جاده

جاده

تأثیر آلودگی گازوئیل و تیمار نانوسیلیس بر رفتار برشی، مقاومتی و تحکیمی ماسه رسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استاد، گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
3 استادیار، گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
چکیده
پژوهش حاضر به بررسی اثرات هم‌زمان آلودگی گازوئیلی (۰ تا ۱۰ درصد) و افزودن نانوسیلیس (۰، ۱ و ۲ درصد) بر خواص فیزیکی و مکانیکی ماسه رسی (۶۰ درصد ماسه و ۴۰ درصد کائولینیت) می‌پردازد. در مجموع ۱۸ مخلوط تهیه و آزمایش‌های وزن مخصوص، تراکم، حدود اتربرگ، نفوذپذیری، تحکیم، مقاومت فشاری تک‌محوری، نسبت باربری کالیفرنیا و برش مستقیم انجام شد. یافته‌ها نشان می‌دهد که رفتار خاک حاصل برهم‌کنش میان گازوئیل و نانوسیلیس است. افزایش گازوئیل موجب کاهش پیوسته وزن مخصوص، کاهش رطوبت بهینه و افزایش حداکثر وزن واحد خشک می‌شود. مقاومت فشاری تک محوری در حدود ۴ درصد آلودگی به اوج می‌رسد و سپس در ۱۰ درصد، کاهشی ۲۵ درصدی نشان می‌دهد. در مقابل، نسبت باربری کالیفرنیا با افزایش گازوئیل به‌طور پیوسته افزایش می‌یابد و نانوسیلیس ۲ درصد بالاترین مقادیر را به همراه دارد. نتایج برش مستقیم نشان می‌دهد که مقاومت برشی کل با افزایش آلودگی به‌طور پیوسته کاهش می‌یابد؛ این کاهش حاصل رفتار متفاوت دو مؤلفه است: چسبندگی روندی غیریکنواخت با اوج در ۴ درصد آلودگی دارد، در حالی که زاویه اصطکاک داخلی روندی پیوسته کاهشی نشان می‌دهد. نانوسیلیس هر دو مؤلفه چسبندگی و اصطکاک را بهبود می‌بخشد و نمونه‌های حاوی ۱ درصد بالاترین مقادیر را دارند. نفوذپذیری با افزایش گازوئیل به‌دلیل مسدودشدن منافذ کاهش می‌یابد، در حالی که پارامترهای تحکیم روندی غیریکنواخت با اوج در سطوح آلودگی متوسط دارند. درصد بهینه نانوسیلیس (۱ درصد) اثرات نامطلوب گازوئیل را تعدیل کرده و عملکرد مکانیکی را بهبود می‌بخشد؛ یافته‌هایی که می‌تواند برای مدیریت خاک‌های آلوده به هیدروکربن‌ها راهگشا باشد.
کلیدواژه‌ها

