14829

14829

مطالعات آزمايشگاهي و عددي به منظور بهسازي هسته سدهاي خاكي با استفاده از تكنولوژي نانو

كارشناسي ارشد

عمران - خاك وپي

آبان 1394

آبان 1394

دكتر محمدحسن بازيار

چكيده با مطالعه ي مباحث فناوري نانو و اثرات شگرف آن در علوم مختلف و ويژگي هاي منحصر به فرد نانومواد از يكطرف، همچنين مطالعه و بررسي زمينه هاي مختلف ژئوتكنيكي و مشكلات و معضلات مربوط به آن در پروژه هاي مختلف ژئوتكنيكي از طرف ديگر، مي توان زمينه هاي مستعد به كارگيري فناوري نانو در ژئوتكنيك را شناسايي نمود. يكي از پروژه هاي ژئوتكنيكي سدهاي خاكي مي باشند كه تحت تأثير خطرات چون زلزله، رگاب و تراوش و ... قرار مي گيرند. با اين وجود ارائه راهكاري براي جلوگيري از اين خطرات در خاك حائز اهميت است. يكي از روش هاي افزايش مفاومت و كاهش تراوش تثبيت خاك با افزودني مي باشد. در اين پايان نامه از يكي از روش هاي جديد تثبيت خاك مبني بر تكنولوژي نانو استفاده شده است. در اين تحقيق هدف اين است كه اين روش بهسازي را كه تاكنون به طور جامع در شاخه ژئوتكنيك ارزيابي نشده است مورد بررسي قرار دهيم. آزمايشات مختلفي انجام گرفت تا عملكرد اين روش براي بهسازي يك مورد خاص كه در اين تحقيق هسته سدهاي خاكي است ارزيابي شود. از آزمايشات انجام شده مي توان به آزمايشات تراكم، حدود اتربرگ، تورم پذيري، نفوذپذيري، خودترميمي ترك، سه محوري مونوتونيك و سيكليك اشاره نمود. اين پايان نامه شامل دو بخش آزمايشگاهي (كه بخش اعظم تحقيق را تشكيل مي دهد) و عددي تشكيل مي باشد. در اين تحقيق از نرم افزار ژئوتكينيكي FLAC 2D و GeoStudio استفاده شده است كه بيشتر براي مقايسه شرايط استاتيكي و تراوش قبل و بعد از بهسازي مي باشد. مدل رفتاري مورد استفاده مدل مور-كولمب مي باشد، كه پارامترهاي ورودي نرم افزار در آزمايشگاه بدست آمده است. در ابتدا دو سري نمونه ماسه 10% رس دار و 20% رس دار با درصدهاي مختلف نانومواد (1 تا 4 درصد) كه در اين تحقيق با توجه به سطح مخصوص بالاي نانورس از نانورس Cloisite 30B با 99% مونتموريلونيت خالص استفاده شده، آماده شدند و حداكثر وزن مخصوص خشك و رطوبت بهينه از آزمايش تراكم بدست آمد و با استفاده از نتايج آن آزمايشات نفوذپذيري روي نمونه ها انجام گرفت. در كنار نتايج آزمايشات نفوذپذيري دو فاكتور زمان (گذشت 90 روز) و روش اختلاط (دستي و بال‌ميل) نيز مورد بررسي قرار گرفتند. سپس روي نمونه ماسه 20% رس دار با درصد نانورس بهينه آزمايشات سه محوري مونوتونيك در دو شرايط زهكشي شده و نشده و آزمايشات سيكليك در شرايط زهكشي نشده و آزمايشات جانبي نيز مانند خودترميمي ترك با بررسي مقاومت برشي نمونه با دستگاه برش مستقيم قبل و بعد از ايجاد برش در نمونه و بعد از مدت زمان مشخص از آن صورت گرفت. آزمايشي نيز براي بررسي قابليت تورم پذيري نمونه هاي رس خالص و ماسه 20%رس دار در اثر افزايش درصد نانورس انجام شد. در انتها نيز نمونه هاي ميكروسكوپي الكتروني نيز براي اطمينان از اختلاط صحيح نانورس هاي در خاك انجام گرفت. نتايج حاكي از كاهش قابل توجه نفوذپذيري (بلافاصله پس از اختلاط، با گذشت 90 روز و استفاده از روش بال‌ميل)، افزايش تورم‌پذيري، شاخص خميري، مقاومت زهكشي شده، خودترميمي ترك، نسبت ميرايي و كاهش مقاومت برشي زهكشي نشده و مدول برشي نمونه هاي بهسازي شده با نانورس مي باشد. همچنين با توجه به نتايج مدلسازي مقادير نشست، تغييرمكان‌هاي افقي، تنش برشي و دبي عبوري كاهش خواهد يافت. واژه‌هاي كليدي: ماسه رس دار، نانوتكنولوژي، سه محوري مونوتونيك و سيكليك، نفوذپذيري، flac 2d