بخشی از مقاله
تاثیر تغییرات pH بر خواص مقاومتی خاك رس
چکیده
مواد شیمیایی ناشی از شیرابه محل هاي دفن زباله و یا مواد زاید ناشی از کارخانجات بر خواص ژئوتکنیکی خاك رس ثأثیر می گذارند و می توانند باعث تغییراتی در طراحی پی هاي متکی بر خاکهاي آغشته به مواد شیمیایی شوند. این تغییرات می تواند معیارهاي طراحی سازه هاي خاکی و یا میزان نشست ساختمانهاي مجاور مواد شیمیایی را دستخوش تغییراتی کند.نوع مواد شیمیایی که با خاك رس ترکیب می شوند و همچنین ترکیبات تشکیل دهندة خاك رس یکی از مسایل مهم در درك سیماي تغییرات خصوصیات مقاومتی خاك می باشد.زمان و درصد وزنی مواد شیمیایی بکار رفته تأثیر بسیاري در تغییرات صورت گرفته دارند. هر چه اکسیدهاي آهن و کاتیون هاي آزاد در خاك رس بیشتر یافت شوند احتمال تولید رسوبات و در نتیجه کاهش کمتر زاویه اصطکاك خاك رس وجود دارد ولی در هر حال کاهش چسبندگی خاك رس نتیجه واکنش هاي مواد شیمیایی با خاك رس است.
کلید واژه ها: خاك رس، .pH خواص مقاومتی
-1 مقدمه
مواد زاید شهري تولید شده و همچنین پساب هاي ناشی از کارخانجات صنعتی حاوي مواد شیمیایی متفاوتی می باشند و از آنجا که در طراحی سازه هاي خاکی مجاور این محل ها فرضیاتی جهت طراحی از جمله خصوصیات مقاومتی خاك ها مدنظر بوده است، لازم است تا تغییرات این خصوصیات بواسطه ورود مواد شیمیایی به خاك بررسی شود.آزمایشهاي پیش بینی شده در این راستا آزمایش سه محوري جهت بررسی تغییرات خصوصیات مقاومتی زهکشی شده و زهکشی نشده خاك رس می باشد.
-2 تاریخچه
در گذشته تأثیر شیرابه ها و آلودگی ها روي بعضی پارامترهاي خاك رس و آسترهاي محل دفن زباله بررسی شده است. موضوع مورد توجه بسیاري از محققین، تغییرات نفوذپذیري خاك رس بواسطه ورود شیرابه و یا آلودگی ها به خاك رس می باشد 6]و[7 و حتی در بعضی موارد فقط شیرابه ها مورد بررسی نبوده اند و تغییرات نفوذپذیري در بازة بسیار وسیعی از مواد شیمیایی از جمله مواد آلی و غیرآلی مورد مطالعه قرار گرفته است [8]
.نتیجه گیري کلی از مطالعه این مقالات رأي به افزایش نفوذپذیري بواسطه حضور مواد شیمیایی اسیدي و بازي در خاك می دهد که البته فاکتور زمان، خصوصیات خاك و نوع مواد شیمیایی و بخصوص نحوة اندازه گیري و آزمایش ، باعث پراکندگی این نتایج می شود که حتی گاهی کاهش نفوذپذیري را نتیجه داده است.اما در مورد بحث خصوصیات مقاومتی خاك رس هنوز جاي مطالعه بسیاري وجود دارد و برداشت حاصل شده از مقالات موجود در این رابطه حاکی از غیرخطی بودن تغییرات مقاومت خاك در برابر آلودگی هاي شیمیایی می باشد [8]و کمبود آزمایشات و مطالعات روي این مسئله، وجوب بررسی بیشتر را نمایان می کند.
