دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 12 1 2026 05 22 Experimental evaluation of Mode I fracture toughness and fracture energy of hot mix asphalt modified with steel slag powder using the ENDB specimen at low and intermediate temperatures ارزیابی تجربی چقرمگی شکست مود I و انرژی شکست مخلوط آسفالت گرم حاوی پودر سرباره فولادی با استفاده از نمونه ENDB در دماهای پایین و میانی 10599 10.22075/jtie.2026.40908.1758 FA سید میعاد صالحی گروه مدیریت و علم و فناوری،دانشکده مدیریت، اقتصاد و مهندسی پیشرفت دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران محمد رضا محمد علیها دانشیار، دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، Journal Article 2026 04 16 Steel slag, as one of the most favorable recycled industrial by-products, is widely used in green asphalt mixtures as a sustainable alternative to a portion of natural mineral aggregates. In this study, the effect of adding steel slag powder as a filler on Mode I fracture toughness of Hot Mix Asphalt (HMA) was investigated. circular bending specimens with a straight-through notch (ENDB) were utilized to perform the fracture tests. Different HMA mixtures containing 0%, 3%, and 5% steel slag powder by weight of total filler were prepared using the Superpave Gyratory Compactor at a target air void content of 7%. Mode I fracture experiments were conducted under symmetric loading at an intermediate temperature of +25°C and a low temperature of −12°C. Two key fracture parameters, fracture energy and fracture toughness, were calculated and analyzed to evaluate the cracking resistance of the asphalt mixtures. The results indicated that the addition of steel slag powder and the increase in its percentage significantly improved both fracture toughness and fracture energy at both test temperatures. The highest values of fracture energy and fracture toughness were observed in the mixture containing 5% steel slag powder. Furthermore, increasing the test temperature resulted in a decrease in fracture toughness and an increase in fracture energy. سرباره فولادی به‌عنوان یکی از مطلوب‌ترین مواد زائد صنعتی بازیافتی، به‌طور گسترده در مخلوط‌های آسفالتی سبز به‌عنوان جایگزین پایدار بخشی از سنگدانه‌های معدنی طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش، تأثیر افزودن پودر سرباره فولادی به‌عنوان ماده پرکننده بر چقرمگی شکست مود I مخلوط آسفالتی گرم (HMA) مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام آزمایش‌ها از نمونه‌های خمشی ‌دایره‌ای با ترک مستقیم (ENDB) استفاده شد. مخلوط‌های مختلف HMA حاوی ۰، ۳ و ۵ درصد وزنی پودر سرباره فولادی (نسبت به کل پرکننده) با استفاده از دستگاه تراکم ژیراتوری سوپریو و با درصد فضای خالی هدف ۷٪ ساخته شدند. آزمایش‌های چقرمگی شکست مود I تحت بارگذاری متقارن در دمای متوسط 25+ درجه سانتی گراد و دمای پایین 12- درجه سانتی گراد انجام گردید. دو پارامتر کلیدی شکست یعنی انرژی شکست و چقرمگی شکست محاسبه و تحلیل شدند تا مقاومت ترک‌خوردگی مخلوط‌های آسفالتی ارزیابی شود. نتایج نشان داد که افزودن پودر سرباره فولادی و افزایش درصد آن، باعث بهبود قابل توجه هر دو پارامتر چقرمگی شکست و انرژی شکست در هر دو دمای آزمون می‌شود. بیشترین مقادیر انرژی شکست و چقرمگی شکست مربوط به مخلوط آسفالتی حاوی ۵ درصد پودر سرباره فولادی بود. همچنین، افزایش دمای آزمون منجر به کاهش چقرمگی شکست و افزایش انرژی شکست گردید.

دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 12 1 2026 05 22 Laboratory evaluation of the effect of macrosynthetic fibers on the performance of concrete pavement containing recycled aggregate and fly ash ارزیابی آزمایشگاهی تاثیر الیاف ماکروسنتتیک بر عملکرد روسازی بتنی حاوی سنگدانه بازیافتی و خاکستر بادی 10600 10.22075/jtie.2026.40890.1757 FA حامد محمدی دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران حامد عنایتی استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران رضوان باباگلی استادیار، دانشگاه علم و فناوری مازندران Journal Article 2026 04 13 The increasing use of concrete in concrete pavements is accompanied by serious environmental, economic and technical challenges. The high consumption of Portland cement and natural aggregates leads to the destruction of natural resources, greenhouse gas emissions and waste management problems caused by construction waste. The use of recycled concrete aggregates (RCA)1 as a partial replacement for natural aggregates is considered a sustainable solution, but due to high water absorption (5-10% higher than natural aggregate), higher porosity and weak interfacial transition zone (ITZ)2, it reduces the compressive strength of concrete by 10-20% and weakens its durability against environmental factors. The present study investigated the effect of simultaneous use of recycled concrete aggregates (with 25 and 50 percent replacement levels), Class F fly ash as a cement supplement (with 25 and 50 percent levels), and polypropylene macrosynthetic fibers (with 0.4 and 0.6 percent volume percentages) on the mechanical properties and durability of pavement concrete. Ten mix designs including a control sample were designed and manufactured. Fresh concrete slump tests, compressive strength at 7 and 28 days, tensile strength, elastic modulus, and water absorption were performed on cubic and cylindrical samples. The results showed that RCA replacement alone reduced compressive strength and increased water absorption, but the simultaneous addition of fly ash and macrosynthetic fibers significantly compensated for this performance loss. The optimal design combination (T8) (25 percent RCA + 25 percent fly ash + 0.4 percent macrosynthetic fibers) provided the best results; So that the 28-day compressive strength reached 31.48 MPa (8.5% higher than the control sample), tensile strength reached 2.81 MPa, and water absorption reached 1.41%. This combination, by creating a synergistic effect in improving the microstructure of the cement paste, strengthening the interfacial transition zone, and reducing porosity, provides a sustainable, economical, and resistant pavement concrete suitable for Iran's climatic افزایش روزافزون مصرف بتن در روسازی‌های بتنی با چالش‌های جدی زیست‌محیطی، اقتصادی و فنی همراه است. استفاده از سنگدانه‌های بازیافتی بتن ۱(RCA) به عنوان جایگزین بخشی از سنگدانه‌های طبیعی، راهکاری پایدار محسوب می‌شود، اما به دلیل جذب آب بالا (۵ تا ۱۰ درصد بیشتر از سنگدانه طبیعی)، تخلخل بیشتر و ضعف ناحیه انتقال بین‌مرزی (ITZ)۲ ، مقاومت فشاری بتن را ۱۰ تا ۲۰ درصد کاهش می‌دهد و دوام آن را در برابر عوامل محیطی تضعیف می‌کند. پژوهش حاضر به بررسی اثر هم‌زمان استفاده از سنگدانه‌های بازیافتی بتن (با سطوح جایگزینی ۲۵ و ۵۰ درصد)، خاکستر بادی کلاس F به عنوان مکمل سیمان (با سطوح ۲۵ و ۵۰ درصد) و الیاف ماکروسنتتیک پلی‌پروپیلنی (با درصدهای حجمی ۰٫۴ و ۰٫۶ درصد) بر خواص مکانیکی و دوام بتن روسازی پرداخته است. ده طرح اختلاط شامل نمونه شاهد طراحی و ساخته شد. آزمایش‌های اسلامپ بتن تازه، مقاومت فشاری در سنین ۷ و ۲۸ روز، مقاومت کششی ، مدول الاستیسیته و جذب آب بر روی نمونه‌های مکعبی و استوانه‌ای انجام گرفت. نتایج نشان داد که جایگزینی RCA به تنهایی باعث کاهش مقاومت فشاری و افزایش جذب آب می‌شود، اما افزودن هم‌زمان خاکستر بادی و الیاف ماکروسنتتیک این افت عملکرد را به طور قابل توجهی جبران می‌نماید. ترکیب بهینه طرح (T8)۲۵ درصد +RCA ۲۵ درصد خاکستر بادی + ۰٫۴ درصد الیاف ماکروسنتتیک) بهترین نتایج را ارائه داد؛ به طوری که مقاومت فشاری ۲۸ روزه به ۳۱٫۴۸ مگاپاسکال (۸٫۵ درصد بیشتر از نمونه شاهد)، مقاومت کششی به ۲٫۸۱ مگاپاسکال و جذب آب به ۱٫۴۱ درصد رسید. این ترکیب با ایجاد اثر هم‌افزایی در بهبود ریزساختار خمیر سیمان، تقویت ناحیه انتقال بین‌مرزی و کاهش تخلخل، بتن روسازی پایدار، اقتصادی و مقاوم مناسبی برای شرایط اقلیمی و بارگذاری ترافیکی ایران فراهم می‌آورد.

دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 12 1 2026 05 22 Effect of Runoff Acidity on the Adhesion between Bitumen and Aggregates and the Mechanical Durability of Hot Mix Asphalt تأثیر اسیدیته رواناب بر چسبندگی قیر و سنگدانه و دوام مکانیکی مخلوط آسفالتی گرم 10005 10.22075/jtie.2025.38760.1735 FA حسین بهرامی دانشجوی دکتری، گروه مهندسی راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران غلامعلی شفابخش دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران مهدی اکبری استادیار، گروه مهندسی راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، ایران 0000-0002-9359-5095 Journal Article 2025 08 21 Hot Mix Asphalt (HMA), although widely used in pavement construction due to its favorable mechanical properties, is highly affected by environmental and chemical conditions of surface runoff. The aim of this study is to investigate the effect of runoff pH variations (4, 7, and 9) on the adhesion between bitumen and aggregates and the mechanical failure parameters of asphalt mixtures. To this end, a series of laboratory tests, including Indirect Tensile Strength and moisture sensitivity (ITS/TSR), Semi-Circular Bending (SCB) at low temperature, Indirect Tensile Fatigue Test (ITFT), and contact angle measurements for Surface Free Energy (SFE) analysis were performed. The results indicated that acidification of the environment (pH = 4) significantly increased the contact angle and reduced the total surface free energy of bitumen from about 46.14 to 52.12 (ergs/cm²), reflecting a decline in wettability and adhesion. TSR values decreased markedly under acidic conditions, while a relative improvement was observed in alkaline conditions. In addition, the Indirect Tensile Strength and SCB indices (peak load and fracture energy) were considerably reduced in the acidic environment; for example, the maximum load of the samples dropped by more than 20% compared to the neutral condition. Fatigue tests showed that fatigue life decreased sharply in acidic conditions, whereas alkaline conditions provided a relative improvement compared to neutral conditions, although still lower than that of the dry state. Overall, the findings demonstrate that acidic runoff has the most detrimental effect on the adhesion and mechanical durability of HMA, while alkaline conditions may partially compensate for moisture-induced damage. These results highlight the importance of considering environmental chemical conditions in the design and maintenance of pavements, particularly in urban and industrial areas with a high probability of acidic runoff مخلوط‌های آسفالتی گرم (HMA) اگرچه به‌دلیل خواص مکانیکی مطلوب به‌طور گسترده در روسازی‌های راه به‌کار می‌روند، اما عملکرد آن‌ها به‌شدت تحت‌تأثیر شرایط محیطی و شیمیایی رواناب‌های سطحی قرار می‌گیرد. هدف این پژوهش بررسی اثر تغییرات pH رواناب (4، 7 و 9) بر چسبندگی قیر و سنگدانه و پارامترهای شکست مکانیکی مخلوط آسفالتی است. بدین منظور، مجموعه‌ای از آزمون‌های آزمایشگاهی شامل کشش غیرمستقیم و حساسیت رطوبتی (ITS/TSR)، خمش نیم‌دایره (SCB) در دمای پایین، خستگی کششی غیرمستقیم (ITFT) و اندازه‌گیری زاویه تماس برای تحلیل انرژی آزاد سطحی (SFE) انجام شد. نتایج نشان داد که اسیدی‌شدن محیط (pH=4) موجب افزایش قابل‌توجه زاویه تماس و کاهش انرژی آزاد سطحی کل قیر از حدود 46/14 به 52/12 (ergs/cm²) گردید که بیانگر کاهش قابلیت ترشوندگی و چسبندگی است. مقادیر TSR در شرایط اسیدی افت چشمگیری داشت، درحالی‌که در محیط قلیایی بهبود نسبی مشاهده شد. همچنین، مقاومت کششی غیرمستقیم و شاخص‌های SCB (بار حداکثر و انرژی شکست) در محیط اسیدی به‌طور محسوس کاهش یافتند؛ به‌طور مثال بار حداکثر نمونه‌ها نسبت به حالت خنثی بیش از 20% افت کرد. آزمون‌های خستگی نشان داد که عمر خستگی در محیط اسیدی به‌شدت کاهش یافته، در حالی‌که در محیط قلیایی نسبت به شرایط خنثی بهبود نسبی داشت، هرچند همچنان کمتر از حالت خشک بود. به‌طور کلی، نتایج بیانگر آن است که رواناب‌های اسیدی بیشترین اثر منفی را بر چسبندگی و دوام مکانیکی HMA دارند، در حالی که شرایط قلیایی می‌تواند بخشی از افت ناشی از رطوبت را جبران کند. این یافته‌ها اهمیت در نظر گرفتن شرایط شیمیایی محیطی در طراحی و نگه‌داری روسازی‌ها، به‌ویژه در مناطق شهری و صنعتی با احتمال بالای رواناب‌های اسیدی، را نشان می‌دهد.

دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 12 1 2026 05 22 Evaluation of the Fracture Performance of Basalt Fiber-Reinforced Asphalt Mixtures Based on the Semi-Circular Bending Test ارزیابی عملکرد شکست مخلوط‌های آسفالتی مسلح شده با الیاف بازالت بر پایه آزمون خمش نیم دایره‌ای 10585 10.22075/jtie.2026.40599.1754 FA علیرضا مطیع گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران. یوسف ساجد گروه مهندسی عمران، واحد اردبیل، دانشگاه آزاد اسلامی، اردبیل، ایران. رضا صالح اهری گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران. Journal Article 2026 02 14 Cracking is one of the main failure mechanisms in asphalt pavements, leading to reduced service life and increased maintenance costs. The objective of this research is to comprehensively evaluate the fracture behavior of basalt fiber-reinforced asphalt mixtures using the Semi-Circular Bending (SCB) test. The main innovation of this study lies in the simultaneous analysis of fracture mechanics parameters in different modes and the determination of the optimal range of basalt fiber content to improve fracture behavior. Asphalt samples with different percentages of basalt fibers (0.2, 0.3, 0.4, and 0.5% by weight) were prepared, and key fracture parameters including critical load (Pcr), fracture energy (Gf), fracture toughness (KIC), and Crack Resistance Index (CRI) were analyzed at low temperatures (-10 and 0°C) and intermediate temperature (10°C). The results showed that basalt fibers, by creating a reinforcing network in the mixture, prolong the crack propagation path and increase energy absorption capacity. At low temperatures, the most positive effect of fibers was observed in tensile mode (Mode I), while shear mode (Mode II) showed less sensitivity to increasing fiber content. Fracture energy and fracture toughness increased with increasing fiber content up to an optimal range (0.3-0.4%) and stabilized or slightly decreased beyond that. The CRI index at 10°C reflected the combined