ارزیابی تأثیر دامنه‌ی خمیری بر میزان آبشستگی و خاصیت خودترمیمی خاک‌های رسی با مواد افزودنی نانورس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه عمران، دانشگاه آیت الله العظمی بروجردی، بروجرد، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه عمران، دانشگاه آیت الله العظمی بروجردی، بروجرد، ایران

10.22034/tri.2020.106962

چکیده

لایه‌های رسی متراکم به عنوان یکی از متداول‌ترین لایه‌های نفوذناپذیر در اکثر سازه‌های ژئوتکنیکی مانند سدهای خاکی و مراکز دفن زباله‌های شهری و رادیواکتیو کاربرد دارند. به دلیل خصوصیات ژئوتکنیکی خاص، این لایه‌ها در طول عمر خود به‌وسیله ترک-خوردگی دچار آسیب می‌گردند این ترک‌ها باعث افزایش نفوذپذیری لایه و کاهش کارایی آن می‌گردد. با توجه به لزوم آگاهی و شناخت عوامل موثر بر پایداری سازه‌های ژئوتکنیکی ساخته شده با این لایه‌ها در این پژوهش سعی شده است تا با استفاده از خاصیت خودترمیمی خاک‌های رسی گامی در جهت بهبود عملکرد خاک‌ها در شرایط مختلف برداشته شود. در تحقیق حاضر با انجام آزمایشات متعدد نشان داده شده است که می‌توان با افزایش دامنه خمیری خاک‌های رسی، سرعت ترمیم ترک را افزایش داد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که افزودن نانورس مونت‌موریلونیت به خاک باعث افزایش فرآیند خودترمیمی ترک‌ها می‌شود؛ گذشت زمان تاثیر این افزایش را در روند ترمیم ترک‌های ایجاد شده در نمونه ها را کاملا آشکار می کند. میزان دبی خروجی نمونه‌ها نسبت به زمان سپری شده در طی خودترمیمی اندازه‌گیری می‌شوند و با توجه به نمودارها مورد بررسی قرار می‌گیرند. آزمایشات نشان دادند که میزان درصدهای نانورس مونت‌موریلنیت بی‌تأثیر نبوده و باعث کاهش میزان جریان در نمونه‌ها هستند، که این نشانه‌ی خود ترمیمی ترک بوسیله افزودنی نانورس است. میزان کل دبی خروجی در نمونه‌های حاوی نانورس از نمونه‌های غیرافزودنی‌ بسیار کمتر بود و می‌توان از نانورس به عنوان ترمیم کننده ترک‌ها به‌وجود آمده در خاک‌های رسی با عمق 5 سانتی ‌متر استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluate of different plasticity index effective on scouring and self-resilience of clay soils with nanoclay additives

نویسندگان [English]

  • Ahmadreza Mazaheri 1
  • Shahab Hassanpour 1
  • Omid Khaleghi pour 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Ayatollah Borujerdi University, Iran
2 M.Sc.,Grad. Department of Civil Engineering, Ayatollah Borujerdi University, Iran
چکیده [English]

Dense clay layers are one of the most common impermeable layers in most geotechnical structures such as earth dams and urban and radioactive waste landfills. Due to the specific geotechnical properties, these layers are damaged by cracking over their lifetime. These cracks increase the permeability of the layer and reduce its efficiency. Considering the necessity of knowledge and understanding of factors affecting the stability of geotechnical structures made with these layers, in this research, it has been tried to use a self-resilient property of clay soils to improve soil yield in different conditions. In the present study, it has been shown by numerous experiments that increasing the plasticity index's clay soils can increase the crack restoration rate. The results show that the addition of nanomorillonite to soil improves the self-healing process of the cracks; the time elapses the effect of this increase in the process of repairing cracks created in the specimens. The discharge rate of the samples is measured relative to the time elapsed during the self-repair and are examined according to the graphs. The experiments showed that the percentage of nano-clay montmorillonite is unaffected and reduces the amount of flow in the specimens, which is the self-restorative symptom of cracking by the addition of nano-clay. The total amount of discharge outflow in nano-clay samples from the non-additive samples was much lower, and nano-clay can be used as repairing cracks in clay soils at a depth of 5 cm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scouring
  • Cracking
  • self resurfacing
  • montmorillinite
  • Nano Clay
-Batiaens,W.Bernier,F.Ling Li, X., (2007), “Experiments and conclusions on fracturing, self-healing and self-sealing processes in clays”, Physics and Chemistry of earth, 32,
pp.600-615.
-Gallagher P. M., Lin Y., (2005), "Column testing to determine colloidal silica transport mechanisms", Proceedings Sessions of the Geo-Frontiers Congress of Innovations in Grouting and Soil Improvement, Texas Vol.162, pp.1-10.
-Gazi H. (2010), ''Investigation the effect of materials in the size of Nano on geotechnical properties of soil'', Master thesis, Iran University of Science & Technology.
-Hoshyiar. Y. (2008), ''Investigation of self-healing soils for controlling piping in core of earth dams'', Master thesis, IAUCTB Faculty of Technology and Engineering.
 -Kananizadeh N., Ebadi T., Khoshniat S. A., Mousavirizi S. E., (2011), "The positive effects of nanoclay on the hydraulic conductivity of compacted Kahrizak clay permeated with landfill leachate", Clean–Soil, Air, Water Vol.39 (7), pp.605-611.
­-Majeed Z. H., Taha M. R., Jawad I. T., (2014), "Stabilization of soft soil using nanomaterils", Research Journal of Appiled Sience, Engineering and Technology Vol. 8(4), pp.503-509.
-Ouhadi V, Choobchian S I. (2010), ''Geo-Environmental Behaviour of Montmorillonite Treated with Cations in Retention of Pb'', IQBQ. 2010; 10 (2)
URL: http://mcej.modares.ac.ir/article-16-4669-fa.html
-Padidar M., Jalalian A., Abdouss M., Najafi P., Honarjoo N., Fallahzade J., (2014), "Effect of nanoclay on soil erosion control", NANOCON2014, 5-7 November, Brno, Czech Republic.
-Persoff P., Apps J., Moridis G., Whang J. M., (1999), "Effect of dilution and contaminants on strength and hydraulic conductivity of sand grouted with colloidal silica gel'', Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol.125 (­6), pp.461-469.
- Sarli JM., Hadadi F, Bagheri RA. (2020)'' Stabilizing geotechnical properties of loess soil by mixing recycled polyester fiber and nano-SiO 2'', Geotechnical and Geological Engineering Vol. 38(2), pp. 1151-1163.
- Taha M. R., Taha O. E., (2012), "Influence of nano-material on the expansive and shrinkage soil behavior", Journal of Nanoparticle Research Vol. 14(10), pp.1-13.
-Taipodia J., Dutta J., Dey A.K., (2011), "Effect of nanoparticles on properties of soil, Proc", of Indian Geotechnical Conference, December, Kochi.
-Wang JJ., Zhang HP., Zhang L, Liang Y. (2013), ''Experimental study on self-healing of crack in clay seepage barrier'', Engineering geology, 159, pp. 31-35.
-Wilson, M. A., Tran N. H., Milev A. S., Kannangara G. S., Volk H., Lu G. Q., (2008), "Nanomaterials in soils", Geoderma Vol. 146 (1), pp.291-302.
-Zhang G., Geraine J. T., Whittle A. J., Ladd C. C., (2004), "Index properties of a highly weathered old alluvium", Geotechnique,
Vol. 54 (7), pp.441- 451.