ارزیابی تاثیر آلاینده‌های فلز سنگین سرب و روی بر نشست‌پذیری خاک رسی‌ماسه‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیئت علمی دانشگاه محقق اردبیلی

2 دانشجو/دانشکده فنی/دانشگاه محقق اردبیلی/اردبیل /ایران

3 دانشجو/دانشکده فنی/دانشگاه محقق اردبیلی/اردبیل/ایران

چکیده

جلوگیری از نشت و انتقال شیرابه‌های مراکز دفن زباله عموما حاوی فلزات سنگین می‌باشد، یکی از مشکلات متداول زیست محیطی در سراسر جهان است. کانی‌های رسی به دلیل تبادل کاتیونی بین لایه‌ای با دیگر کاتیون‌های فلزی به عنوان جذب کننده‌های طبیعی بسیار مناسب شناخته می‌شوند. مطالعات پیشین نشان دهنده‌ی آن‌است که اندرکنش بین کانی‌های رسی با آلاینده‌های فلز سنگین می‌تواند با تغییر خصوصیات سطحی و ریز ساختاری موجب تغییر در خصوصیات ژئوتکنیکی این خاک‌ها شود. بنابراین هدف پژوهش حاضر، مطالعه تأثیر حضور آلاینده‌های فلز سنگین بر فرایند نشست‌پذیری خاک‌های رسی ماسه‌دار است. برای این منظور پس از آماده‌سازی نمونه‌ها، آزمایش‌ها‌ی پراش پرتو ایکس، رسوب، جذب، تحکیم یک‌بعدی و تعیین حد روانی بر روی نمونه‌هایی که در معرض آلاینده‌های فلز سنگین سرب و روی قرارگرفته بودند، انجام شد. نتایج حاصل از آزمایش‌های پراش پرتو ایکس و رسوب بیان‌گر آن‌است که حضور آلاینده‌های فلز سنگین سرب و روی موجب تغییر ساختار از حالت پراکنده به درهم تبدیل‌شده و این شدت درهم شدن ساختار نیز با افزایش غلظت آلاینده‌های فلز سنگین افزایش‌یافته است به‌گونه‌ای که با این تغییر ساختار خاک میزان نسبت تخلخل اولیه و نشست‌پذیری نمونه‌ها کاهش یافته است. نتایج حاصل بیان‌گر آن‌است که، با افزایش غلظت آلاینده‌ی فلز سنگین سرب از 0 تا 25 سانتی مول بر کیلوگرم-خاک، نسبت تخلخل اولیه نمونه‌های مخلوط کائولینیت-ماسه با نسبت‌های 10، 25 و 40 درصد ماسه به ترتیب 17/0، 20/0 و 25/0 کاهش یافته است. همچنین این میزان کاهش برای نمونه‌های مشابه در حضور آلاینده فلز سنگین روی برابر 13/0، 16/0 و 18/0بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluate the effects of heavy metal contamination on settlement properties of sandy clay

نویسندگان [English]

  • Alireza Negahdar 1
  • Minoo NikGhalbPour 2
  • Mohammadreza Shabanian 2
  • Narmin Ghadimi 3
1 رییس مرکز همایش های علمی و کارگاههای تخصصی دانشگاه
2 Student/Technical Faculty/Mohagheghe Ardabili university/Ardabil/Iran
3 Technical faculty/Mohagheghe Ardabili university/Ardabil/Iran
چکیده [English]

Preventing the penetration of leachate of landfill which contains heavy metal into the soil and aquifer layer is one of the most critical issues in the world. High capacity of Clay minerals to exchange cations with other metal onions, made it natural absorbent material. Previous studies show that interaction of clay and metal contaminations leads to variation of surface and micro-structure properties of clay which will results in the changing of geotechnical properties of clay. The aim of this study is to evaluate the settlement properties of sandy-clay kaolinite in the presence of heavy metal. Therefore after preparing samples some laboratory tests such as XRD, settling, absorbent, one dimensional consolidation and liquid limit determination done on the samples in the presence of lead and zinc. The results of XRD and settling show that the presence of lead and zinc change the structure of soil from disperse to flocculation. This phenomenon would intensify with the increase in contamination concentration. The change in structure of clay lead to decrease in void ratio and settlement properties. In addition the result of experiments show that, by increasing the concentration of lead heavy metal from 0 to 25 cmol/kg.soil the initial void ratio of sand-kaolinite with the ratio of 10, 25 and 40 would reduced 0.17, 0.20 and 0.25 respectively. Also this reduction for similar samples in the presence of zinc is 0.13, 0.16 and 0.18 respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sandy clay
  • heavy metal contanation
  • consolidation properties
  • liquid limit
  • XRD

