بررسی خصوصیات ژئوتکنیکی خاک لس سیلتی تثبیت شده با آهک و الیاف شیشه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه لرستان، لرستان، ایران

2 گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد گنبدکاوس، گنبدکاوس، ایران

3 گروه مهندسی عمران، موسسه اموزش عالی شمس گنبد کاوس، گنبدکاوس، ایران

4 گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد گرگان، گرگان، ایران

چکیده

در این پژوهش به منظور بهسازی خاک لس سیلتی، از ماده تثبیت­کننده آهک و الیاف مسلح­کننده شیشه استفاده شده است. بدین منظور خاک لس سیلتی از منطقه­ای در شهرستان گنبد کاووس در استان گلستان نمونه‌برداری شده و به آزمایشگاه مکانیک خاک انتقال داده شده است. سپس به منظور مقایسه بین تثبیت و تسلیح خاک، تأثیر آهک و الیاف شیشه هریک به تنهایی و نیز بصورت همزمان بر خصوصیات ژئوتکنیکی خاک لس‌سیلتی مورد بررسی شامل تراکم (وزن مخصوص خشک و رطوبت بهینه)، مقاومت فشاری محصور نشده و مقاومت برشی (چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی) بررسی شده است. درصدهای اختلاط درنظر گرفته شده برای آهک عبارتست از (0%، 4% و 8% وزن خشک خاک) و الیاف شیشه (0%، 3/0%، 6/0%، 9/0%، 2/1%، 5/1% و 2% وزن خشک خاک). تأثیر درصد اختلاط و دوره‌های عمل آوری (1، 7 و 28 روزه) مختلف برروی رفتار تراکمی، مقاومت فشاری محصور نشده و مقاومت برشی نمونه‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایش تراکم نشان داد وقتی خاک به تنهایی با آهک مخلوط می‌شود، درصد رطوبت بهینه افزایش و حداکثر وزن مخصوص خشک کاهش می‌یابد. همچنین  زمانی که خاک به تنهایی با الیاف شیشه مخلوط می‌شود، درصد رطوبت بهینه افزایش می‌یابد درحالیکه حداکثر وزن مخصوص خشک همواره کاهش می‌یابد که نشان­دهنده این است که الیاف تراکم­پذیری خاک را کاهش داده است. نتایج آزمایش­های مقاومت فشاری محصور نشده نشان داد که اضافه کردن الیاف شیشه به خاک تثبیت شده با آهک، باعث افزایش چشمگیری در مقاومت نمونه‌ها شده است. نتایج آزمایش برش مستقیم نشان داد که مخلوط کردن خاک با آهک و الیاف شیشه، باعث افزایش مقاومت برشی، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی می‌شود. با انجام آزمایش­های مقاومت فشاری محصور نشده و آزمایش برش مستقیم مشاهده شد که درصد الیافی وجود دارد که پس از آن با افزایش بیشتر الیاف از مقاومت خاک کاسته می‌شود. این مقدار الیاف در اکثر آزمایش­ها بین 9/0% تا 2/1% بدست آمده است.

کلیدواژه‌ها


Abdi, M.R., Baharlooie Khayat, H., 2010. Study of the effects of combined use of polypropylene fiber and lime on the strength properties of kaolinite. 5th National Congress of Civil Engineering.
Akbari Garakani, A., Haeri, M., Desai, S.C.,  Seyed Ghafouri, M.H., 2019. Testing and Constitutive Modeling of Lime-Stabilized Collapsible Loess. II: Modeling and Validations. International Journal of Geomechanics 19, 43-53.
Al Aghbari, M.Y., 2005. Suitability of Desert sand cement mixes for base course in highway pavements. Electronic Journal of Geotechnical 10, 21–40.
Amini Varki, S., 2011. Investigating and identifying problematic soils and ways to deal with them. Fourth National Conference on Rebuilding and Preserving Durable Buildings.
Asna Ashari, M., Jafari, M., 2010. Unconfied compressive strength of clay-stabilized clay reinforced with polymeric fibers. 4th International Conference on Geotechnical Engineering and Soil Mechanics of Iran.
ASTM D2166., 2007. Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil, ASTM International, West Conshohocken, PA.
ASTM D3080., 2007. Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions, ASTM International, West Conshohocken, PA.
ASTM D698, 2007. Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (400 12ft-lbf/ft3(600kN-m/m3)), ASTM International, West Conshohocken, PA.
Bagherian, A., Janalizadeh, A., Hesami, Saeed., 2005. Application of rice husk ash in soil stabilization with lime. Second Congress of Civil Engineering.
Bahrami, K., Nikudel, M.R., Hafezi Moghadas, N., 2014. Investigation of geological engineering characteristics of loess soils north of kalaleh in golestan province with special attitude on colapsibility and erodibility. Quartly Iranian Journal of Geology 29, 21–34.
Behrouzsaroukolai, A., 2013. Investigation of behavioral and resistance properties of nano-stabilized loess Soils, case study of loess Gorgan. MS.C thesis in Civil Engineering, Isfahan University of Technology.
Enayat, M., Shoaie, G.R, Nikudel, M.R., 2018. Evaluation of collapsibility of loess deposits of Gharnaveh catchment in north of Kalale, Golestan province. Quarterly Journal of Iranian Asoociation of Engineering Geology 10, 29–41.
Gao, Y., Qian, H., Li, X., Chen, J., Jia, H., 2018. Effects of lime treatment on the hydraulic conductivityand microstructure of loess. Environmental Earth Sciences 77:529.
Gillman, G.P., Sumpters, E.A., 1986. Modification to the Compulsive Exchange Method for Measuring Exchange Characteristics of Soils. Australian Journal of soil Research 24(1), 61–66.
Hafezi Moghadas, N., Nikudel, M.R., Bahrami, K., 2011. Evaluation of collapsibility of loess deposits of Gharnaveh catchment in north of Kalale, Golestan province. Quarterly Journal of Iranian Asoociation of Engineering Geology 4, 39-46.
Janali Chubesti, A., Bagherpour, A., 2003. Stabilization of fine grains soils by adding microsilica with lime or cement. 6th International Conference on Civil Engineering.
Lashkaripour, G.R., Ghafoori, M., 2011. Engineering Geology Criteria for Evaluation and Classification of Loess in Golestan Province. Journal of Basic and Applied Scientific Research 23, 165–176.
Maher M.H., Gray D.H., 1990. Static response of sands reinforced with randomly distributed fibers. Journal of Geotechnical Engineering 116, 1661–1677. 
Naderi, M.B., Bazyar, A.D, Roshan Zamir, M.A., 2011. Investigation of the effects of fibers and polymeric adhesives on soil mechanical properties. 6th National Congress of Civil Engineering.
Naji, S.A., 2002. The use of lime to stabilize granular volcanic ash material for road construction. Journal of Sciences and Technology 7, 115–123.
Pei, X.,  Zhang, F.,  Wub,  W., Liang, S., 2015. Physicochemical and index properties of loess stabilized with lime and fly ash piles. Applied Clay Science 114, 77–84.
Rezaei, H., Yazarloo, R., Amanzadeh, A., 2015. Investigation of the effect of nano-kaolinite on shear strength parameters of loess silty soil of Golestan province. Second International Conference on Cement and Concrete Industry Research and Second National Conference on Civil Engineering, Urban Development and Sustainable Development.
Sadek, S., Najjar, S., Abboud, A., 2013. Compressive Strength of Fiber Reinforced Lighty Cement Stabilized Sand. 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris.
Setayesh, A., 2017. Loose soils, Free Publications.
Tang, C.S., Shi, B., Gao, W., Chen, F., Cai, Y., 2007. Strength and mechanical behavior of short polypropylene fiber reinforced and cement stabilized clayey soil. Geotextiles and Geomembranes 25, 194–202.
Yi Cai, B.S., Charles, W.W.N., Chao-sheng, T., 2006. Effect of polypropylene fibre and lime admixture on engineering properties of clayey soil. Engineering Geology 87, 230–240.
Zhang, F., Pei, X., Yan, X., 2018. Physicochemical and Mechanical Properties of Lime-Treated Loess. Geotechnical and Geological Engineering 36, 685–696.