ارزیابی تأثیر تزریق یون کلسیم بر مقاومت مکانیکی خاک های ریزدانه

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 2، دوره 4، شماره 3 - شماره پیاپی 15، آبان 1394، صفحه 25-38   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v4i3.40157

نویسندگان

رحیم کاظمی^* ؛ محمد هادی داودی

پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

چکیده

روش های مختلفی برای تثبیت توده های طبیعی نا پایدار وجود دارد. یکی از این روش ها افزایش پارامتر های مقاومتی خاک از طریق اصلاح کاتیونی و به روش افزودن محلول اشباع آهک تحت نیروی ثقل به خاک است. این تحقیق به ارزیابی تأثیر میزان یون کلسیم مصرف شده بر مقاومت تک محوری خاک رسی تثبیت شده با محلول اشباع آهک پرداخته است. 15 نمونه خاک با شرایط یکسان آماده شد و به مدت زمان مشابه تحت جریان محلول اشباع آهک قرار گرفت. سپس در دسته های سه تایی و در محفظه مخصوصی به لحاظ رطوبت و دما در دوره های زمانی3، 7، 28 و 60 روزه، نگهداری و سپس مورد آزمایش مقاومت فشاری تک محوری قرار گرفتند. سه نمونه فقط تحت جریان نفوذ آب قرار داده شد و از نتایج آن به عنوان نمونه شاهد استفاده گردید. با اندازه گیری میزان یون کلسیم موجود در نمونه، قبل و بعد از اصلاح، میزان یون کلسیم ترکیب شده، به دست آمد. حداقل یون کلسیم لازم برای افزایش قابل توجه مقاومت خاک، برای نمونه های دسته سه روزه و معادل 32 میلی گرم در لیتر با مقاومت نظیر 180 درصد به‌دست‌آمده است. حداکثر یون کلسیم جذب شده مربوط به نمونه های با دوره عمل آوری 28 روزه است که معادل 47 میلی گرم در لیتر و حداکثر مقاومت نظیر آن، معادل افزایش 436 درصد نسبت به نمونه شاهد به‌دست‌آمده است. حداکثر مصرف در دوره تزریق 28 روزه و عدم تغییر فاحش مصرف یون کلسیم بعدازآن، نشان دهنده آستانه میزان مؤثر یون کلسیم مورد نیاز برای دست یابی به حداکثر مقاومت است. همچنین نتیجه گیری شد که مؤثرترین مدت تزریق در فرآیند افزایش مقاومت خاک با محلول اشباع آهک، 28 روز است. همچنین مشاهده شد که نمونه های با زمان عمل آوری طولانی تر و میزان کلسیم دریافت شده بیشتر، رفتاری مشابه به رفتار سنگ از خود نشان دادند و کمترین میزان کرنش متناظر مقاومت فشاری، به میزان 2 درصد تغییر شکل نسبی، را در زمان گسیختگی از خود نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

مقاومت فشاری تک‌محوری؛ زمان نگهداشت؛ یون کلسیم؛ تثبیت خاک

مراجع

احدی عالی، وحید؛ 1386. "پایدار سازی توده‌های ناپایدار به روش افزودن محلول اشباع آهک". پایان نامه کارشناسی ارشد مکانیک خاک و پی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز. دانشکده فنی و مهندسی. ص 169.

اصغری کلجاهی، ابراهیم؛ 1381. "تأثیر سیمانی شدن بر مقاومت و تغییر شکل خاک‌های درشت دانه با نگرشی بر آبرفت‌های تهران". پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تربیت مدرس.

اسمعیلی، فرشید؛ فخاریان، کاظم؛ 1383." بررسی اثر شیرابه و آهک روی نفوذپذیری خاک رس موجود در محل دفن زباله‌های شهر تهران خاکچال کهریزک". اولین کنگره مهندسی عمران. دانشگاه صنعتی شریف. ص 1-9.

