بخشی از مقاله
استفاده ازديواره هاي آب بند بنتونيتي ( کنترل کننده آلودگي ) در مدفن هاي زباله وزمينهاي آلوده شده
چکيده :
در سالهاي اخير تلاشهاي زيادي بر روي موضوعاتي چون مسائل آلودگي و پساب ها و حفظ بهداشت خاک انجام گرفته است . نياز به پاکسازي زمين ها و تخليه و دفن زباله ها و نصب تجهيزات مطمئن تر باعث تطابق يافتن معيارهاي مهندسي با مسائل زيست محيطي گرديده است که يک روش ، استفاده از ديوارهاي بتن پلاستيک با نفوذپذيري کم مي باشد. استفاده اوليه از ديواره هاي بتني در جلوگيري از نشت آب زيرزميني به داخل حفاري ها انجام گرفته بود و براي جلوگيري از تراوش آلاينده ها به خارج گودالها و ترانشه ها که ممکن بود آب زيرزميني را آلوده کنند استفاده شد.ديوارهاي با بنتونيت پايدار شده به مدت ٥٠ سال در ايالات متحده استفاده مي شود و روشهاي ساخت و ارزيابي مرتبط با چنين پروژه هايي با پيشرفت تکنولوژي به روز مي شود. در گذشته ، در ساخت ديواره هاي بتن پلاستيک در محل از روش سعي و خطا استفاده مي شد در حالي که هم اکنون در ارزيابي و ساخت اين سيستم از روشهاي ژئوتکنيکي برنامه زيري شده استفاده مي شود.
در اين مقاله انواع ديوارهاي آب بند و کاربردهاي آنها توضيح داده شده وعملکرد آنها بررسي ميشود .
کلمات کليدي :ديوار آب بند بنتونيتي -مدفن زباله -آلودگي
مقدمه :
کنترل نشت و ايجاد مانع هيدروليکي يکي از مسائل مهم درمهندسي عمران مي باشد .بشر از دير باز کوشيده است تا اين مساله را به نحوي مناسب حل کند . هزينه بالاي مصالح عايق مصنوعي و غير اقتصادي بودن استفاده از آنها در پروژه هاي بزرگ باعث شده است تا مصالح با نفوذ پذيري کم طبيعي ، بيشتر مورد توجه قرار گيرد. مصالح طبيعي نيز به نوبه خود مشکلات خود را دارا مي باشد. از جمله نزديک بودن منابع قرضه به محل اجراي پروژه و در نتيجه بالا رفتن هزينه حمل و نقل ، نياز به تخصص در اجراي صحيح ، مشکلاتي که در اثر عوامل جوي يا طبيعت ذاتي اين مصالح بوجود مي آيد ، باعث شده است .اين مصالح با رضايت کامل مورد استفاده قرار نگيرند . در کنار مساله نشت عامل ديگري که در چند دهه اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است . تهديد آلودگي آبهاي زيرزميني مي باشد. آبهاي زيرزميني به عنوان يکي از منابع اصلي تامين آب شرب جامع بشري مي باشد و عدم توجه به سلامت آن مي تواند ضايعات جبران ناپذيري به بار آورد .در اين خصوص جالب است بدانيم بيش از ٦٥% سطح کره زمين يا آب فرا گرفته است . به نظر ميرسد که در تامين آب دچار مشکل نخواهيم شد . اما اهميت مسئله زماني مشخص خواهد شد که بدانيم از کل حجم آب موجود در زمين چيزي حدود ٣% آن قابل شرب است . از اين ٣% نزديک به ٧٥% در قطب به صورت يخ قرار دارند و کمتر از ٢% آن بصورت آبهاي آزاد هستند . مقدار ناچيزي از آب نيز در قسمت نيمه اشباع خاکهاي سطحي واقع شده و نزديک به ٢٢% ازاين آبهاي قابل شرب بصورت آبهاي زيرزميني هستند [١].
يکي از مصالح طبيعي که از حدود يک قرن پيش درحرفه مهندسي عمران جاي خود را باز کرده است بنتونيت ١ مي باشد، بنتونيت رسي با خواص خميري و تورم بالا از گروه اسمکتايت ها با کاني اصلي منتموريلونيت مي باشد. بنتونيت در اهداف مختلفي مورد استفاده قرار مي گيرد بطوري که به آن ها رس هزار کاره لقب نهاده اند. خاصيت نفوذپذيري کم آن از مدتها پيش مد نظر بوده است و از آن بصورت منفرد و ترکيبي با ساير مصالح نظير خاکستر٢ ، سيمان ، ماسه ، خاک رس به عنوان مانع هيدروليکي استفاده شده است . مطالعات زيادي در رابطه با خواص هيدروليکي و ژتوتکنيکي آن صورت گرفته و اکنون به عنوان يک گزينه مطرح در طراحي هاي مانع هيدروليکي بشمار مي رود . اما از معايب اصلي آن مي توان به مقاومت برشي بسيار کم آن اشاره کرد مقاومت برشي پايين آن باعث ناپايداري آن در شيبها شده و استفاده آن را محدود مي کند . اين مشکل باعث گرديده همراه با ساير مصالح بصورت ترکيبي استفاده گردد. درصورت استفاده همراه با ساير مصالح بايد درصد مناسب اختلاط به کار برده شود و خواص ژئوتکنيکي آن استخراج گردد . خصوصا وقتي در ايزوله کردن زائدات مدفون هسته اي بکار مي رود در آوردن اين خواص از اهميت بسزايي برخوردار مي باشد .
در سالهاي اخير تلاشهاي زيادي بر روي موضوعاتي چون مسائل آلودگي و پساب ها و رعايت مسائل زيست محيطي خاک انجام گرفته است . نياز به پاکسازي زمين ها و تخليه و دفع زباله ها و نصب تجهيزات مطمئن تر باعث تطابق يافتن معيارهاي مهندسي با مسائل زيست محيطي گرديده است که يک روش ، استفاده از ديوارهاي بتن پلاستيک با نفوذپذيري کم است . استفاده اوليه از ديواره هاي بتن پلاستيک در جلوگيري از نشت آب زيرزميني به داخل حفاري ها انجام شده است . ديوارهاي بنتونيت پايدار شده به مدت ٥٠ سال در ايالات متحده استفاده مي شود و روش هاي ساخت و ارزيابي مرتبط با چنين پروژه هايي با پيشرفت تکنولوژي به روز مي شود . ديواره هاي بتني به طور کامل نفوذ ناپذير نيستند و مقداري نشتي دارند که اجتناب ناپذير است .
مقادير نفوذپذيري کمتر از براي ديوار SB3 خوب طراحي شده براي ديواره هاي CB متفاوت است به همين علت و به خاطر اينکه کم هزينه تر است ديواره هاي SB بيشتر در زمينهاي دفن زباله استفاده مي شوند اغلب ديواره هاي بتني که براي کنترل آلودگي استفاده شده اند ، زمان نصب آنها کوتاه بوده اند و در بيشتر موارد ، شرکتهايي که اين ديواره ها را نصب مي کنند مايل نيستند داده هاي کنترل شده اي را که براي ارزيابي عملکرد ديواره ها در کنترل آلودگي لازم است را تهيه و ارائه نمايند. بهترين نشانگر ديواره هاي بتني براي مقاومت در برابر فرسايش شيميايي در طول زمان از مطالعات آزمايشگاهي نتيجه گرفته شده است . اين مطالعات براي تعريف بهتر محدوده مقاومت شيميايي ديواره ها انجام شده ولي نمي تواند جايگزين نياز به مطالعات محلي و صحرايي و کنترل دراز مدت شوند . مقاومت ديواره هاي بتن پلاستيک در مقابل نفوذ و تخريب آلاينده ها در حال حاضر مورد تحقيق و بررسي است . بنتونيت در مقابل فرسايش بعضي مواد مقاوم است اما ساير موارد ، موجب آب زدايي و انقباض ذرات مونتموريلونيت مي شوند. عملکرد ديواره SB مي تواند به وسيله تماس مواد شيميايي در آلاينده ها مختل شوند.
بحث :
١-کاربرد ديوارهاي بتن پلاستيک در کنترل آلودگي :
ديواره هاي SB کمترين نفوذپذيري و بيشترين توانايي کاربرد و کمترين هزينه را دارد . همچنين کمترين مقاومت سازه اي را داشته و بيشترين فضاي کار را طلب مي کند و محدوديتهايي در مورد ساخت و کاربرد در توپوگرافي نسبتا صاف دارند .ديوارهاي آب بند سيماني –
بنتونيتي (CB) در محلهايي نصب مي شوند که فضاي کافي براي اختلاط و نصب و قراردادن خاکريز خاک – بنتونيت وجود ندارد و با سخت شدن مقاطع ديوار و ادامه ديوار در ارتفاعات بالاتر يا پايين تر با توپوگرافي زمين انطباق بيشتري دارند . گرچه ديوارهاي CB مستحکم تر از ديوارهاي SB هستند ولي نفوذ پذيرتر از SB بوده و مقاومت کمتري در مقابل مواد شيميايي داشته و پرهزينه تر هستند . ديوارهاي ديافراگم مقاوم ترين و پرهزينه ترين ديوار در بين اين سه نوع ديوار هستند. اگر اتصالات تعبيه شده بين پانل ها به درستي نصب شوند ، ديوارهاي ديافراگم نفوذپذيري يکساني به اندازه ديوارهاي بنتونيت سيماني دارند و به خاطر تشابه مصالح ،قابليت شيميايي يکساني دارند . به علت هزينه هاي بالاتر و نفوذ پذيري بالا ديوارهاي ديافراگم کمتر براي کنترل آلودگي بکار مي روند . ترکيب اين سه نوع خاکريز ممکن است در ديوار به کار رود . به عنوان مثال ،خاکريز بنتونيتي SB ممکن است در قسمت اعظمي از ديوار استفاده شود و بنتونيت سيمان براي قسمتي که مقاومت بيشتري لازم دارد مانند راه يا تقاطع راه آهن به کار رود .
