مقاله بررسی پارامترهای آزمایشگاهی روش اختلاط عمیق در تثبیت خاک رس

word قابل ویرایش
8 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان

بررسی پارامترهای آزمایشگاهی روش اختلاط عمیق در تثبیت خاک رس

 

چکیده

به منظور بهسازی و اصلاح خاک روشهای مکانیکی، هیدرولیکی، فیزیکی و شیمیایی به کار برده می شوند. معمولا بر اساس چسبنده و یا غیر چسبنده بودن خاک روشهای بهسازی مناسب انتخاب می گردند. اختلاط عمیق خاک به عنوان یک گزینه مناسب جهت بهسازی خاک در محل مطرح است که درایران به صورت محدودی از این روش استفاده گردیده است. استفاده از این روش به منظور کاهش نفوذپذیری خاک در محل ونیزافزایش مقاومت آن باصرفه اقتصادی مناسب مطرح می باشد. تیغه های اوگر حفاری ساختار اولیه خاک را بر هم زده و پس از آن ماده تثبیت کننده در هنگام بالاآمدن تیغه ها به خاک افزوده می گردد. در این تحقیق پارامترهای فیزیکی ومکانیکی نمونه های خاک رس دست نخورده تهیه شده با روش حفاری ماشینی دورانی تا عمق ۵۰متری درگمرک بندر امام خمینی(ره) با درصد های سیمان ونیز رطوبتهای مختلف بررسی شده اند. نتایج آزمایشات مکانیک خاک حاصل شده از نمونه های خاک- سیمان تثبیت شده به روش اختلاط عمیق دلالت بر برتری آن بر روش پیش بارگذاری در اصلاح خاک زیرمخازن نفت در این منطقه رادارد.

کلمات کلیدی: اصلاح خاک، اختلاط عمیق، تثبیت، مقاومت فشاری تک محوری، تحکیم ادئومتر

.۱ مقدمه

مهندسین ژئو تکنیک همواره به دنبال راه هایی برای اصلاح و بهبود خواص مهندسی خاک ها با روشهای مناسب سطحی یـا اصـلاح خاک در عمق بوده اند. یکی از روش های اصلاح خاک، تثبیت شیمیایی با استفاده از سیمان یـا آهـک مـی باشـد . [۱ ] در آسـیا بـه دلیل موثر تر بودن سیمان نسبت به آهک بیشتر از این ماده استفاده می شود (بروم .(۱۹۸۴ تعدادی از آزمایشـات آزمایشـگاهی بـرای مطالعه خواص مهندسی این خاک ها برای تثبیت خاک با سیمان به وسیله بروم ۱۹۸۶، اودین ۱۹۹۷، واتـاب ۲۰۰۰، پتچگیـت ۲۰۰۱، ین ۲۰۰۱ و برگادو درسال ۲۰۰۴ انجام گرفته است.[۶] خاک رس مـورد اسـتفاده در ایـن تحقیـق بـر اسـاس گمانـه هـای ۵۰ متـری حفاری شده در بندر امام خمینی که تا عمق ۲۰ متری خاک رس با حد روانی ۳۰ و حد خمیری ۱۳در صد و با ۳۱ در صـد رطوبـت

 

شماره و کد مقاله: (BPAALI) 522

بود و در اعماق ۲۰ تا ۵۰ متر جنس خاک از نـوع (SP-SM) مـی باشداسـتفاده شـد. نتـایج و تفسـیر آزمایشـات مقاومـت فشـاری محدود نشده و تحکیم ادئومتر از مخلوط های رس – سیمان با در صد های ۴، ،۶و ۱۰ ۸ درصـد . میـزان آب اخـتلاط ۳۰، ۴۸ و ۷۰ درصد با زمان های عمل آوری ۷، ۱۴ و ۲۸ روز ارائه شده است.

