21887

21887

بررسي كاربرد بيوگاز در بهسازي خاك مستعد روانگرايي با استفاده از آزمايش هاي ميز لرزه

كارشناسي ارشد

ژئوتكنيك

1398/12/6

دكتر محمد حسن بازيار

عمران

پديده‌ي روانگرايي حين وقوع زمين‌لرزه‌هاي بزرگ باعث ايجاد خسارت‌هاي مالي و جاني زيادي در نيم قرن گذشته شده است. خرابي‌هاي ناشي از اين پديده باعث شده است تا كاهش خطر روانگرايي خاك‌ها توجه بسياري از محققين را به خود جلب كند. هزينه‌هاي بالا، نياز به ماشين‌آلات سنگين و نگراني‌هاي محققين از نظر مسائل زيست محيطي و توسعه‌ي پايداري در روش‌هاي سنتي بهسازي خاك، پژوهشگران را به سمت استفاده از راه‌حل‌هاي بيولوژيكي سوق داده است. از آنجايي كه خاك يك اكوسيستم بوده و در هر گرم آن حدود 40 ميليون سلول باكتري وجود دارد؛ امروزه استفاده از باكتري‌هاي طبيعي خاك جهت كاهش خطر روانگرايي به عنوان يك راه‌حل بيولوژيكي در راستاي تحقيق بسياري از محققين قرار گرفته است. در اين تحقيق 6 آزمايش ميزلرزه جهت بررسي تأثير روش بيوگاز بر پديده‌ي روانگرايي و گسترش جانبي ناشي از آن انجام شده است. اساس اين روش كاهش درجه‌ي اشباع خاك از طريق توليد گازهاي طبيعي مي‌باشد. اين گازهاي طبيعي از واكنش هيدروليز اوره و باكتري‌هاي طبيعي موجود در خاك كه منجر به فرآيند دينيتريفيكاسيون و توليد گاز نيتروژن مي‌شود، توليد شده است. در اين تحقيق دو محلول حباب‌زايي از دو نوع آنزيم گياهي متفاوت به نام‌هاي آنزيم اوره‌آز و آنزيم سويا جهت توليد گاز‌هاي طبيعي استفاده و تأثير هر يك به صورت جداگانه بررسي شده است. ارزيابي روانگرايي از روش انرژي و بررسي گسترش جانبي از دو روش سرعت‌سنجي تصوير ذرات و مشاهده‌ي مستقيم از شبكه‌بندي سطح خاك انجام شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه هر دو محلول حباب‌زايي استفاده شده درجه‌ي اشباع خاك را كاهش داده و به ميزان قابل توجهي اضافه فشار آب حفره‌اي ناشي از روانگرايي را كاهش داده‌اند. علاوه بر اين نتايج بيانگر اين است كه محلول اوره و آنزيم سويا حباب‌زايي بيشتري كرده و به ميزان بيشتري اضافه فشارِ آبِ حفره‌اي را كاهش داده است. توليد گاز و كاهش درجه‌ي اشباع در اين روش باعث شده است تا انرژي لازم جهت روانگرايي نزديك به 2 برابر افزايش يابد. نتايج بررسي گسترش جانبي ناشي از روانگرايي نيز نشان مي‌دهد كه ميزان گسترش جانبي خاك در مدل‌هاي حباب‌زايي شده به ميزان قابل توجهي كاهش يافته است.

1399/02/23

Investigation of Using Biogas in Liquefiable Soil by means of Shaking Table Tests

2/24/2021 12:00:00 AM

Huge cost and heavy machinery need for conventional soil improvement techniques and sustainability concerns motivated geotechnical engineers to more toward biologically-based solutions. The increase of catastrophic damage caused by liquefaction after earthquakes like Nigata 1964 and Alaska 1994, turn this phenomenon to a common geohazard in active earthquake zones. Six experimental tests were conducted using a 1-g shaking table facility of the physical modeling at the University of Tabriz, to investigate the effect of two developed solutions, on pore water pressure generation and liquefaction induced lateral spreading. In this study, a new liquefaction mitigation technique by producing biogas bubbles into the saturated sand and producing partial saturation condition has been used. The biogas is nitrogen dioxide produced by the urea hydrolysis reaction that catalyzed by the urease and soybean enzyme. The energy method and particle image velocimetry method have been used to evaluate the liquefaction and lateral spreading, respectively. The results show that urease enzyme and soybean enzyme solution both, decrease the degree of saturation by 8 and 10 percent and excess pore water pressure ratio by 40 and 47 percent in comparison with the model without a solution, furthermore, both enzymes decrease the lateral displacement of the soil. Evaluation of liquefaction by energy method shows that dissipated energy for liquefaction in improved models increased by two times.