مراجع

[1] M. Entacher, G. Winter, T. Bumberger, K. Decker, I. Godor, R. Galler, Cutter force measurement on tunnel boring machines – System design, Tunnelling and Underground Space Technology, 31 (2012): 97-106.
[2] M. Entacher, G. Winter, R. Galler, Cutter force measurement on tunnel boring machines – Implementation at Koralm tunnel, Tunnelling and Underground Space Technology, 38 (2013): 487-496.
[3] U. Ates, N. Bilgin, H. Copur, Estimating torque, thrust and other design parameters of different type TBMs with some criticism to TBMs used in Turkish tunneling projects, Tunnelling and Underground Space Technology, 40 (2014): 46-63.
[4] Q. Geng, Z. Wei, H. Meng, An experimental research on the rock cutting process of the gage cutters for rock tunnel boring machine (TBM), 2016.
[5] Q.-M. Gong, J. Zhao, Y.-Y. Jiao, Numerical modeling of the effects of joint orientation on rock fragmentation by TBM cutters, Tunnelling and Underground Space Technology, 20(2) (2005): 183-191.
[6] Q.M. Gong, Y.Y. Jiao, J. Zhao, Numerical modelling of the effects of joint spacing on rock fragmentation by TBM cutters, Tunnelling and Underground Space Technology, 21(1) (2006): 46-55.
[7] N. Barton, TBM tunnelling in jointed and faulted rock, Balkema, Rotterdam; Brookfield, VT, 2000.
[8] S. Cheema, Development of a rock mass boreability index for the performance of tunnel boring machines, 1999.
[9] B.A. Eftekhari M., Bagherpour R., The Effect Of Operational Parameters On Penetration Rate Of A Tbm Using Artificial Neural Networks- A Case Study: Zagros Tunnel, Tunneling & Underground Space Engineering, 1(1) (2013) :29-98.
[10] J. Rostami, Study of pressure distribution within the crushed zone in the contact area between rock and disc cutters, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, .681-271 :)3102( 75
[11] F.F. Roxborough, H.R. Phillips, Rock excavation by disc cutter, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 12(12) (1975): 361-366.
[12] D. Festa, W. Broere, J.W. Bosch, An investigation into the forces acting on a TBM during driving – Mining the TBM logged data, Tunnelling and Underground Space Technology, 32 (2012): 143-157.
[13] SCC, "Geometric Map of Amirkabir Water Conveyance Tunnel Project," Sahel Consulting Company, Tehran, 2011 (in Persian).
[14] SCC, "Geology Report and Asbuilt Maps of Amirkabir Water Conveyance Tunnel Project," Sahel Consulting Company, Tehran, 2011-2013 (in Persian).
[15] J.A. Franklin, Suggested method for determining point load strength, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 22(2) (1985): 51-60.
[16] E. Japan Society of Civil, Standard specifications for tunneling, 2006, Tunnel Engineering Committee, Tokyo, 2007.
[17] N. Bilgin, H. Copur, C. Balci, D. Tumac, M. Akgul, A. Yuksel, The selection of a TBM using full scale laboratory tests and comparison of measured and predicted performance values in Istanbul Kozyatagi-Kadikoy metro tunnels, 2019.
[18] C. T. Carranza-Torres, B. Corkum, E. Hoek, C. CarranzaTorres, Hoek-Brown failure criterion - 2002 Edition, 2002.
[19] W. Wittke, R. Druffel, C. Erichsen, J. Gattermann, J. Kiehl, D. Schmitt, M. Tegelkamp, M. Wittke, P. Wittke-Gattermann, B. Wittke-Schmitt, Stability Analysis and Design for Mechanized Tunneling, Aachen: WBI GmbH, WBI GmbH, Aachen, 2006.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 51، شماره 2
خرداد و تیر 1398
صفحه 341-350

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار