تعيين وزن گل در عمليات حفاري مخزن با استفاده از دو معيار موهر-كلمب و هوك-براون مطالعه موردي: يكي از چاههاي ميدان نفتي كرنج

خلاصه
يكي از مشكلات عمده در فرآيند حفاري مخازن نفتي، عدم پايداري ديواره چاه است كه هزينه زيادي را به دنبال خود دارد. وزن گل تنها عامل قابلكنترل در پيشگيري از عدم پايداري ديواره چاه است. درصورتي كه وزن گل از حداقل فشار گل لازم كمتر باشد منجر به ورود سيال سازندي بهداخل چاه و شكست برشي ديواره چاه خواهد شد و در صورتي كه از حداكثر فشار گل لازم بيشتر باشد موجب نفوذ گل به سنگ و شكست كششيدر سنگ خواهد شد. لذا هدف از اين مطالعه تعيين محدوده وزن گل به منظور پيشگيري از مشكلات عدم پايداري ديواره چاه است. براي تعيينپنجره ايمن گل، ابتدا لازم است مدل ژئومكانيكي يك بعدي آن ساخته شود. لذا پارامترهاي ژئومكانيكي سنگ مخزن از روي نگارهاي پتروفيزيكياستخراج شد. بدين منظور از نتايج تستهاي آزمايشگاهي براي كاليبره كردن اين ويژگيها استفاده شد. سپس فشار منفذي با استفاده از فشار نقطهمبنا و گراديان فشار آن نقطه محاسبه شد. از روابط پوروالاستيك نيز براي تخمين تنشهاي برجا استفاده شد. به منظور كاليبره كردن مدل ژئومكانيكييك بعدي، از دو معيار موهر-كلمب و هوك-براون استفاده شد. نتايج نشان داد كه معيار موهر-كلمب تخمين كمتري از حداقل فشار لازم به منظورشكست برشي چاه ارائه مينمايد. در برخي از محدوده عمقي چاه كه دادههاي نشت حاكي از هرز روي سيال حفاري است هر دو معيار هيچگونهشكستي را در ديواره چاه نشان نميدادند اما بررسي نتايج نگار تصويري در اين محدودهها، نشان داد كه وجود شكافهاي باز طبيعي در كنار بالابودن فشار گل از فشار منفذي، عامل اين هدر روي بوده است. نتايج معيار هوك-براون همخواني خوبي با نگار كاليپر دارد. ميتوان نتيجه گرفت كه معيار هوك-براون نسبت به معيار موهر-كلمب در اين چاه، نتايج واقعبينانهتري ارائه مينمايد.

كلمات كليدي:

پنجره ايمن گل . معيار شكست . مدل ژئومكانيكي . پايداري چاه . روابط پوروالاستيك

پنجمین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک (1395)

بررسي رفتار سه بعدي خاك غير اشباع به روش مدل هذلولي

خلاصه
مدل رفتار هذلولي خاك يكي از مدل هايي است كه رفتار سخت شوندگي كرنشي خاك را بررسي مي كند. در مدل رياضي مدل هذلولي پارامترهايمقاومتي با افزايش كرنش ناشي از افزايش تنش ، افزايش مي يابد. مدل اوليه براي خاك هاي اشباع صادق است. مدل رياضي جهت بيان مدل هذلوليدر خاك غير اشباع نيز ارائه شده است. مدل هاي مطرح شده تا كنون به بيان رفتار هذلولي خاك به صورت اشباع يا غير اشباع در فضاي دو بعدي وبه صورت تغييرات صفحه اي بيان شده است.در اين پژوهش علاوه بر مطالعه رفتار سه بعدي خاك و تغييرات حجمي خاك هاي غير اشباع جهتبيان مدل هذلولي سه بعدي، تابعهاي مقاومت برشي-درصد رطوبت،تغييرات حجمي-درصد رطوبت-تغييرات تنش همه جانبه، تغييرات حجمي-درصد رطوبت-تغييرات تنش انحرافي،فشار آب حفره اي-تغييرات تنش همه جانبه،جهت تخمين رفتارسخت شوندگي كرنشي خاك غير اشباع توسط مدل هذلولي سه بعدي مورد بررسي قرار مي گيرد.

