ارزیابی افزایش مقاومت مکانیکی خاک‌های ریزدانه در اثر وارد کردن یون کلسیم با استفاده از روش الکترو سینتیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

2 کارشناس ارشد خاک و پی

چکیده

بسیاری از خاک‌های ریزدانه در حالت اشباع فاقد ظرفیت باربری و مقاومت مکانیکی لازم هستند و لذا تقویت آنها از طریق مواد افزودنی اجتناب ناپذیر است. این فرآیند چنان‌چه از طریق وارد کردن یون کلسیم انجام ‌شود به کندی صورت می‌گیرد و لذا تسریع آن حائز اهمیت است. در این مقاله امکان استفاده از روش الکتروسینتیک در وارد کردن یون مقاوم­ساز کلسیم به خاک ریزدانه به­منظور افزایش مقاومت مکانیکی آن مورد  بررسی قرار می­گیرد. نمونه­های خاک با شرایط یکسان آماده شده و به مدت زمان مشابه تحت جریان محلول کلرید کلسیم 66/0 نرمال و جریان برق مستقیم (DC) با ولتاژهای مختلف قرار گرفته­اند. سپس یک سری آزمایش­های مکانیکی و شیمیایی روی نمونه­های خاک و محلول­های ورودی و خروجی به عمل آمده و در نهایت به کمک آزمایش برش مستقیم پارامترهای مقاومتی خاک قبل و بعد از اصلاح اندازه­گیری شده است. نتایج به دست آمده بیانگر تأثیر فوق­العادۀ این روش در بالا بردن جذب کلسیم خاک و افزایش مقاومت مکانیکی آن است، به­گونه­ای­که با وارد کردن محلول به  درون خلل و فرج خاک (VV)، در مقایسه با نمونۀ شاهد، پارامتر چسبندگی 220% و زاویه اصطکاک داخلی 92% ، تحت ولتاژ 30 ولت افزایش یافته ­است. این افزایش در پارامترهای مقاومتی با عبور دادن محلول به حجمی معادل یک برابر حجم خلل و فرج خاک (VV) حاصل شده است که طی آن، درصد وزنی کلریدکلسیم اضافه شده نسبت به وزن خاک خشک 9/0% بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of improvement of mechanical resistance of fine soils due to the intrusion of calcium ions by means of electro kinetic method

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hadi Davoodi 1
  • Amin Kadivar 2
1 Associated Prof., Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Tehran-Iran,
2 M.Sc. in Soil Mechanics
چکیده [English]

Many fine grain soils suffer from low shearing resistance and need to be improved. In cases the treatment is done using additive materials such as calcium ion, the process is time consuming and any accelerating process is highly valuable. In this article the feasibility of using electro kinetics for intruding reinforcing calcium ions into fine soil, in order to improve its mechanical resistance, is studied. Soil sample were prepared under equal conditions and a calcium chloride solution of 0.66 normal were permeated through them under direct current electricity (DC). Then a series of mechanical and chemical tests were conducted on soil samples and input-output solutions, respectively. Resistance parameters of the soil were measured by means of direct shear test, before and after permeation of calcium chloride solution. The results reveal that this method has an extraordinary effect in increasing the level of calcium absorption in soil along with its mechanical resistance. The cohesion and the internal friction angle of treated soil increased to 220% and 92% respectively under a voltage of 30 volts. This increase in resistance parameters was gained by permeating just one soil porous volume (Vv) of solution. The weight of added calcium chloride to the soil was just as much as 0.9 % of the dry weight of the sample.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mechanical resistance
  • Fine soil
  • Chloride calcium
  • Electro kinetics
  • Soil Improvement

داودی، م.ه.، سیاوش­نیا، م.، احدی­عالی،و.، 1387. اصلاح خاک بسترهای تورم­زا در شبکه­های آبیاری و تثبیت بسترهای لغزشی کانال­های انتقال آب با استفاده از محلول اشباع آهک. اولین سمینار ملی مسائل ژئوتکنیکی شبکه­های آبیاری و زهکشی، ص. 288-281.

احدی­عالی، و.، 1386. پایدارسازی توده­های ناپایدار به­روش افزودن محلول اشباع آهک (مطالعۀ موردی تودۀ دنبلید شرقی طالقان). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، تهران.

رستمی، م.، 1389. بررسی تأثیر محلول اشباع آهک بر افزایش مقاومت فشاری خاک­های رسی. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، تهران.

الوندکوهی، 1385. افزایش مقاومت برشی خاک از یک توده طبیعی لغزشی با استفاده از چاهک­های حاوی آب و آهک. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، تهران.

Abdullah, W.S., Al-Abadi, A.M., 2010. Cationic–electrokinetic improvement of an expansive soil. Journal of Applied Clay Science, 47: 343–350.

Canadian Geotechnical Society, 1987. Canadian Foundation Engineering Manual.

Sherwood, P.T., 1993. Soil Stabilization with Cement and Lime. State of the Art Review, HMSO, London UK.

Mitchell, J.K., 1993. Fundamentals of Soil Behavior. John Wiley & Sons, Inc, pp. 229-270

Fang, H., 2004. Foundation Engineering Handbook. CBS Publisher & Distributors, pp. 350-351.

Yu Ou, C., Chi Chen, S., Guang Wang, Y., 2009. On the enhancement of electro-osmotic soil improvement by the injection of saline solution. Journal of Applied Clay Science,

Acar, Y.B., 1992. Electrokinetic Soil Processing. ASCE, Geotechnical Special Publication, 30