25402

تثبيت خاك بندر جاسك با استفاده از رسوب كلسيت ناشي از ميكروب به منظور كنترل فرسايش بادي

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران-گرايش ژئوتكنيك

1396

1399/8/27

دكتر نادر شريعتمداري

عمران

در كشور ايران مناطق جنوبي و جنوب غربي در معرض وزش بادهاي شديد قرار دارند كه موجب بلند شدن ذرات خاك و حركت آن‌‌ها و ايجاد گردوغبار مي‌‌شود جابجايي خاك علاوه بر ايجاد گردوغبار و كاهش ميدان ديد افقي مشكلاتي نظير بيماري‌‌هاي تنفسي و در درجه بالاتر آسيب به شهرها و ابنيه و حتي مدفون شدن شهرها را در پي دارد. لذا لزوم بازنگري در شيوه‌هاي تثبيت ماسه‌هاي روان امري واجب تلقي مي‌‌شود. از عمده‌‌ترين معايب روش‌‌هاي رايج بهسازي و تثبيت خاك عدم سازگاري آن‌‌ها با محيط‌‌زيست، زمان‌‌بر، گران بودن و دوام كم آن‌‌ها مي‌‌باشد. روش بهسازي بيولوژيكي روشي خلاقانه، نوين و سازگار با محيط‌‌زيست مي‌‌باشد كه با استفاده از ميكروارگانيسم‌‌ها و فرآيندهاي بيوشيميايي منجر به شكل‌‌گيري رسوب كربنات كلسيم در ساختار خاك مي‌‌گردد. اين فرآيند باعث چسبيدن ذرات خاك به يك‌‌ديگر مي‌‌شود و خواص مقاومتي و فيزيكي خاك را بهبود مي‌‌بخشد. در اين پژوهش عملكرد باكتري B. pasteurii بر روي خاك جنوب كشور مورد بررسي قرار گرفت. در ابتدا آزمايش‌‌هاي شناسايي خاك انجام گرفت در ادامه آزمايش‌‌هاي رنگ‌‌آميزي گرم و توانايي هيدروليز اوره جهت ارزيابي عدم آلودگي و عملكرد ميكروارگانيسم‌‌ها انجام گرديد. سپس به بررسي نحوه رشد باكتري و رسم منحني رشد باكتري فوق پرداخته‌‌شد. سپس باكتري كشت داده‌‌شده در آزمايشگاه به همراه محلول سيماني متشكل از اوره و كلسيم‌‌كلريد و محلول تثبيت كننده متشكل از كلسيم‌‌كلريد به خاك تزريق گرديد در ادامه مشخص گرديد كه در نمونه‌‌هاي تك‌‌محوري غلظت 0.5 مولار اوره و كلسيم‌‌كلريد در محلول سيماني و حجم تزريق 20 ميلي‌‌ليتر( رطوبت 13.4 درصد) مقادير بهينه مي‌‌باشند و مقاومت خاك 135 درصد افزايش يافته است. همچنين به بررسي اثر توالي اختلاط محلول باكتري و محلول سيماني پرداخته شد و نتايج آزمايش تونل باد نشان‌‌دهنده كاهش فرسايش بادي نمونه تثبيت‌‌شده به روش بيولوژيكي به ميزان 49 درصد مي‌‌باشد. نتايج آزمايش نفوذ سطحي نشان‌‌دهنده افزايش مقاوم سطحي خاك تثبيت‌‌شده به روش بيولوژيك به ميزان 165.4 درصد مي‌‌باشد. همچنين به تاثير ماده تثبيت كننده( كلسيم كلريد 0.05 مولار) بر افزايش مقاومت خاك تثبيت‌‌شده پرداخته شد و نتيجه آن عدم تاثر محسوس ماده تثبيت‌‌كننده در تثبيت و مقاومت خاك بود. در نهايت آزمايش تصويربرداري الكتروني(SEM) و پراش اشعه ايكس(XRD) جهت بررسي تشكيل رسوب كلسيت بر روي خاك تثبيت‌‌شده انجام گرفت و نتايج حاكي از تشكيل رسوب كلسيت در داخل خاك بود.

1400/07/27

Mitigation of Fugitive Dust in Jask port's soil using microbiologically induced calcite precipitation

11/18/2021 12:00:00 AM

In Iran, the southern and southwestern regions are exposed to strong winds that cause soil particles to rise and move and create dust. In addition to creating dust and reducing the horizontal field of view, problems such as respiratory diseases and to a greater extent damage to cities And it leads to buildings and even the burial of cities. Therefore, the need to review the methods of stabilizing quicksands is considered necessary. One of the main disadvantages of common methods of soil improvement and stabilization is their incompatibility with the environment, their time, cost and low durability. Biological improvement method is a creative, innovative and environmentally friendly method that leads to the formation of calcium carbonate deposition in soil structure using microorganisms and biochemical processes. This process causes soil particles to connect to each other and improves the strength and physical properties of the soil. In this study, the activity of B. pasteurii bacteria on the soil of the south of the country was investigated. At first, soil identification tests were performed, then gram staining tests and urea hydrolysis activity were performed to evaluate the contamination and performance of microorganisms. Then, the growth of bacteria and the growth curve of the above bacteria were studied. The bacteria cultured in the laboratory were then injected into the soil with a cement solution consisting of urea and calcium chloride and a stabilizing solution consisting of calcium chloride. It was further found that in uniaxial samples, the concentration of 0.5 M urea and calcium chloride in the cement solution and the injection volume of 20 ml (moisture 13.4%) are optimal and the soil strength has increased by 135%. The effect of mixing the bacterial solution and the cement solution was also investigated and the results of the wind tunnel test showed a reduction of wind erosion of the biologically stabilized sample by 49%. The results of surface penetration test show an increase in the surface resistance of biologically stabilized soil by 165.4%. Also, the effect of stabilizer (calcium chloride 0.05 M) on increasing the strength of stabilized soil and the result was a lack of significant effect of stabilizer on soil stabilization and strength. Finally, electron imaging (SEM) and X-ray diffraction (XRD) experiments were performed to investigate the formation of calcite deposits on the stabilized soil and the results showed the formation of calcite deposits in the soil.

ريزگرد , اصلاح زيستي , اسپورسارسينا پاستوري , تثبيت , فرسايش خاك , تونل باد

Dust , Bioremediation , Sporsarsina pasteurii , Stabilization , Soil erosion , Wind tunnel