. ۲ روش اختلاط عمیق خاک

اختلاط خاک و تکنیکهای اصلاح زمین، برای کاربردهای مختلفی شامل فونداسـیونهای سـاختمانها و پلهـا، سـازه هـای نگهدارنـده، کاهش پتانسیل روانگرایی، نگهداری موقتی گودبرداری و کنترل آب، استفاده شده اند. اسامی همچون تزریق جت[Jet-grouting] ، اختلاط خاک[Soil Mixing] ، اخـتلاط عمیـق بـا سـیمان[CDM] ، هیـدرا-مـک[Hydra-Mech] ، اخـتلاط خشـک جـت [DJM] ، دیوارهای حاصل از اختلاط خاک[SMW] ، ژئو-جت، اختلاط عمیق خاک[DSM] و ستونهای آهکی برای خیلی هـا شناخته شده اند.[۹] اختلاط خاک به صورت مکانیکی عموما به وسیله شفت های تکی یا چند تـایی بـه همـراه اوگرهـا و تیغـه هـای اختلاط انجام می گیرد. معمولا اوگرها به آرامی درون زمین به صورت دورانی با سرعت ۱۰ تا ۲۰ دور در دقیقـه و بـا سـرعت نفـوذ ۰/۵ تا ۱/۵ متر در دقیقه وارد می شوند.. [۱۰ ] هنگامی که اوگر نفوذ می کند، دوغاب سیمان از درون لوله تـو خـالی بـه نـام شـفت باعث پخش شدن دو غاب در نوک اوگر می شود. تیغه های اختلاط به گونه ای در طول شفت بالای اوگر چیده شده اند تـا بتواننـد خاک و دوغاب را با هم مخلوط نمایند.

شکل -۱ نمایی ازتیغه های دورانی درروش اختلاط عمیق خاک

 

۳٫ آزمایشات آزمایشگاهی

۳٫۱٫ خاک رس

در این تحقیق از خاک رس بندر امام خمینی(ره)در حاشیه خلیج فارس استفاده شده است. لایه های رس در محل نمونه بـرداری تا عمق ۲۰ متری از رس با خاصیت خمیری کم (CL)، با(۲ (SPT تا ۴ و وزن مخصـوص ویـژه ۲/۶۸ و نسـبت تخلخـل اولیـه ۰/۸۵ می باشد.

.۲٫۳ روش تهیه مخلوط های رس- سیمان

نمونه های رس مورد استفاده در آزمایشات مقاومت فشاری محدود نشده و تحکیم ادئومتر با میزان آب ۳۰، ۴۸ و ۷۰ درصـد تهیـه شده اند. سپس با دوغاب سیمان با نسبت آب به سیمانبرابر۰/۶ w/c مخلوط شده اند. در این تحقیق میزان آب ریمولـدی (W*) به عنوان مقدار آب قبل از اضافه کردن دوغاب سیمان شناخته می شود. قبل از مخلوط کردن دوغاب سیمان، خاک رس را با میـزان های مشخص آب ریمولدی ۳۰)، ۴۸ و ۷۰ درصد) مخلوط می کنیم. میزان سیمان محاسبه شده بر اساس در صـد هـای ،۶ ۴، ۸ و ۱۰ درصد به صورت خشک درون جام میکسر قرار می گیرد سپس آب لازم با نسـبت برابـر ۰/۶ درون جـام میکسـر قـرار گرفتـه و بـه مدت ۳۰ ثانیه میکسر با دور کند دوغاب را هم می زند سپس خاک رس بـا میـزان آب ۳۰، ۴۸ و ۷۰ درصـد بـه دوغـاب درون جـام میکسر اضافه می شودو به مدت ۳۰ ثانیه مخلوط را هم می زند. سپس مخلوط خاک – آب – سیمان را از درون جـام بـا دسـت هـم می زنیم و تیغه های مخلوط را نیز پاک می کنیم و این بار به مدت ۳۰ ثانیه با دور تند مخلوط را هـم مـی زنـیم تـا کـاملا یکنواخـت شود.

