیچ کس پوشیده نیست. به خصوص در کشور استراتژیکی چون ایران، که سال هاست آماج حملات و تهدیدات گوناگون نظامی و تروریستی می باشد. مسلم است که بقاء جامعه در گرو فائق آمدن بر این تهدیدها و محافظت از کشور است. از جمله مواردی که در این بین حفاظت از آن ها ضروری می باشد، شریان های حیاتی است. شریان های حیاتی شامل راه ها، پل ها، تونل ها، خطوط انتقال و همچنین شبکه های مخابراتی و رسانه ای می باشند. تونل‏ها از جمله سازه هایی هستند که به هنگام تهدید‏های نظامی می توانند به عنوان پناهگاه مورد استفاده قرار بگیرند، لذا بررسی اثرات پدیده انفجار بر این گونه سازه ها از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. بررسی محیط های خاکی نیز به عنوان ناحیه انتقالی بین محل وقوع انفجار و سازه خود مستلزم بررسی های همه جانبه در این مورد است. خاک ها در طبیعت به حالت اشباع و غیر اشباع و خشک وجود دارند. مکانیزم رفتاری متفاوت خاک های غیر اشباع بررسی دقیق تر مدل سازی این گونه از خاک ها را ضروری می کند. در این تحقیق اثر انفجار سطحی بر روی تونل مورد بررسی قرار گرفته است. در بخشی از تحقیق پیش رو ابتدا اثر انفجار بر تونل در خاک خشک و اشباع با استفاده از نرم افزار اجزا محدود plaxis professional 8/5 بررسی گردیده است. تأثیر پارامتر های مختلف موثر همچون تراز سفره آب زیرزمینی، مدول الاستیسیته خاک و بتن، ضخامت پوشش بتنی، چسبندگی خاک و برخی دیگر از پارامترهای مهم در مسئله مورد توجه بوده و نتایج برای خاک خشک و اشباع ارائه شده است. نتایج نشان می دهد آب به عنوان عامل تشدید کننده تغییر مکان تاج تونل، نتایج را تحت تأثیر قرار می دهد. ضمن آنکه با افزایش مدول الاستیسیته خاک و بتن و افزایش چسبندگی، تغییر مکان تاج تونل رو به کاهش خواهد بود. در بخش دیگری از این تحقیق به بررسی تحلیلی اثرات موج برشی ناشی از انفجار سطحی در محیط های غیر اشباع ماسه‏ای بر تونل پرداخته شده است. برای حل مسئله از روش شبه استاتیکی استفاده گردیده است. سپس با به کارگیری تأثیرات درجه اشباع بر مدول برشی خاک ها، با به کارگیری نرم افزار plaxis، برآوردی از نتایج در خاک های لایه ای غیراشباع حاصل گشته است. نتایج نشان می دهد با افزایش درجه اشباع، تنش های درونی تونل افزایش یافته و سبب بروز تغییر شکل های بزرگ تر می شود. حضور آب از آنجا که سبب کاهش مدول برشی خاک می گردد باعث می شود تغییر شکل های بزرگ تری در تونل به وجود آید.

