بررسی تأثیر شوری آب منفذی بر رفتار تحکیمی و تراکمی خاک‌های رس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیأت علمی موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد رشته خاک و پی

3 پژوهشگر موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی

چکیده

تعیین مشخصات تراکمی و نشست تحکیمی خاک، یکی از گام­­های ­مهم در طراحی پی پروژه‌های عمرانی و به ویژه سازه‌های آبی است.  به­­ طور کلی خواص مهندسی خاک­‌های ریزدانه، به­ ویژه خاک‌های رسی، متأثر از ویژگی‌های مربوط به نوع
کانی­های تشکیل­دهنده، ساختمان و کیفیت شیمیایی آب منفذی آن­ها است.  املاح موجود در آب منفذی خاک به لحاظ
نقش­شان در ماهیت و مقدار نیروهای الکتروشیمیایی بین ذرات رسی، تأثیر قابل توجهی بر خواص مهندسی خاک نظیر چسبندگی، مقاومت، قابلیت نشست و تراکم­پذیری آن­ها دارند.  در این پژوهش، چگونگی تأثیر سه نوع نمک سدیمی شامل: کلرید سدیم، سولفات سدیم و کربنات سدیم بر برخی ویژگی­­های مکانیکی ­خاک­‌های رسی شامل مشخصات تراکمی
(رطوبت بهینه و دانسیتۀ خشک ماکزیمم) و شاخص­های نشست تحکیمی (نمایۀ فشردگی و ضریب تحکیم) بررسی­ شد.  بدین منظور با در نظر گرفتن 3 نوع نمک و 5 مقدار مختلف برای هر نوع نمک، 15 تیمار آزمایشی در نظر گرفته شد که با
3 تکرار، به اضافة یک تیمار شاهد (صفر درصد نمک) در مجموع، 46 نمونه خاک برای اندازه­گیری مشخصات تراکمی و تحکیمی تهیه و آزمایش ­شد.  مقادیر حاصل از اندازه‌گیری نمایه فشردگی و ضریب تحکیم به­صورت یک آزمایش فاکتوریل 6×3 با فاکتور اصلی نوع نمک در سه سطح (کلرید سدیم، سولفات سدیم و کربنات سدیم) و فاکتور فرعی میزان نمک در پنج سطح (5/0، 1، 2، 5 و 10 درصد) در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار، توسط نرم­افزار SPSS مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت.  مقایسۀ میانگین‌ها در سطح آماری 1 درصد با آزمون دانکن انجام پذیرفت.  بر اساس نتایج حاصل از بررسی‌ها مشخص شد که میزان و نوع شوری خاک تأثیر چشمگیری بر مشخصات تراکمی خاک یعنی رطوبت بهینه و دانسیته خشک ماکزیمم ندارد.  ولی مقدار و نوع شوری حاصل از کاربرد نمک­‌های یاد شده تأثیر معنی‌داری بر نمایۀ فشردگی و ضریب تحکیم خاک دارند.  همچنین، دامنۀ تغییرات ضریب تحکیم در اثر افزایش میزان شوری نسبت به نمایه فشردگی بیشتر است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Pore Water Salinity on Compaction and Compressibility of Clayey Soils

چکیده [English]

The engineering properties of soils are generally affected by parameters such as mineral type, structure, and pore water salinity. The existing solutes of soil play a role in the electrochemical forces between particles and can change the index and mechanical properties of soil, including cohesion, compressibility, and compactibility. This study investigated the effect of sodium chloride, sodium sulfate, and sodium carbonate on compressibility and compactibility characteristics of clayey soil. For this purpose, 18 treatments were prepared using three types of salt at six concentrations (0%, 0.5%, 1%, 2%, 5%, 10% by weight of soil). Consolidation and compaction tests were conducted with three replications on the samples to determine the compression index (Cc), coefficient of consolidation (Cv), optimum moisture content (ωopt) and maximum dry density (γdmax) of soil samples. Statistical analysis using SPSS software showed that the salinity of the soil had no significant effect on the optimum moisture content and maximum dry density of the soil. The compression index and coefficient of consolidation were significantly affected by both the type and concentration of the solutes in the saturated extract of the soil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coefficient of consolidation
  • Compression index
  • Maximum dry density
  • Optimum moisture content
  • Soil salinity
Abbasi, N. and Nazifi, M. H. 2013. Assessment and modification of sherard chemical method for evaluation of dispersion potential of soils. Geotech. Geol. Eng. 31(1): 337-349.

Abbasi, N., Nazifi, H. and Movahedan, M. 2010. The effects of type and quantity of pore water salinity on clay dispersion. Proceeding of the 4th International Conference on Soil Mechanic and Foundation.
Nov. 1-2. Tehran. Iran. (in Farsi)

Abdullah. W. S., Al-Zoubi, M. S. and Alshibli. K. A. 1997. On the physicochemical aspects of compacted clay compressibility. Can. Geotech. J. 34(4): 551-559.

Anon. 2000. Annual Book of ASTM Standards. Vol. 04 .08. Soil and Rock. ASTM D421, D422, D4318, D5779, D4221, D4647.

Anon. 2003. The Characteristics of Clay. Groundwater and Environmental Engineering. CIV3248. Monash University.

Baumgartner, P., Priyanto, D., Baldwin, J. R., Blatz, J. A., Kjartanson, B. H. and Batenipour, H. 2008. Preliminary results of one-dimensional consolidation testing on bentonite clay-based sealing components subjected to two pore-fluid chemistry conditions. Report No. NWMO TR-2008-06. Nuclear Waste Management Organization. Toronto. Canada.

Lambe, T. W. 1958. The engineering behavior of compacted clay. ASCE J. Soil Mech. Found. Div.
84, 1-35.

Mitchell, J. K. 1993. Fundamentals of Soil Behavior. John Wiley & Sons Inc.

Mojallali, H. 2007. Soil Chemitry. Tehran University Press. 4th Edition. (in Farsi)

Olson. R. E. and Mitronovas, F. 1960. Shear strength and consolidation characteristics of calcium and magnesium illite. Proceeding of the 9th National Conference on Clays and Clay Minerals. Oct. 5-8. Purdue University. India. 185-209.

Rao, S. M. and Thyagaraj, T. 2007. Swell-compression behaviour of compacted clays under chemical gradients. Can. Geotech. J. 44, 520-532.

Sadaghiani, M. and Ghadak, H. 2004. The effects of pH on strength properties of Clay. Proceeding of the 1st National Congress of Civil Engineering. May. 14-17. Sharif University. Tehran. Iran. (in Farsi)

Sparks, D. 2000. Soil Physical Chemistry. CRC Press. Florida.

Van Paassen, L. A. and Gareau. L. F. 2004. Effects of Pore Fluid Salinity on Compressibility and Shear Strength Development of Clayey Soils (Lecture Notes in Earth Sciences). In: Hack, R., Azzam, R. and Charlier, R. (Eds.) Engineering Geology for Infrastructure Planning in Europe. Springer Pub. 327-340.

Yilmaz, I. 2006. Indirect estimation of the swelling percent and a new classification of soils depending on liquid limit and cation exchange capacity. Eng. Geol. 85, 295-301.

Yukselen-Aksoy, Y., Kaya, A. and Oren, A. H. 2008. Seawater effect on consistency limits and compressibility characteristics of clays. Eng. Geol. 102, 54-61.