.۳٫۳ آ ماده سازی نمونه ها و آزمایشات

پس از تهیه مخلوط یکنواخت، برای انجام آزمایش مقاومت فشاری تک محوری نمونه ها در ۵ لایه درون قالب های فلزی دو تکـه ایی به قطر و ارتفاع ۳۵ و۷۵ میلیمتر قرار می گیرد تا نمونه ها به صورت یکنواخت درون قالب هـا قـرار گیـرد. و سـطح نمونـه هـا را کاملا صاف می کنیم. سپس نمونه ها برای عمل آوری درون اتاق رطوبت با حرارت ۲۵ درجه سانتیگراد و رطوبت ۹۷ درصـد قـرار می گیرند. بر اساس زمان عمل آوری نمونه های آزمایش مقاومت فشاری محـدود نشـده بـه سـه دسـته ۷، ۱۴و ۲۸ روزه تقسـیم مـی شوند. پس از زمان عمل آوری مشخص برای هر نمونه ، نمونه ها تحت آزمایش فشاری محدود نشده بـا سـرعت ۱میلیمتـر در دقیقـه قرار گرفتند.نمونه های تحکیم نیز درون اتاق رطوبت با حرارت ۲۵ درجه سانتیگراد و رطوبت ۹۷ درصد قرار می گیرند. زمان عمـل آوری برای تمامی نمونه های تحکیم ۲۸ روز می باشد. پس از عمل آوری نمونه هـا درون دسـتگاه تحکـیم بـا کاغـذ هـای صـافی و سنگ ها ی متخلخل در بالا و پایین آنها قرار می گیرند. اولین بارگذاری ۲۴/۵۲ KPaتا ۷۸۴ KPa ادامه پیدا می کند.

۴٫ تفسیر نتایج

۴٫۱٫ مشخصات فیزیکی نمونه های آزمایشگاهی

نمودار وزن واحد حجم پس از عمل آوری با میزان سیمان به همراه تغییرات آب ریمولدی و زمان عمل اوری در شکل ۲ نشان داده شده است. مقدار آب ریمولدی ۳۰، ۴۸ و ۷۰ درصد، میزان سیمان ۴، ۶، ۸و ۱۰ درصد; زمـان عمـل آوری ۷، ۱۴و ۲۸ روز وشـرایط اصلی تهیه نمونه ها می باشند. شکل ۲ نشان می دهد که وزن واحد حجم با افزایش سیمان افزایش می یابـد. همـانطور کـه انتظـار می رفت با افزایش میزان آب ریمولدی، وزن واحد حجم پس از عمل آوری کم شده است.

 

شکل-۲ تغییرات وزن واحد حجم با افزایش سیمان وتغییرات میزان آب ریمولدی با۲۸ روز عمل آوری

برای یک میزان آب ریمولدی مشخص، دلیل افزیش وزن واحد حجم با افزایش سیمان، محصولات سـیمانته افـزایش مـی یابنـد. و باالعکس برای یک میزان سیمان مشخص دلیل کاهش وزن واحد حجـم بـا افـزایش آب ریمولـدی، افـزایش تخلخـل پـس از عمـل آوری خاک می باشد. با افزایش میزان سیمان آب لازم برای هیدراتاسیون سیمان بیشتر شده و درصـد رطوبـت پـس از عمـل آوری مخلوط کاهش می یابد. شکل ۳ نمودار وزن مخصوص ویژه پس از عمل آوری (Gst) با مقدار سیمان و تغییرات آب ریمولـدی را نشان می دهد. به طور کلی با افزایش میزان سیمان وزن مخصوص ویژه پس از عمل آوری کاهش می یابد. یک دلیل ممکـن بـرای اینکه چرا وزن مخصوص ویژه تنها متاثر از میزان سیمان می باشد این اسـت کـه مقـدار نسـبی ذرات خـاک و سـیمان کـه کیفیـت و کمیت پیوند های تشکیل شده پس از عمل آوری را کنترل می کنند.

شکل -۳ وزن مخصوص ویژه پس از ۲۸ روزعمل آوری

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 8 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد