menu
Masoud Makarchian

Associate Professor

Update: 2025-11-18

Masoud Makarchian

Faculty of Engineering / Department of Civil Engineering

P.H.D dissertations

  1. پیش بینی رفتار بار- نفوذ پی اسپادکن در خاک های چندلایه رسی
    2021
    سکوهای حفاری جکاپ برای حفاری موقت و دائم در بستر آب های نیمه عمیق (تا 150 متر) استفاده می شود. نصب این سکوها در بستر دریاها عمدتاً با پی های تکی موسوم به اسپادکن انجام می شود. هندسه پی اسپادکن در طی سال ها تغییراتی را تجربه کرده است، اما امروزه پی های اسپادکن دارای بدنه نعلبکی شکل همراه با نوکی مخروطی برای ایجاد نقطه اثر و نفوذ ایمن تر و سریع تر هستند. پروفیل خاک مهم ترین عامل موثر بر ظرفیت باربری اسپادکن در حین نصب و بهره برداری است. قرار گرفتن لایه خاک بر روی یک و یا چند لایه دیگر، رفتار اسپادکن در آن لایه را تحت تاثیر خود قرار می دهد. اگر لایه خاک بر روی لایه و یا لایه های ضعیف تر قرار داشته باشد، نفوذ اسپادکن ممکن است تحت اثر پدیده گسیختگی سوراخ کننده دچار خطراتی از جمله نفوذ سریع و غیرقابل کنترل، کج شدگی یا شکست پایه و در نهایت سقوط جکاپ در محل نصب شود. همین طور قرار گرفتن لایه خاک بر روی لایه قوی تر، ممکن است منجر به عدم نفوذ پایه ها، لغزش در امتداد جانبی و در نهایت آسیب به سکوی جکاپ و یا سازه های مجاور شود. از آنجا که سکوهای جکاپ ممکن است در عمر خود پروفیل های متفاوت خاک را تجربه کنند، تخمین ظرفیت باربری اسپادکن و تعیین عمق مناسب نفوذ برای عملکرد ایمن در حین بهره برداری از سکوی جکاپ ضروری است. بیشتر پژوهش های گذشته و استانداردهای مربوط به نصب و بهره برداری سکوهای جکاپ، شرایط خاک را ایده آل سازی و اقدام به تبدیل خاک های چندلایه به دولایه کرده اند که منجر به تفاوت نتایج در واقعیت و طرح نفوذ می شود. هم چنین پژوهش در مورد هندسه های متفاوت اسپادکن و ارائه هندسه مطلوب بسیار محدود است. در این رساله سعی شده است با گذر از ساده سازی های معمول و با استفاده از نتایج مدل سازی های فیزیکی و عددی نفوذ اسپادکن در خاک های رسی یک، دو و سه لایه و هم چنین در نظر گرفتن اثرات اندرکنش لایه ها و پارامترهای مهم موثر بر ظرفیت باربری، رفتار بار- نفوذ اسپادکن تحلیل شود. در نهایت نیز با استفاده از نتایج مدل سازی ها و به کمک ریاضیات، روابط پیش بینی ساده اما کاربردی، برای استفاده مهندسان سازه های دریایی ارائه شده است. علاوه بر هندسه متداول، هندسه های دیگری مانند اسپادکن لبه دار و معکوس نیز در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفته اند. هم چنین، نفوذ مخروط CPT به عنوان یکی از راه های تعیین مقاومت
  2. مطالعه آزمایشگاهی و عددی عملکرد پی های لبه دار تحت بارگذاری های فشاری و کششی
    2019
    به دلیل عملکرد ضعیف پی های سطحی در برابر نیروهای بزرگ فشاری و کششی از نظر ظرفیت باربری و میزان نشست، تقویت و بهبود رفتار این نوع پی ها از دهه های قبل دارای اهمیت بوده است. استفاده از صفحات افقی همچون ژئوسنتتیک ها و المان های فلزی درون خاک، از روش های متداول بهبود عملکرد پی های سطحی است که باعث افزایش ظرفیت باربری و کاهش نشست می شود. وجود محدودیت های مرتبط با عملیات اجرایی در استفاده از صفحات افقی زیر پی های سطحی (تسلیح خاک) همچون نیاز به عملیات حفاری، اجراء در دریا و همچنین عدم مقاومت کافی پی های سطحی در برابر نیروهای کششی و واژگونی، محققان را به استفاده از صفحات قائم فلزی و بتنی جدارنازک زیر پی های سطحی، جهت رفع این محدودیت ها و افزایش ظرفیت باربری سوق داده و نوع جدیدی از پی ها را با عنوان پی های لبه دار به جامعه مهندسی عمران معرفی نموده اند. استفاده از صفحات قائم بهعنوان لبه در محیط پی سطحی، یکی از روشهای بهبود عملکرد پیهای سطحی است؛ لبه با نفوذ درون خاک و محصورسازی جانبی، به عنوان واحدی یک پارچه با پی جهت انتقال بارهای روسازه به خاک به کار می رود. پی های لبه دار قابلیت استفاده به عنوان نوع جدیدی از پی ها برای جایگزینی سایر انواع پی های سطحی، نیمه عمیق و عمیق را دارند. این نوع پی ها بیشتر در سازههای ساحلی و فراساحلی در پی توربین های بادی، مخازن ذخیره صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و سکوهای حفاری استفاده می شوند. بهعلت وجود نیروهای سنگین در مخازن ذخیره و همچنین نیروهای واژگونی و بالارانش ناشی از بارهای افقی و مایل موجود در سازه های دریایی و توربین های بادی، پی های لبه دار قابلیت مقابله با این نیروها را بهجای پیهای سطحی و عمیق دارند. مزیت های اصلی پی های لبه دار نسبت به پی های سطحی شامل افزایش ظرفیت باربری، کاهش نشست و مقاومت در برابر نیروهای کششی است و همچنین نسبت به پی های عمیق و نیمه عمیق، عدم نیاز به خاکبرداری قابل توجه، نصب آسان و سریع و نیز صرفه جویی اقتصادی را می توان اشاره نمود. بر مبنای مطالعات برای سازه های واقع بر خاک های دانه ای، استفاده از پی های لبه دار می تواند انتخابی مفید و اقتصادی باشد. با این حال مطالعات جامع بر عملکرد پی های لبه دار واقع بر چنین خاک هایی، به خصوص در کشور ایران در مقایسه با سایر کشورهای جهان، نسبتاً محدود است که نیاز به بررسی بیشتر و ج

Master Theses

  1. مطالعه عددی پی لبه دار توربین های بادی واقع در ماسه تحت بارگذاری دینامیکی جانبی
    2022
    پی های لبه دار از نظر ظاهری شبیه پی ثقلی هستند؛ با این تفاوت که لبه هایی دور محیط خود دارند که آن ها را شبیه استوانه های توخالی با دیواره های بتنی یا فولادی کرده است. این نوع از پی ها دارای دو شکل هندسی مربعی و دایره ای هستند و براساس نسبت طول لبه به قطر پی (نسبت عمق)، به دو دسته پی های لبه دار و پی های سطلی تقسیم می شوند. اسـتفاده از پی های لبه دار به عنوان پی سازه های فراسـاحلی (ثابت و شناور) و سازه های نزدیـک سـاحل به صورت روزافـزون در حـال گـسترش اسـت. پی های لبه دار، به عنوان راه حلی برای کاهش هزینه های پروژه های مزارع توربین بادی فراساحلی همراه با توجه به مفاهیم پایایی به دنیای مهندسی معرفی شده اند. از اوایل دهه 1970 تا به امروز، پی لبه دار به عنوان پی ثابت برای زیر سازه های بزرگ یا مهار سازه های شناور در پروژه ها استفاده می شود. این نسل از پی ها با کاهش فولاد مصرفی و پایداری معادل شمع های تکی، جایگزینی اقتصادی برای احداث مزارع بادی در آب های تا عمق 40 متر هستند. همچنین، همان طور که برانزبی و رندولف (1999) بیان می کنند، از پی های لبه دار می توان در مکان های دارای خاک با مقاومت برشی کم استفاده نمود. رویکردهایی که تا به امروز برای محاسبه ظرفیت های باربری این نوع پی ها تحت بارگذاری قائم، افقی و لنگر ارائه شده اند، اغلب بر مبنای پوش های اندرکنشی صفحات V-H، H-M،M-V و یا سطوح خرابی در فضای سه بعدی بوده اند. پایداری پی های لبه دار به عنوان پی توربین های بادی فراساحلی تحت بارگذاری مرکب، قائم، بار افقی- لنگر واژگونی (H-M) توسط بسیاری از محققان همچون هولزبی و برن (2000) ، هولزبی و برن (2004)، بینن و همکاران (2012)، فن و همکاران (2013)، اخموس و همکاران (2013) ، لیو و همکاران (2014)، ونگ و همکاران (2019)، براری و همکاران (2021) مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین محققانی همچون برانزبی و رندولف (1998) و گُوروِنس و رندولف (2003)، از روش پوش گسیختگی بارگذاری مرکب V-H-M برای طراحی پی فراساحلی تحت بارگذاری استاتیکی یکنواخت (مونوتونیک) استفاده نمودند. تمامی این مطالعات محدود به بارگذاری استاتیکی است و رفتار مکانیکی پی تحت بارگذاری تناوبی (دینامیکی) را در نظر نمی گیرند. کورکولیس و همکاران (2014) پاسخ تناوبی پی لبه دار را در خاک ماسه ای با روش اجزای محدود سه بعدی و به صورت غیرخطی
  2. تاثیر فشار تزریق و نسبت آب به سیمان بر ظرفیت باربری نهایی کششی شمع درجای پس تزریق شده در ماسه بد دانه بندی شده
    2021