كلمات كليدي:

خاك هاي غير اشباع . مدل هذلولي . رفتار سخت شوندگي كرنشي

پنجمین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک (1395)

ارائه یک رابطه جدید براي پیش بینی رفتار حجمی خاك هاي غیراشباع در حالت بحرانی

خلاصه
خاكهاي غیراشباع حدود 40 درصد سطح زمین را در برگرفته و در بسیاري از پروژه هاي مهندسی ژئوتکنیک با آن ها برخورد می-شود. پارامتري که منجر به تغییر رفتار این خاك ها نسبت به حالت اشباع میگردد، پدیده مکش است. یکی از جنبه هاي اساسی رفتارخاك تحت تأثیر مکش، وضعیت حالت بحرانی است. مطالعات پیشین نشان داده است خط حالت بحرانی در فضاي تنش هاي مؤثر مستقل ازمکش و در فضاي حجم-تنش مؤثر وابسته به مکش و تغییرات آن خواهد بود. در این مطالعه، رابطه جدیدي براي تأثیر مکش بر خط حالت بحرانیدر فضاي حجم-تنش ارائه شده است. مقایسه نتایج رابطه جدید و روابط موجود نشان داد که دقت رابطه جدید در پیش بینی خط حالت بحرانی بیشتر از سایر روابط ارائه شده است؛ بنابراین می تواند به عنوان یک رابطه جایگزین در بررسی حالت بحرانی خاك غیراشباع به کار رود.

کلمات کلیدي:

غیراشباع . حالت بحرانی . مکش . رفتار حجمی . تنش مؤثر

پنجمین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک (1395)

ارزيابي ظرفيت باربري نهايي شمعهاي مدفون در خاكهاي رسي نرم در اثر تغييرات سطح آب زيرزميني به كمك مدلسازي سه بعدي

خلاصه
تغيير زياد مشخصههاي مكانيكي خاكهاي رسي در اثر تغيير رطوبت، آنها را به يكي از مستعدترين خاكها براي استفاده از شمعها تبديل كرده است. هدف از اين مطالعه، ارزيابي اثر تغييرات سطح آب زيرزميني بر ظرفيت باربري نهايي شمعهاي درجا ريز بتني با قطرهاي متفاوت در خاك رسي نرم است. در اين مقاله، با توجه به زمانبر بودن و هزينههاي بالاي آزمايشهاي استاتيكي و ديناميكي روي شمعها، از مدلسازي عددي به جهت پيشبيني رفتار شمع تحت اثر بار افقي استفاده شده است. با بهرهگيري از مدلهاي PLAXIS 3D( كمك نرمافزار اجزاء محدود ( 2015 و توزيع لنگرخمشي در شمعها، مورد بررسي قرارگرفته و p-y بهدستآمده، تأثير تغيير در سطح آب زيرزميني در خاك رسي نرم بر روي منحني درنهايت با يكديگر مقايسه ميشوند. نتايج بدست آمده نشان ميدهد كه تك شمعهاي با قطر كوچكتر، كاهش محسوستري در ظرفيت باربري نهايي خود در اثر بالا آمدن سطح آب زيرزميني دارند.

كلمات كليدي:

شمع . روش اجزاء محدود . رس . پلكسيس سه بعدي . ظرفيت باربري 

پنجمین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک (1395)

بررسي اثر حداقل اندازهي ذرّات بر روي رفتار مكانيكي خاكهاي دانهاي با استفاده از روش اجزاي مجزا (DEM)  

