اثر گازوئیل بر ظرفیت باربری خاک‌های ریزدانه

نتایج مطالعات آزمایشگاهی محققان دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشان می‌دهد خاک‌های ریزدانه آلوده به گازوئیل یا نفت‌گاز تا 8 درصد شرایط بحرانی‌تری را برای احداث سازه‌ها بر روی این خاک‌ها ایجاد خواهند کرد.

به گزارش آردی نیوز  به نقل از ایسنا، فاطمه میرمحمد حسینی مجری طرح، آلودگی‌های گسترده فراورده‌های نفتی در بسیاری از مناطق را امری اجتناب ناپذیر دانست و گفت: به دلیل تنوع و گستردگی کاربردهای نفت گاز و یا گازوئیل، این فراورده نفتی بیشترین سهم را در آلودگی مناطق دارد؛ چرا که به دلیل ماندگاری و عدم امکان خروج مواد آلاینده به ترازهای پایین در ساختگاه‌های چسبنده و ریزدانه، بیشترین مسایل و مشکلات ناشی از آلایندگی در لایه‌های سطحی این نواحی بوجود می‌آید.

وی پاکسازی و رفع این آلودگی را امری دشوار، پرهزینه و بعضا غیرممکن عنوان کرد و ادامه داد: در چنین شرایطی نحوه و میزان اثرات آلودگی بر خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی لایه‌های سطحی همواره دغدغه اصلی و مهم کارشناسان و فعالان این حوزه بوده است، اهمیت این موضوع زمانی بیشتر آشکار می‌شود که بدانیم هر نوع ساخت و ساز و احداث تاسیسات مختلف و یا موجود در این مناطق موجب اعمال طیف وسیعی از انواع بارهای استاتیکی و دینامیکی بر روی زمین خواهد شد.

به گفته این محقق به عنوان مثال سرریز و نشت مخازن گازوئیل بسیاری از موتورها و دیزل‌ها (صنعتی و کشاورزی) درست وارد بستری می‌شود که پی ماشین‌آلات مذکور بر روی آن احداث و نصب شده و قرار است که این پی با استناد به خواص مهندسی و پارامترهای ژئوتکنیکی خاک بستر طراحی شده، در طول سالیان متمادی بارهای استاتیکی و دینامیکی ماشین و موتور منصوبه را به خاک منتقل و مجموعه پی و خاک بستر، عملکرد رضایت بخشی داشته باشند. یکی از مسایل و مشکلات ناشی از آلودگی چنین ساختگاه‌هایی از منظر کاربری‌های مهندسی، می‌تواند رفتار و عملکرد نامناسب ابنیه و تاسیسات واقع بر آنها باشد که ممکن است به دلیل عدم شناخت دقیق و صحیح از خصوصیات ژئوتکنیکی لایه‌های سطحی خاک‌های ریزدانه آلوده بوجود آمده باشد.

حسینی از اجرای طرح تحقیقاتی در این زمینه خبر داد و گفت: برای بررسی این امر پروژه تحقیقاتی با عنوان “مطالعه آزمایشگاهی خواص ژئوتکنیکی خاک‌های ریزدانه آلوده به نفت گاز ( گازوئیل)” در دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرایی شد.

مجری طرح اضافه کرد: در این تحقیق تمامی اهداف مورد نظر چون تعیین خواص ژئوتکنیکی خاک‌های آلوده در شرایط استاتیکی و دینامیکی و ارائه روابط تجربی- تحلیلی و یا معیارهای فنی جهت تعیین پارامترهای فیزیکی– مکانیکی با انجام آزمایش‌های گسترده و تحلیل آنها، دنبال شد.

وی با تاکید بر اینکه در این تحقیق بر روی خواص خاک‌های آلوده در شرایط بارگذاری‌های استاتیکی، مطالعات جامع و کاملی انجام شد، یادآور شد: علاوه بر آن با استفاده از نتایج آزمون‌ها و بهره‌گیری از روش رویه پاسخ (RSM=Response Surface Methodology)، روابط تجربی برای پارامترهای مهم و اساسی خاک مانند حدود اتربرگ، پارامترهای مقاومت برشی (چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی)، شاخص‌های تراکم و مقاومت تک محوری، بر حسب میزان آلاینده و درصد “سیلت” (ماسه بسیار ریز) بدست آمد.