با افزایش روز افزون جمعیت و توسعه شهرها، سیستم حمل و نقل مناسب و حفاری تونل های شهری جهت کاهش ترافیک و آلودگی هوااز اهمیت بسزایی برخوردار است. که این امر دقت در طراحی و حفاری تونل را موجب می گردد. محدوده مورد مطالعه این پژوهش پروژه تونل صدر-نیایش بوده که از محدود تونل های با ابعاد دهانه های بزرگ و روباره کم است که به علت بزرگی دهانه ، حفاری هرکدام از تونل ها در چندین مرحله و به روش اتریشی اجرا شده است.در این پژوهش به بررسی سه فاکتور مهمنشست لایه های خاک، همگرایی دیواره هایتونل و همچنین میزان نیروهای وارد بر پوشش در زمان های قبل،در حین حفاری و در زمان بهره برداریاز سازه مورد نظر قرار گرفتهاست. از عوامل تاثیرگذار بر این سه فاکتور، مشخصات هندسی تونل، روش های اجرا و پارامترهای مقاومتی خاک می باشد. که در این پژوهش به بررسی مدل رفتاری خاک و تاثیرپارامترهای مقاومتی خاک از قبیل مدول الاستیسیته، چسبندگی، اصطکاک داخلی، وزن مخصوص و فشار جانبی خاک پرداخته شده است.با توجه به اینکه اندازه گیری پارامترهای ژئوتکنیکی آبرفت درشت دانه مانند ضریب فشار جانبی خاک و تا حدی مدول ارتجاعی از طریق آزمایش های آزمایشگاهی رایج مکانیک خاک و آزمون های برجا در خاک شهر تهران مشکل و بعضا غیر ممکن است، یکی از بهترین راهکار های ارزیابی این پارامترها انجام تحلیل برگشتی بر اساس نتایج ابزار دقیق است. در این پژوهش با مدل سازی روند حفاری تونل صدر-نیایش توسط نرم افزار عددی plaxisبر مبنای اجزا محدود و انجام تحلیل برگشتی پرداخته شده است. همچنین برای بررسی صحت مدلسازی حفاری تونل و آنالیزهای عددی و مقایسه نتایج آن ها با پایش های میدانیکه جهت بهینه سازی طرح دارای اهمیت زیادی می باشد، از حساسیت سنجی استفاده گردیده است.از نتایحپژوهش حاضرمی توان از تاثیر زیادپارامترهای مدول الاستیسیته و ضریب فشار جانبی و تاثیر ناچیز پارامترهای اصطکاک داخلی و چسبندگی خاک بر میزان جا به جایی ها در دیواره و سقف تونل، همچنین نشست سطح زمین و میزان نیروهای پوشش نام برد. کلمات کلیدی:تونل،ابزار دقیق،آنالیز عددی،آنالیز برگشتی، حساسیت سنجی، نشست،همگرایی

در این پایان نامه سعی شده است با مقایسه تجربی و عددی پاسخ دینامیکی یک مدل مقیاس شده در دو حالت تکیه گاهی پایه مفصلی و فونداسیون شمعی، اثر اندرکنش خاک-شمع-سازه را مورد بررسی قرار دهد. جهت نیل به این مقصود، از یک نمونه سکوی نفتی در خلیج فارس(spq1)، یک مدل فیزیکی با مقیاس 1:15 ساخته شده است. این سکو در حالت اول روی تکیه گاه صلب در آزمایشگاه سازه نصب گردید و آزمایشات در شرایط تکیه گاهی مفصلی انجام گردیده است. در حالت دوم این سکو روی هشت شمع مدفون در یک لایه ماسه ای نصب گردید. در این تحقیق برای تحریک مدل آزمایشگاهی از روش ارتعاش اجباری استفاده شده است. به همین منظور از یک مرتعش کننده با دو جرم خارج از مرکز که بر تراز عرشه متصل شده استفاده گردید. این دستگاه یک نیروی هارمونیک با محدوده فرکانسی وسیع اعمال می کند. با پردازش داده های حاصل از آزمایشات خصوصیات دینامیکی سکو شامل فرکانس طبیعی، شکل مودها و میرایی متناظر هر مود برای دو حالت تکیه گاهی مذکور مقایسه گردیده است. همچنین برای بررسی