بررسی علل فرسایش‌ شدید خاک‌های گچ دار مجتمع پتروشیمی مسجدسلیمان با تأکید بر واگرایی و انحلال‌پذیری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد زمین شناسی مهندسی دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم، گروهزمین شناسی

3 استادیار،‌ گروه زمین‌شناسی مهندسی دانشکده علوم پایه دانشگاه تربیت مدرس nikudelm@yahoo.com

چکیده

واگرایی پدیده‌ای فیزیکی- شیمیایی است که در اثر آن ذرات خاک رس در مجاورت با آب چسبندگی خود را از دست ‌داده و یکدیگر را دفع می‌نمایند، به‌ طوری‌ که ذرات مذکور به ‌صورت معلق در آب درآمده و به سهولت با انرژی کمی از محیط خارج می‌شوند. پتانسیل واگرایی در یک خاک بستگی به عوامل متعددی از جمله نوع کانی‌های رسی، میزان pH، مواد آلی، دما، درصد رطوبت، نوع و غلظت یون‌های موجود در مایع منفذی خاک و خصوصیات مایع فرسایش دهنده دارد و معمولاً مقدار کاتیون سدیم بالایی دارند. از شواهد واگرایی خاک ایجاد اشکال فرسایشی در مناطق شیب‌دار و مسطح می‌باشد. از آنجا که این اشکال فرسایشی در ساختگاه پتروشیمی مسجدسلیمان، با لایه‌های سازند گچساران مشاهده گردیدند، لذا به ‌منظور ارزیابی علل فرسایش‌پذیری، از نقاط مختلف ساختگاه نمونه‌برداری صورت پذیرفت و سپس با انجام آزمایش‌های فیزیکی، شیمیایی و آزمایش‌های مشخص‌کننده واگرایی خاک مشاهده گردید که مقدار کاتیون سدیم نمونه‌ها پایین بوده و خاک غیر واگرا است. با مشاهده کانی ژیپس، منافذ و فضای خالی موجود در نمونه‌های دستی و میکروسکوپی، مقدار کانی ژیپس نمونه‌ها تعیین و با ارتباط آن با مشاهدات صحرایی مشخص گردید که اشکال فرسایشی ناشی از شستگی، انحلال و درنهایت پوک شدن خاک در نتیجه وجود کانی ژیپس می‌باشد که باعث ایجاد یک نوع فرسایش مکانیکی در منطقه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluating Erodibility of gupsiferous soils of Masjed Soleyman petrochemical plant site with emphasiss on dispersive and solubility

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hosein Jowkar 1
  • masha allah khamechian 2
  • Mohammadreza Nikudel 3
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد زمین شناسی مهندسی دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم، گروهزمین شناسی
3 Assistant professor, Department of Engineering Geology, Tarbiat Modares University, nikudelm@modares.ac.ir
چکیده [English]

Dispersivity is a physico-chemical phenomenon whereby clay soil particles lose their cohesion in the presence of water and repel each other, so that the particles become suspended in water and easily washed with very little energy from the environment. Potential dispersivity in a given soil depends on several factors, including: type of clay minerals, pH, organic matters, temperature, moisture percentage, type and concentration of ions existing in the soil pore water and the characteristics of eroding fluid and usually there are high amounts of sodium cation. Soil dispersivity evidence can be alluded to the development of erosional shapes on steep and flat areas; since these erosional shapes were observed upon the Gachsaran formation in Masjed Soleyman petrochemical site, so sampling was carried out from different parts of the site in order to assess the causes of erosion. Then, by performing physical and chemical tests as well as the tests to characterize soil dispersivity, it was observed that the amount of sodium cation is low and soil itself is non-dispersive. By observing the gypsum mineral, voids and free spaces available in manual and microscopic samples, their gypsum content was determined. Again, by its relation with field observations, it was revealed that erosion shapes induced by leaching, dissolution and ultimately the soil to be hollowed in the result of gypsum mineral presence that has been contributed in developing a kind of mechanical erosion in the region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dispersive
  • Masjed Soleyman petrochemical plant
  • Content gypsum
  • Leaching
  • Mechanical erosion

احمدی، ح.،  1391. ژئومورفولوژی کاربردی. جلد 1. چاپ هشتم. انتشارات دانشگاه تهران.