-Ali Zomorodian, S.M. Shabnam, M. Armina, S. O'Kelly, B.C. (2017). Strength enhancement of clean and kerosene-contaminated sandy lean clay using nanoclay and nanosilica as additives. Applied Clay Science 140, 140-147.
-Al-Aghbari, M., Dutta, R., & Mohamedzeini, Y. (2011). Effect of diesel and gasoline on the properties of sands — a comparative study. International Journal of Geotechnical Engineering, 5(1), 61–68.
-Al-Sanad Hasan, A. Eid Walid, K. Ismael Nabil, F. (1995). Geotechnical Properties of Oil-Contaminated Kuwaiti Sand. Journal of Geotechnical Engineering, 121, 407-412.
 -ASTM D422-63 (2014). Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils.
-ASTM D854-23: (2023). Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by the Water Displacement Method.
-ASTM D698-12: (2021). Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort. https://store.astm.org/d0698-12r21.html
-ASTM D1883-16: (2021). Standard Test Method for California Bearing Ratio (CBR) of Laboratory-Compacted Soils.
-AASHTO. T 193-13, (2013). Standard method of test for the California bearing ratio. American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Washington.
-ASTM D4318-17e1: (2018). Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils.
-ASTM D5084-24: (2024). Standard Test Methods for Measurement of Hydraulic Conductivity of Saturated Porous Materials Using a Flexible Wall Permeameter. https://store.astm.org/d5084-24.html
-ASTM D2166/D2166M-16: (2024). Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil. https://store.astm.org/d2166_d2166m-16.html
-ASTM D2435-96: (2017). Standard Test Method for One-Dimensional Consolidation Properties of Soils.
-ASTM D3080/D3080M-23e1: (2026). Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions. https://store.astm.org/d3080_d3080m-23e01.html
-Azam, M. S. Xiao, Z. Mia, M. R. Rahman, M. M. Zaman, T. (2022). Effects of Oil Contamination on the Geotechnical Properties of Clayey Soil. Journal of ICT, Design, Engineering and Technological Science.
-Bahmani, S.H. Farzadnia, N. Asadi, A. Huat, B.B.K. (2016). The effect of size and replacement content of nanosilica on strength development of cement treated residual soil. Construction and Building Materials. 118, 294-306.
-British Petroleum. (2023). Statistical review of world energy, Energy economic, Centre for energy economics research and policy.
-Correia, N. d. S.; Portelinha, F. H. M.; Mendes, I. S.; da Silva, J. W. B. (2020). Lime treatment of a diesel-contaminated coarse-grained soil for reuse in geotechnical applications. International Journal of Geo-Engineering, 11 (1), 8. doi: 10.1186/s40703-020-00115-2
-Echeverri-Ramírez, Ó., Valencia-González, Y., Toscano-Patiño, D.E., Ordoñez-Muñoz, F.A., Arango-Salas, C., OsorioTorres, S.A. (2015). Geotechnical behavior of a tropical residual soil contaminated with gasoline. DYNA, 82(190), 31-37.
-Fallah, M. Shabanpor, M. Zakerinia, M. Ebrahimi, S. (2015). Risk assessment of gas oil and kerosene contamination on some properties of silty clay soil.  Environ Monit Assess, 187, 437.
-Hernández-Mendoza, C.E. García Ramírez, P. Chávez Alegría, O. (2021). Geotechnical Evaluation of Diesel Contaminated Clayey Soil. Appl. Sci.  11, 6451.
-Hosseini, S.M.R. Naeini, S.A. Hassanlourad, M. (2018). Pre- and post-cyclic behaviour of an unsaturated clayey soil contaminated with crude oil. Sādhanā, 43, 204.
 doi:10.1007/s12046-018-0971-2
-Izdebska-Mucha, D., Trzci´nski, J., (2008). Effects of Petroleum Pollution on Clay Soil Microstructure.
-Kererat, C. (2019). Effect of oil-contamination and water saturation on the bearing capacity and shear strength parameters of silty sandy soil. Engineering Geology, 257, 105138.
-Kermani, M. Ebadi, T. (2012). The Effect of Oil Contamination on the Geotechnical Properties of Fine-Grained Soils. Soil and Sediment Contamination: An International Journal, 21, 655-671.
-Khamehchiyan, M. Hossein Charkhabi, A. Tajik, M. (2007). Effects of crude oil contamination on geotechnical properties of clayey and sandy soils. Engineering Geology 89, 220-229.
-Khosravi, E. Ghasemzadeh, H. Sabour, M.R. Yazdani, H. (2013). Geotechnical properties of gas oil-contaminated kaolinite. Engineering Geology  166, 11-16.
-Mekkiyah, H.M. Al-Hamadani, Y.A.J. Abdulhameed, A.A. Resheq, A.S. Mohammed, Z.B. (2023). Effect of Crude Oil on the Geotechnical Properties of Various Soils and the Developed Remediation Methods. Appl. Sci.  13, 9103.
-Mustafa, Y. M. Al-Amoudi, O. S. B. Ahmad, S. Maslehuddin, M. (2018). Geotechnical Properties of Plastic Marl Contaminated with Diesel. Arab J Sci Eng  43 (10), 5573-5583.
doi: 10.1007/s13369-018-3224-0
-Nasehi, S.A. Uromeihy, A. Nikudel, M.R. Morsali, A. (2016). Influence of Gas Oil Contamination on Geotechnical Properties of Fine and Coarse-Grained Soils. Geotech Geol Eng. 34, 333-345.
-Quiñones-Bolaños, E. Bustillo-Lecompte, C. (2020). Geotechnical Properties and Stabilization of Well-graded Sand with Clay and Gravel Soils Contaminated with Gasoline. Water Air Soil Pollut, 231, 523.
-Safehian, H. Rajabi, A.M. Ghasemzadeh, H. (2018). Effect of diesel-contamination on geotechnical properties of illite soil. Engineering Geology, 241, 55-63.
-Sarmadi, M.S. Zohrevand, P. Rezaee, M. (2019). Effect of kerosene contamination on the physical and mechanical properties of sandy soil. Innov. Infrastruct. Solut. 4, 7.
doi:10.1007/s41062-019-0196-1
 -Trzciński, J. Williams, D.J. Żbik, M.S. (2015). Can hydrocarbon contamination influence clay soil grain size composition? Applied Clay Science, 109-110, 49-54.
-Van der Perk, M. (2013). Soil and water contamination, CRC Press.
-Wei, Y. Wang, Y. Han, J. Cai, M. Zhu, K. Wang, Q. (2019). Analysis of water retention characteristics of oil-polluted earthy materials with different textures based on van Genuchten model. J Soils Sediments, 19, 373-380.
-Zhao, D., (1996).  Experimental study of stress-strain and shear strength behavior of contaminated cohesive soils. In: Diss. Present. To Johns Hopkins Univ. Partial fulfillment
Dr. Degree, 149-150.