زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بررسی اثر و نحوۀ اختلاط نانورس بر شدت واگرایی روی نمونه‌هایی از خاک‌های لسی استان گلستان

نویسنده
دانشگاه گلستان، گروه زمین‌شناسی، گرگان
چکیده
از خاک­های لسی در سه منطقۀ شرق و شمال شرق استان گلستان نمونه­برداری شد و آزمایش پین­هول روی نمونه­های با وزن واحد حجم طبیعی (gn) و حداکثر (gdmax) انجام شد و میزان واگرایی آن تعیین شد. پیشنیۀ تحقیق، شواهد صحرایی و نتایج آزمایش­های آزمایشگاهی حکایت از واگرا بودن خاکِ مناطقِ نمونه­برداری دارد. نتایج نشان می­دهد، تراکم خاک باعث کاهش شدت واگرایی می‌شود و نرخ جریان را کم می‌کند، به‌طوری‌که نرخ جریان در نمونه مراوه­تپه به میزان 38 درصد، در نمونۀ چشمه­لی به‌میزان 13 درصد و در نمونه بق­قجه­بالا به‌میزان 43 درصد کاهش یافته است. تراکم نمی‌تواند واگرایی خاک را از بین ببرد. افزودن نانورس باعث کاهش شدت واگرایی خاک شده و در غالب موارد خاصیت واگرایی آن را از بین می‌برد. به‌منظور بررسی اثر نانورس روی شدت و کاهش خاصیت واگرایی خاک با نسبت­های 5/0، 1، 2، 3، 4 و 5 درصد وزنی نانورس مونت­موریونیت افزوده شد. میزان واگرایی نمونه­های دارای نانورس در دستگاه آزمون پین­هول اندازه­گیری شد. هم‌چنین روش اختلاط نانورس با خاک واگرا رفتارهای گوناگونی را در شدت واگرایی و کاهش آن نشان می­دهد. نانورس به چهار روش با خاک­های مناطق نمونه­برداری مخلوط شدند. در روش A ، با تهیۀ گل همگن از خاک و نانورس با هم‌زن برقی کاملاً مخلوط شدند. در روش B، اختلاط خاک لس با نانورس در رطوبت بهینه انجام شد. در روش C. اختلاط خاک لس با نانورس به‌صورت خمیر به‌وسیلۀ هم‌زن دستی انجام شد. در روش D. اختلاط خاک لس با نانورس به‌صورت خشکِ ارتعاشی به‌وسیلۀ لرزاننده الک دانه­بندی انجام شد. نتایج بررسی نشان داد که، نسبت وزنی یک درصد نانورس از نظر فنی و اقتصادی مناسب­ترین نسبت اختلاط است. با این نسبت وزنی، روش تهیه گل همگن با هم‌زن برقی (روش A) کم‌ترین نرخ جریان را به‌وجود می­آورد؛ به‌طوری‌که نرخ جریان از 3/1 میلی­لیتر در ثانیه در خاک خالص به 3/0 میلی­لیتر در ثانیه در خاک حاوی نانورس در هد 50 میلی­متر کاهش می­یابد. از این‌رو، می­توان گفت این روش مناسب­تر است ولی از لحاظ اجرایی کارایی ندارد و روش B مناسب­تر است. در روش B نرخ جریان از 3/1 به 55/0 میلی­لیتر در ثانیه در همین حد می­رسد.
کلیدواژه‌ها

1. فاخر ع.، عسگری ف.، "تورم و واگرائی خاک‌ها از دید مهندس ژئوتکنیک"، انتشارات دانشگاه تهران (1372).## 2. رحیمی ح.، داورزنی ح.، عباسی، ن.، "پدیده واگرائی فیزیکی در خاک‌های غیرچسبنده و معیارهای ارزیابی آن"، مجلۀ علوم کشاورزی ایران، جلد 35، شمارۀ 3 (1383). ## 3. رضایی ح.،"شناسایی مخاطرات زمین در نهشته‌های لسی و روش‌های مقابله با آن"، دانشگاه گلستان (1394). ## 4. لشکربلوکی س.، "مطالعۀ تأثیر مواد افزودنی بر اصلاح خاک‌های واگرا با استفاده از آزمون پین‌هول (مطالعه موردی: خاک‌های لسی شرق استان گلستان)"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، مؤسسه آموزش عالی لقمان حکیم گلستان (1395). ## 5. Umesh T. S. Dinesh S. V, Sivapullaiah P. V., "Characterization of dispersive soils", Mater. Sci. Appl., vol. 2 (2011) 629. ## 6. احمدی ح.،"ژئومورفولوژی کاربردی"، جلد1 (چاپ سوم): فرسایش آبی، انتشارات دانشگاه تهران، تهران (1378). ## 7. Bell F. G., "Engineering Geology", Butterworth Heinemann, Oxford, UK,(2007) 581. ## 8. رضایی ح.،"بررسی اثر تراکم دینامیکی و بارهای استاتیکی بر مقاومت برشی لس‌های استان گلستان"، رسالۀ دکتری رشته زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد (1392). ## 9. Karstunen M., Leoni M., "Geotechnics of soft soils (Focus on ground improvement)", CRC Press, Taylor & Francis Group, (2009) 458. 10. رضایی ح.، لشکری‌پور غ.ر.، رهنماراد ج.، پیرانداخ ر.،"ارزیابی لس‌های استان گلستان بر اساس معیارهای زمین‌شناسی مهندسی"، فصل-نامۀ زمین‌شناسی کاربردی 7، شمارۀ 29(1393). ## 11. Taipodia J., Dutta J., Dey A. K., "Effect of nanoparticles on properties of soil", Proc of Indian Geotechnical Conference (2011). ## 12. Khalid N., Mukri M., Kamarudin F.,"Effect of nanoclay in soft soil stabilization", Springer Science Business Media Singapore, (2015) 905-914. ## 13. Kananizadeh N., Ebadi T., Khoshniat S. A., Mousavirizi S. E., "The positive effects of nanoclay on the hydraulic conductivity of compacted Kahrizak clay permeated with landfill leachate", Clean–Soil, Air, Water Vol.39 (7) (2011) 605-611. ## 14. Iranpour B., Haddad A., "The influence nanomaterials on collapsible soil treatment", Engineering Geology Vol. 205 (2016) 40-53. ## 15. بهاری م.