effect of critical load and fracture energy and showed a significant improvement with increasing fiber content. The results of analyzing different fracture modes indicated that basalt fibers play an effective role in reducing stress concentration and increasing the structural stability of asphalt mixtures. ترک‌خوردگی یکی از اصلی‌ترین مکانیزم‌های خرابی در روسازی‌های آسفالتی است که کاهش عمر سرویس‌دهی و افزایش هزینه‌های نگهداری را به دنبال دارد. هدف از این تحقیق، ارزیابی جامع رفتار شکست مخلوط‌های آسفالتی تقویت‌شده با الیاف بازالت با استفاده از آزمایش خمشی نیم‌دایره‌ای (SCB) است. نمونه‌های آسفالتی با درصدهای مختلف الیاف بازالت (0.2، 0.3، 0.4 و 0.5 درصد وزنی) تهیه شدند و پارامترهای کلیدی شکست شامل بار بحرانی (Pcr)، انرژی شکست (Gf)، چقرمگی شکست (KIC) و شاخص مقاومت در برابر ترک‌خوردگی (CRI) در دماهای پایین (-10 و 0 درجه سانتی‌گراد) و دمای متوسط (10 درجه سانتی‌گراد) مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که الیاف بازالت با ایجاد شبکه تقویتی در مخلوط، مسیر انتشار ترک را طولانی‌تر کرده و ظرفیت جذب انرژی را افزایش می‌دهد. در دماهای پایین، بیشترین اثر مثبت الیاف در مد کششی (Mode I) مشاهده شد، در حالی که مد برشی (Mode II) حساسیت کمتری به افزایش درصد الیاف داشت. انرژی شکست و چقرمگی شکست با افزایش درصد الیاف تا محدوده بهینه (0.3–0.4 درصد) افزایش یافت و فراتر از آن، تثبیت یا کاهش جزئی مشاهده شد. شاخص CRI در دمای 10 درجه سانتی‌گراد، اثر ترکیبی بار بحرانی و انرژی شکست را منعکس کرده و با افزایش درصد الیاف، بهبود محسوسی نشان داد. نتایج تحلیل مدهای مختلف شکست نشان داد که الیاف بازالت نقش مؤثری در کاهش تمرکز تنش و افزایش پایداری سازه‌ای مخلوط آسفالتی دارند.

دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 12 1 2026 05 22 Investigation and Comparison of the Mechanical Behavior of Marl Soil Stabilized with Xanthan Gum and Lime بررسی و مقایسه رفتار مکانیکی خاک مارن تثبیت‌شده با زانتان‌گام و آهک 10611 10.22075/jtie.2026.38019.1726 FA علیرضا قاسمی کارشناس ارشد مهندسی ژئوتکنیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران مریم مختاری دانشکده مهندسی عمران،پردیس فنی و مهندسی، دانشگاه یزد سارا سرفراز دانشجوی دکتری راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران. Journal Article 2025 06 08 Marl soils are problematic soils with widespread distribution in Iran and other parts of the world. These soils exhibit good bearing capacity and strength in dry conditions; however, their strength and bearing capacity significantly decrease in the presence of moisture, which emphasizes the necessity of stabilizing marl soil. In the present study, lime, as a traditional stabilizer, and xanthan gum, an eco-friendly biopolymer, were used for stabilizing marl soil. The mechanical behavior of marl soil stabilized with 3%, 4%, and 5% lime by dry soil weight, and xanthan gum at 0.5%, 1%, and 1.5% by dry soil weight, has been discussed and compared. These evaluations were conducted using compaction, unconfined compressive strength (UCS), direct shear, and California Bearing Ratio (CBR) tests. According to the results, increasing the lime content to 4% and xanthan gum to 1% led to a dry density