اثر تغییر در سختی سازه به واسطه افزودن یا برداشتن مهاربند، آزمایشات در 4 حالت مختلف پیکربندی اعضای سازه ای انجام گرفته است. همچنین با استفاده از قابلیت نرم افزارهای sacsوabaqus ، مدل سازی عددی سکو در هر دو حالت تکیه گاهی انجام پذیرفته است. برای مدل سه بعدی در نرم افزار abaqus از المان solid برای خاک و المان beam برای اعضای سکو و شمع استفاده گردیده است. برای در نظر گرفتن اثر غیرخطی اندرکنش خاک-شمع-سازه از معیار گسیختگی مور-کولمب و المان interface خاک-شمع استفاده شده است. برای مدلسازی این اثر در نرم افزار sacs فنرهای غیرخطی p-y ، t-z، q-z طبق روابط api مدل شده است.بر اساس نتایج، مشاهده گردید که خصوصیات دینامیکی سکو تحت اثر اندرکنش خاک-شمع-سازه به طور قابل توجهی دستخوش تغییر می شود. ضمنا هر دو مدل عددی پیچیده و ساده سازی شده (به ترتیب abaqus و sacs) می تواند این اثر را برای سکوهایی که درمعرض بارگذاری دینامیکی با تغییر شکل های اندک هستند را با دقت پیش بینی کند. نتایج آنالیز تجربی نشان می دهد که اثر اندرکنش سبب کاهش فرکانس طبیعی سازه و افزایش میرایی متناظر هر مود می گردد و بر روی خصوصیات دینامیکی سکو در مودهای بالاتر تاثیرات چشمگیرتری را نسبت به مود اول به همراه دارد. نتایج عددی به دست آمده از مدل-های sacs و abaqus تطابق بیشتری را با مشاهدات آزمایشگاهی در مود اول در قیاس با مودهای بالاتر داراست.

کبالت یکی از پرکاربردتربن مواد در کاتالیزورهای صنعتی می باشد. در این مطالعه، سنتز کبالت بر پایه آلومینا مورد بررسی قرار گرفت و به عنوان فلز فعال به روش تلقیح مرطوب بر پایهآلومینا ? نشانده شد. در این فرآیند عوامل متفاوتی تاثیرگذار می باشند، ازآنجا که در حالت عادی برای بررسی دقیق رفتار و اثر تعداد زیادی از عوامل، نیاز به انجام آزمایشات و صرف هزینه و زمان زیاد می باشد، از روش طراحی آزمایش استفاده شد تا ضمن کاهش تعداد آزمایش های لازم، در هزینه و زمان نیز، صرفه جویی شود. در این مطالعه از الگوی ال8 روش تاگوچی برای طراحی آزمایش و بهینه سازی فرآیند سنتز استفاده شد و نمونه های کاتالیزور بر این اساس تهیه گردیدند. بمنظور افزایش میزان بارگیری کبالت با توزیع مطلوب بر روی پایه، فرآیند تلقیح دو بار تکرار شد. در نهایت به منظور شناسایی سطح ویژه نمونه ها، آزمایش اندازه گیری سطح (bet) بر روی آن ها صورت گرفت و نتایج تحلیل آماری شده و اثر عوامل زمان تلقیح و غلظت محلول پیش ساز ، زمان و دمای مرحله خشک کردن، زمان، دما و نرخ افزایش درجه حرارت در مرحله کلسیناسیون بر سطح ویژه و حجم تخلخل بررسی گردید و مشخص شد که غلظت محلول پیش ساز و زمان کلسیناسیون به ترتیب بیشرین و کمترین اثر را بر سطح ویژه دارند . در نهایت شرایط بهینه به منظور رسیدن به تابع هدف (حداکثر سطح ویژه) محاسبه گردید و این نتیجه حاصل شد که باید در مرحله تلقیح محلول بر پایه، زمان تلقیح 8ساعت، غلظت وزنی کبالت 5% و زمان و دما در مرحله خشک کردن به ترتیب 10 ساعت و 140درجه سانتیگراد و در مرحله کلسیناسیون، زمان 8 ساعت ، دما 450 درجه سانتیگراد و نرخ افزایش درجه حرارت 2.75 درجه سانتی گراد بر دقیقه گردد تا سطح ویژه، به بالاترین مقدار رسد.