بازرگان، ج.، اسماعیلی، د.، 1389. ارزیابی و اصلاح معیار شیمیایی تشخیص پتانسیل واگرایی خاک‌های رسی، نشریه زمین‌شناسی مهندسی، جلد چهارم، صفحات 942-917.

بینای مطلق، پ.، 1389. دستورالعمل و روش‌های اندازه‌گیری عوامل فیزیکی و شیمیایی و مواد شیمیایی معدنی سمی در آب آشامیدنی، وزارت بهداشت درمان و آموزش پزشکی، معاونت بهداشت، مرکز سلامت محیط و کار.

تاتلاری، س.، 1375. بررسی رفتار خاک‌های گچی در مجاورت سازه‌های آبی، پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران.

حسنی، ا.، 1392. استفاده از روش طیف بینی مرئی- فروسرخ در برآورد ویژگی‌های شیمیایی خاک در خاک‌های گچی، رساله دکتری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس.

خامه چیان، م.، رحیمی، ا.، لشکری پور، غ.، سلوکی، ح.، 1384. بررسی علل فرسایش خاک‌های  دشت سیستان از دیدگاه زمین‌شناسی مهندسی  با نگرشی خاص به پدیده واگرایی، مجله علوم دانشگاه تهران، جلد 31، صفحات 268-253.

خدابخش، سعید.، صحرارو، ن.، 1392، آزمایش‌های رسوب‌شناسی، چاپ اول، انتشارات دانشگاه بوعلی سینا همدان.

شرکت زمین فیزیک پویا، 1394. گزارش مطالعات زمین‌شناسی و ژئوتکنیکی پروژه پتروشیمی مسجدسلیمان، فاز یک مطالعاتی، تهران.

عسکری، ف. ا.، فاخر، ع.، 1372. تورم و واگرایی خاک‌ها از دید مهندس ژئوتکنیک. دانشگاه تهران.

رحیمی، ح.، تاتلاری، س.، نژاد هاشمی، ا. پ.، 1377. ارزیابی برخی مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک‌های گچی و مقایسه آن با روش‌های متداول استاندارد، مجله علوم کشاورزی ایران، جلد 29، شماره ، صفحات 129-117.

کارگر، س.، رییسی، ع.، رحیمی، ح.، 1389. بررسی تأثیر وجود گچ و آبشویی آن بر ویژگی‌های مقاومتی خاک رس، مجله تحقیقات آب  و خاک ایران. جلد 41، شماره 2، صفحات 256-251.

منصوری کیا، م. ت.، کیامنش، ح.، شاهرخ، ب.، 1387. ساخت کانال‌های آبیاری در خاک‌های گچ دار، محدودیت‌ها و راه‌حل‌ها، کارگاه فنی تخصصی ساخت کانال‌ها محدودیت‌ها و راه‌حل‌ها.

 یغمائیان مهابادی، ن.، گیوی، ج.، 1386. مقایسه روش‌های مختلف اندازه‌گیری گچ در برخی خاک‌های اصفهان، علوم فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال11، شماره 42، صفحات 576-565.

Alainachi, I. H., Alobaidy, G. A., 2010. The effects of Basra Gulf salt water on the Proctor compaction and CBR test results of  soil samples at Baniyas city, Abu Dhabi, UAE, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, (15):1-17.

Adams, A. G., Dukes, O. M., Tabet, W., Cerato, A. B., Miller, G. A., 2008. Sulfate induced heave in Oklahoma soils due to lime stabilization, Geo-congress, Conference Proceedings, ASCE, Pp: 444–451.

Al-Dabbas, M. A., Schanz, T., Yassen, M. J., 2012. Proposed engineering of gypsiferous soil classification, Arabian Journal of Geosciences, (5): 111–119.

Al-Daood, A., Bouasker, M., Al-Mukhtar, M., 2014. Geotechnical properties of lime-treated gypseous soils, Applied Clay Science, (88):39–48.

Al-Dilaimy, F. H., 1989. Effect of Gypsum Content on Strength and Deformation of Remolded Clayey Soil. MSc,Thesis University of Salahddin, Iraq.