increase of 1.12 and 1.14 times, respectively. The UCS test showed an increase of 4.33 times for lime and 7.66 times for xanthan gum. Additionally, the direct shear test revealed that the cohesion of soil increased by 1.44 times with 5% lime and by 2.52 times with 1.5% xanthan gum. Regarding the internal friction angle, a 1.33-fold increase was observed for 4% lime and approximately 1.5-fold for 1.5% xanthan gum. The CBR value increased by 2.11 times for 4% lime and 2.22 times for 1.5% xanthan gum. خاک‌های مارنی از دسته خاک‌های مسئله‌دار با پراکندگی زیاد در ایران و سایر نقاط جهان می‌باشند. این خاک‌ها در حالت خشک دارای ظرفیت باربری و مقاومت مناسبی می‌باشند؛ ولی در صورت وجود رطوبت، مقاومت و ظرفیت باربری آن‌ها به‌شدت کاهش می‌یابد که این موضوع لزوم تثبیت خاک مارن را افزایش می‌دهد. در تحقیق پیشرو برای تثبیت خاک مارن از آهک به‌عنوان یک تثبیت‌کننده سنتی و بیوپلیمر زانتان‌گام که یک تثبیت‌کننده دوستدار محیط‌زیست است، استفاده‌شده است. در این تحقیق رفتار مکانیکی خاک مارن تثبیت‌شده با درصدهای وزنی خاک خشک 3، 4 و 5 درصد آهک و زانتان‌گام با درصدهای وزنی خاک خشک 5/0، 1 و 5/1 وبرخی آزمایشات تا2 درصد موردبحث و مقایسه قرارگرفته است. این بررسی‌ها با استفاده از آزمایش‌های تراکم، مقاومت فشاری تک‌محوره، برش مستقیم و CBR صورت گرفته است. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده با افزایش میزان آهک تا 4 درصد دانسیته خشک ازg/cm3 1.68 به g/cm3 1.88 و برای 1 درصد زانتان‌گام به g/cm3 1.91برآورد شده است. میزان افزایش به‌دست‌آمده از آزمایش تک‌محوری برای آهک 33/4 برابر و زانتان‌گام 66/7 برابر است. هم‌چنین با انجام آزمایش برش مستقیم میزان چسبندگی برای 5 درصد آهک افزایش 44% درصدی نسبت به خاک مارن و برای 5/1 درصد زانتان‌گام این میزان 152% افزایش می‌یابد. در مورد زاویه اصطکاک داخلی برای 4 درصد آهک از 17.7به23.5 و برای 5/1 درصد زانتان‌گام به 26.37 افزایش یافته است. مقدار عدد CBR نیز برای 4 درصد آهک 111% و برای 5/1 درصد زانتان‌گام به 122% افزایش یافته است.

دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 12 1 2026 05 22 Investigation of the Mechanical and Microstructural Properties of Manhole Covers Produced Using Ultra‑High‑Performance Concrete (UHPC) Containing Fibers and Nanosilica بررسی خصوصیات مکانیکی و ریزساختاری درپوش‌های ‌بتنی‌ تولید‌شده با بتن فوق توانمند حاوی الیاف و نانوسیلیس 10675 10.22075/jtie.2026.41251.1765 FA صادق قوامی جمال دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران حسین کریمی مدیر فنی شرکت راد یاوران سروش (رادیس)، تهران، ایران. Journal Article 2026 05 17 In recent years, Ultra‑High‑Performance Concrete (UHPC) has gained considerable attention as a suitable material for producing precast components such as manhole covers, owing to its very high mechanical strength, excellent durability, and enhanced post‑cracking behavior. In this study, the effects of different types of fibers and nanosilica on the microstructure and mechanical performance of UHPC‑based concrete manhole covers are investigated. First, the performance of three types of fibers—steel, glass, and polypropylene—each at a volume fraction of 1%, was evaluated in UHPC to determine the most suitable fiber for