آبهای زیرزمینی در بسیاری از نقاط جهان به عنوان مهمترین منبع تامین آب جهت مصارف مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. عوامل زیادی می تواند منجر به آلودگی آبهای زیرزمینی شود که از مهمترین آن می توان به پدیده نفوذ آب شور دریا به آبخوان های ساحلی، گسترش نمک پیرامون گنبدهای نمکی، آلودگی آب های زیرزمینی عمیق در اثر نشر آلودگی های هسته ای و رادیواکتیو و همچنین نفوذ شیرابه زباله های مدفون به آبهای زیرزمینی نام برد. در این نوع مسائل، خواص سیال یعنی جرم مخصوص و لزجت سیال متاثر از غلظت نمک و دمای سیال می باشد. همین موضوع باعث پیچیدگی زیادی در حل معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاکم می شود. هدف از این تحقیق شبیه سازی کمی و کیفی آب زیرزمینی جهت بررسی پدیده نفوذ آب شور با رویکرد جریان با جرم مخصوص متغیر می باشد. در این تحقیق به بررسی تاثیر شار پخشی سیال در معادله جریان با جرم مخصوص متغیر در مدل سازی پدیده ترموهالاین (پدیده انتقال همزمان دما و شوری) و تاثیر آن بر انتقال نمک و حرارت در محیط متخلخل خاک پرداخته می شود. شار پخشی سیال در معادله جریان، متاثر از ضریب پخش مکانیکی و گرادیان جرم مخصوص سیال است. حل عددی معادلات حاکم جریان، انتقال نمک و انتقال حرارت در این تحقیق به روش تفاضلات محدود صریح انجام می شود و از روش تکراری پیکارد برای خطی سازی ضرایب غیرخطی استفاده می شود. صحت سنجی مدل با استفاده از مدل نفوذ آب شور هنری و همچنین مدل انتقال حرارت الدر و انتقال نمک الدر انجام می شود. نتایج عددی به دست آمده نشان می دهد که نسبت حداکثر شار پخشی سیال به شار جابجایی سیال با افزایش ضریب پخشیدگی سیال افزایش می یابد که حاکی از اهمیت این ترم در مدل سازی این نوع از مسائل می باشد. تاثیر شار پخشی بر نحوه انتقال نمک و حرارت در خاک در اختلاف جرم مخصوص های بالاتر بیشتر از مسائلی است که اختلاف جرم مخصوص آب شور و شیرین در آنها کمتر باشد. در این تحقیق همچنین، به بررسی الگوی جریان و نحوه توزیع نمک در اطراف یک گنبد نمکی فرضی پرداخته می شود و به عنوان مطالعه موردی، مدل پیشنهاد شده برای مدلسازی تاثیر گودال بایوکورن بر گنبد نمکی ناپلونویل در جنوب شرقی لویزیانا مورد استفاده قرار می گیرد. نحوه گسترش نمک و جریان رو به بالا در اطراف گنبد نمکی بیانگر افزایش شوری در گودال ایجاد شده در این منطقه می باشد. با استفاده از مدل پیشنهاد شده، این فرضیه که یک افزایش فشار ناگهانی در حفره فروریخته شده در داخل گنبد نمکی، باعث ایجاد شوری آب در گودال شکل گرفته در بالای گنبد نمکی می شود، مورد بررسی و آزمایش قرار می گیرد. نتایج عددی به دست آمده نشان می دهد که الگوی جریان پیرامون گنبد نمکی، متاثر از مقدار فشار ایجاد شده در داخل حفره و ضریب نفوذ پذیری رسوبات پیرامون گنبد نمکی می باشد.

