شناسایی مخاطرات زمین شناسی شهر زرند با استفاده ازخصوصیات ژئوتکنیکی و ژئوفیزیکی خاک ها

مطالعه بر روی چینه‌شناسی زیرسطحی برای غلبه بر ماهیت پیچیده زیر سطح زمین با ساخت مدل‌های سه‌بعدی زمین‌شناسی در دهه‌های اخیر توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. در بسیاری از مناطق شهری مدل‌های فضایی سه‌بعدی معینی تهیه ‌شده‌اند که برای پیش‌بینی شرایط زمین، کاهش خطر و عدم اطمینان در برنامه‌ریزی شهری کاربرد دارند. در این پژوهش، از تجزیه‌ و تحلیل‌های زمین‌شناسی، ژئوتکنیکی و ژئوفیزیکی بر اساس داده‌های جمع‌آوری‌شده از 20 گمانه ژئوتکنیکی و 29 سونداژ ژئوالکتریک در گستره شهر زرند استفاده شد. با تخمین آماری پارامترهای ژئوتکنیکی و ژئوفیزیکی خاک مانند حد روانی ll%، شاخص خمیری pi%، درصد رطوبت w%، وزن واحد حجم خشک γd، مقاومت برشی خاک c,ϕ◦، مقاومت نفوذ استاندارد اصلاح‌شده (60) n و مقاومت الکتریکی زمین ωm و بهره‌گیری از روش درون‌یابی میانگین متحرک وزندار (کریجینگ)، نقشه‌های دوبعدی و توزیع فضایی سه‌بعدی خصوصیات خاک تهیه شدند که از آن‌ها برای شناسایی خاک‌های مسئله‌دار استفاده گردید. نتایج توزیع فضایی و برش‏ های ایجادشده لایه خاک تا عمق 15 متر‏ بر اساس طبقه‌بندی یونیفاید نشان می‌دهد خاک‌های شهر زرند از نوع cl، cl-ml، sc, sc-sm و ml می‏باشد. و عمده این خاک ها از نوع cl بامیان لایه هایی از دیگر انواع خاک ها ازجمله ماسه بادی است. در محدوده موردمطالعه تلفیق نتایج بافت غالب خاک، وزن واحد حجم خشک و معیار آیین‌نامه (2002) astm نشان می‌دهد که این خاک‌ها در محدوده رمبندگی متوسط قرار می‌گیرند. همچنین بر اساس نقشه خورندگی خاک که با بهره‌گیری از درصد رطوبت و سطوح هم مقاومت الکتریکی زمین تا عمق میانگین 4 متر تهیه شد، خاک‌های سطحی مطابق با استاندارد bs7361 و استاندارد astm stp 1013 عمدتاً در محدوده خورندگی متوسط و شدید ارزیابی شدند. در نهایت ارزیابی سطوح و توزیع فضایی سه بعدی مقاومت الکتریکی زمین تا عمق 10 متر نشان داد که با افزایش عمق، میزان مقاومت الکتریکی خاک های سطحی کاهش و شدت و محدوده خورندگی خاک ها افزایش می یابد.

identification of geological hazards of zarand city using geotechnical and geophysical properties of soils

many researchers have studied subsurface stratigraphy by approaching three-dimensional geological models in recent decades to overcome the complex nature of the subsurface. specific three-dimensional spatial models have been developed in many urban areas to predict land conditions and reduce risk and uncertainty in urban planning.despite technological advances in research, collecting complete subsurface information is still challenging. while geological and geotechnical surveys provide accurate information about separate areas, soil structures vary greatly. geophysical methods can provide continuous two-dimensional or even three-dimensional spatial information. since geophysical properties are affected by soil type, porosity, degree of saturation and environmental stress (di maio and piegari, 2011; piegari and di maio, 2013; di maio et al., 2014; khan et al., 2018; orozco et al., 2018). other methods must match data obtained from geophysical activities. hence, geological, geotechnical and geophysical studies can be helpful (zarroca et al., 2014; crawford et al., 2015; giocoli et al., 2015; khan et al., 2018; rezaei et al., 2019). also, geotechnical boreholes drilled to observe and study subsurface conditions are generally so far apart that it is practically impossible to know the subsurface conditions in the inter-borehole areas.on the other hand, civil engineers must be aware of soil conditions in the areas between boreholes, depending on the project's location. in such cases, interpolation is a term used to solve the problem. various interpolation methods such as fourier series and inverse distance weighting have been defined, but since most of these techniques are entirely definitive, they cannot evaluate and estimate the error associated with estimation (negreiros et al., 2008). therefore, geostatistical methods have been fundamental due to their ability to estimate estimation errors. furthermore, it is not very easy to characterize and analyze large volumes of soil data. because due to spatial correlation, uncertainty and complexity of soil processes (asa et al., 2012). therefore, considering that zarand city is a developing city, it sees the implementation of various development projects; providing basic information, zoning and modelling in urban engineering geological studies to identify geological and geotechnical hazards is necessary.2- materials and methodsthe study of subsurface stratigraphy to overcome the complex nature of subsurface by constructing three-dimensional geological models has attracted the attention of many researchers in recent decades. in this study,geological, geotechnical and geophysical analyzes were used to construct three-dimensional soil models based on significant amounts of data collected from 29 electrical resistivity tomography (ert) and 20 drilled boreholes in zarand city. for this purpose, several techniques were used to investigate the spatial variability of geotechnical and geophysical parameters of the subsurface environment on a city-wide scale. by the statistical estimation of soil geotechnical and geophysical parameters (such as liquid limit (ll%), plasticity index (pi%), dry unit weight (γd), shear strength (c, ϕ), modified standard penetration test (n1(60)) and electrical resistance land (ωm) and the use of internal weighted moving average (kriging) method were prepared for a statistical mean of data, two-dimensional maps and three-dimensional soil models were prepared. finally, by combining field measurement, laboratory and three-dimensional models, the proposed method of this research was used to identify problematic soils.