concrete manhole cover applications. Compressive strength, load-bearing capacity, and freeze–thaw resistance tests were conducted on the specimens in accordance with the Iranian National Standard. The results showed that the incorporation of fibers improved the compressive strength and load‑bearing capacity of the covers, with steel fibers exhibiting the greatest enhancement, increasing the compressive strength by 19% to about 180 MPa and increasing load capacity from 6 tons to 12.5 tons. In the next stage, 1% nanosilica was added to the mixture containing steel fibers. The presence of nanosilica increased the compressive strength to about 200 MPa and the load‑bearing capacity to 14 tons. Specimens containing steel fibers and nanosilica exhibited a lower reduction in strength after freeze–thaw cycling. Microstructural analyses using Scanning Electron Microscopy (SEM) and X‑ray Diffraction (XRD) revealed that nanosilica, through nucleation effects, pozzolanic reactions, and filler action, reduced porosity, increased matrix density, and improved the interfacial transition zone (ITZ) between fibers and matrix. The findings indicate that the combined use of steel fibers and nanosilica in UHPC enhances mechanical properties and durability, providing a sustainable and economically viable solution for concrete manhole covers from a life-cycle perspective. در سال‌های اخیر، استفاده از بتن فوق‌ توانمند (UHPC) به دلیل مقاومت مکانیکی بسیار بالا، دوام مناسب و قابلیت بهبود رفتار پس از ترک به عنوان گزینه‌ای مناسب برای تولید قطعات پیش‌ساخته نظیر درپوش‌های منهول، مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، تأثیر انواع مختلف الیاف و نانوسیلیس بر ریزساختار و عملکرد مکانیکی درپوش‌های بتنی تولید شده با بتن فوق توانمند بررسی شده است. در گام نخست، عملکرد سه نوع الیاف شامل الیاف فولادی، شیشه‌ای و پلی‌پروپیلن با مقدار یک درصد حجمی در UHPC ارزیابی شد تا الیاف مناسب برای کاربرد در درپوش‌های بتنی تعیین گردد. آزمایش‌های مقاومت فشاری، تعیین ظرفیت باربری و تعیین مقاومت در برابر یخ‌زدگی-ذوب براساس استاندارد ملی ایران بر نمونه‌ها انجام شد. نتایج نشان داد که استفاده از الیاف موجب بهبود مقاومت فشاری و ظرفیت باربری درپوش‌ها می شود و در میان آن‌ها الیاف فولادی بیشترین تأثیر را دارد؛ به طوری که مقاومت فشاری با 19 درصد افزایش به 180 مگاپاسکال و ظرفیت باربری از 6 به 12.5 تُن رسید. در مرحله بعد، 1 درصد نانوسیلیس به مخلوط حاوی الیاف فولادی اضافه شد. حضور نانوسیلیس موجب افزایش مقاومت فشاری تا حدود 200 مگاپاسکال و افزایش ظرفیت باربری درپوش به 14 تُن گردید. نمونه‌های حاوی الیاف فولادی و نانوسیلیس، کاهش مقاومت کمتری پس از چرخه یخ‌زدگی–ذوب داشتند. بررسی‌های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) نشان داد که نانوسیلیس از طریق اثر هسته‌زایی، واکنش پوزولانی و نقش پُرکنندگی، موجب کاهش تخلخل، افزایش تراکم ماتریس سیمانی و بهبود ناحیه انتقال میان سطحی الیاف و ماتریس می‌شود. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که استفاده همزمان از الیاف فولادی و نانوسیلیس در بتن فوق‌توانمند، ضمن بهبود عملکرد مکانیکی و دوام، راهکاری پایدار و اقتصادی از دیدگاه هزینه چرخه عمر برای تولید درپوش‌های بتنی محسوب می‌شود.

دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 12 1 2026 05 22 A Numerical and Data-Driven Assessment of Modular Flowerbox Systems for EnhancingFlowerbox Systems on the Stability of Urban Trenches in Arid Climates ارزیابی عددی و داده‌محور اثر فلاورباکس‌های ماژولار بر پایداری ترانشه‌های شهری در اقلیم خشک 10590 10.22075/jtie.2026.39598.1743 FA مجتبی عامری گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود سید حامد موسوی نژاد دانش آموخته دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود Journal Article 2025 11 04 In this study, the performance of modular flowerbox systems as semi-structural and bio-sustainable stabilizing elements was evaluated for improving the geotechnical behavior and stability of urban trenches in arid climates. To this end, six representative urban trenches were selected and subjected to field monitoring. Geotechnical data including natural moisture content, wet density, Standard Penetration Test (SPT) results, internal friction angle, effective cohesion, and recorded settlements over a six-month period were collected and analyzed. Stability analysis was conducted using finite element modeling in PLAXIS. In addition, data-driven approaches including XGBoost, Random Forest, and Multilayer Perceptron (MLP) neural networks were employed to predict settlement and analyze soil behavior. Model input parameters were calibrated based on laboratory results and instrumentation data, and model performance was evaluated using 10-fold cross-validation. Numerical modeling results indicated that the installation of modular flowerboxes reduced surface settlement by 38% (from an average of 12.5 mm to 7.75 mm) and increased the factor of safety by 37% (from 1.15 to 1.57). Due to the shallow trench geometry, the influence of surface structural elements was clearly reflected in stress redistribution and displacement patterns. A reduction in horizontal stress ranging from 9 to 13 kPa, along with decreased lateral wall displacement, was also observed. In the data-driven analysis, the XGBoost algorithm achieved the highest predictive accuracy, with an RMSE of 1.87 mm and a coefficient of determination (R²) of 0.94, demonstrating strong agreement with field instrumentation data. The findings suggest that integrating bio-sustainable surface systems with numerical modeling and intelligent data-driven techniques provides an efficient, cost-effective, and reliable approach for enhancing the stability of urban trenches, particularly in sandy–silty soils of arid regions. در این پژوهش، کارایی فلاورباکس‌های ماژولار به‌عنوان سامانه‌های تثبیت‌کننده نیمه‌سازه‌ای و زیست‌پایدار در بهبود رفتار ژئوتکنیکی و پایداری ترانشه‌های شهری در اقلیم خشک مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، شش ترانشه شهری نمونه انتخاب و پایش میدانی انجام شد. داده‌های ژئوتکنیکی شامل رطوبت طبیعی، چگالی مرطوب، نتایج آزمایش نفوذ استاندارد (SPT)، زاویه اصطکاک داخلی، چسبندگی مؤثر و نشست‌های ثبت‌شده طی دوره شش‌ماهه گردآوری و تحلیل شد. تحلیل پایداری با بهره‌گیری از مدل‌سازی عددی به روش المان محدود در نرم‌افزار PLAXIS انجام گرفت. همچنین به‌منظور پیش‌بینی نشست و تحلیل رفتار خاک، از رویکردهای داده‌محور شامل الگوریتم‌های XGBoost، جنگل تصادفی و شبکه عصبی پرسپترون چندلایه استفاده شد. پارامترهای ورودی مدل‌ها بر اساس نتایج آزمایشگاهی و داده‌های ابزار دقیق کالیبره و اعتبار مدل‌ها با روش اعتبارسنجی متقاطع 10-fold ارزیابی گردید. نتایج مدل‌سازی عددی نشان داد نصب فلاورباکس‌های ماژولار موجب کاهش 38 درصدی نشست سطحی (از میانگین 12.5 به 7.75 میلی‌متر) و افزایش 37 درصدی ضریب اطمینان پایداری (از 1.15 به 1.57) شده است. با توجه به کم‌عمق بودن هندسه ترانشه‌ها، اثر سازه‌های سطحی به‌طور محسوسی در توزیع تنش و تغییرمکان نمایان گردید. همچنین کاهش تنش افقی در محدوده 9 تا 13 کیلوپاسکال و کاهش تغییرمکان جانبی دیواره ترانشه مشاهده شد. در بخش تحلیل داده‌محور، الگوریتم XGBoost با RMSE برابر 1.87 میلی‌متر و ضریب تعیین (R²) معادل 0.94 دقیق‌ترین عملکرد را در پیش‌بینی نشست نشان داد و بیشترین انطباق را با داده‌های واقعی ابزار دقیق ارائه کرد. نتایج پژوهش بیانگر آن است که ترکیب سازه‌های زیست‌پایدار سطحی با مدل‌سازی عددی و روش‌های هوشمند داده‌محور می‌تواند رویکردی کارآمد، کم‌هزینه و قابل‌اتکا برای ارتقای پایداری ترانشه‌های شهری، به‌ویژه در خاک‌های ماسه‌ریزه–سیلتی اقلیم‌های خشک، فراهم سازد.