بررسی تأثیر نمک بر رفتار فیزیکی و مکانیکی خاک های دانه ای

چکیده:

خاک‌های نمکی از جمله خاک‌های مسئله دار می‌باشند که مشکلات فراوانی را مانند آسیب زدن به روسازی جاده‌ها و تغییر در رفتار مکانیکی خاک ایجاد می‌کنند. از خاک‌های نمکی می­توان به عنوان مصالح مورد نیاز برای پرکردن خاکریز‌ها استفاده کرد، اما زمانی که این نوع خاک‌ها حاوی نمک با مقدار بالا باشند، ناهنجاری­های ژئوتکنیکی مانند انبساط نمک و انقباض را شامل می‌شوند. در بسیاری از موارد، افزودن یا از دست دادن نمک باعث بروز تغییرات عمده ای در رفتار مکانیکی یا فیزیکی خاک می‌شود. هدف از انجام این پایان نامه بررسی تأثیر نمک و دانه بندی بر مقدار تغییرات وزن مخصوص خشک خاک و درصد رطوبت بهینه خاک است. همچنین اثر رسوب و تبلور دو نوع نمک NaCl و Na₂SO₄ بر مکش خاک مورد بررسی قرار گرفت و سپس با خاک نمک زدایی شده مقایسه گردید. تغییرات پارامترهای مقاومت برشی خاک، در دما و دانسیته­ی خشک ثابت در دو میزان رطوبت 5 و 10 درصد بر اثر افزایش میزان درصد نمک در غلظت های مختلف نیز بررسی شد. در این پایان­نامه نمونه برداری از چندین محل مختلف در حوضه­ی دریاچه ارومیه انجام شده و پارامترهای فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی خاک این مناطق شناسایی شده است. در راستای انجام آزمایش ها، روش مطمئنی برای نمک زدایی خاک­های نمکی با هدایت الکتریکی بالا و پایین معرفی شده است.  نتایج نشان می­دهد رفتار تراکمی خاک تحت تأثیر سه فاکتور دانه بندی، نمک و میزان انحلال پذیری آب مورد استفاده است، به طوری که با افزایش مقدار نمک و میزان انحلال پذیری آب و ریزتر شدن خاک، وزن مخصوص خشک حداکثر خاک، افزایش می­ یابد در حالی که تغییرات درصد رطوبت بهینه تابع مقدار انحلال نمک و خاصیت حفظ آب خاک است. لذا درصد رطوبت بهینه­ی خاک، با افزایش مقدار نمک کاهش و با ریزتر شدن خاک، افزایش می­ یابد. بررسی تصاویر میکروسکوپی نحوه­­ی رسوب نمک بین ذرات خاک را نشان داده است. تغییرات مکش کل و مکش ماتریک خاک نمکی در میزان نمک 12 درصد، افزایش مکش کل و مکش ماتریک خاک نمکی را نشان می­ دهد. در حالی که مقدار افزایش مکش در خاک سولفاته در قیاس با خاک سدیمی بیشتر بود. پس از انجام آزمایش برش مستقیم مشخص شد هنگامی که نمک در رطوبت ثابت در فاز محلول قرار دارد، اثر منفی داشته و مقاومت برشی خاک را کاهش می­ دهد. در صورتی که غلظت محلول موجود در خاک به حد فوق اشباع ­برسد، نمک شروع به رسوب و تبلور می­ کند و بر روی مقاومت خاک با توجه به مقدار رطوبت، غلظت نمک و ویژگی­های نمک از جمله اثر جذب آب، اثر مثبت یا منفی می­گذارد و چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک را تغییر می­ دهد به طوری که در خاک­های سولفاته مقاومت برشی خاک با افزایش درصد رطوبت و جذب آب بیشتر توسط نمک، موجب افزایش مکش خاک و در نتیجه افزایش مقاومت برشی می­شود در حالی که افزایش میزان رطوبت در خاک سدیمی موجب کاهش مقاومت برشی خاک با توجه به افزایش تخلخل خاک می ­شود.