یکی از مهمترین مسایل در سدهای خاکی مساله جریان آب در بدنه و در پی آن ها می باشد. این حرکت در محاسبه مقدار تلفات آب مخزن، محاسبه پایداری سد، محاسبه فشار برکنش، محاسبه ضخامت و طول زهکش حائز اهمیت می باشد. بنابراین لازم است تراوش آب در بدنه و پی سد خاکی بطور دقیق تعیین شده و به میزان های پیش بینی شده محدود گردد. تا کنون اکثر تحلیل های مرتبط با جریان آب در خاک برروی جریان در خاک اشباع متمرکز بوده است و بررسی جریان در قسمت غیراشباع بعلت داشتن پیچیدگی های موجود بسیار کم مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق سعی شده است تا با بررسی درصد جریان عبوری از قسمت غیراشباع سدهای خاکی با لحاظ کردن متغیرهای مختلف، به تبیین این موضوع بپردازیم که میزان جریان غیراشباع در قسمت غیراشباع سدهای خاکی چه مقدار می باشد و آیا می توان از آن صرفنظر کرد. در این پایان نامه محاسبه میزان تراوش در قسمت غیراشباع سدهای خاکی، برای انواع سدها از کوچک تا بزرگ با مقاطع مختلف همگن و ناهمگن و برای متغیرهایی نظیر شیب خاکریز پایین دست و بالادست، سد با زهکش افقی و ترازهای مختلف آب مخزن صورت گرفت. نتایج به دست آمده از تحلیل های صورت گرفته در این پایان نامه نشان می دهد: درصد تراوش در قسمت غیراشباع سدهای کوچک، بیشتر از سدهای بزرگتر می باشد. با افزایش طول زهکش میزان درصد تراوش درقسمت غیراشباع سدهای خاکی افزایش می یابد. با کاهش هرچه بیشتر میزان نفوذپذیری هسته سد نسبت به بدنه، شاهد کاهش میزان آب عبوری از قسمت غیراشباع سد می باشیم. درصد آب عبوری در قسمت غیراشباع برای سدهای با شیب خاکریز 1:3 نسبت به سدهای با شیب 1:2 بیشتر است. با کاهش نفوذپذیری پی سدهای خاکی، شاهد افزایش سهم تراوش در قسمت غیراشباع خواهیم بود و بالعکس در پی های نفوذپذیرتر درصد تراوش در قسمت غیراشباع سدهای خاکی کاهش خواهد یافت. با توجه به نتایج حاصل، می توان در کل اینگونه نتیجه گرفت که تراوش در قسمت غیراشباع به متغیرهای مختلفی بستگی دارد که هر کدام در جای خود از اهمیت برخوردارند ولی تاثیر نوع خاک و نمودار مکش به نفوذپذیری در میزان تراوش در قسمت غیراشباع از همه متغیرها چشمگیرتر است.

بیشترین حجم لایه های خاک نزدیک به سطح زمین از خاک های غیراشباع تشکیل شده که رفتار مکانیکی آن ها با خاک های اشباع و خشک کاملاً متفاوت می باشد. در این خاک ها به دلیل وجود مکش بافتی نوعی تأثیر توأم میان رفتار هیدرولیکی و مکانیکی وجود دارد. از این رو ارایه یک مدل رفتاری که بتواند ویژگی های مکانیکی و هیدرولیکی این خاک ها را به خوبی بیان نماید، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق یک مدل رفتاری الاستو-پلاستیک جهت بیان رفتار توأم هیدرولیکی و مکانیکی در خاک های غیراشباع بر پایه ی مدل ارایه شده توسط قاسم زاده و قریشیان، ارایه شده است. مدل مذکور رفتار هیدرومکانیک خاک های غیراشباع را در بارگذاری همه جانبه بیان نموده ، که در این تحقیق، با توسعه ی این مدل، مدلی هیدرومکانیک جهت شبیه سازی رفتار خاک های غیراشباع تحت شرایط بارگذاری سه محوری ایجاد گردیده است. مدل بیان شده می تواند تأثیر تغییرات برگشت ناپذیر محتوای حجمی آب را بر رفتار تنش-کرنش و به صورت متقابل تأثیر کرنش های پلاستیک بر رفتار هیدرولیکی موجود در خاک غیراشباع را بیان نماید. پلاستیسیته های سطح زیربارگذاری و سطوح مرزی به ترتیب جهت بیان رفتار مکانیکی و رفتار هیدرولیکی در نظر گرفته شده و با استفاده از قوانین سخت شوندگی توأم، رفتار هیدرومکانیک موجود در خاک های غیراشباع بیان شده اند. در انتها نتایج بدست آمده از پیش بینی مدل با داده های به دست آمده از انجام آزمایش سه محوری بر روی خاک های متورم شونده و ریزشی صحت سنجی گردید که نتایج قابل قبولی حاصل شد.

عملکرد لرزه ای پی های عمیق سال ها است که توجه بسیاری از محققین را به خود مشغول ساخته است. کاربرد روز افزون شمع ها در سازه هایی نظیر سکو های نفتی، توربین های بادی دریایی و دکل های مخابراتی، افزایش اهمیت چگونگی رفتار شمع ها را در پی دارد. پایداری این سازه ها به وسیله نصب شمع های عمیق تامین می شود که غالباً به صورت گروهی استفاده می شوند. جهت مدل سازی گروه شمع، تعیین اندرکنش شمع-خاک-شمع به دلیل نزدیک بودن فاصله شمع ها در گروه حایز اهمیت است. چگونگی عملکرد آن ها تحت بارهای جانبی دینامیکی و استاتیکی ناشی از بار باد، موج دریا و نیروهای زلزله و تخمین اثرات اندرکنش شمع-خاک-شمع بر عملکرد آن ها یکی از موارد پیچیده در مسائل مدل سازی شمع ها می باشد. در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از یک مدل فیزیکی با مقیاس بزرگ (15/1) از شمع های بکار رفته در یکی از سکوهای نفتی در خلیج فارس رفتار دینامیکی این شمع ها به صورت تکی و گروهی تحت بارهای جانبی دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته و اثرات اندرکنش شمع-خاک-شمع بر رفتار گروه شمع ارزیابی گردد. جهت نیل به این مقصود ابتدا وضعیت ژئوتکنیکی ساختگاهی در خلیج فارس مورد بررسی قرار گرفت و سپس با استفاده از قوانین مقیاس و تحلیل ابعادی مشخصات مصالح شمع ها و خاک مورد نیاز در مدل سازی تعیین شده و تهیه گردید. جهت مدل سازی از یک محفظه با مرزهای مناسب با ابعاد 6×6×6 متر و شمع های آلومینیومی با طول 3 متر و قطر خارجی 6 سانتی متر، استفاده گردید. پس از اعمال بار دینامیکی جانبی مشخص در آزمایش های مختلف با توجه به اهداف هر آزمایش و ثبت داده ها در تمامی مراحل بارگذاری و آزمایش، مقادیر تنش های خمشی در طول شمع ها و مقدار شتاب سر شمع ها در هر آزمایش تعیین و مقادیر بدست آمده با یکدیگر مقایسه شدند. بدین ترتیب روند تغییرات تنش های خمشی در طول بارگذاری و همچنین مقدار نسبت تنش خمشی انتقال یافته از شمع بارگذاری شده به شمع های مجاور مورد بررسی قرار گرفت. با ارزیابی نتایج بدست آمده از مدل بزرگ مقیاس این نکات استنتاج گردید که با افزایش سیکل های بارگذاری عمق گیرداری در شمع افزایش یافته و مقدار لنگر خمشی ماکزیمم افزایش می یابد. همچنین مقدار تنش های خمشی ایجاد شده در طول شمع به دلیل حضور شمع های مجاور از 10% تا 70% با کاهش فاصله شمع های مجاور و افزایش سیکل های مختلف بارگذاری، کاهش می-یابد. همچنین با افزایش سیکل های بارگذاری مقدار ضریب تنشی اندرکنش افزایش یافته و با افزایش فاصله بین شمع های مجاور و مرجع مقدار ضریب تنشی اندرکنش کاهش پیدا می کند. همچنین با استفاده از آزمایش های کوچک مقیاس صورت گرفته مقادیر اندرکنش جانبی استاتیکی در فواصل مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت نیل به این مقصود از شمع های آلومینیومی با طول 5/0 متر و با قطر خارجی 025/0 متر بهره گرفته شد. در انتها نتایج بدست آمده از آزمایش ها با مقادیر ضریب اندرکنش استاتیکی بدست آمده از روابط تحلیلی علی بیگلو مورد مقایسه قرار گرفت. با ارزیابی نتایج مذکور این نکته حاصل گردید که مقادیر ضریب اندرکنش استاتیکی بدست آمده توسط روابط تحلیلی از تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی برخوردارند.