    پی های عمیق عموماً جهت تحمل بارهای فشاری سنگین و انتقال بار به قسمت های عمیق تر و مقاوم تر زمین مورد استفاده قرار می گیرند. افزایش نیاز به ساخت و سازهایی نظیر برج های انتقال نیرو، اسکله ها و سازه های دریایی در اقیانوس ها، سازه های مدفون در زیر آب، دودکش های بزرگ، بندرگاه ها، مخازن زیر زمینی، توربین های بادی و تابلوهای تبلیغاتی که بارهای فشاری سنگینی را انتقال می دهند و در معرض بالارانش قائم و مایل قابل ملاحظه ای مانند بار زلزله و باد نیز قرار دارند، باعث شده است که محققان به دنبال راه هایی برای مقابله با این نیرو ها درسازه های مذکور باشند. تزریق اطراف شمع باعث می شود که مقاومت اصطکاکی شمع را افزایش دهد و در نتیجه ظرفیت باربری شمع افزایش یابد. به طور کلی از تزریق برای کاهش نفوذپذیری زمین و کنترل جریان آب زیرزمینی و تقویت و محکم تر شدن زمین استفاده می شود. تزریق می تواند حفره ها، شکاف ها و ترک های درون خاک را پرکند و مشکلات احتمالی آینده را برطرف نماید. درک رفتار سازه های ژئوتکنیکی و طراحی آن ها، نیازمند مدل سازی کامل و دقیق است. به دلیل تاثیر پارامترهای مختلف و اندرکنش خاک و فونداسیون، مدل سازی فیزیکی راه حل بسیار مناسبی برای دستیابی برای درک رفتار فونداسیون است. در این پژوهش با استفاده از دستگاه ساخته شده در دانشگاه بوعلی سینا، رفتار شمع های درجای پس تزریق شده با نسبت L/D های 10، 20 و 25 در خاک با دانسیته های نسبی کم، متوسط و زیاد، تحت بار کششی مورد بررسی قرار گرفت و تاثیر فشار تزریق و نسبت آب به سیمان در دانسیته های نسبی مختلف خاک ماسه ای بر ظرفیت باربری کششی نهایی شمع درجای پس تزریق شده مورد مطالعه قرار گرفته است. رفتار شمع درجای پس تزریق شده تحت چهار حالت غلیظ کم فشار(p = 1 bar, w/c = 1)، غلیظ پرفشار (p = 3 bar, w/c = 1)، رقیق کم فشار (p = 1 bar, w/c = 2) و رقیق پرفشار (p = 3 bar, w/c = 2) در خاک ماسه ای بد دانه بندی شده در دانسیته های نسبی کم (Dr = 30%)، متوسط (Dr = 50%) و زیاد (Dr = 80%) مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به نتایج آزمایش ها، ، با درگیر کردن 3/1 پایین شمع با خاک تزریق شده، مقاومت کششی نهایی شمع، نسبت به شمع ساده به طور چشم گیری افزایش یافت. این افزایش به محدوده خاک سیمانی تشکیل شده، درصد دانسیته نسبی خاک، نسبت آب به سیمان دوغاب تزریق، (w/c) و فشار
  3. تأثیر ضخامت و دانه بندی لایه اساس بر ظرفیت باربری روسازی با حضور ژئوسنتتیک ها به روش آزمایشگاهی و عددی
    2021
    بهسازی و تسلیح خاک برای توسعه شبکه های راه در مناطق مختلف، اهمیت ویژه ای دارد. یکی از روش های تسلیح خاک در راه سازی جهت کاهش سرعت نفوذ آب، فرسایش، خرابی روسازی و افزایش ظرفیت باربری، استفاده از ژئوسنتتیک ها است. اداره حمل و نقل کالیفرنیای جنوبی (Caltrans) اولین بار استفاده از ژئوسنتتیک را در سال 1926 گزارش کرد. در این پروژه یک لایه ضخیم از جنس کتان روی زمین قرار داده شد و روی آن را با آسفالت گرم پوشاندند. طبق گزارش عملکرد پروژه در سال 1935، تا زمانی که لایه کتان تخریب نشده بود؛ عملکرد آسفالت مناسب بوده و کاهش ترک را نیز در پی داشته است. در پژوهش های مختلفی، نقش ژئوسنتتیک ها در افزایش ظرفیت باربری روسازی راه، کاهش نشست، کاهش ترک در سطح روسازی (خصوصاً نقش ژئوگریدها در کاهش ترک های به وجود آمده در سطح آسفالت) بررسی شده است. در سال های اخیر به دلیل مشکلات مربوط به حوزه مهندسی ژئوتکنیک و هزینه های زیاد بهسازی و تسلیح خاک، استفاده از ژئوسنتتیک ها به منظور رفع مشکل ضعف خاک در کشش و افزایش ظرفیت باربری، خصوصاً در راه سازی و پایدارسازی شیروانی ها، افزایش چشمگیری داشته است. در پژوهش کنونی، در ابتدا آزمایش های مقدماتی و اصلی جهت مشخص شدن پارامترهای خاک انجام گرفت. آزمایش های مقدماتی شامل دانه بندی، تعیین حدود اتربرگ، تراکم آزمایشگاهی، چگالی ویژه، آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا، آزمایش سوراخ شدگی ژئوتکستایل ها، و آزمایش های اصلی شامل برش مستقیم خاک ها و برش مستقیم سیستم خاک-ژئوسنتتیک است. سپس آزمایش CBR اصلاح شده بر نمونه ها جهت تعیین حداکثر نیروی قابل تحمل در بازه جابه جایی 40 میلی متر انجام شد. ضخامت لایه اساس و نوع دانه بندی آن به عنوان متغیرهای نمونه خاک و از سه نوع ژئوتکستایل با جای گذاری های مختلف در مرز لایه ها، با جنس ها، نیروی قابل انبساط، استحکام پارگی و مقاومت سوراخ شدگی CBR مختلف ولی با مقاومت مشخصه طولی و عرضی یکسان و برابر 30 کیلونیوتن بر متر، به عنوان متغیرهای دیگر مورد بررسی قرار گرفتند. از مخلوط شن و ماسه مصنوعی دانه بندی شده برای لایه رویه استفاده شد. ضخامت لایه اساس برابر با 3، 6 و 9 سانتی متر و از خاک با دو نوع دانه بندی مصنوعی، یکی درشت دانه تر از دیگری، استفاده شد. سپس لایه های خاک از بالا به پایین به ترتیب با درصد تراکم نسبی (R) 88، 90 و 100% در قالب با رطو
  4. بررسی رفتار مکانیکی نوعی ماسه کربناتی تثبیت شده با سیمان و سرباره GGBS و مسلح شده با الیاف پلی پروپیلن
    2021
    نواحی ساحلی از نظر اقتصادی، اجتماعی و سیاسی از اهمیت زیادی برخوردار هستند. خاک کربناتی به دلیل پهنه وسیع مناطق ساحلی، بستر برخی پروژه های عمرانی چون راه ها و باندهای فرودگاه، نیروگاه ها، سازه های فراساحلی و اسکله ها را تشکیل می دهد. خاک های کربناتی از لحاظ خصوصیات مقاومتی، شکست دانه ها و نشست خاک، از خاک های مسئله دار در طبیعت هستند که گاهی مشکلاتی را برای پروژه های ژئوتکنیکی به وجود می آورند. بخش اعظم این خاک ها در سطح بستر آب های کم عمق مناطق حارّه واقع شده است؛ در ایران نیز در سواحل و جزایر خلیج فارس و دریای عمان، لایه های ضخیمی از رسوبات کربناتی موجود است. با توجه به اهمیت و گستردگی پروژه هایی که امروزه در این مناطق در دست اجرا هستند، شناخت و بررسی چنین خاک هایی از اهمیت فراوانی برخوردار است. برای اولین بار در سال 1968 در طول عملیات شمع کوبی در سکوهای نفتی در منطقه لاوان در ایران، فرورفت شمع، محاسبات مهندسان را دچار چالش کرد و باعث شد مهندسان به این نوع خاک نظر و دید محافظه کارانه تری داشته باشند. ماسه کربناتی به ماسه هایی اطلاق می گردد که میزان ترکیبات کربنات کلسیم در آنها بیشتر است؛ خاک های کربناتی منشا مواد آلی دارند. این نوع خاک از بقایای اسکلت موجودات زنده دریایی تولید می شود که به طور گسترده در سواحل مرجانی دیده می شود. از سویی با توجه به این که خاک محل پروژه اغلب فاقد تمام خصوصیات ژئوتکنیکی لازم جهت اجرای پروژه است، اهمیت مطالعات مربوط به روش های بهسازی و تثبیت خاک آشکار می گردد که خواص این خاک ها اصلاح شود. در این پژوهش ابتدا آزمایش های مقدماتی نظیر دانه بندی، تعیین چگالی ویژه، تراکم و تعیین درصد رطوبت بهینه در حالات مختلف، نسبت تخلخل حداقل و حداکثر انجام شد. سپس آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده جهت بررسی تأثیر سیمان و الیاف و نیز اثر استفاده از سرباره (GGBS)، سیمان و الیاف بر خصوصیات مقاومتی محدود نشده ماسه کربناتی انجام گرفت. درصد سیمان، الیاف، دانسیته نسبی و سرباره به عنوان متغیر مورد بررسی قرار گرفتند. سیمان به میزان 4، 6 و 8 درصد وزنی، الیاف به میزان صفر، 25/0، 5/0 و 1 درصد وزن خشک خاک و سرباره به میزان 1، 3 و 5 درصد وزنی به ماسه اضافه و نمونه ها در دو حالت دانسیته نسبی به مقادیر 50 و70 درصد، ساخته شده و به مدت 7 روز در دمای حدود 25 درجه سانتی گراد در
  5. تاثیر تثبیت با لیکور سیاه و لیگنوسولفونات بر پارامتر های مقاومت برشی خاک رس
    2021
    به دلیل نگرانی های جهانی در مورد آلودگی های زیست محیطی، بازیافت مواد جانبی صنعتی به عرف جهانی تبدیل شده است. یکی از روش های بهسازی خاک، اختلاط مواد افزودنی با خاک است. افزودنی های متداول بسیاری مانند سیمان، آهک، خاکستر بادی و گچ برای بهبود خصوصیات مکانیکی خاک از گذشته تاکنون مورد استفاده قرار گرفته اند. کاربرد بسیاری از این تثبیت کننده های متداول، به انواع مشخصی از خاک ها محدود شده است. همچنین این نوع مواد افزودنی با تغییر pH آب های زیرزمینی، برخی مشکلات آلودگی ایجاد می کنند. تثبیت شیمیایی خاک های مسئله دار با مواد طبیعی بازیافتی بر پایه لیگنین یکی از پاسخ ها به این نیاز است. علیرغم تحقیقات محدود در مورد بررسی تاثیر تثبیت کننده های بر پایه لیگنین بر خاک های ماسه ای و لای، مطالعات بسیار محدودی در مورد تاثیر این مواد بر خاک های رسی انجام شده است. در این پایان نامه، از دو تثبیت کننده جایگزین به نام لیگنوسولفونات و لیکور سیاه به عنوان تثبیت کننده شیمیایی خاک رس استفاده شده است. این پژوهش چندین مشخصه پایه ای خاک رس کائولینیت مانند حدود اتربرگ، تراکم پروکتور، مقاومت فشاری محدود نشده، رفتارتنش -کرنش، مدول ارتجاعی و مدول ارتجاعی سکانتی را مورد ارزیابی قرار داده است. مقادیر لیگنوسولفونات و لیکور مورد استفاده 0.5، 0.75، 1، 2، 3 و 4 درصد وزن خاک خشک بوده اند و نمونه ها در دوره های 1، 7، 14 و28 روز عمل آوری شده اند. به علاوه یک سری نمونه ها پس از گذراندن یک دوره عمل آوری 28 روز خشک شدند و در حالت خشک مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بهسازی با لیگنوسولفونات و لیکور سیاه باعث کاهش قابل توجه نشانه خمیری خاک می شود. همچنین تثبیت با این افزودنی ها به مقدار کمی رطوبت بهینه خاک را افزایش و وزن مخصوص حداکثر خشک را کاهش می دهد. لیگنوسولفونات و لیکور سیاه، هر دو باعث افزایش سختی و مقاومت فشاری محدود نشده شدند؛ بدون اینکه رفتار ترد و شکننده زیادی ایجاد کنند. لیکور سیاه نسبت به لیگنوسولفونات، تاثیر بهتری بر مقاومت فشاری محدود نشده خاک در شرایط رطوبت بهینه دارد. در شرایط خشک، لیگنوسولفونات نسبت به لیکور سیاه، تاثیر بهتری بر مقاومت فشاری محدود نشده دارد. افزایش مشخصه های مقاومتی خاک به دلیل واکنش های الکترواستاتیکی که بین ترکیب افزودنی-آب با دانه های خاک توصیف شده است.
  6. بررسی مقاومت فشاری محدود نشده خاک ماسه ای اصلاح شده با رزین اپوکسی و الیاف پلی اتیلن
    2021
    خاک محل پروژه های عمرانی، اغلب فاقد تمام خصوصیات ژئوتکنیکی لازم جهت اجرای پروژه است؛ اهمیت تحقیقات مربوط به روش های بهسازی خاک آشکار می گردد. با توجه به فراوانی خاک های ماسه ای در مناطق ساحلی و مرکزی و جنوب کشور و نیز مشکلات این نوع از خاک ها، محققان روش های مناسب بهسازی خاک های ماسه ای را مود توجه قرار داده اند. از جمله روش های مرسوم جهت بهسازی خاک می توان به تثبیت خاک با پلیمرهای مختلف و تسلیح با الیاف به روش تصادفی اشاره کرد. در میان الیاف مورد استفاده جهت تسلیح خاک، استفاده از الیاف پلیمری دارای اهمیت ویژه ای در تحقیقات اخیر است. نتایج این پژوهش ها بیانگر آن است که اثر انواع پلیمرها بر خصوصیات ژئوتکنیکی خاک به عوامل مختلفی نظیر نوع خاک، نوع پلیمر مورد استفاده و مقدار آن در مخلوط خاک بستگی دارد. این پژوهش اثر تثبیت و تسلیح توأمان خاک ماسه را با پلیمر رزین اپوکسی و الیاف پلی اتیلن بر تراکم استاندارد و مقاومت فشاری محدود نشده خاک بررسی می کند. در این راستا، رزین اپوکسی با مقادیر 2، 4، 6 و 8 درصد و الیاف پلی اتیلن با مقادیر 2/0، 4/0، 6/0 و 8/0 درصد با ماسه مخلوط شده و آزمایش تراکم استاندارد و مقاومت فشاری محدود نشده بر روی نمونه ها انجام شده است. همچنین، جهت بررسی دوره عمل آوری بر روی مقاومت فشاری محدود نشده، نمونه ها در 4 دوره عمل آوری 1، 7، 14 و 28 روزه مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج آزمایش های تراکم استاندارد بیانگر آن است که افزودن رزین اپوکسی به خاک، باعث افزایش وزن مخصوص خشک حداکثر و کاهش درصد رطوبت بهینه شده، همچنین در صورت اضافه نمودن الیاف پلی اتیلن به خاک و انجام آزمایش تراکم استاندارد، وزن مخصوص خشک حداکثر و درصد رطوبت بهینه کاهش می یابد. همچنین نتایج آزمایش های مقاومت فشاری محدود نشده بیانگر آن است که افزودن رزین اپوکسی به نمونه ها تا 6 درصد باعث افزایش مقاومت فشاری محدود نشده، کاهش کرنش گسیختگی و افزایش سختی نمونه ها شده است. افزایش رزین اپوکسی در مقادیر بیشتر از 6 درصد به کاهش مقاومت فشاری محدود شده نمونه ها منجر شده است. بر طبق نتایج، افزودن الیاف پلی اتیلن تا درصد بهینه افزودنی به نمونه-ها، سبب افزایش مقاومت فشاری محدود نشده، افزایش کرنش گسیختگی و کاهش سختی نمونه ها شده است. به بیان دیگر، افزودن الیاف پلی اتیلن به خاک، موجب می شود که خاک رفتار انعطاف
  7. تثبیت خاک رس به روش الکتروکینتیک با استفاده از سیلیکات سدیم و دی اکسید کربن
    2020
    با توجه به رشد روز افزون جمعیت در دنیا و محدودیت زمین های مناسب جهت ساخت و ساز، اصلاح و بهسازی زمین ها امری اجتناب ناپذیر است. یکی از روش های بهسازی، استفاده از الکتریسیته تحت فرآیندی به نام الکتروکینتیک است. در این روش جریان برق به وسیله الکترودهای رسانا، ذرات محلول را از میان دانه ها و کانی های خاک عبور می دهد. این ذرات در مسیر خود با انجام واکنش های شیمیایی با دانه های خاک یا تشکیل اتصالات چسبناک، ذرات خاک را به یکدیگر چسبانده و بدین ترتیب مقاومت برشی و ظرفیت باربری خاک را ارتقاء می دهند. در این روش از مواد مختلفی به عنوان محلول استفاده می شود که یکی از انتخاب ها، سیلیکات سدیم است. در این پژوهش نمونه های خاک در قالب های چوبی ضد آب آماده شد و به روش تراکم کاهش یافته به صورت لایه های یک سانتی متری و با ارتفاع کل 9 سانتی متر در رطوبت 27 % متراکم شدند. محلول الکترواُسمزی بهوسیله پمپی در غلظت های 5 % و 10 % سیلیکات سدیم، تحت شدت ولتاژ 75/1 ولت بر سانتی متر استفاده شد. عوامل موثر بر بازدهی بهسازی الکترواُسمزی در این پژوهش، مدت زمان عمل آوری نمونه، غلظت محلول الکترواُسمزی و مدت زمان برقراری جریان الکترواُسمزی بوده است. مقاومت برشی خاک با آزمایش نفوذ مخروط انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که استفاده از سیلیکات سدیم در روش الکترواُسمزی جهت تثبیت خاک ریزدانه، مقاومت برشی زهکشی نشده نمونه های تثبیت یافته به کمک این روش را در غلظت 10 % سیلیکات سدیم، افزایش می دهد که در مواردی حتی میزان بهبود به طور متوسط به 133% در ناحیه آند نیز می رسد. در ادامه پژوهش، اثر استفاده از گاز CO2 به همراه سیلیکات سدیم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کاربرد CO2 به طور متوسط، موجب افزایش مقاومت برشی زهکشی نشده خاک کائولینیت در حدود 127 % در ناحیه آند گردید و استفاده همزمان آن با سیلیکات سدیم با غلظت 10 %، مقاومت برشی زهکشی نشده را به میزان 146 % (به طور متوسط) در ناحیه آند افزود. هم چنین آزمایش ها ثابت کرده اند که استفاده همزمان سیلیکات سدیم و CO2، توزیع همگن افزایش مقاومت برشی را تا میزان 90 % مقاومت نهایی در تمام قسمت های نمونه (در مقایسه با کاربرد سیلیکات سدیم به تنهایی)، بهبود بخشید. هم چنین محاسبه ضریب دگرشکلی سکانت (E50) نمونه ها، نشان داد که تثبیت خاک به این روش، محدوده شکل پذیری و
  8. Investigating the Effects Lime and Calcium Carbide Residue with GGBFS Slag on the Stabilization of Clay Soil
    2020
    Soft clay soils exhibit undesirable properties such as low bearing capacity, poor workability, high compressibility, dispersivity and expansive behavior which have irreparable damage on the structures built on them. These properties are influenced by the behaviour of the clay minerals. Montmorillonite clay mineral has an expansive lattice structure with high cation exchange capacity and swelling potential, whereas Kaolinite and Illite have a relatively low cation exchange capacity attributed to their non-expansive nature. Chemical stabilization is one of the ground improvement techniques which has been successfully used to improve engineering properties of fine-grained soils. In recent years, researchers have proposed that calcium carbide residue is a promising soil stabilizing material since it is rich in Ca(OH)2, has larger specific surface area, and elevated pH values. This study presents a detailed investigation on the effects of lime, calcium carbide residue (CCR) and ground granulated blast furnace slag (GGBFS) on the improvement of the strength and swelling properties of problematic clay soils. Lime application increases the overall cost of the project due to its costliness, on the contrary, CCR and GGBFS are industrial by-products which can be used for clay soil stabilization instead of hauling them to landfills. The utilization of these industrial waste materials could result in considerable reduction in construction costs and disposal challenges. Different compositions of admixtures were utilized to investigate strength properties of the clay soils using the unconfined compressive strength (UCS) test. The specimen’s compositions varied from 2% to 8% by dry weight of soil for lime, CCR and GGBFS only mixtures, and 4% to 16% by dry weight of soil for lime-GGBFS and CCR-GGBFS blended mixtures. The specimens were molded at optimum moisture content and were allowed to cure for 7 and 28 days before testing. The maximum unconfined compressive strength results for
  9. بررسی تاثیر آهک و پسماند کلسیم کاربید همراه با سرباره GGBFS بر تثبیت خاک رس
    2020
    خاک های رسی نرم دارای خواص نا مطلوبی از جمله ظرفیت باربری کم، کارایی ضعیف، فشردگی پذیری زیاد، واگرایی و رفتار تورمی هستند که آسیب های جبران ناپذیری بر سازه های ساخته شده بر روی آن ها وارد می کند. این خواص تحت تأثیر رفتار کانی های رسی تشکیل دهنده آن ها است. کانی رسی مونت موریلونیت دارای ساختار بلوری منبسط شونده است که موجب افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی و قابلیت تورم آن می شود؛ در حالی که کائولینیت و ایلیت به علت طبیعت تورمی کمتر، ظرفیت تبادل کاتیونی نسبتاً کمی دارند. تثبیت شیمیایی یکی از روش های اصلاح خاک است که با موفقیت برای بهبود خصوصیات مهندسی خاک های ریز دانه مورد استفاده قرار گرفته است. در سال های اخیر، محققان پیشنهاد کرده اند که پسماند کلسیم کاربید ماده محتمل تثبیت کننده خاک است، زیرا که غنی از هیدروکسید کلسیم است، سطح مخصوص و مقادیر pH زیادی را نشان می دهد. این پایان نامه به بررسی دقیق تاثیر آهک، پسماند کلسیم کاربید (CCR) و سرباره کوره آهن گدازی (GGBFS) در بهبود خواص مقاومت و تورمی خاک های رسی مساله دار می پردازد. استفاده از آهک به دلیل بهای نسبتاً زیاد آن، هزینه کلی پروژه را افزایش می دهد؛ در حالی که پسماند کلسیم کاربید و سرباره GGBFS فرآورده های فرعی صنعتی هستند که می توان به جای انتقال آن ها به محل دفن زباله، از آن ها برای تثبیت خاک های رسی استفاده کرد. استفاده از این مواد زائد صنعتی، منجر به کاهش قابل توجهی در هزینه های ساخت و ساز و چالش های دفع آن ها می شود. به منظور بررسی خواص مقاومتی خاک های رسی، از ترکیب افزودنی های مختلف با استفاده از آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده استفاده شده است. مقدار افزودنی در ترکیبات نمونه ها بین 2 % تا 8 % وزن خشک خاک متغیر است که در صورت استفاده از ترکیب دو نوع افزودنی، این مقدار بین 4% تا 16 % است. نمونه های ساخته شده با مقدار رطوبت بهینه، طی دو دوره 7 و 28 روزه عمل آوری شده اند. نتایج حداکثر مقاومت فشاری محدود نشده برای نمونه های تثبیت شده با آهک، قابل مقایسه با نمونه های تثبیت شده با پسماند کلسیم کاربید برای هر دو زمان عمل آوری است. مقدار مطلوب آهک و CCR پس از 7 و 28 روزه عمل آوری 6٪ بود و افزایش بیشتر این مصالح تیبیت کننده، منجر به کاهش مقاومت می شود. مقاومت بیشتر در نمونه های تثبیت شده با آهک-GGBFS و GGBFS-CCR نسبت به نمونه
  10. کاربرد روش الکترو اسمزی در بهسازی باربری اصطکاکی شمع
    2019
    شمع ها اعضای سازه ای از جنس فولاد، بتن، بتن مسلح یا چوب هستند که در صورت مناسب نبودن ظرفیت باربری زمین برای استفاده از شالوده های سطحی، استفاده می شوند. علی رغم تحقیق ها و روش های متعددی که به منظور پیش بینی و بهبود رفتار و ظرفیت باربری شالوده های شمعی در خاک های چسبنده انجام شده، روش های پیش بینی ظرفیت باربری شمع، با نتایج واقعی و آزمایش ها همخوانی کاملی ندارد و روش های بهسازی و افزایش ظرفیت باربری شمع ها بسیار پرهزینه بوده است. یکی از روش های افزایش ظرفیت باربری شمع ها، استفاده از روش الکترواسمزی است. در این پژوهش سعی شده است، با استفاده از روش الکترواسمزی، ظرفیت باربری شمع ها را با صرف هزینه کمتر نسبت به سایر روش های بهسازی، افزایش داد. اساس این روش در مدل فیزیکی به این صورت است که ابتدا خاک رس کائولینیت تحکیم می یابد، سپس به کمک مدار الکتریکی با منبع تغذیه DC که مدل شمع نقش آند و دیواره محفظه خاک، نقش کاتد را به عهده دارند، جریان مستقیم به سیستم اعمال می شود. بدین ترتیب با استفاده از روش الکترواسمزی، فشار آب حفره ای و رطوبت خاک اطراف شمع کاهش می یابد و در نتیجه باعث افزایش سرعت تحکیم، سختی و مقاومت خاک مجاور شمع می شود و ظرفیت باربری شمع افزایش پیدا می کند. هدف پایان نامه این است که تاثیر اختلاف پتانسیل و مدت بهسازی، بر افزایش ظرفیت باربری شمع بررسی شود و ظرفیت باربری شمع، بدون افزایش قطر یا طول شمع، با استفاده از روش الکترو اسمزی، افزایش پیدا کند. در این پژوهش سه مدل شمع آلومینیومی به قطرهای 21، 30 و 37 میلی متر، تحت اختلاف پتانسیل های 10، 20 و 30 ولت، در مدت های 45 و 90 دقیقه، با استفاده از روش الکترو اسمزی، بهسازی یافتند. نتایج آزمایش ها نشان داد که بهسازی با روش الکترواسمزی تاثیر قابل توجهی بر افزایش ظرفیت باربری کششی اصطکاکی شمع دارد. در تمامی مدل های شمعی که تحت بهسازی الکترواسمزی قرار گرفتند، ظرفیت باربری کششی اصطکاکی شمع افزایش یافت و بیشترین افزایش ظرفیت باربری کششی اصطکاکی شمع با روش الکترواسمزی، مربوط به آزمایش های تحت اختلاف پتانسیل 10 ولت، در مدت زمان بهبود 90 دقیقه است.
  11. اثر آلودگی مواد نفتی بر روی خواص مقاومتی و تحکیم خاک ریزدانه
    2019
    خاک ها همواره در معرض آلودگی های مختلف قرار دارند. این آلودگی ها از دو جنبه قابل بررسی است. اول اثر آلودگی بر روی محیط زیست، دوم اثر این آلودگی ها روی پارامترهای ژئوتکنیکی خاک. ایران کشورنفت خیزی است که بخش زیادی از اقتصاد آن از استخراج و فروش نفت و مشتقات آن تامین می شود. به علت فرسودگی سامانه های ذخیره، انتقال و استخراج و همچنین وقوع حوادث غیرمترقبه و بروز انفجارهای مختلف، بخشی از خاک ایران آلوده به مشتقات نفتی است. بیشتر مطالعات در مورد این آلودگی ها در مهندسی ژئوتکنیک، روی درصدهای بسیار کم آلودگی مواد نفتی در خاک های درشت دانه انجام شده است. با انجام آزمایش TPH روی خاک پالایشگاه شهید تندگویان، درصدهای بیشترآلودگی نفتی در خاک ریزدانه انتخاب گردید. درصدهای 10، 20 و 30 وزنی در دو آلودگی نفت خام و گازوییل در خاک رس کائولینیت برای مطالعات ریزساختاری و مکانیکی انتخاب شد. آزمایش های pH، XRD، برش مستقیم، تراکم، مقاومت فشاری محدود نشده، حدود اتربرگ، CBR، تحکیم هیدرولیکی و جامدسازی با سیمان از جمله آزمایش هایی است که روی هفت ترکیب مختلف خاک آلوده انجام شد و نتایج آن بررسی گردید. به علت عدم انحلال نفت خام و گازوییل در خاک، بیشتر تغییرات ایجاد شده در حضور آلودگی نفتی، مربوط به تغییرات مکانیکی است و تغییرات ریزساختاری بسیار اندکی مشاهده گردید. با بررسی نتایج آزمایش های مختلف، تغییر رفتار و وجود یک قله منحنی در بیست درصد آلودگی نفت خام و گازوییل مشاهده شد. عموم ویژگی های ژئوتکنیکی در درصد های کمتر از بیست درصد، ابتدا بهبود عملکرد نشان داده شد و در نهایت با گذر از بیست درصد آلودگی به سی درصد، عملکرد مثبت در خاک افت کرد. با بررسی تکمیلی، استفاده از خاک آلوده به مشتقات نفتی در درصد های خاصی در بستر راه امکان پذیر است. جامدسازی مناسب آلودگی، در این پژوهش در حضور ده درصد سیمان در دوره عمل آوری بیست و هشت روزه درصد بهینه بهسازی بوده است.
