17124

17124

مطالعه استفاده از تثبيت بيولوژيكي در بهبود عملكرد خاك ماسه اي

كارشناسي ارشد

ژئوتكنيك

دي ماه 1395

دكتر محسن صابر ماهاني - دكتر حبيب شاه نظري

عمران

در بسياري از نقاط جهان خاك در حالت طبيعي داراي شرايط لازم براي ساخت و ساز نمي باشد و در صورت عدم بهبود خواص آن، منجر به خرابي هاي سنگين مي شود. بنابراين نياز به اعمال فرآيندهايي به منظور بهبود خواص مكانيكي خاك همچون مقاومت برشي، هدايت هيدروليكي، سختي و .. مي باشد كه اين فرآيندها به عنوان بهسازي خاك شناخته مي¬شوند. با توجه به استفاده از سيمان و مشتقات آن در اكثر روش هاي بهسازي خاك و مشكلات زيست محيطي مرتبط با توليد و استفاده از سيمان و به تبع آن عدم ارضا پارامترهاي توسعه پايدار در رابطه با اكثر روش هاي بهسازي خاك، همواره نياز به جستجوي روشي نوين احساس شده است. يكي از جديدترين روش هايي كه به منظور بهسازي خاك مورد استفاده قرار گرفته است روش سيمانتاسيون زيستي با استفاده از رسوب القايي كربنات كلسيم مي باشد. در اين روش به واسطه ي ميكروارگانيسم مولد آنزيم اوره آز و هيدروليز اوره، يون كربنات توليد شده و در حضور يون كلسيم، رسوب كلسيم كربنات ايجاد مي شود كه منجر به سيمانتاسيون خاك يا به عبارتي چسبيدن ذرات خاك به يكديگر مي شود. به دليل طبيعت پيچيده بيوشيميايي-ژئوتكنيكي اين روش، پارامترهاي مختلفي در آن تاثيرگذار مي باشند و به همين دليل نياز به تحقيقات گسترده در رابطه با آن احساس مي¬شود. به همين منظور در تحقيق حاضر با استفاده از يك باكتري بومي به بررسي برخي پارامترهاي دخيل در اين روش همچون عوامل موثر بر نوع رسوب توليدي، اندازه ذرات خاك، ميزان كلسيم كربنات ورودي، نرخ ورود محلول به نمونه و ... به وسيله ي سه روش ورود محلول به نمونه كه شامل تزريق با استفاده از پمپ با نرخ ورود ثابت، تزريق به روش ثقلي و تزريق نفوذي مي شود، پرداخته شده است. نمونه هاي به دست آمده با استفاده از آزمون تك محوره و بررسي¬هاي ميكروسكوپي و پراش اشعه ايكس (XRD) تحليل و سپس برخي پارامترها توسط روش هاي آماري بررسي شده اند. در ادامه نيز با توجه به مشكل روزافزون ريزگرد به بررسي امكان استفاده از اين روش در كاهش توانايي توليد ريزگرد در خاك ريزدانه پرداخته شده است و نتايج با استفاده از تونل باد مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج سيمانتاسيون خاك نشان از مقاومت بيشتر در خاك با اندازه دانه بزرگتر دارد به طوري كه مقاومت آن به 5/2 مگاپاسكال رسيده است در صورتي كه در خاك هايي با اندازه ريزتر مقاومت به مراتب كمتري مشاهده شده است. همچنين افزايش ميزان كلسيم كربنات ورودي، كاهش نرخ ورود محلول به نمونه و افزايش زمان ماند محلول در نمونه منجر به افزايش مقاومت شده است. نتايج حاصل از تونل باد نيز نشان از آن دارد كه از اين روش به منظور كاهش توليد ريزگرد به خوبي مي توان استفاده نمود.

1396/01/27

1/1/1900 12:00:00 AM

In many parts of the world, soil does not satisfy the minimum requirements for construction which may lead to disaster if not consider. So there is a need to improve soil mechanical properties such as shear strength an​d hardness of the soil. To improve these properties some processes are utilized named as soil improvement methods. Large portions of soil improvement methods utilize Portland cement an​d its derivatives as a major component, but production an​d use of Portland cement consumes a lot of energy an​d contribute to the production of the CO2. These raise environmental concerns about the production an​d use of the Portland cement. To compensate these problems recently a new sustainable method was devised named as microbially induced calcite precipitation (MICP). In this method, soil particles are bind together by calcite precipitated in the presence of produced carbonate an​d calcium using a urease positive bacterium. Many parameters contribute to this method owing to its complex biochemical an​d geotechnical nature an​d there is a progressive demand to study these parameters. In the present study different parameters such as particle size, the amount of calcium carbonate introduced to the soil, entrance rate of the solution an​d parameters that affect precipitants by three different entrance methods of the solution to the soil are studied. After cementation, the bio-cemented samples were tested by unconfined compressive, microscopic an​d X-ray diffraction tests analyzed with an​d without statistical methods. Finally, owing to the dust problem around the world, feasibility study of this method in dust suppression were performed an​d the derived samples were tested in wind tunnel. Results of soil cementation are revealed that the coarser soil particles had a higher unconfined compressive strength (UCS) which was 2.5 MPa. Moreover, increasing the amount of entered calcium carbonate, decreasing the entrance rate of solution to the soil an​d increasing the rest time of solution are resulted in increasing of UCS of the cemented soil. Finally, the results of wind tunnel tests revealed that this method is appropriate for dust suppression.