Al-Gabri, M. K. A., 2003. Collapsibility of Gypseous Soils Using Three Different Methods, M.Sc. Thesis. Building and Construction Engineering Department, University of Technology, Baghdad.

Al-Heeti, A. A. H., 1990. The Engineering Properties of Compacted Gypsified Soil. M.Sc. Thesis, Civil Engineering Department, University of Baghdad.

Al-Layla, M. T., Al-Obaydi, M. A., 1993. Lime stabilization of Gypseous soil, Proceedings of the 5th Arab Conference of Structural Engineering, Civil Engineering Department, Al-Fateh University, Tripoli, (2): 1001-10130.

Al-Mufty, A. A., Nashat, I. H., 2000. Gypsum content determination in Gypseous soils and rocks, Third International Jordanian Conference on Mining, Amman, (3): 500-506.

Al-Sauodi, N. K. S., Al-Khafaji, A. N., Al-Mosawi, M. J., 2013. Challenging poblems of Gypseous soils in Iraq. Proceeding of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geothecnical Engineering, Paris, (18):479-482.

ASTM., 2004. Standard test methods for laboratory determination of water (moisture) content of soil and rock by mass. ASTM D2216-10.

ASTM., 2006. Standard Test Method for Determining Dispersive Characteristics of Clayey Soils by the Crumb Test. ASTM D6572-00.

ASTM., 2006. Standard test method for Dispersive Characteristics of Clay Soil by Double Hydrometer. ASTM D4221-99.

ASTM., 2006. Standard Test Method for identification and classification of dispersive clay soil by pinhole test. ASTM D4647-93.

ASTM., 2008. Standard practices for Identification of crystalline compounds in water – formed deposits  by X-Ray Diffraction

ASTM., 2010. Standard test methods for liquid limit , plastic limit , and plasticity Index of soils, ASTM D4318.

ASTM., 2012. Standard test method for Laboratory compaction Characteristics of soil using standard effort (12 400 ft – lbf/ft3 ( 6oo kN-m/m3)), ASTM D689 -78.

ASTM., 2013. Standard test methods for pH of soils, ASTM D4972.

Al-Zgry, E. A., 1993. The effect of Leaching on Lime Stabilized Gypseous Soil. M.Sc. Thesis, Department of Civil Engineering, University of Mousl.

Asghari, S., Ghafoori, M., Tabatabai, S. S., 2014.  The evaluation of  changes in permeability and cemical composition of gypseous soils through leaching in southern mashhad, Iran,  Malaysian Journal of Civil Engineering 26(3):337-348.

Arakelyan, E. W. A., 1986. Characteristics of the determination of the physical of gypsum soils, Soil Mechanics and Foundation Engineering, 23 (1):111-119.

Bell, F. G., Maud, R. R., Jermy, C. A., 1994. Dispersive soil in south Africa and earth dams. Proceedings 13th International Conference on soil Mechanics and Foundation Engineering, (3): 1003-1008.

Bell, F. G., Walker, D. J. H., 2000. A further examination of the nature of dispersive soils in Natal, South Africa, Quaterly Journal of Engineering and Hydrogeology, (33): 187- 199.

Buck, B. J., Van Hoesen, J. G., 2002. Snowball morphology and SEM analysis of pedogenic gypsum, southern New Mexico, Journal of Arid Environments, (51): 469–487.

Carter, B. J., Inskeep, W. P., 1988. Accumulation of pedogenic gypsum in western Oklahoma soils, Soil Science Society of America Journal, (52): 1107–1113.

Craft, D., Acciardi, R. G., 1984. Failure of pore water pressure analyses for dispersion. Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, 110( 4): 112-122.

Emami Azadi, M. R., 2008. The Effects of Urmieh lake salt water on the proctor compaction and CBR test results of well graded gravel-sand mixed with clay (GSCW) soil samples, Electronic Journal of Geotechnical Engineering,15:1-15.

Eswaran, H., Zi-Tong, G., 1991. Properties, genesis, classification and distribution of soil with Gypsum, In: Occurrence, Characteristic, and Genesis of Carbonate, Gypsum and Silica Accumulation in Soils, (Ed): Nettleton, W.D., SSSA special publication, (26): 89-119.