  12. اندازه گیری آزمایشگاهی اصطکاک منفی دیواره در مدل شمع
    2019
    یکی از چالش های بزرگ پیشروی علم مهندسی ژئوتکنیک، ساخت زیر سازه هایی است که بتواند بار سازه ها را به خاک زیر آن در بهترین حالت منتقل کند. به تدریج برای سازه های بزرگ و پیچیده، پی های عمیق که توانایی تحمل بارهای بیشتری داشته باشند، اجرا شد. از مهم ترین پدیده هایی که در شمع ها در خاک های ریزدانه رخ می دهد، اصطکاک منفی دیواره است. اصطکاک منفی باعث ایجاد نیروی فروکش در شمع ها می شود. که نیروی محوری است که برخی اوقات مقدار آن خیلی زیاد می شود و باید در طراحی شمع آن را در نظر گرفت. تحکیم و نشست خاک اطراف شمع ها از مهم ترین عواملی است که باعث ایجاد پدیده اصطکاک منفی و نیروی فروکش در شمع ها می شود. یکی از روش های کاهش اصطکاک منفی در شمع های فولادی، الکترواسمزی است. در این روش جریان الکتریکی مستقیم در دستگاه و شمع آزمایش ایجاد می شود که شمع نقش کاتد و دیواره دستگاه آزمایش نقش آند را دارد. جریان الکتریکی باعث تجمع آب حفره ای خاک در اطراف دیواره شمع ها شده و تنش برشی بین سطح جانبی شمع و خاک کاهش می یابد. در این تحقیق آزمایشگاهی، در دستگاهی که در دانشگاه بوعلی سینا ساخته شده تغییراتی داده شد. شمع های مورد نیاز ساخته و کرنش سنج ها بر روی شمع نصب شد تا نیروی محوری ناشی از اصطکاک منفی دیواره را در خاک های مختلف اندازه گیری کند. در پایان مرحله تحکیم، با اتصال منبع تغذیه به دستگاه و با استفاده از روش الکترواسمزی اصطکاک منفی دیواره کاهش می یابد. آزمایش ها در دو خاک متفاوت با فشار های تحکیمی 100 و 200 کیلوپاسکال برای شمع هایی به قطر 2، 3 و 5/3 سانتی متر انجام می شود. خاک رس کائولینیت زنوز در فشار تحکیمی 100 و 200 کیلوپاسکال، به ترتیب در 2 و 1 روز تحکیم یافته است و این مدت زمان برای خاک رس کائولینیت ازبکستان، به ترتیب 3 و 1 روز بوده است. با افزایش فشار تحکیمی از 100 به 200 کیلوپاسکال، نیروی فروکش در شمع به دلیل افزایش تنش مؤثر، افزایش می یابد. همچنین با افزایش قطر شمع، به دلیل افزایش سطح جانبی شمع، نیروی فروکش افزایش می یابد. خاک رس کائولینیت زنوز نسبت به کائولینیت ازبکستان، نیروی فروکش بیشتری را به شمع وارد می کند. دلیل این مسئله، ارتباط نیروی فروکش با نسبت مدول الاستیسیته شمع به خاک و چسبندگی بین شمع و خاک است. با فرض ثابت بودن مدول الاستیسیته شمع، اگر مدول الاستیسیته خاک افزایش یابد،
  13. بررسی آزمایشگاهی شمع مارپیچی تحت کشش در زاویه های مختلف در خاک ماسه ای
    2019
    شمع ها به عنوان یکی از انواع پی های عمیق، ستونی نسبتاً لاغری هستند که به صورت قائم و یا کمی شیب دار به عنوان پی سازه ها به کار رفته و بار سازه های فوقانی را به لایه های قوی تر خاک در اعماق پایین تر منتقل می کنند. شمع ها علاوه بر تحمل بارهای فشاری سنگین اغلب در معرض لنگر، بار جانبی و نیروی بالارانش مایل نیز قرار دارند. در سازه هایی نظیر بندرگاه ها، اسکله ها، سازه های فراساحلی، خطوط انتقال برق و دکل های مخابراتی نیروهای جانبی و مایل مشهود است. رفتار پی ها تحت بارهای غیرمحوری وابسته به خصوصیات تغییر شکل خاک و پی است و مکانسیم گسیختگی در بار نهایی نسبتاً پیچیده خواهد بود. شمع های مارپیچی یکی از انواع پی های عمیق است که با توجه مزایای منحصربه فرد خود یکی از راه حل ها برای تحمل این نیروها هستند و می توانند هم زمان تحت بارگذاری کششی و فشاری قرار گیرند. در این پژوهش با استفاده از دستگاه ساخته شده در دانشگاه بوعلی سینا، رفتار شمع های مارپیچی تحت بار کششی در زوایای مختلف مورد بررسی قرار می گیرد و اثر پارامترهای مختلف از جمله زاویه اعمال بار، قطر پره ها، فاصله بین پره ها و تعداد پره ها بر ظرفیت باربری شمع مطالعه می شود. نوع خاک مصرفی، ماسه ریزدانه سیلیسی است و در دانسیته نسبی 60 % با استفاده از روش بارش ماسه داخل مخزن ریخته می شود. قطر میله مرکزی شمع های مارپیچی (d) 10 میلی متر، طول شمع ها (L) 30 سانتی متر، قطر پره ها (D) 3، 5 و 7 سانتی متر، فاصله بین پره ها (S) 4، 6 و 8 سانتی متر و تعداد پره ها برابر 1، 2 و 3 عدد است. مدل شمع ها در زوایای 0، 30، 60 و 90 درجه نسبت به محور شمع تحت بار کششی قرار می گیرند. با توجه نتایج آزمایش ها ظرفیت باربری شمع های مارپیچی نسبت به شمع معمولی، به طور چشمگیری افزایش یافت؛ اما میزان این افزایش در حالت قائم نسبت به حالت جانبی بیشتر است. با افزایش قطر پره ها، ظرفیت باربری شمع مارپیچی در تمامی زوایا افزایش پیدا کرده است. با افزایش زاویه اعمال بار میزان کارآمدی صفحات مارپیچ کاهش می یابد و مشارکت میله مرکزی شمع افزایش می یابد. ظرفیت باربری شمع دوپره نسبت به شمع یک پره و سه پره در زاویه 0 و 30 درجه افزایش یافت ولی افزایش تعداد پره ها بیشتر از دو عدد در زوایای 60 و 90 درجه تاثیری در افزایش ظرفیت باربری شمع نداشت. افزایش فاصله بین صفحات مارپیچ تا زاویه ˚3
  14. بررسی رفتار ستون های سنگی محصورشده با ژئوتکستایل به وسیله آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس
    2018
    روش های مختلفی به منظور بهسازی و بهبود خصوصیات مکانیکی خاک های سست وجود دارد که یکی از این روش ها، استفاده از ستون های سنگی (شمع های دانه ای) است. اجرای ستونهای سنگی به عنوان روش موثر، اقتصادی و سازگار با محیط زیست برای بهسازی خاک های با مقاومت کم از جمله خاک های سیلتی، رسی و ماسه های سست به کار می رود. در این روش با تعویض بخشی از خاک نامرغوب محل با حفر چاهک هایی با قطر و فاصله معین از یکدیگر و سپس با ریختن مصالحی شامل شن، ماسه و یا سنگریزه به درون چاهک ها و متراکم کردن آن ها، ستون هایی به صورت قائم ایجاد می شود. این ستون ها می توانند بار را از سازه به لایه های مقاوم خاک انتقال دهند. استفاده از روش ستون سنگی موجب بهبود مقاومت برشی، افزایش پایداری شیروانی های خاکی، کاهش نشست، افزایش مقاومت در برابر روانگرایی، بهبود ظرفیت باربری، زهکشی قائم و افزایش سرعت تحکیم خواهد شد. مهمترین محدودیت های ستون های سنگی، ضعف برشی این ستون ها و گسیختگی ناشی از انبساط جانبی بر اثر بارگذاری به دلیل عدم محصورشدگی از طرف خاک های اطراف است که این مشکلات را می توان با محصورکننده های ژئوسنتتیکی تا حدودی برطرف کرد. در سال های اخیر تحقیقات بسیاری به صورت آزمایشگاهی، میدانی و عددی، به منظور شناخت رفتار و برطرف کردن محدودیت های این روش انجام شده است. بررسی تحقیقات در خصوص ستونهای سنگی، نشان دهنده آن است که مسأله رفتار ستون های سنگی مسلح شده با ژﺋﻮﺳﻨﺘﺘﻴﻚ تحت اثر بار جانبی، کمتر مورد توجه بوده است؛ لذا بررسی رفتار ستون های سنگی تحت اثر بار جانبی ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق تاثیر محصورکننده ژئوتکستایل، بر ظرفیت باربری جانبی خاک سست بهسازی شده با ستون سنگی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مطالعه آزمایشگاهی رفتار مدل فیزیکی ستون های سنگی در برابر نیروی جانبی، از دستگاه آزمایش برش مستقیم بزرگ مقیاس تمام اتوماتیک استفاده شده است. با استفاده از این دستگاه که قابلیت انجام آزمایش بر روی نمونه های تحکیم یافته و تحکیم نیافته و همچنین قابلیت انجام آزمایش به صورت زهکشی شده و زهکشی نشده را دارد، روند تغییرات مقاومت برشی مدل فیزیکی ستون سنگی در بستر ماسه ای و بستر رسی بررسی شده است. ستونهای سنگی در این دستگاه با قطرهای 5، 7 و 9 سانتیمتر و بهصورت تکی و گروهی با آرایش هندسی مثلثی و مربعی مدل شدهاند و رفتا