الوندکوهی، حمید؛ 1385. "افزایش مقاومت برشی خاک دریک توده طبیعی لغزشی با استفاده از چاهک‌های حاوی آب وآهک". پایان نامه کارشناسی ارشد مکانیک خاک و پی. دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز. دانشکده فنی و مهندسی.130ص.

داودی، محمد هادی؛ 1387." افزایش مقاومت برشی خاک توده‌های لغزنده به کمک محول اشباع آهک". مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی. 166 صص.

داودی، محمدهادی؛ فرید آستانه و حمید الوندکوهی؛ 1386."اثرات کوتاه‌مدت و میان مدت هیدرولیکی و زیست محیطی آب حاوی یون کلسیم بر محیط‌های متخلخل ریزدانه". پنجمین کنفرانس زمین شناسی مهندسی ومحیط زیست دانشگاه تربیت معلم.

داودی، محمد هادی، کدیور، امین؛ 1390." ارزیابی افزایش مقاومت مکانیکی خاک‌های ریز دانه در اثر وارد کردن یون کلسیم با استفاده از روش الکترو سینتیک". مجله انجمن زمین شناسی مهندسی ایران. جلد چهارم. شماره 1و 2صص47- 60.

فرزانه، اورنگ. مصدق، عهدیه؛ 1386. "بررسی آزمایشگاهی تثبیت خاک‌ بستر راه کرمان و زنگی‌آباد با استفاده از آهک". سومین کنگره ملی مهندسی عمران. تبریز. صص 1-7.

قابزلو، سیاوش؛ 1380. " بهبود خصوصیات مکانیکی خاک مارن با استفاده از پزولان و آهک". رساله کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس. دانشکده فنی مهندسی.

محمودآبادی، مجید؛ مظاهری، محمود رضا؛ 1391. "تأثیر برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی بر نفوذپذیری خاک در شرایط مزرعه ای". فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. سال دوم. شماره هشتم. تابستان 91. صص14-25.

Al-Mukhtar, M., Lasledj, A., & Alcover, J. F. (2010). Behavior and mineralogy changes in lime-treated expansive soil at 20 °C. Applied Clay Science, 50, 191–198.

Bell, F. G. (1996). Lime stabilization of clay minerals and soils. Engineering Geology, 42, 223-237.

Cuisinier, O., Borgne, T. L., Deneele, D., & Masrouri, F. (2011). Quantification of the effects of nitrates, phosphates and chlorides on soil stabilization with lime and cement. Engineering Geology, 117, 229–235.

Eades, J. L., & Grim, R. E. (1966). A quick test to determine lime requirements for soil stabilization. Highway Research Record, 139, 61–72.

Indraratna, B. (1996). Utilization of lime, slag and fly ash for improvement of a colluvial soil in New South Wales, Australia. Journal of Geotechnical and Geological Engineering, 14, 169-191.

Kazemi, R., & Davoodi, M. H. (2012). Investigation on the effect of curing time on uni-axial strength of clayey soils strengthened by saturated lime solution. World Applied Sciences Journal, 19(11), 1607-1612.

Khelifa, H., Ghrici, M., & Kenai, S. (2010). Effect of curing time on shear strength of cohesive soils stabilized with combination of lime and natural pozzolan. International Journal of Civil Engineering, 9(2), 90-96.

Pedarla, A., Chittoori, S., Puppala, A. J., Hoyos, L. R., & Saride, S. (2010). Influence of lime dosage on stabilization effectiveness of Montmorillonite dominant clays. In H. Mohamad, J. Hussein, B. Anderson, & M. William (Eds), Art of foundation engineering practice congress (pp. 767-776). United States: American Society of Civil Engineers.

Pui Ling, N. G. (2005). Determination of optimum concentration of lime solution for soil stabilization (Unpublished master’s thesis). Universiti Teknologi, Malaysia.

Sherwood, P. T. (1993). Soil stabilization with cement and lime. UK: Transport Research Laboratory.

Sivapullaiah, P. V., Sridharan, A., & Ramesh, H. N. (2000). Strength behavior of lime-treated soils in the presence of sulphate. Canadian Geotechnical Journal, 37, 1358–1367.