خلاصه
رفتار خاكهاي دانهاي تميز با دانهبندي يكنواخت به طور گستردهاي در ادبيّات فنّي گذشته مورد بررسي قرارگرفتهاند. اين در حالي است كه تغييردر خصوصيات دانه بندي باعث مي شود كه اين گونه مصالح خصوصيات رفتاري متفاوتي داشته باشند. به طور مثال در يك خاك دانهاي با دانهبنديمشخص با تغيير حداقل اندازهي ذرّات و ثابت نگاه داشتن حداكثر اندازه ذرّات آن، رفتار مخلوط خاك حاصل به كلّي تغيير ميكند. جهت بررسيعلاوه بر آزمون هاي آزمايشگاهي بهره (DEM) اثر دانه بندي بر ويژگي هاي مكانيكي خاك هاي دانه اي مي توان از روش عددي اجزاي مجزاجست. در پژوهش پيش رو، با كمك اين روش، به بررسي اثر دانهبندي بر روي رفتار مكانيكي مجموعهي خاك پرداخته شده است. براي اين منطور ميليمتر متغيّر مي / 0 تا 1 / چهار نمونه خاك دانهاي كه همگي داراي حداكثر اندازهي ذرات سه ميليمتر بوده و حداقل اندازه ذرات آن ها از 3باشد، ايجاد شده است. اين نمونه ها تحت آزمون دومحوري در فشار همهجانبه 50 تا 200 كيلوپاسكال، قرار گرفتهاند. مشاهده مي شود كه با افزايشحداقل اندازه ذرّات تا يك حد مشخص، مقاومت برشي و اتساع مجموعه خاك افزايش مي يابد. اين در حالي است كه قبل از اين حد ذرّات ريزترخاك به طور كامل در فضاي بين محتواي درشت دانه قرار گرفته و تاثيري در ساختار باربر خاك نداشته و ميتوانند جزئي از تخلخل خاك محسوب گردند. همچنين بعد از اين حد، ذرّات ريزتر خاك باعث جدايي ميان محتواي درشت دانه گرديده و باعث ناپايداري ساختار باربر خاك ميگردند.

كلمات كليدي:

روش اجزاي مجزا . خاك دانهاي . منحني دانه بندي خاك . فشار همهجانبه . مقامت برشي . اتساع

پنجمین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک (1395)

بررسي اثر شكل مقطع تونل بر ميزان نشست سطح زمين (مطالعه موردي تونل مترو اصفهان)

خلاصه
تونلهاي حمل و نقل زيرزميني، ضمن كاهش بار ترافيكي شهرها، نقش تعيين كنندهاي در تسريع و تسهيل حمل و نقل درون شهري بر عهدهدارند. به علت حساسيت فوقالعاده اين سازهها، انتخاب نوع مناسب و مدلسازي و طراحي آنها از اهميت بسزايي برخوردار است. از جمله مواردبسيار مهم در احداث تونل متروها، انتخاب شكل دهانه مناسب براي تونل است، به گونهاي كه بتواند مقاومت كافي را در برابر تنشهاي واردهاز خود نشان داده و تغييرمكانها و كرنش برشي مجاز را پاسخگو باشد. براي اين منظور، ميتوان از روشهاي تجربي و نيز مدلسازي نرمافزارهايالمان محدود و يا تفاضل محدود جهت تحليل و طراحي تونلها و سيستمهاي نگهدارنده استفاده نمود. هدف اصلي در اين پژوهش بررسي تأثيرجهت مدلسازي تونل (مطالعه موردي: تونل FLAC2D هندسه تونل بر اندازه نشست سطح زمين است. در اين راستا از نرمافزار تفاضل محدودمترو اصفهان) استفاد شده است. در اين مقاله، در ابتدا به مدلسازي تونل مترو اصفهان پرداخته شده است. سپس جهت اعتبار بخشي به نتايج، نشستبه دست آمده از نرمافزار در اثر احداث تونل در سه نقطه در بالاي تونل جنوبي با نتايج ابزار دقيق مقايسه شده و پس از صحت سنجي نتايج، اثردايرهاي، نعل اسبي و دوقوسي شكل بودن مقطع تونل مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به نتايج به دست آمده مشاهده شد كه، حداكثر نشست در حالت تونل نعلي شكل و حداقل نشست در حالت تونل دوقوسي ايجاد ميشود.

