بخشی از مقاله
خلاصه
تزریق در خاک ازجمله مسائل مهم در مهندسی ژئوتکنیک است. فاصله از نقطه تزریق میتواند در کاهش مقاومت تودهی خاک تزریقشده مؤثر باشد. در این پژوهش تأثیر فاصله از محل تزریق در خاکهای ماسهای لای دار با استفاده از دوغاب پلیمری موردبررسی قرارداده شده است. بدین منظور دوغاب سیمان و پلیمر به تنهایی و همچنین با ترکیبهای مختلف با استفاده از قالبهای طولی در نمونههای خاک ماسهای لای دار حاوی مقادیر مختلف لای - صفر تا 20 درصد - تزریق شد. سپس بر روی نمونههای تزریق شده - با فواصل مختلف از نقطهی تزریق - آزمایش تک محوری انجام گردید. نتایج مبین آن است که اگرچه بهطورکلی با افزایش فاصله از محل تزریق از مقاومت و مدول الاستیسیته نمونههای تزریقشده کاسته میشود لکن در نمونههای با دوغاب پلیمری نرخ کاهش مقاومت کمتر است.
کلمات کلیدی: تزریق، خاک ماسهای لای دار، دوغاب پلیمری
1.مقدمه
یکی از روشهای بهسازی درجای خاک، روش تزریق است که امروزه توجه ویژهای به آن میشود. تزریق روشی پرکاربرد در مهندسی ژئوتکنیک است و اغلب جهت بهبود خواص مکانیکی، کاهش نفوذپذیری، افزایش مقامت، کنترل نشست و ... در انواع تودههای خاک و سنگ استفاده میشود [1] و .[2] کاربرد دوغابهای شیمیایی در روش تزریق با توجه به لزوم افزایش مقاومت و کاهش نفوذپذیری در خاکهای ریز به وجود آمده است و توسط پژوهشگران بسیاری تاکنون موردتوجه قرار گرفته است و به علت محلول بودن و نداشتن ذرات معلق در دوغاب، راحتتر به درون حفرههای خاک نفوذ مینماید.
از مزیتهای دیگر دوغابهای شیمیایی، شکلپذیری بیشتر و عملکرد بهتر در خاک اشباع است .[3] با افزایش ویسکوزیته دوغاب، از تزریق پذیری این دوغابها کاسته میشود .[4] از پرکاربردترین دوغابهای مورد استفاده در تزریق میتوان به مواد سیمانی، شیمیایی و ترکیب هر دو مواد سیمانی-شیمیایی اشاره کرد.یکی از این مواد شیمیایی آکریلآمید است که از خصوصیات آن تجزیه در پیش اسیدها، بازها، عاملهای اکساینده، آهن و نمکهای آهن است. سرعت افزایش مقاومت نمونههای تزریقشده با آکریلآمید در آزمایشگاه، بیشتر از تزریق در زمین است .[5] از ویژگیهای این دوغاب ویسکوزیته اولیه کم تا قبل از مرحله تشکیل ژل و مقاومت مناسب آن است .[6]
نوع ماسه تزریقشده و دانهبندی آن از مهمترین عوامل مؤثر در تزریق است. بهطوریکه اگر دانههای ماسه بیشازحد ریز باشد، احتمال انسداد حفرههای خاک در عملیات تزریق وجود دارد و ممکن است تزریق در قسمتهایی از خاک اصلاً صورت نگیرد .[7]از دیگر عوامل موثر در تزریق میتوان به دانه بندی خاک اشاره کرد، تحقیقات نشان دادهاند که نوع دانه بندی در نتایج تزریق تأثیر محسوسی داشته و نمونههای ماسه تزریق شده با یکنواختی کمتر - ضریب Cu بیشتر - مقاومت فشاری بیشتری داشته است .[8]
نکته قابلتوجه دیگر در مورد تزریق این است که هرچند نمونه یکنواخت تزریقشده در آزمایشگاه قابلدستیابی است؛ اما در عمل با فاصله گرفتن از نقطه اثر تزریق نمونه یکنواخت حاصل نمیشود و بافاصله گرفتن از محل اثر تزریق، تراکم ماده تزریقشده کاهش یافته و گاهی با انسداد حفرههای تزریق همراه است و این امر به دلیل نفوذ مواد شیمیایی و ریزدانه در اعماق بیشتر است. یکی از راهکارهای محققان برای رفع این نقص تزریق مواد شیمیایی و ریزدانه است .[9] از دیگر نتایج بهدستآمده در تحقیقات پیشین این است که در تزریق با روش سنتی حفرههای خاک توسط یک دوغاب پر میشود، خاکهایی با بیش از 20 درصد سیلت و همچنین خاکهای سیلت دار متراکم و رسهای سیلت دار تزریق ناپذیرند .[10]
2.مشخصات مواد مصرفی
1-2خاک
در این تحقیق از خاک ماسهای حاوی صفر و ده و بیست درصد لای استفاده شده است. خاک ماسهای مورد استفاده از محلی در اطراف همدان - جورقان - تهیه شده است، همچنین لای مورد استفاده از آسیاب کردن پودر سنگ سیلیسی که %100 آن از الک 200 گذشته تهیه شده است. بر روی خاک ماسهای مذکور، آزمایش دانهبندی طبق استاندارد ASTM D421-85 انجام شده است. شکل 1 منحنی دانهبندی خاک مورد استفاده در این تحقیق را نشان میدهد. طبق سیستم طبقهبندی یونیفاید ماسه بدون لای بهعنوان ماسه بد دانهبندی شده - SP - و ماسه با ده درصد لای بهعنوان ماسه بد دانهبندی شده لایدار - SP-SM - و ماسه با 20 درصد لای بهعنوان ماسه لایدار - SM - طبقهبندی شده است.مطابق روش استاندارد آزمایش وزن مخصوص دانههای خاک به شماره ASTM D 854 چگالی ماسه 2/66 به دست آمد.