  15. بررسی آزمایشگاهی افزودن سرباره های دگرگون شده جهت مقاوم سازی خاک های ریزدانه
    2018
    با توجه به ضعیف بودن خواص مهندسی خاک های ریزدانه نظیر مقاومت برشی و نشست آن ها، کاربرد این نوع خاک ها در پروژه های عمرانی به عنوان مصالح قرضه و یا تکیه گاه سازه ها، همواره با محدودیت ها و مشکلاتی همراه بوده است. بهسازی خاک با استفاده از تکنولوژی های جدید، مشخصات مهندسی و خواص مکانیکی ازجمله مقاومت برشی، تغییر شکل پذیری، کاهش نفوذپذیری و ظرفیت باربری خاک را بهبود می بخشد. تثبیت خاک یکی از روش های بهسازی خاک است. استفاده از آهک برای تثبیت خاک، از دیر باز مورد توجه بوده است. در این تحقیق از آهک و سرباره برای تثبیت خاک لای با استفاده از آزمایش های مقاومت فشاری محدود نشده و نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) در درصد رطوبت بهینه استفاده شده است. سرباره مورد استفاده از نوع GGBS است که به عنوان جایگزین بخشی از آهک هیدراته مصرفی در تثبیت خاک به کار رفته است. خاک مورد استفاده از نوع خاک طبیعی شهرستان تفرش که از نوع لای با دامنه خمیری کم است که با 3، 5 و 7 درصد آهک و همان درصدها سرباره به تنهایی و ترکیبی تثبیت شد و در دو دوره عمل آوری 7 و 28 روزه در رطوبت بهینه مورد آزمایش های مقاومت فشاری محدود نشده و CBR قرار گرفت. نمونه های CBR در قالب پلی اتیلن ساخته و مورد آزمایش قرار گرفتند. نمونه های هر دو آزمایش در 15 ترکیب مختلف از هر حالت سه نمونه ساخته شد که در نهایت 90 نمونه مقاومت فشاری محدود نشده و 90 نمونه CBR و در مجموع 180 نمونه ساخته شد. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد استفاده از سرباره و آهک برای تثبیت خاک، سبب افزایش مقاومت برشی خاک می شود. میزان افزایش مقاومت در نمونه های تثبیت شده با سرباره و آهک به تنهایی، در مقایسه با نمونه تثبیت شده با ترکیب آهک و سرباره اندک بود. بیشترین تاثیر در افزایش مقاومت به ترتیب مربوط به ترکیب آهک و سرباره و خاک– آهک و خاک– سرباره و خاک بوده است. در بین نمونه های آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده، نمونه 5 درصد آهک با 7 درصد سرباره بیشترین مقاومت برشی را برای خاک داشت که مقامت خاک را در نمونه 7 روزه حدوداً 13 برابر و در نمونه های 28 روزه حدود 21 برابر افزایش داد. در بین نمونه های CBR، نمونه 3 درصد آهک و 7 درصد سرباره، بیشترین مقاومت باربری کالیفرنیا به دست آمد که برای نمونه های 7 و 28 روزه عدد CBR نسبت به خاک اولیه به ترتیب 5/7 و 17 برابر به دست آمد. از
  16. بررسی آزمایشگاهی تاثیر آلودگی مواد نفتی بر نفوذپذیری خاک ماسه ای به وسیله دستگاه تحکیم هیدرولیکی پیشرفته
    2018
    آلودگی نفتی یکی از شایع ترین نوع آلودگی در دریا و خشکی است؛ که به دلایل مختلفی مانند تصادف تانکرها، نشت از لوله های انتقال و نشت هنگام استخراج رخ می دهد. این آلودگی علاوه بر تاثیر منفی بر محیط زیست و زندگی جانداران، باعث تغییر مشخصات ژئوتکنیکی خاک می شود. تحقیقات زیادی در زمینه تاثیر آلودگی نفتی بر مشخصات ژئوتکنیکی خاک صورت گرفته است، که اکثر آن ها تاثیر آلودگی بر مقاومت و تراکم خاک ها را شامل می شود. اما به نفوذپذیری خاک ها به عنوان مهم ترین عامل موثر در انتشار و انتقال آلودگی توجه کمتری شده است. با توجه به گستردگی حجم خاک های آلوده، حذف آلودگی از خاک زمان بر، غیر اقتصادی و در مواردی که خاک زیر سازه ها آلوده می شود، تقریباً غیر ممکن است؛ بنابراین جلوگیری از انتقال بیشتر آلودگی، کاهش تأثیر منفی خاک آلوده در زیر سازه ها و در موارد ممکن، انتقال خاک آلوده به عنوان مصالح قابل استفاده در پروژه های عمرانی امری ضروری است. در این پژوهش به منظور درک رفتار و توانایی پیش بینی انتشار این آلاینده ها در خاک، نفوذپذیری خاک های آلوده به مواد نفتی مورد بررسی قرار گرفته است. برای انجام این آزمایش ها از دو نوع خاک ماسه ای با دانه بندی متفاوت، در سه دانسیته نسبی 40، 60 و 75 درصد استفاده شده است. مواد آلاینده در این آزمایش ها شامل نفت خام و دو نوع روغن موتور 10 و 40 است. نمونه های آزمایش با مخلوط کردن خاک با 2، 4 و 6 درصد وزنی مواد آلوده کننده نسبت به وزن خشک خاک، آماده شدند و تاثیر آن ها بر نفوذپذیری افقی و قائم خاک، به وسیله دستگاه تحکیم هیدرولیکی بررسی شد. همچنین تاثیر افزودن سیمان و رس در کاهش نفوذپذیری خاک آلوده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که برای تمامی نمونه ها، با آلوده شدن خاک، نفوذپذیری در هر دو جهت افقی و قائم کاهش می یابد. با افزایش میزان آلودگی و افزایش گرانروی ماده آلوده کننده، تاثیر آلودگی بر نفوذپذیری افزایش یافته و کاهش در نفوذپذیری بیشتر مشهود است. با افزایش دانسیته نسبی نفوذپذیری کاهش می یابد اما اغلب در نمونه های با دانسیته نسبی 40، نسبت به دانسیته نسبی 60 و 75، آلودگی اثر بیشتری داشته است و کاهش نفوذپذیری با افزایش آلودگی، با سرعت بیشتری صورت گرفته است. برای خاک ماسه ای با دانه بندی درشت تر، نسبت به خاک ماسه ای با دانه بندی ریزتر، نفوذپذیری
  17. تأثیر تثبیت با آهک دولومیتی بر مقاومت و خصوصیات تورمی خاک رس
    2017
    خاک های رسی معمولاً دارای مقاومت برشی و ظرفیت باربری کم و مشکلات تورمی هستند. یکی از راه های مقابله با مشکلات این نوع خاک ها، تثبیت خاک رس است. تثبیت خاک رس شامل فعالیت هایی است که در نتیجه آن ها مشخصات مهندسی خاک بهبود می یابد. این اقدامات باعث افزایش مقاومت برشی، کارایی و ظرفیت باربری و نیز کاهش تورم و نفوذپذیری خاک های رسی می شود. تثبیت کننده های متداول برای این منظور آهک، سیمان و قیر هستند که به وفور در پروژههای عمرانی مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از آهک به دلیل دسترسی آسان و قیمت مناسب آن بسیار متداول است. یکی از انواع آهک ها، آهک دولومیتی است. آهک دولومیتی از سنگ آهک دولومیت به دست آمده و تفاوت آن با آهک معمولی در وجود مقدار زیادی منیزیم در ساختار آن است. سنگ آهک دولومیتی به وفور در پوسته زمین وجود دارد و قیمت آن از آهک معمولی ارزان تر است. در مورد تأثیر تثبیت با آهک دولومیتی بر روی مقاومت و خصوصیات تورمی خاک رس کائولینیت بسیار کم تحقیق شده است. در این تحقیق آزمایش های تراکم استاندارد بر روی نمونه های تثبیت شده با ترکیب های مختلف آهک دولومیتی و آهک معمولی و اکسید منیزیم انجام گرفت. سپس 2، 4، 6 و 8 درصد وزنی خاک رس، آهک دولومیتی و آهک معمولی و اکسید منیزیم به خاک رس کائولینیت اضافه شد و نمونه هایی در حالت های مختلف ترکیب مواد افزودنی برای آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده و آزمایش تورم آزاد ساخته و نتایج آن ها با هم مقایسه شد.نتایج نشان می دهد که در تمامی حالت های تثبیت با افزایش ماده تثبیت کننده، وزن مخصوص خشک حداکثر خاک تثبیت شده کاهش و درصد رطوبت بهینه آن افزایش می یابد. خاک تثبیت شده با آهک دولومیتی مقاومت فشاری محدود نشده حداکثر کمتری نسبت به خاک تثبیت شده با آهک معمولی دارد. همچنین با افزودن اکسید منیزیم به صورت مصنوعی به ترکیبات ساخته شده با آهک دولومیتی و آهک معمولی مشاهده گردید که این ماده اثرات منفی بر روی مقاومت فشاری محدود نشده دارد؛ اما میزان تورم را به شدت کاهش می دهد. آهک دولومیتی باعث تثبیت خاک رس و افزایش مقاومت آن می گردد، اما مقدار حداکثر مقاومت، اندکی کمتر از مقاومت خاک تثبیت شده با آهک معمولی است؛ در عوض مقدار تورم خاک رس تثبیت شده با آهک دولومیتی بسیار کمتر از آهک معمولی است. در نهایت معلوم شد که بهترین ترکیب و بازدهی برای آهک معمولی،
  18. بررسی آزمایشگاهی پارامترهای مقاومت برشی مخلوط ماسه - پلاستیک باطله پلی اتیلن ترفتالات (PET) با تثبیت کننده های متعارف
    2017
    روش های زیادی جهت بهسازی خاک وجود دارد که در بین آن ها دو روش مسلح سازی و تثبیت شیمیایی، بیشترین کاربرد را دارند. اساس کار تثبیت کننده ها که به طور عمده شامل آهک و سیمان هستند، چسباندن ذرات به یکدیگر است. استفاده از آهک و سیمان به عنوان مصالح ارزان و در دسترس، از دیرباز در بهسازی خاک ها مورد توجه بوده است. اصلاح رفتار خاک جهت بهبود خواص مهندسی آن، یکی از مسائل مهم مهندسی ژئوتکنیک است. در این زمینه استفاده از مواد ضایعاتی جهت بهسازی خاک، از نظر اقتصادی و نیز از نظر زیست محیطی حائز اهمیت است. در تحقیق حاضر، پتانسیل الیاف پلی اتیلن ترفتالات حاصل از بطری های پلاستیکی ضایعاتی، به منظور تسلیح ماسه تنها و ماسه تثبیت شده با آهک و سیمان و بهبود رفتار مقاومتی آن، با انجام آزمایش برش مستقیم کوچک مقیاس، ارزیابی شده است. آهک هیدراته و سیمان پرتلند تیپ 2 ساوه به عنوان تثبیت کننده به میزان 3، 5 و 7 درصد وزنی خاک خشک و الیاف ضایعاتی پلی اتیلن ترفتالات به عنوان تسلیح کننده در سه اندازه 5، 10 و 20 میلی متر به میزان 0/25، 0/5 و 1 درصد وزنی به ماسه اضافه شده و نمونه ها در دانسیته نسبی 70 درصد ساخته شدند. جهت بررسی تاثیر زمان بر تغییرات مقاومت برشی نمونه های دارای آهک یا سیمان، نمونه های تهیه شده به مدت 7 و 28 روز عمل آوری شدند. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد افزودن الیاف ضایعاتی پلی اتیلن ترفتالات به خاک، سبب افزایش مقاومت نمونه مسلح در مقایسه با نمونه غیرمسلح می شود. این افزایش در مقاومت، در درصدهای بالای الیاف با نرخ کاهشی همراه است. همچنین افزایش درصد الیاف، رفتار نمونه را به سمت رفتار شکل پذیرتر تغییر می دهد. با افزایش طول الیاف در درصد وزنی ثابت، نمونه های دارای الیاف با طول 20 میلی متر، مقاومت برشی بیشتری نسبت به نمونه های دارای الیاف 5 و 10 میلی متری از داشتند. همچنین شکل پذیری نمونه ها با افزایش طول الیاف، ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. تثبیت خاک با استفاده از آهک و سیمان، افزایش چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی نمونه ها را نشان داد. تاثیر سیمان در افزایش چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک به دلیل نوع خاک و عدم خمیری بودن آن، بیشتر از آهک گزارش شد. استفاده همزمان از الیاف ضایعاتی پلی اتیلن ترفتالات و تثبیت کننده نیز به طور کلی باعث بهبود بیشتر پارامترهای مقاومت برشی خاک شده است.
  19. ظرفیت باربری ستون سنگی تسلیح شده با ژئوسنتتیک در خاک رسی
    2016
    لزوم اصلاح زمین های کم مقاومت به منظور ساخت سازه های مختلف بر روی آن ها، موجب شده تا روش های ویژه ای جهت بهسازی سطحی و عمقی این نوع زمین ها مورد استفاده قرار گیرند. یکی از این روش ها، روش اصلاح خاک به وسیله ستون های سنگی (شمع های دانه ای) است که جهت اصلاح و بهسازی محدوده وسیعی از خاک های ریزدانه (سیلتی و رسی) و خاک های ماسه ای سست کاربرد دارد. به طورکلی هدف از اجرای ستون های سنگی، افزایش ظرفیت باربری و کاهش نشست پذیری پی است. روش تسلیح خاک به وسیله ستون های سنگی، مبتنی بر تعویض 15 الی 35 درصد از حجم خاک نامناسب به وسیله حفر چاه هایی با قطر، عمق و فاصله معین از یکدیگر و پر کردن چاه ها به وسیله ماسه یا شن یا سنگریزه و متراکم نمودن آن ها به صورت ستون های قائم است. از جمله مشکلات و محدودیت های ستون های سنگی، می توان به مقاومت برشی کم و نیز مقاومت کم آن ها در برابر انبساط جانبی به دلیل عدم تأمین محصورشدگی کافی از سوی خاک اطراف آن ها، اشاره کرد. در طی سالیان اخیر محققان بررسی هایی انجام داده اند تا با تسلیح ستون های سنگی، مشکلات و محدودیت های آن ها برطرف گردد. تاکنون تسلیح افقی و قائم ستون های سنگی مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق، ستون های سنگی اتکایی به قطر 5، 7 و 9 سانتی متر و نسبت طول به قطر برابر با 5، به صورت قائم و مرکب (قائم و افقی) مسلح شده و تسلیح مرکب مضاعف نیز با اضافه نمودن تسلیح کننده های افقی بیشتر در ناحیه مستعد انبساط جانبی (عمق dتا d2 از بالای ستون سنگی)، مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق، برای اولین بار از روش های نوین تسلیح مرکب و مرکب مضاعف در تسلیح ستون سنگی استفاده شده و آزمایش های مدل فیزیکی بر روی بستر رسی با ستون های سنگی مسلح و غیرمسلح در حالت تکی و گروه انجام گردیده و میزان تأثیر قطر و روش های مختلف تسلیح، بر بهبود ظرفیت باربری آن ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این تحقیق، دستگاه آزمایشی جهت انجام آزمایش های مدل فیزیکی بر روی ستون سنگی در خاک رسی با قابلیت تحکیم و زهکشی خاک اشباع، ساخته شده است. دستگاه مذکور قابلیت بارگذاری به صورت کششی و فشاری بر روی انواع پی و شمع را دارا بوده و انجام آزمایش تحت شرایط تحکیم شده و یا تحکیم نشده و نیز تحت شرایط زهکشی شده و یا زهکشی نشده، امکان پذیر است. بدنه اصلی دستگاه شامل بخش محفظه نگهدارند
  20. بررسی اثر تثبیت با سیمان بر رفتار مکانیکی ماسه مسلح شده با الیاف
    2016
    روش های زیادی جهت بهسازی خاک وجود دارند که دو روش مسلح سازی و اصلاح شیمیایی بیشترین کاربرد را دارند. اساس کار تثبیت کننده ها که به طور عمده شامل آهک، سیمان و قیر هستند، چسباندن ذرات به یکدیگر است. از بین روش های مسلح سازی خاک، روش مسلح سازی با الیاف که در واقع یکی از انواع ژئوسنتتیک ها است به دلیل افزایش مقاومت خاک، تشکیل نشدن صفحات ضعیف در توده خاک و عدم نیاز به محاسبات پیچیده از جمله محاسبه طول مدفون یا مهاری، دارای مزایای اساسی است. بررسی محققین نشان می دهد که سیمانی شدن خاک ها سبب افزایش مقاومت و سختی آن ها می شود؛ از طرفی دیگر، حضور الیاف در خاک سیمانی شده علاوه بر آن که سختی نمونه ها را کاهش می دهد، می تواند موجب افزایش ظرفیت باربری، افزایش مقاومت برشی، افزایش شکل پذیری و افزایش قابلیت جذب انرژی نیز بشود. در پژوهش حاضر، رفتار مکانیکی ماسه سیمانی شده مسلح با الیاف با استفاده از آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده بررسی شده است. به همین منظور، ماسه بد دانه بندی شده بابلسر با استفاده از 2، 4، 6 و 8 درصد سیمان )تیپ 1- 525 بر طبق استاندارد ایران) تثبیت و با صفر، 5/0 و 1 درصد الیاف از دو نوع پلی پروپیلن و پلی وینیل الکل مسلح شدند. تمامی نمونه ها با دانسیته های نسبی 50 و 70 درصد متراکم شده و طی دو دوره 3 و 7 روزه در اتاق مرطوب عمل آوری شده اند. سپس برای تمام نمونه ها، آزمایش مقاومت فشاوی محدود نشده انجام شد. نتایج آزمایش های مقاومت فشاری محدود نشده نشان می دهند که با افزودن سیمان به طور کلی مقاومت ماسه، افزایش می یابد. افزودن الیاف به ماسه سیمانی شده نیز، موجب افزایش نرخ رشد مقاومت می شود و با افزودن درصدهای بیشتر الیاف از هر دو نوع، مقادیر و میزان رشد هم افزایش قابل ملاحظه ای پیدا می کند و با استفاده سیمان و الیاف با هم، بیشترین مقدار مقاومت حاصل می شود. عموماًً استفاده از الیاف پلی پروپیلن در نمونه ها، موجب افزایش مقاومت بیشتری نسبت به پلی وینیل الکل می شود. از طرف دیگر، با افزایش دانسیته نسبی از حالت 50 به 70 درصد، مقاومت همه نمونه ها افزایش می یابد که این میزان افزایش در نمونه های حاوی درصدهای بیشتر سیمان قابل توجه بوده و در سایر نمونه ها، افزایش چشمگیری رخ نمی دهد. در نمونه هایی که صرفاً از سیمان جهت مسلح سازی استفاده شده است، با افزایش دانسیته نسبی از 50 به 70 درصد،