كلمات كليدي:

نشست . تونل . شكل مقطع . ابزاردقيق

پنجمین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک (1395)

بررسي تأثير پارامتر ضريب ضخامت مجازي بر مدلسازي اندركنش خاك-شالودهي سطحي در نرم افزار PLAXIS    

خلاصه
به حل مسائل پيچيده ژئوتكنيكي ميپردازند. در PLAXIS امروزه محققان زيادي با استفاده از نرم افزارهاي تحليل عددي از جمله Interface  با مدلسازي المان حد واسط يا PLAXIS نظر گرفتن اندركنش بين خاك و سازه از جمله اموري است كه در نرم افزارصورت ميگيرد. تعيين رابطه بار- نشست در شالودههاي سطحي، يكي از موضوعات مهم و مورد توجه محققين مختلف در علم ) ژئوتكنيك ميباشد. يكي از پارامترهاي مؤثر در هنگام مدلسازي المان حد واسط، مقدار ضريب ضخامت مجازيميباشد. به نظر ميرسد، تغيير در اين پارامتر ميتواند در مقادير مختلف تنشهاي وارده، باعث تغيير در مقدار (Thickness Factorظرفيت باربري محاسبه شده از طريق نرم افزار شود. در اين تحقيق، ميزان تأثير اين پارامتر بر نمودار بار- نشست در يك شالودهيبررسي شده است. نتايج نشان ميدهد اين ضريب اثر قابل توجهي بر اندركنش PLAXIS 2D سطحي نواري با استفاده از نرم افزا يا 1 براي اين ضريب ميتواند در حدود 50 درصد در / بين خاك و شالودهي سطحي دارد بهنحوي كه در نظر گرفتن مقدار 01 نتيجه نهايي تغيير ايجاد كند.

كلمات كليدي:

مدلسازي عددي . اندركنش خاك-شالوده سطحي . ضريب ضخامت مجازي.

پنجمین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک (1395)

تعيين منحني مشخصه تنش مكشي براي يك نوع ماسه غيراشباع

خلاصه
در اين مقاله نتايج يك دستگاه توسعه يافته براي انجام آزمايشهاي برش سه محوري با قابليت كنترل مكش و با هدف تعيين يك رابطه رفتاري بينبراي يك نوع ماسه غيراشباع، ارائه گرديده است. تنش مكشي يك تنش ماكروسكوپيك بوده و تأثير (SSCC) تنش مكشي و مكش ماتريسينيروهاي موئينگي، واندروالسي، سيمانتاسيون و نيروهاي دافعه دوگانه را وارد تعريف تنش مؤثر براي خاكهاي غيراشباع ميكند. نتايج آزمايشهايبرش سهمحوري نشان داد كه پوش گسيختگي مقاومت برشي براي ماسه غيراشباع دوخطي بوده و خصوصاً در تنشهاي همه جانبه با مقادير كمبراي ماسه در نظر (SSCC) پوش گسيختگي روندي متفاوت با پوش گسيختگي موهر -كولمب بهخود ميگيرد، كه اين مشاهده بايد در نحوه تعيينمورد استفاده قرار گرفت. نتايج نشان داد (SSCC) گرفته شود. دادههاي حاصل از آزمايش برش سهمحوري تحت تنشهاي مختلف براي محاسبهاز داده هاي برش يك مسير تنش بحراتي يكتا براي نمونه ها بدست ميآيد. نتايج همچنين نشان دادكه تنش مكشي بر حسب (SSCC) كه با تعيينتنش ماتريسي براي ماسه يك روند افزايشي و سپس كاهشي دارد. در انتها نتايج تعيين منحني مشخصه تنش مكشي با استفاده از دادههاي آزمايشگاهي بدست آمده و نيز محاسبه شده با استفاده از روابط موجود در ادبيات فني جهت مقايسه آورده شدهاند.

