زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

پیش‌بینی منحنی مشخصه آب- خاک ماسه بادی تثبیت‌شده با پلیمر SBR و باکتری باسیلوس پاسته اوری در منطقه جبل‌کندی

نویسندگان
1 دانشگاه ارومیه، گروه مهندسی عمران
2 دانشگاه ارومیه، دانشکده کشاورزی، گروه خاک‌شناسی
3 دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، گروه مهندسی عمران
چکیده
یکی از مهم‏ترین داده­های کاربردی در مکانیک خاک غیراشباع، منحنی مشخصه آب- خاک (SWCC) است. این منحنی به شکل تابع سیگموید است و رابطۀ بین درصد رطوبت حجمی (Ө) و یا درصد رطوبت وزنی (w) را با مکش کالبدی خاک مشخص می‏کند و در حالت کاهش درصد رطوبت با افزایش مکش، شاخه خشک‌شدگی و در حالت افزایش درصد رطوبت با کاهش مکش، شاخه ترشدگی خاک را نشان می‏دهد. در این پژوهشتأثیر دو نوع تثبیت‌کنندۀ پلیمر SBR و میکروارگانیسم باسیلوس پاسته اوری روی منحنی مشخصه آب- خاک ماسۀ بادی منطقه جبل کندی، کانون ریزگرد غرب دریاچۀ ارومیه ارزیابی شده است. درصدهای مواد تثبیت کننده 5-10 و 15 بودند. نتایج این پژوهش بیان می‏کند که با افزایش درصد مواد تثبیت کننده، شیب منحنی مشخصه از شکل تک‌مدل به‌‌صورت دو مدل تبدیل می‏شود. به‌علاوه مقدار ورود هوا و مقدار آب باقی‌مانده با افزایش درصد مواد تثبیت کننده افزایش می‏یابد و در نتیجه منجر به افزایش ظرفیت نگه‌داشت آب می‏شود. شکل دو مدل منحنی مشخصه آب- خاک، حضور دو سطح اندازۀ حفره‌ها، به‌نام ماکرو و میکرو حفره‌های را بیان می‏کند. برای 10 و 15 درصد از مواد تثبیت‏کننده، ماکرو حفره‌های گستره وسیعی از منحنی مشخصه از 5/0 تا 100 کیلوپاسکال را نشان می­دهد. نتایج به‌دست آمده نشان داد که منحنی مشخصه ماسه تثبیت شده با پلیمر و میکروارگانیسم به‌شدت به بافت و توزیع اندازه حفره‌های ماسه تثبیت‌شده وابسته است و در نتیجهتأثیر مهمی روی ویژگی‏های هیدرولیکی آن دارد. هم‌چنین میزان نگه‌داشت آب در خاک و افزایش مکش در تثبیت نمونه با پلیمر چشم‌گیرتر از تثبیت با میکروارگانیسم است.
کلیدواژه‌ها