Fan, H., Kong, L., 2013. Empirical equation for evaluating the dispersivity of cohesive soil, Canadian Geotechnical Journal, NRC Research Press, 50(9): 989-994.

FAO (Food and Agriculture Organization of United Nations), 1993. Agriculture: Toward 2010, Rome, Italy.

Fauziah, A., Azlin, M. D, Lamyaa, N., 2012. effect of leaching and gypsum content on proportion of gypsum soil, International Journal of scientific and research publications, 2( 9):1-5.

IPNI (International Plant Nutriton Institute), 2008. Ref #16- 10076 , Norcross, Georgia 30092-2844, USA.

Isik, Y., 2000. Gypsum/anhydrite: some engineering problems, Bulletin of Engineering Geology and the Environments, 59: 227-230.

Kattab, S. A., 1986. Effect of Gypsum Content on Strength of Granular Soils for Soaked and Unsoaked Specimens, M.Sc. Thesis, Civil Engineering Department, University of Mosul.

Klein, C., Hurlbut, C. S., 1985. Manual of Mineralogy, after J. D. Dana , 20th Edition, John Wiley and Sons, New York.

Mansour, Z. M., Taha, M. R., Chik, Z., 2008. Fresh- brine water effect on the basic engineering properties of Lisan marl-Dead sea- Jordan, Journal of Applied Sciences, (8):  3603-3611.

Mermut, A. R., Arshad, M. A., 1987. Significance of sulfide oxidation in soil salinization of southeastern, Soil Science Society of America Journal, 51(1):247-251.

Najah., L, Ahmad., F, Said., M. D., Jayed., A., 2013. Effect of additive soils on some geotechnical properties of gypseous soil, International Journal of Scientific & Engineering Research, 4(5): 2282-2286.

Petrukhin V. P., 1993. Construction of Structures on Saline Soils, A.A.Balkema publications.

Podwojewski, P., Arnold, M., 1994. The origin of gypsum in Vertisols in New Caledonia determined by isotopic composition of sulfur, Geoderma, 63: 179–195.

Rahimi, H., Delfi, M. 1993. New chemical method for evaluation of soil dispersivity, Proc, Of the Second International Seminar on Soil Mechanics and Foundation Engineering of Iran, Pp: 199-218.

Satton, C,T, Mitchel, J. K., 1976, Influence of eroding solution composition on dispersive behavior of a compacted clay shale, ASTM STP 623.

Shariatmadari, N., Salami, M., Karimpour Fard, M., 2011. Effect of inorganic salt solutions on some geotechnical properties of soil-bentonite mixtures as barriers, International Journal of Civil Engineering, 9(2): 103-110.

Sherard, J. L., Dunnigan, L. P., Decker, R. S., 1976. Identification and nature of dispersive soils, Journal of Geotechnical Engineering Division, ASCE, 120(52): 287-301.

Sherard. J. L, Decker, R. S., 1977. Dispersive Clays, Related Pipings and Erosion in Geotechnical Projects, vol, 623, ASTM International.

Subhi, R. K., 1987. Properties of Salt Contaminated Soils and their Influence the Performance of Roads in Iraq. Ph.D. Thesis, Queen Mary College, University of London.

Taimeh, A. Y., 1992. Formation of gypsic horizons in some arid regions of Jordan, Soil Science, 153(6): 486–498.

Tatlari, S., 1996. Evaluation of Gypseous Soils in Vicinity of Hydraulic structures. (in Persian), (M.Sc. Thesis). University of Tehran, Iran.

Van Hoesen, J., 2000. Pedogenic gypsum in southern New Mexico: genesis, morphology, and stable isotopic signature. [M.Sc. Thesis]: Las Vegas, University of Nevada Las Vegas, 182p.

Vazquez, G., Melgarejo, P., Decal, A., Larena, I., 2013. Persistence, survival, vertical dispersion,   and horizontal spread of the biocontrol agent, Penicillium oxalicum strain 212, in different soil types, Applied Soil Ecology, 67: 27–36.