كلمات كليدي:

تنش مكشي . آزمايش برش سهمحوري . پمپ جريان . ماسه غيراشباع . مكش ساختاري

پنجمین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک (1395)

بررسي رفتار بتن پلاستيك در آزمايش سه محوري با استفاده از يك مدل الاستوپلاستيك

خلاصه
بتن پلاستيك مصالحي با شكل پذيري نسبتا زياد مي باشد كه براي آن مدل رفتاري مناسبي كه بتواند رفتار تنش-كرنش و كرنش حجمي-محوري مصالحبتن پلاستيك را پيش بيني نمايد به كار گرفته نشده است. در اين مطالعه با استفاده از نتايج آزمون هاي سه محوري زهكشي شده بر روي مصالح بتنپلاستيك ديوار آب بند سد سومبار، رفتار مصالح با يك مدل الاستو-پلاستيك بر پايه زاويه اصطكاك و اتساع بسيج شده در نرم افزار تفاضل محدودشبيه سازي شده است. نتايج بيانگر آن است كه تابع پيشنهاد شده براي زاويه اصطكاك بسيج شده مصالح ژئوتكنيكي، با دقت مناسبي تغييرات ،FLACتنش در برابر كرنش را پيش بيني مي نمايد اما تابع پيشنهاد شده ژئوتكنيكي براي زاويه اتساع بسيج شده (سطح پتانسيل مدل)، توانايي پيش بيني تغييراتحجمي مصالح بتن پلاستيك را با دقت و صحت كافي ندارد. بنابراين اصلاحاتي بر روي سطح پتانسيل مدل انجام شده است. نتايج حاصل از مدل اصلاح شده، سازگاري نسبتا مناسبي را با داده هاي آزمايشگاهي در زمينه كرنش هاي محوري و حجمي نشان مي دهد.

كلمات كليدي:

مدل رفتاري الاستو-پلاستيك . بتن پلاستيك . آزمايش سه محوري . سد سومبار

پنجمین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک (1395)

بررسي رفتار لرزه اي سدهاي سنگريزه اي با رويه بتني بر روي پي آبرفتي

خلاصه
يكي از بهترين انواع سدهاي خاكي و سنگريزه اي، سدهاي سنگريزه اي با رويه بتني مي باشد كه از دهه 70 ميلادي در دنياگسترش روزافزوني داشته است. در كشور ما نيز طرح و اجراي اين نوع سدها در حال گسترش است. با توجه به استعدادلرزه خيزي بالا در اكثر مناطق كشور، ضرورت مطالعه رفتار سدهاي خاكي و سنگريزه اي تحت بارگذاري زلزله مهم به نظرمي آيد. رفتار دال رويه يكي از نگراني هاي موجود در بررسي رفتار سد سنگريزه اي بارويه بتني به هنگام زلزله،خصوصا زلزله هاي شديد مي باشد. امكان وقوع ترك خوردگي و شكست در دال رويه در اين نوع سد تحت زلزله هايشديد وجود دارد كه مي تواند موجب نشت آب مخزن به بدنه سد و به خطر افتادن پايداري سد گردد. ضمنا در اين نوعسدها عموما آبرفت برداشت مي گردد كه با توجه به بار مالي زياد برداشتن آبرفت و طولاني شدن شدن زمان اجرا ، بررسيامكان ساخت اين سدها بر بستر آبرفتي امري ضروري است. در اين مقاله با انجام تحليل هاي ديناميكي دوبعدي با استفادهرفتار سد پيرتقي بر روي پي آبرفتي متراكم به ضخامت 30 متر به هنگام زلزله هاي PLAXIS از نرم افزار اجزاء محدود، 8.6شديد مورد بررسي قرار مي گيرد و تأثير پارامترهايي مانند سختي مصالح و مشخصات تحريك ورودي در اين مقاله بررسي شده است. در اين مدلسازي پارامترهاي مصالح سنگريز، با استفاده از مدل الاستوپلاستيك سخت شونده ديناميكيتعيين گرديده و دال رويه به صورت الاستيك فرض شده است. بررسي ها نشان مي دهد احتمال ترك خوردگي ،Smallوجود داشته ولي درصورتيكه نواحي انتقالي بطور مناسب طراحي و اجرا گردد، اين (MCL) دال رويه در سطح زلزله بالا نشت منجر به تخريب سد نخواهد گرديد.

كلمات كليدي:

سد سنگريزه اي با رويه بتني . مدل الاستو-پلاستيك سخت شونده . آناليز ديناميكي . بستر آبرفتي

پنجمین همایش بین المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک (1395)