١-١-پيکر بندي افقي
پيکر بندي افقي بستگي به وضعيت ديوار نسبت به محل آلودگي که بايد کنترل شود و جهت گراديان جرايان آب زيرزميني دارد . البته پيکر بندي افقي ،ديوارهاي بتني ممکن است در اطراف منبع آلودگي يا در گراديان بالايي يا پاييني آن قرار داده شوند . پيکر بندي و انواع شرايطي که هر کدام مي توانند مورد استفاده قرار گيرند توضيح داده شده است .
١-١-١- نصب پيراموني ديوار
نصب پيراموني ديوار به قراردادن ديوار در اطراف آلاينده ها ومواد زائد درداخل سايت اطلاق ميشود . گرچه اين کارطول ديواربزرگتروهزينه بيشتري راطلب ميکند،اما مزايايي نيزدارد.اگرسيستم جمع آوري نشتي هم استفاده شود سايت مي تواند آب زدايي شود که در نتيجه طول عمرديوار با کاهش تماس وآب شويي ديوار افزايش مييابد .
شکل هاي (١-١ ) و (٢-١ ) پلان و مقطع اين ديوارها را نشان مي دهد[٢] .
شکل (١-١ ) : پلان ديوار پيراموني
شکل (١-٢ ) : مقطع ديوار پيراموني
همانطوريکه در شکل هاي (١-١) و (١-٢ ) مشاهده ميشود جهت جريان از خارج به داخل است .
١-١-٢- ديوارهاي مهار شده ( Keyed in Slurry wall )
شکل ( ١-٣ ): ديوار مهار شده در لايه با نفوذ پذيري کم
دراين حالت مطابق شکل (١-٣)، اتصال بين ديوار و ناحيه با نفوذپذيري کم در کل ديوار پارامتر تعيين کننده اي مي باشد .
از نقطه نظر اجرايي ، اجراي ديوارهاي مهارشده ممکن است بسيار ساده يا بسيار پيچيده باشد . اگر ناحيه با نفوذپذيري کم به راحتي حفاري شود مثلا لايه رسي يا سنگ هوازده ، کيفيت اجرايي پايه براي اطمينان از اجراي صحيح مهار، کافي است . زمانيکه ناحيه با نفوذپذيري کم ، سنگ بستر سخت است ، مراحل حفاري پيچيده تر و پر هزينه تر شده و ممکن است غير ضروري باشد . در بيشتر موارد ، يک قشر جدا کننده يا سيفون مي تواند بين ديوار و سنگ بستر با خراشيدن و تميز کردن سطح سنگ بستر مورد استفاده قرار گيرد.بسته به شرايط سنگ بستر و ارتفاع هيدروليکي پيش بيني شده که اتصال بايد در برابر آن مقاومت کند وزن خاکريز که بر سنگ بستر فشار وارد مي کند ممکن است آب بند محکم مناسبي را تشکيل دهد که مطابق استانداردهاي نفوذپذيري و طراحي بوده باشد .
-3-5-3-3 ديوارهاي بتني معلق ( Hanging Slurry Walls )
علت نامگذاري ديواره هاي بتني معلق اين است که آنها به ناحيه اي با نفوذپذيري کم متصل نشده اند . اين ساختار براي کنترل آلاينده هايي مانند محصولات نفتي که با آب زيرزميني مخلوط نمي شوند ولي بر روي آب شناورند استفاده مي شود . در اينگونه موارد ، بايد ديواره بتني آب بند فقط بر روي سطح آب زيرزميني گسترش يابدتا از انتقال آلاينده ها جلوگيري کند . عمق دقيق ديوار بستگي به ضخامت لايه شناور و کمترين ارتفاع سطح آب درطول تاريخ دارد.سايرملاحظات وعوامل شامل مقدار وزني که