  21. مدل سازی عددی عملکرد شمعهای پیچوار در پایدارسازی شیروانیها
    2015
    پایدارسازی شیب های خاکی و پیشنهاد راهکارهای گوناگون برای این مسأله، یکی از موضوعات مهم در مهندسی ژئوتکنیک است. استفاده از روش های عددی و تحلیلی در پایدارسازی شیب ها به کمک شمع، از روش های متداولی است که توسط محققین مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. امروزه استفاده از نوع خاصی از شمع ها به نام شمع های پیچوار گسترش یافته است. طی 30 سال اخیر، شمع های پیچوار به طور گسترده ای برای تحمل بار های فشاری و کششی استفاده شده اند. کاربرد این سیستم جدید در پروژه های مختلف، موفقیت آمیز بوده است. این شمع ها می توانند جایگزین مؤثر و اقتصادی برای شمع های رایج کنونی باشند. در تحقیق حاضر، عملکرد شمع های پیچوار در تثبیت شیب ماسه ای با استفاده از روش اجزاء محدود و شیوه کاهش مقاومت برشی در نرم افزار ABAQUS, V.6.13.1 مورد مطالعه قرار گرفته است. متغیر های این تحقیق شامل قطر پره های مارپیچی، فاصله پره های مارپیچی از یکدیگر، طول شمع، تعداد ردیف شمع ها در گروه و مکان قرارگیری شمع ها در شیب است. قطر پره ها 3/20، 28 و 5/35 سانتی متر و فاصله پره ها 4/2، 3 و 6/3 برابر قطر پره ها در نظر گرفته شده است. تأثیر یک، دو و سه ردیف شمع نیز بررسی شده است. در هر یک از حالات، ضریب اطمینان شیب در برابر گسیختگی، برای طول های مختلف شمع ها محاسبه گردیده است. همچنین تأثیر هر یک از پارامتر های مورد بررسی بر روی جابه جایی افقی، لنگر خمشی و تنش برشی به وجود آمده در شمع مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها نشان می دهند که استفاده از شمع های پیچوار روش مناسب و مؤثری برای تثبیت شیب های خاکی است. متغیر های قطر پره های مارپیچی، فاصله پره ها از یکدیگر، طول شمع و تعداد ردیف شمع ها با ضریب اطمینان شیب در برابر گسیختگی، رابطه مستقیم دارند و افزایش آن ها موجب افزایش ضریب اطمینان شیب می شود. این تأثیر در طول های کم شمع، زیاد نیست؛ بلکه در نزدیکی طول بحرانی شمع آشکار می شود. با افزایش قطر پره ها و تعداد ردیف شمع ها، جابه جایی افقی شمع و لنگر خمشی آن کاهش می یابد. تنش برشی ایجاد شده در شمع، با قطر پره ها و تعداد ردیف شمع ها نسبت مستقیم و با فاصله پره ها از یکدیگر، نسبت عکس دارد.
  22. بررسی آزمایشگاهی رفتار شمع تحت کشش در زاویه های مختلف در خاک ماسه ای
    2015
    پی های عمیق عموماً جهت تحمل بارهای فشاری سنگین مورد استفاده قرار می گیرند و میتوانند بار را به قسمتهای عمیق تر و مقاوم تر زمین انتقال دهند. نیاز به ساخت سازه هایی نظیر برج های انتقال نیرو، اسکله ها، سازه های مدفون در زیر آب، دودکش های بزرگ و مخازن زیرزمینی که نهتنها بارهای فشاری سنگینی را انتقال می دهند؛ بلکه در معرض بالارانش قائم و مایل قابل ملاحظه ای مانند بار زلزله و باد نیز قرار دارند، افزایش یافته است. بنابراین محققین به دنبال راه هایی برای مقابله با این نیروها در سازه های مذکور هستند. اغلب از شمع ها در این موارد استفاده می شود که باید بتوانند به عنوان مهار در برابر کشش مایل و قائم مقاومت نمایند. بررسی رفتار شمع های کششی و عوامل مختلف مؤثر بر ظرفیت بالارانش این گونه شمع ها، از دیر باز مورد توجه محققین بوده است. این تحقیقات تاکنون نیز ادامه دارد که این خود دلیلی بر گسترده بودن موضوع و لزوم بررسی آن است. مشاهده شده که رفتار شمع قائم، ساده یا پافیلی تحت کشش محوری و یا خارج از محور، بستگی به خصوصیات تغییر شکل پذیری خاک و شمع دارد و از مکانیسم گسیختگی پیچیده ای برخوردار است. در این پژوهش با استفاده از دستگاه ساخته شده در دانشگاه بوعلی سینا، رفتار مدل شمع های ساده و پافیلی در خاک ماسه ای تحت بار کششی محوری و مایل مورد بررسی قرار می گیرند و اثر پارامتر های مختلف ازجمله زاویه اعمال بار، نسبت طول به قطر شمع و نسبت قطر پافیلی به قطر شمع بر رفتار بار- جابه جایی شمع مطالعه می شود. نوع خاک مصرفی، ماسه ریزدانه سیلیسی است که از منطقه امیریه فیروزکوه واقع در 130 کیلومتری شمال شرق تهران فراهم شده و با دانسیته نسبی60% ریخته می شود. به این ترتیب شمع و خاک اطراف آن مدل سازی می شود. شمع های ساخته شده دارای قطر 1 و 2 سانتی متر، طول 10 و 40 سانتی متر و قطر قسمت پافیلی 5 و 10 سانتی متر هستند. مدل شمع ها در زوایای صفر، 30، 60 و 90 درجه نسبت به محور شمع تحت بار کششی قرار می گیرند. سپس نمودار بار- جابه جایی برای تمامی شمع ها به دست می آید.از جمله نتایج این تحقیق یافتن زاویه بحرانی است که در آن حداکثر ظرفیت باربری شمع تحت بار کششی مایل به دست می آید؛ این زاویه برای شمع های کوتاه، 30 درجه و برای سایر شمع ها 60 درجه به دست آمد. بار نهایی قائم قابل تحمل توسط شمع های پافیلی نسبت به شمع های سا
  23. تاثیر به کار گیری سرباره فولاد به عنوان سنگدانه و دو نوع الیاف در مشخصه های مکانیکی آسفالت با استخوان بندی سنگدانه ای و مقایسه آن با بتن آسفالتی گرم
    2015
    آسفالت با استخوان بندی سنگدانه ای، مخلوطی با دانه بندی گسسته است که عملکرد بهتری نسبت به آسفالت گرم معمولی دارد. این نوع مخلوط که درصد زیادی سنگدانه های درشت دانه دارد، به دلیل تماس سنگدانه به سنگدانه در برابر توزیع بار و تغییرشکل عملکرد مناسبی دارد و در بسیاری از کشورهای جهان مورد استفاده قرار می گیرد. در آسفالت با استخوان بندی سنگدانه ای به دلیل دانه بندی گسسته، مصرف قیر نسبتاً زیاد است و از الیاف به منظور جلوگیری از ریزش قیر استفاده می شود. در بیشتر کشورهای دنیا و به صورت عمده از الیاف سلولزی به عنوان تثبیت کننده استفاده می شود و این درحالی است که این محصول در ایران تولید نمی شود و با قیمت زیاد به ایران وارد می شود؛ در صورتی که از محصولی بومی استفاده شود، صرفه جویی ارزی به همراه خواهد داشت. سرباره فولادسازی از محصولات جانبی صنعت فولادسازی است. به صورت تقریبی در حین تولید سه تن فولاد ضد زنگ، یک تن سرباره تولید می شود. مصرف سرباره فولاد در کشورهای در حال توسعه مانند ایران، کم بوده و مصرف آنها در سایر بخش ها به منظور جلوگیری از بروز مشکلات زیست محیطی، مزیت مهمی به شمار می رود. هدف از این تحقیق امکان استفاده از الیاف کنف به عنوان تثبیت کننده و سرباره فولاد به عنوان سنگدانه درشت دانه در مخلوط با استخوان بندی درشت دانه است. مخلوط با استخوان بندی درشت دانه حاوی الیاف کنف با مخلوط حاوی الیاف سلولزی به عنوان تثبیت کننده و سرباره فولاد به عنوان سنگدانه درشت دانه مقایسه می شود. همچنین از سرباره فولاد و سنگدانه آهکی به عنوان درشت دانه در ساخت بتن آسفالتی گرم استفاده شده است و نتایج با هم مقایسه شده است. در درصد قیر بهینه بر روی مخلوط های SMA آزمایش های ریزش ماستیک، شیارافتادگی ویل تراک و برای نمونه های ساخته شده با سرباره فولاد در هر دو نوع آسفالت آزمایش های ضریب برجهندگی و دوام در برابر زیان رطوبتی انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که امکان استفاده همزمان از سرباره فولاد به عنوان سنگدانه و کنف به عنوان تثبیت کننده در مخلوط SMA وجود دارد. درصد قیر بهینه 25% ، استقامت مارشال مخلوط SMA حاوی الیاف کنف 8% بیشتر و روانی آن کمتر از مخلوط حاوی الیاف سلولزی است. نتایج آزمایش ریزش برای مخلوط SMA حاوی الیاف سلولزی و کنف نشان می دهد که هر دو نوع الیاف، مخلوط را به خوبی تثبیت کرده اند.