2-2 سیمان
سیمان پرتلند تیپ II محصول کارخانه سیمان هگمتان همدان در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت.
3-2 پلیمر
در شکل 2 ساختار مولکولی پلی آکریل آمید استفاده شده در این تحقیق نشان داده شده است.
3.روش آمادهسازی و عملآوری نمونهها
جهت انجام آزمایشهای این تحقیق از یک کمپرسور هوا، مخزن تزریق و قطعات قالب شامل: یک لوله از جنس پی وی سی - دو تکه و با رواداری کم - و یک پایه فولادی استفاده شده است. بهمنظور رسیدن به وزن مخصوص موردنظر 1,63 KN/m3 - - ، با داشتن حجم لوله نمونهسازی و وزن مخصوص خشک خاک مورد مطالعه، وزن ماسه لازم برای ساخت هر نمونه محاسبه شد و با استفاده از کوبش خاک موردنظر در قالب متراکم گردید. یک فیلتر درشتدانه با دانهبندی یکنواخت در انتهای قالب در زائده دیسک فولادی تحتانی استفاده شد تا جریان دوغاب در کل سطح مقطع نمونه یکنواخت باشد. همچنین از یک توری فلزی برای جلوگیری از ریزش خاک ریزدانهتر به داخل لوله و مسدود کردن آن استفاده شد.
سپس دوغاب با استفاده از دستگاه همزن بهطور کامل مخلوط و داخل مخزن تزریق ریخته شد و با بستن تمام ورودی و خروجیهای مخزن بهجز لوله ورودی هوا از کمپرسور، فشار هوای درون مخزن تزریق تا حد موردنظر زیاد شد و با بستن ورودی هوای مخزن، با باز کردن شیر خروجی مخزن دوغاب به سمت قالب هدایت شد. انجام آزمایش تا زمانی که دوغاب از بالای قالب خارج شود یا تا مدتی که هیچ دوغابی از داخل لولههای رابط مخزن و قالب عبور نکند ادامه یافت. بعدازآن شیر پایین مخزن و قالب بسته شد و قالب از مخزن و نمونه لوله پیویسی از قطعه فولادی جدا شد. سپس ابتدا و انتهای نمونه برای جلوگیری از مکش با قطعاتی از پلاستیک فشرده بسته شد تا گیرش اولیه نمونهها 24 - ساعت - صورت گیرد. بعد از گیرش اولیه دوغاب، قالب پیویسی دوتکه باز شد و نمونههای خاک با اره مناسب و به طولهای مناسب بریده شد. سپس نمونههای خاک در هوای آزاد و در دمای 23 درجه تا مدت موردنظر عملآوری شد.
4.بحث و نتیجهگیری
برای دستیابی به اهداف پژوهش در آزمایشها از دوغابهایی مطابق جدول 1 استفاده شد که در خاک ماسهای با سه درصد لای صفر و ده و بیست تزریق شد.همانطور که در شکلهای 3 و 4 و 5 و6 دیده میشود در هر سه مورد دوغاب تزریقی ذکر شده با فاصله گرفتن از محل اثر تزریق مقاومت نمونهها کم شده است که دلیل آن انسداد حفرههای تزریق شده و عدم تزریق مناسب در فاصلههای بیشتر از محل اثر تزریق است. با افزایش غلظت دوغاب در نزدیکی محل اثر تزریق مقاومت نمونهها زیاد شده است. هرچند بافاصله گرفتن از محل اثر تزریق این امر همیشه صادق نبوده است و غلظت