. Frydman S., Baker R., "Theoretical soil-water characteristic curves based on adsorption, cavitation, and a double porosity model", International Journal of Geomechanical Engineering, Vol. 9. No. 6 (2009) 250-257. ## 2. Alonso E. E., Gens A., Josa A., "A constitutive model for partially saturated soils", Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 8. No. 40 (1990) 405-430. ## 3. Bishop A. W., Blight G. E., "Some aspects of effective stress in saturated and partly saturated soils", Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 7. No. 13 (1963) 177-197. ## 4. Yang H., Rahardjo H., Leong E.C., Fredlund D.G., "Factors affecting drying and wetting soil-water characteristic curves of sandy soils", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 7. No. 41 (2004) 908-920. ## 5. Rawls W. J., Gish T. J., Brakensiek D. L., "Estimating soil water retention from soil physical properties and characteristics", Journal of Soil Science, Vol. 8. No. 16 (1991) 213- 234. ## 6. Arya L. M., Paris J. F., "A physicoempirical model to predict the soil moisture characteristic from particle-size distribution and bulk density data", Journal of Soil Science, Vol. 45. No. 6 (1981) 1023–1030. ## 7. حقشناس گرگابی م.، بیگی هرچگانی ح.، "اثر زئولیت میانه بر ظرفیت نگه‌داری آب و ضرایب مدل‌های منحنی رطوبتی دو بافت خاک شنی و لوم رسی"، مجلۀ پژوهش آب ایران، جلد هفتم، شمارۀ 6 (1389) 35-42. ## 8. حق‌وردی ا.، قهرمان ب.، جلینی م.، خشنود یزدی ع. ا.، عرب ز.، "مقایسۀ روش‌های مختلف هوش مصنوعی در مدل‌سازی منحنی مشخصه رطوبتی خاک مطالعۀ موردی: شمال و شمال شرق ایران"، مجلۀ پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، جلد هجدهم، شمارۀ 2 (1390) 65-84. ## 9. دشت بزرگ ع.، صیاد غ. ع.، کاظمی نژاد ا.، "بررسی اثر نوع ماده جاذب آب بر ظرفیت نگه‌داری آب خاک"، مجلۀ علمی کشاورزی، جلد سی و پنجم، شمارۀ 4 (1391) 33-38. ## 10. رمضانی م.، صالحی خشک رودی ش.، لیاقت ع.، غلامی سفید کوهی م. ع.، "برآورد منحنی مشخصه رطوبتی خاک با استفاده از اندازه‌گیری 2 نقطه‌ای"، مجلۀ پژوهش آب در کشاورزی، جلد بیست و هفتم، شمارۀ 3 (1392) 35-43. ## 11. باباییان ا.، همایی م.، نوروزی ع. ا.، "عملکرد توابع انتقالی طیفی پارامتریک و نقطه ای برای برآورد منحنی مشخصه رطوبتی خاک"، مجلۀ تحقیقات آب و خاک ایران، جلد چهل و پنجم، شمارۀ 4 (1393) 475-490. ## 12. بایرام م.، ابراهیمی ا.، "تأثیر نوع خاک و وضعیت تراکم بر منحنی مشخصه رطوبتی خاک"، نشریۀ حفاظت منابع آب و خاک، جلد نهم، شمارۀ 4 (1394) 65-77. ## 13. جهانشاهی ر.، قاسمی م.، توفیق و.، "ارزیابی تأثیر شرایط غیراشباع بر مشخصات مکانیکی خاک‌های تثبیت شده با آهک هیدراته"، مجلۀ مهندسی زیرساخت‌های حمل و نقل، جلد هفتم، شمارۀ 9 (1396) 23-38. ## 14. صفاری ر. حبیب آگهی ق. نیکویی ا. نیازی ع.، "تأثیر تثبیت بیولوژیکی خاک بر منحنی نگه‌داشت آب- خاک»، دهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران"، دانشکدۀ، مهندسی عمران، دانشگاه تبریز (1394). ## 15. جوهری ع. فرخ نژاد س. جوکار ع.، "پیش‌بینی منحنی مشخصه آب- خاک با استفاده از روش آماری"، ششمین کنگرۀ ملی مهندسی عمران"، دانشکدۀ مهندسی عمران، دانشگاه سمنان (1390). ## 16. Choudhary M. I., Shalaby A. A., Al-Omran A. M., "Water holding capacity and evaporation of calcareous soils as affected by four synthetic polymers", Communications in Soil Science and Plant Analysis, Vol.6. No. 66 (1995) 350-355. ## 17. Ivanov V., Chu J., "Applications of Microorganisms to Geotechnical Engineering for Bioclogging and Biocementation of Soil In-situ," Review in Environmental Science and Biotechnology, Vol. 7. No.3 (2008) 139-153. ## 18. Vanapalli S. K., Fredlund D. G., Pufahl, D. E., "The influence of soil structure and stress history on the soil-water characteristics of a compacted till", Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 49. No. 2 (1999) 143-159. ## 19. "ASTM Standard D 6836-02, Test Methods for Determination of the Soil-Water Characteristic Curve for Desorption Using a Hanging Column, Pressure Extractor, Chilled Mirror Hygrometer, and/or Centrifuge Annual Book of ASTM Standards", Vol. 4. No. 8 (2003). ## 20. Houston S. L., Houston W. N., Wagner A., "Laboratory filter paper suction measurements", Geotechnical Testing Journal, Vol. 17. No. 3 (1994) 185-194. ## 21. Gupta S.C., Larson W.E., "Estimating of soil- water rention characteristics from particle size disturbition", Organic matter percent, and bulk density, Water Resources Research Journal, Vol. 15. No. 6 (1979) 1633-1635. ## 22. Fredlund D.G., Sheng D., Zaho J., "Estimation of soil suction from the soil water characteristic curve", Can. Geotech, Vol. 48. No. 4 (2011) 186–198. ## 23. Johari A., Habibagahib G., Ghahramanib A., "Prediction of SWCC using artificial intelligent systems: A comparative study", Scientia Iranica, Vol. 18. No. 5 (2011) 1002–1008. ## 24. Garg A., Garg A., Tai K., Barontini S., Stokes A., "A computational intelligence-based genetic programming approach for the simulation of soil water retention curves", Transp. Porous Media, Vol. 103. No. 3 (2014) 497–513. ## 25. Fredlund D. G., Rahardjo H., "Soil Mechanics for Unsaturated Soils", New York: John Wiley & Sons, Inc, (1993). ## 26. Gardner R., "A method of measuring the capillary tension of soil moisture over a wide moisture range", Soil Science, vol. 43. No. 3 (1937) 277-283. ## 27. ASTM D5298-92, "Standard test method for measurement of soil potential (suction) using filter paper", American Society of Testing and Materials. Annual Book of ASTM Standards, Philadelphia, Vol. 15. No. 9 (1992) 156–161. ## 28. Kiatkamjornwong S., "Super absorbent polymer and super absorbent polymer composites", Journal of Scienceasia, Vol. 33. No. 1 (2007) 39- 43. ##