-3 مواد شیمیایی و مشخصات خاك رس انتخاب شده
مواد شیمیایی استفاده شده اسید سولفوریک H2SO4 و اسید هیدروکلریدریک HCL و همچنین سود NaOH می باشند.در این تحقیق pH خاك که در حالت طبیعی بین 6/5 الی 8 می باشد توسط موادمذکورتغییر داده شده است و محدودة تغییر pH بین 3 تا 11 می باشد .سه نوع آزمایش سه محوري روي نمونه هاي خاك انجام شده است. خاك موردنظر رس تهران می باشد که با توجه به دانه بندي و هیدرومتري دانه ها مطابق روش یونیفاید در ردة CL قرار دارد و %80 وزنی خاك از الک 200 عبور کرده و حد روانی و شاخص پلاستیک خاك خنثی و همچنین خاك ترکیب شده با اسیدهاي سولفوریک و هیدروکلریدریک مطابق جدول 1 می باشد.افزایش حد روانی نتیجه اختلاط خاك با اسید می باشد. همچنین روي خاك موردنظر آزمایش تراکم عادي انجام شد که در درصد رطوبت %19 وزن مخصوص خشک ماکزیمی برابر با 1/72گرم بر سانتی متر مکعب حاصل شد.
جدول : 1 تغییرات حدود اتر برگ خاك بواسطه ترکیب با اسیدها
شاخص پلاستیک حد روانی مادة شیمیایی
25 46 خاك طبیعی
25 51 H2SO4
22 49 HCL
جهت ساخت نمونه ها تراکم نسبی %90 فرض شده است و جهت ترکیب مواد شیمیایی با خاك درصد رطوبت موردنیاز توسط محلول آب و اسید (یا باز) با pH موردنیاز تأمین شده است و به روش اختلاط دستی، آب حاوي مواد شیمیایی با خاك ترکیب شده است.
-4آزمایش هاي سه محوري
-1-4آزمایش سریع [1] Q
جهت انجام آزمایش تحکیم نیافته زهکشی نشده از نمونه هاي دستخورده با تراکم نسبی %90 استفاده شده است. قطر نمونه 38mm و به ارتفاع 80mm می باشد. نمونه هایی با میزان pH هاي متفاوت بوسیله دو نوع مادة شیمیایی موجود ساخته شد و با استفاده از دستگاه سه محوري تغییر کرنشی برابر با یک میلیمتر بر دقیقه به نمونه وارد شد. نمونه به گیج باري متصل بود که روي رینگی با ثابت 0/38 کیلوگرم بر هر دیویژن قرار داشت. قرائت هاي نیروي وارد شده به نمونه در کرنش هاي 0/1، 0/2 و… تا 1 درصد و از آن به بعد تا %20 کرنش به ازاء هر 0/5 درصد کرنش صورت گرفت.
جهت بدست آوردن برش گسیختگی در هر pH سه نمونه ساخته شد و تحت سه فشار جانبی مختلف یعنی 1، 2و 3 کیلوگرم بر سانتی متر مربع تنش هاي انحرافی اعمال شدند.به جهت آنکه نمونه ها %100 اشباع نبودند پوش وارد بر دوایر موهر خطی افقی نمی باشد و بنابراین علاوه بر چسبندگی زاویه اصطکاك هم محاسبه شده است. شکلهاي 1 و 2 تغییرات چسبندگی و زاویه اصطکاك حاصل شده از نتایج آزمایشات را نشان می دهند. آنچه بصورت کلی از نتایج بدست آمده برداشت می شود کاهش نسبی چسبندگی و همچنین زاویه اصطکاك خاك در حالت آزمایش سریع می باشد که نتایج نشان دهندة روند غیر منظم تغییرات در زاویه اصطکاك و کاهش تقریباً منظم چسبندگی خاك می باشند.
-2-4 آزمایش 2]CUو[4
این آزمایش در pHهاي 11،10،4،3وهمچنین خاك خنثی صورت گرفت و قرائت هاي فشار منفذي در این آزمایش فقط در انتهاي آزمایش انجام شده است. البته جهت بررسی رفتار تنش موثر خاك آزمایش CD نیزKGصورت گرفته است. در این آزمایش نیزنمونه ها تحت فشارهاي همه جانبه 1، 2 و cm2 3 قرار گرفته اندتقریباً. در تمام آزمایشهاي سه محوري شکست، ازنوع بشکه اي بوده و تنش انحرافی ماکزیمم در کرنش بین 15 الی 18درصد رخ داده است و پس از آن گیج بارتقریباً ثابت مانده است.