همانند تمام علوم در موضوعات مرتبط با مهندسی، عدم‏قطعیت‏هایی وجود دارند که باید برای حصول نتایج قابل قبول به نحو مطلوب مورد ملاحظه قرار گیرند. این عدم‏قطعیت‏ها به خصوص در مباحث مهندسی ژئوتکنیک نظیر طراحی شمع ملموس‏تر است که اغلب به علت خطاهای آزمایشگاهی، کمبود داده‏ها، عدم یکنواختی خصوصیات مصالح خاکی و بعضاً کمبود دانش کافی برای مدل کردن مساله ایجاد می‏شوند. در این پروژه تاثیر عدم‏قطعیت پارامترهای ورودی بر روی نتایج طراحی شمع بررسی شده است، به این منظور پس از بیان مباحث آماری و روش‏های طراحی شمع در فصول ابتدایی، تاثیر عدم‏قطعیت پارامترهای ورودی بر روی طراحی شمع برای تحمل بارهای قائم، با دو روش استاتیکی و دینامیکی و برای بار جانبی با روش‏ برومز بررسی شده است. نمودارهای توزیع فراوانی نسبی و تجمعی ظرفیت باربری مجاز شمع در خاک‏ها با لایه‏ها و انواع مختلف رسم شده‏اند و پارامترهای آماری مناسب( ضریب تغییرات، میانگین و ...) از آنها استخراج شده‏است. در انتها نیز تاثیر روش‏های مختلف طراحی (روش حد نهایی، تنش مجاز) بر روی نتایج، بررسی و ارائه شده است. در بخش آخر این نگارش نتایج حاصل از این پروژه گنجانده شده و با ارائه پیشنهاداتی برای ادامه تحقیقات این پروژه خاتمه یافته است.

در این تحقیق با به‏ کار گرفتن روش انرژی به تحلیل رفتار خاک و شمع تحت بار جانبی و لنگر سر شمع پرداختیم. به این ترتیب که انرژی مقاومتی خاک، در حالت الاستیک و پلاستیک، انرژی وارده به شمع و نیرو‏های وارده به سیستم با هم جمع شده و سپس طبق اصل انرژی پتانسیل حداقل ‏سازی می‏شوند. برای دست یابی به مقدار جا‏به ‏جایی پلاستیک نیز از روش p-y مطابق با آیین ‏نامه api استفاده شده‏است.

وجود درزه در یک محیط گسسته تاثیر زیادی روی تغییر مقاومت مکانیکی و گذردهی هیدرولیکی سیستم دارد. مدل سازی هیدرومکانیک درزه نیاز به درنظر گرفتن تبادل جریان بین قسمت های پیوسته و درزه، جریان طولی و عرضی درون درزه و ارضاء قیود تماس مکانیکی روی سطوح درزه را دارد. برای مدل-سازی تبادل جریان بین محیط پیوسته و گسستگی ها به یک حل هیدرومکانیک در قسمت پیوسته و پیوند آن به محیط گسسته نیاز می باشد. در این رساله از روش عددی منیفلد جهت مدل سازی هیدرومکانیک محیط پیوسته و المان ضخامت صفر برای شبیه سازی درزه ها استفاده شده است که تمام نیازمندی های فوق را برآورده می کند. برای این منظور مسئله وابستگی خطی مجهولات در شبیه سازی درجات بالا، بکارگیری روش باقی مانده وزن دار و روش نیومارک در روش منیفلد درجات بالا، بکارگیری روش ضرایب لاگرانژ جهت مدل سازی تماس و شرایط مرزی مورد توجه قرار گرفته است. برای گسترش روش عددی منیفلد به تحلیل هیدرومکانیک محیط گسسته سه شبکه ریاضیاتی و فیزیکی هیدرولیکی و شبکه درزه به تعداد شبکه های آن اضافه شده است. همچنین مسئله تماس دینامیکی و خطاهایی مانند حرکت انفجاری مورد بررسی قرار گرفته است و روشی جهت جلوگیری از ارتعاش مرزهای اجسام بعد ایجاد تماس ارائه شده است که سبب حذف حرکات انفجاری می شود. روش عددی منیفلد درجات بالا ارائه شده در مسائل مکانیکی محیط پیوسته و گسسته بکار گرفته شده است که نشان دهنده دقت و کارایی آن در شبیه سازی محیط پیوسته و مدل سازی تماس مکانیکی اجسام متحرک در محیط گسسته می باشد. همچنین با استفاده از شبیه سازی درجات بالا از تعداد المان ها و درنتیجه از هزینه محاسباتی به مقدار زیادی کاسته شده است. روش عددی منیفلد درجات بالای هیدرومکانیک در مسائل تحکیم، تورم بارگذاری دینامیکی مورد آزمایش قرار گرفته است که نتایج بسیار خوبی ارائه کرده است. برای نشان دادن قابلیت روش ارائه شده در تحلیل درزه درون یک محیط گسسته، یک سیستم بلوکی بصورت مکانیکی، هیدرولیکی و هیدرومکانیکی مورد تحلیل قرار گرفته است و تاثیر خواص محیط از جمله گذردهی طولی و عرضی درزه و گذردهی بلوک ها بررسی شده است که نشان دهنده صحت عملکرد مدل سازی می باشد.

مخازن نفتی دارای لایه بندی هایی با درجات بالای ناهمگنی در گستره مقیاس های مختلف می باشد. علاوه بر آن، پدیده های مختلف فیزیکی رفتار سیال را در سلسله مراتب متفاوت تحت تأثیر قرار می دهند. اما به هر روی شبیه سازی کامل حرکت فازهای سیال و تغییر شکل های فاز جامد که در برگیرنده تمام این مقیاس ها باشد بالاتر از گستره توانایی محاسباتی سخت افزارهای متداول امروزی می باشد. از این رو جهت غلبه بر این کمبود هر پدیده فیزیکی می بایست در گستره تأثیر خود مورد ارزیابی قرار گیرد. در این تحقیق حرکت فازهای سیال و تغییر شکل فاز جامد توسط ساختارهای جداگانه در مقیاس های مختلف تعیین خواهند گردید. در این رساله روش اجزاء محدود با روش چندمقیاسی احجام محدود برای حل معادلات فازهای سیال و فاز جامد ترکیب گردیده اند. برهم کنش فازهای سیال و فاز جامد از طریق تنیدگی دو طرفه تکرار شونده برقرار گردیده است. در این روند، الگوی ترکیبی چندمقیاسی چندفیزیکی ژئومکانیکی m3gm ارائه شده است. الگوی m3gm نه تنها خصوصیات روش چندمقیاسی احجام محدود را در بردارد بلکه با استفاده از ویژگی های روش اجزاء محدود ارتقاء یافته است.

پدیده بازتاب و عبور موج از مرز مشترک بین دو محیط متخلخل یکی از موارد مهم و کاربردی بوده که در زمینه‏های مختلفی از علوم مورد استفاده قرار می‏گیرد. در این تحقیق با استفاده از آخرین دست‏آوردهای پژوهشی و علمی محققین در زمینه انتشار موج در محیط‏های متخلخل و با استفاده از مفاهیم پایه‏ای ریاضیات کاربردی مدلی به منظور پیش‏بینی رفتار موج در یک محیط متخلخل سه‏فازی لایه‏بندی‏شده ارایه گردیده است. در این رابطه فرض شده که هر یک از دو محیط ایزوتروپ و همگن بوده و بخش جامد از آنها دارای رفتار الاستیک می‏باشد. همچنین سیالات حفره‏ای موجود در محیط نیز تراکم‏ناپذیر فرض شده و دارای لزجت می‏باشند.

چکیده ندارد.