11350

11350

تاثير دما بر رفتار مكانيكي- حرارتي مخلوطهاي بنتونيت- ماسه

دكتري

عمران - مكانيك خاك و پي

اسفند ماه 1390

اسفند ماه 1390

دكتر نادر شريعتمداري

چكيده تاثير افزايش دما بر خصوصيات مكانيكي، هيدروليكي، ريزساختاري و شيميايي خاكها يكي از مسائل مطرح در حوزه ژئومكانيك زيست محيطي بوده است. تحليل و مدلسازي رفتار پوشش رسي مهندسي و نيز بستر طبيعي خاكي يا سنگي ميزبان مراكز دفن عميق ضايعات هسته اي كه در معرض دمايي تا حدود 120 درجه سلسيوس قرار دارد نمونه اي از كاربرد مطالعات مكانيكي- هيدروليكي- حرارتي (THM) خاكها مي باشد. انجام اين مطالعات نياز به تجهيزاتي دارد كه ضمن انجام آزمايش، امكان تحمل و اندازه گيري دماهاي بالا را داشته باشد. در اين تحقيق، براي اولين بار در ايران، دستگاه آزمايش سه محوري با قابليت افزايش دما تا 120 درجه سلسيوس طراحي، ساخته و كاليبره شد. آزمايش بر نمونه هاي مخلوط 1:1 بنتونيت- ماسه متراكم به عنوان يكي از مهم ترين گزينه هاي پوشش رسي مراكز دفن ضايعات هسته اي نشان داد كه با افزايش دما تا 90 درجه حدود 20 درصد از ميزان تورم آزاد آن كاسته مي شود. در روند تحكيم نمونه ها تحت اثر بارگذاري مكانيكي نيز با افزايش دما، ميزان نشست تحكيمي افزايش يافت. اين تغيير رفتار، عمدتا به كاهش فاصله پايه در ريزساختار بنتونيت و كاهش مقدار آب جذبي و تبديل آب جذبي به آزاد در دماهاي بالا منسوب مي گردد. آزمايشهاي سه محوري در دماي بالا نشان داد كه بنتونيت- ماسه چه در شرايط تحكيم عادي يافته و چه بيش تحكيم يافته با افزايش دما رفتار انقباضي دارد. با افزايش دما تا 110 درجه سلسيوس از مقاومت برشي حداكثر و نيز مقاومت حالت بحراني بنتونيت- ماسه حدود 10 درصد در نمونه هاي تحكيم عادي يافته و تا حدود 30 درصد در بيش تحكيم يافته كاسته شد. آزمايش در مسير تنش- دماهاي مختلف نشان داد بيشترين دمايي كه خاك تحمل كرده است سبب تغيير رفتار مكانيكي آن شده و در يك دماي مشابه، نمونه پيش حرارت ديده، مقاومت بيشتري نسبت به نمونه حرارت عادي ديده از خود نشان مي دهد. به منظور كميتي كردن اثر تاريخچه حرارتي و وارد نمودن آن در مدلهاي رفتاري خاكها، پارامتر جديدي به نام نسبت پيش حرارتي (η) كه نسبت بيشترين دماي اعمال شده به خاك به دماي موجود آن است تعريف و كاربرد آن ارائه شد. واژه‌هاي كليدي: مكانيكي- حرارتي، بنتونيت- ماسه، آزمايش سه محوري، نسبت پيش حرارتي.