، شاهنظری ع.،"بررسی آزمایشگاهی تثبیت بستر خاکی ریزدانه با استفاده از نانورس"، مجلۀ علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی- علوم آب و خاک، سال نوزدهم، شمارۀ هفتاد و دوم (1394). ## 16. Baziar M. H., Ghazi H., Mirkazemi S. M.,"Effect of nanoclay on engineering properties of soil", Forth International Congress of Geotechnical Engineering and Soil Mechanics, Tehran, Iran (2010). ## 17. طبرسا ع.ر.، رضایی ح.، نورزاد ع.، مازندرانی م.، کاوه ف.، حسینی س.ج.، "بررسی و امکان‌سنجی تثبیت خاک با استفاده از نانوتکنولوژی و ارائه راهکارهای کاربردی در اراضی زه‌دار گلستان"، شرکت آب منطقه‌ای گلستان (1395). ## 18. Arabani M., Haghani A. K., Mohammadzade sani A., Kamboozia N., "Use of Nanoclay for Improvement the Microstructure and Mechanical Properties of Soil Stabilized by Cement", Proceedings of the 4th International Conference on Nanostructures (2012). ## 19. Khalid N., Mukri M., Kamarudin F., "Effect of nanoclay in soft soil stabilization", Springer Science Business Media Singapore, (2015) 905-914. ## 20. Majeed Z. H., Taha M. R., Jawad I. T., "Stabilization of soft soil using nanomaterils", Research Journal of Appiled Science, Engineering and Technology, 8 (4) (2014) 503-509. ## 21. Taha M. R., Taha O. M. E., "Influence of nano-material on the expansive and shrinkage soil behavior", Journal of Nanoparticle Research 14 (10) (2012) 1-13. ## 22. Taipodia J., Dutta J., Dey A. K., "Effect of nanoparticles on properties of soil", Proc, of Indian Geotechnical Conference, December (2011). ## 23. Vakili A. H, Selamat M. R., Abdul Aziz H., Mojiri A., Ahmad Z., Safarzadeh M., "Treatment of dispersive clay soil by ZELIAC", Geoderma 285 (2017) 270-279. ## 24. Turkoz M., Savas H., Acaz A., Tosun H., "The effect of magnesium chloride solution on the engineering properties of clay soil with expansive and dispersive characteristics", Applied Clay Science 101 (2014) 1-9. ## 25. Pourakbar S., Asadi A., Huat B. K., Mohammad Hamed Fasihnikoutalab, M.H., "Stabilization of clayey soil using ultrafine palm oil fuel ash (POFA) and cement", Transportation Geotechnics 3 (2015) 24-35. ## 26. Regelink I. C., "Natural nanoparticles in soils and their role in organic-mineral interactions and colloid-facilitated transport", PhD thesis, Wageningen University, Wageningen (2014) 222. ## 27. Majeed Z. H., Taha M. R, "A Review of Stabilization of Soils by using Nanomaterials", Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 7 (2) (2013) 576-581. ## 28. حداد ح.، جاودانیان ح.، ابراهیم‌پور ف.،"شناسایی و تثبیت خاک‌های واگرا، مطالعه موردی: کانال انتقال آب سیمین دشت- گرمسار"، نشریۀ زمین‌شناسی مهندسی، جلد 11، شمارۀ‌1(1396). ## 29. ASTM., "Standard test method for identification and classification of dispersive clay soils by the Pinhole test", ASTM designation D 4647-93 (1998). ## 30. Khalid N., Arshad M. F. M., Mukri M., Mohamad K., Kamarudin F., "Influence of nano-soil particles in soft soil stabilization", Electronic Journal of Geotechnical Engineering (EJGE), Vol. 20 (3) (2015) 731-738. ## 31. طبرسا ع.،"تاثیر افزودن نانورس روی رفتار ژئوتکنیکی خاک‌های ریزدانه نرم"، نشریه زمین‌شناسی مهندسی، جلد 11، شمارۀ 2 (1396). ## 32. Hosseini S. J., Tabarsa A., "Effect of adding nanoclay on the mechanical behaviour of fine-grained soil reinforced with polypropylene fibers", Journal of Structural Engineering and Geotechnics, Vol.5 (2) (2015) 59-67. ## 33. عباسی ن.، فرجاد، آ.، "بررسی امکان استفاده از نانو ذرات رس برای کنترل پتانسیل واگرایی خاک‌های رسی"، مجلۀ تحقیقات آب و خاک ایران، دورۀ 48، شمارۀ 3 (1396). ## 34. فخری ز.، پورحسینی اردکانی ر.، عبادی ت.، "بهبود خواص هیدرولیکی خاک رس کائولینیت با افزودن نانو رس"، نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر- مهندسی عمران و محیط زیست، دورۀ 47 ، شمارۀ 3 (1394). ##