زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بررسی تأثیر نوع ریزدانه بر به‌سازی بیولوژیکی خاک ماسه‌ای

نویسندگان
دانشگاه قم، دانشکدۀ فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران
چکیده
در بسیاری از مناطق در سراسر جهان پیدایش روش‌های جدید و سازگار با محیط‌زیست برای به‌سازی خاک‌ها در حال افزایش است. استفاده ‌از سیمانتاسیون زیستی به‌وسیلۀ رسوب میکروبی کربنات‌کلسیم (MICP) برای بهبود خصوصیات مکانیکی خاک‌های ضعیف، روشی ‌است که از طریق هیدرولیز اوره به‌وسیلۀ باکتری حاوی آنزیم اوره‌آز و در حضور یون‌های کلسیم محلول منجر به ‌ترسیب ‌کربنات‌کلسیم بین دانه‌های خاک و درنتیجه اتصال بین آن‌ها می‌شود. در این پژوهش با به‌سازی خاک ماسه انزلی (با ریزدانه بسیار اندک و کم‌تر از یک درصد) و مخلوط‌های جداگانه آن با یک نوع خاک ریزدانه چسبنده و یک نوع خاک ریزدانه غیرچسبنده در درصد وزنی 30 به‌روش MICP و با استفاده از آزمایش برش مستقیم کوچک مقیاس (6×6) برای ارزیابی پارامترهای مقاومتی خاک، به بررسی تأثیر افزایش ریزدانه‌ها بر روند‌ به‌سازی خاک ماسه انزلی پرداختیم. متوسط تنش برشی حداکثر نمونه‌های به‌سازی‌شده حاصل از تنش‌های قائم 50، 100 و 150 کیلوپاسکال نشان می‌دهد که افزایش ریزدانه چسبنده سبب کاهش مقاومت برشی متوسط نمونه به‌سازی‌شده به‌میزان 9/11 درصد در مقایسه با ماسه انزلی شده ‌است، درحالی‌که با افزایش ریزدانه غیرچسبنده مقاومت برشی متوسط نمونه به‌سازی‌شده نسبت‌به ماسه انزلی 8/20 درصد افزایش یافته ‌است. در آنالیزهای SEM و EDX که از نمونه خاک ماسه انزلی در شرایط قبل و بعد از به‌سازی گرفته‌ شده است، وجود عناصر تشکیل‌دهندۀ رسوب کربنات‌کلسیم در نمونه به‌سازی‌شده تأیید شده و هم‌چنین توزیع مناسب آن در بین دانه‌های خاک مشاهده شده‌است
کلیدواژه‌ها

1. Van Paassen L. A., "Biogrout, ground improvement by microbial induced carbonate precipitation", PhD Thesis, Murdoch University (2009).## 2. Harkes M. P., et al., "Fixation and distribution of bacterial activity in sand to induce carbonate precipitation for ground reinforcement", Ecological Engineering, 36 (2) (2010) 112-117.## 3. Cheng L., Shahin M. A., Mujah D., "Influence of key environmental conditions on microbially induced cementation for soil stabilization", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 143 (1) (2016) 04016083 (1-11).## 4. Whiffin V. S., "Microbial CaCO3 precipitation for the production of biocement", PhD Thesis, Murdoch University) 2004(. ##5. Whiffin V. S., van Paassen L. A., Harkes M. P., "Microbial carbonate precipitation as a soil improvement technique", Geomicrobiology Journal, 24 (5) ( 2007) 417-423.## 6. DeJong J. T., Fritzges M. B., Nüsslein K., "Microbially induced cementation to control sand response to undrained shear", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 132 (11) (2006) 1381-1392. ##7. Al-Thawadi S., "High strength in-situ biocementation of soil by calcite precipitating locally isolated ureolytic bacteria", PhD Thesis, Murdoch University (2008).## 8. Van Paassen L., et al., "Scale up of BioGrout: a biological ground reinforcement method", in Proceedings of the 17th international conference on soil mechanics and geotechnical engineering, Lansdale IOS Press (2009).## 9. DeJong J. T., et al., "Bio-mediated soil improvement. Ecological Engineering, 36 (2) (2010) 197-210. ##10. Cheng L. Cord-Ruwisch R., "In situ soil cementation with ureolytic bacteria by surface percolation", Ecological Engineering, 42 (2012) 64-72.## 11. Tsukamoto M., et al., "Influence of relative density on microbial carbonate precipitation and mechanical properties of sand", in Proceedings of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris (2013).## 12. Cheng L., et al., "Soil stabilisation by Microbial-Induced Calcite Precipitation (MICP): Investigation into some physical and environmental aspects", in 7th International Congress on Environmental Geotechnics: iceg 2014 Engineers Australia (2014).## 13. Rowshanbakht K., et al., "Effect of injected bacterial suspension volume and relative density on carbonate precipitation resulting from microbial treatment", Ecological Engineering, 89 (2016) 49-55.## 14. سجادی م.، حبیب‌آگهی ق.، "بررسی امکان به‌سازی خاک متورم شونده به‌روش بیولوژیکی"، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد, دانشگاه شیراز (1392). ##15. گل‌محمدی س.، همکاران, "تأثیر دانه‌بندی ماسه بر روی مقاومت برشی نمونه‌های به‌سازی شده به‌روش میکروبیولوژیکی"، نهمین کنگرۀ ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد: مشهد، ایران (1395).## 16. محسن‌زاده آ.،و همکاران، "تأثیر رسوب میکروبی کلسیم کربنات بر پارامترهای مقاومت برشی خاک ماسه‌ای. پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز (1394).## 17. میرمحمدصادقی م. و همکاران، "ارزیابی عوامل مؤثر در به‌سازی زیستی خاک به‌روش تزریق باکتری در خاک های ماسه‌ای"و نشریۀ علوم آب و خاک، شماره77، (1395).## 18. ASTM D 422-63 (Reapproved), "Standard test method for particle-size analysis of soils", The American Society for Testing and Materials: West Conshohocken, PA 19428-2959, United States (2002).## 19. ASTM D 854-10, "Standard test methods for specific gravity of soil solids by water pycnometer", The American Society for Testing and Materials: West Conshohocken, PA 19428-2959, United States (2010).## 20. ASTM D 4254-00, "Standard test method for minimum index density and unit weight of soils and calculation of relative density", The American Society for Testing and Materials: West Conshohocken, PA 19428-2959, United States (2002).## 21. ASTM D 1557, "Standard Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort", The American Society for Testing and Materials: West Conshohocken, PA 19428-2959, United States (2012). ##22. ASTM D 4318-10e01, "Standard test method for liquid limit, plastic limit and plasticity index of soils", The American Society for Testing and Materials: West Conshohocken, PA 19428-2959, United States (2014).## 23. کاهانی م.، "رسوب‌گذاری زیستی کلسیم‌کربنات در خاک‌های ماسه‌ای و تأثیر آن بر افزایش مقاومت خاک. فصلنامه علمی محیط زیست، شمارۀ 52، (1391). ##24. Okwadha G. D., Li J., "Optimum conditions for microbial carbonate precipitation. Chemosphere, 81 (9) (2010) 1143-1148.## 25. ASTM D 3080, "Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions", The American Society for Testing and Materials: West Conshohocken, PA 19428-2959, United States (2006).## 26. Tegethoff F. W., Rohleder J., Kroker E., "Calcium carbonate: from the Cretaceous period into the 21st century", Springer Science & Business Media (2001).  ##