این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر خاطر نشان کرد: با استناد به این روابط می‌توان تنها با معلوم بودن میزان ماده آلاینده و نوع و ترکیب خاک ریزدانه  بدون انجام آزمایش‌های گسترده، به شناخت و تعیین مقادیر این پارامترها رسید که این امر منجر به کاهش وقت و هزینه عملیات عمرانی در این مناطق خواهد شد.

وی اضافه کرد: بر اساس مطالعات ما ملاحظه شد حضور گازوئیل در ساختگاه‌های رسی خالص موجب کاهش ظرفیت باربری بستر (در زیر پی‌های نواری) به میزان 50 درصد خواهد شد و در ساختگاه‌های رسی مختلط که بخشی ریزدانه غیرچسبنده نیز وجود داشته باشد، این کاهش ظرفیت به60 درصد هم می‌رسد.

حسینی با بیان اینکه میزان آلودگی گازوئیل تا 8 درصد شرایط بحرانی‌تری را برای ایجاد سازه‌ها ایجاد خواهد کرد، اظهار کرد: بر اساس نتایج مطالعات شرایط ساختگاه‌های آلوده به گازوئیل از نظر بهره‌برداری‌های دینامیکی، نسبت به ساختگاه‌های مشابه غیر آلوده، نامناسب‌تر است؛ به این معنی که در زیر سیکل‌های بارگذاری متعدد و مستمر، نشست و تغییر شکل‌های الاستیک و قابل برگشت خاک کاهش و تغییر شکل‌های پلاستیک تجمعی و ماندگار افزایش می‌یابد. در نتیجه سیستم مورد بهره‌برداری زودتر دچار اختلال خواهد شد.

وی به بیان نحوه اجرای این طرح پرداخت و توضیح داد: از آنجا که این تحقیق یک پروژه آزمایشگاهی بود، تحت یک برنامه گسترده آزمایشگاهی و بهره‌گیری از تجهیزات و دستگاه‌های مختلف موجود در آزمایشگاه‌های مکانیک خاک و دینامیک خاک دانشکده مهندسی عمران دانشگاه امیر کبیر و سایر مراکز، انواع آزمون‌های فیزیکی و مکانیکی در شرایط استاتیکی و دینامیکی بر نمونه‌های خاک‌های ریزدانه انجام گرفت.

حسینی بررسی و شناخت رفتاری جامع از مشخصات ژئوتکنیکی خاک‌های ریزدانه زمانی‌که در معرض آلودگی قرار می‌گیرند را از دیگر بخش‌های این پژوهش عنوان کرد و ادامه داد: نتایج بدست آمده هم در حوزه شناخت ویژگی‌های رفتاری این قبیل ساختگاه‌ها در شرایط بارهای دینامیکی به عنوان شاخه‌ای از ژئوتکنیک زیست محیطی و هم درحوزه کاربری‌های مهندسی ساختگاه‌های آلوده قابل استفاده خواهد بود.

وی انتشار سه مقاله در مجلات ISI داخلی و خارجی را از دیگر دستاوردهای این تحقیق ذکر و اظهار کرد: این مقالات به معرفی نحوه تغییر خواص ژئوتکنیکی خاک‌های آلوده به گازوئیل، روابط و معادلات تجربی جهت تعیین پارامترهای  مهندسی خاک‌های ریزدانه آلوده به گازوئیل بدون نیاز به انجام آزمون‌های آزمایشگاهی و نحوه و میزان تغییر خواص الاستوپلاستیک این خاک‌ها در شرایط مواجهه با بارگذاری‌های سیکلی می‌پردازند.

این طرح از سوی فاطمه میرمحمد حسینی و با راهنمایی دکتر تقی عبادی و دکتر ابوالفضل اسلامی از اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرایی شده است.