لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

ژئوپلیمرها که از واکنش بین پودر جامد آلومینوسیلیکاتی با یک محلول فلزی بازی تولید میشوند بعنوان نسل سوم پیوند دهنده ها بعد از آهک و سیمان پرتلند جهت بهسازی خاکهای مساله دار مطرح شده اند. در پژوهش حاضر کاربرد روش فوق برای اصلاح رفتار خاک مارن زرد بستر تبریز به کمک آزمایشات تک محوری مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور از زئولیت و متارس بعنوان منابع آلومینا سیلیکات و از محلول هیدروکسید سدیم بعنوان فعال کننده بازی استفاده شده است. نتایج آزمایشات حاکی از تاثیر بسیار مناسب مکانیسم ژئوپلیمریزاسیون در اصلاح مشخصات مقاومتی خاک رسی کربناته بوده در ضمن نمونه های ژئوپلیمری زئولیتی نسبت به  نمونه های ژئوپلیمری متارسی در تمامی ترکیبها و زمانهای عمل آوری کسب مقاومت بالاتری دارند. اثر غلظت محلول بازی بر مقاومت نمونه های ژئوپلیمری زئولیتی و متارسی یکسان نبوده بطوریکه در نمونه های متارسی افزایش غلظت محلول اثر منفی بر نتایج گذاشته است. همچنین نتایج نشان میدهد که نرخ تغییرات مقاومت نسبت به زمان، به غلظت محلول بازی بستگی داشته و با افزایش غلظت اثر عمل آوری کاهش می یابد. در نمونه بهینه ژئوپلیمری زئولیتی (15%زئولیت ، غلظت 12 مولار محلول بازی) مقاومت تک محوری در حدودkg/cm2 90/2 بدست آمده که حدود 26 برابر مقاومت نمونه مارن زرد خالص است  این در حالیست که نمونه بهینه ژئوپلیمری متارسی (15 % متارس ، غلظت 4 مولار محلول بازی) مقاومت تک محوری در حدودkg/cm2 17/86 کسب کرده است. همچنین در نمونه های ژئوپلیمری کرنش گسیختگی نسبت به نمونه مارن زرد خالص تا 50 درصد کاهش یافته است.

در این تحقیق، واگرایی مارن های جنوب استان تهران در ناحیه حسن آباد و جنوب ورامین شامل مارن های محیط خشکی سازند قرمز بالایی واحد M3 و آبرفت مارنی پلیوسن واحد Plm در شیب های پنج، 20 و 40 درصد و در سه شکل فرسایش سطحی، شیاری و خندقی بررسی شدند. بر این اساس، از سازندهای مارنی یاد شده، بر اساس شکل فرسایش غالب، تعداد 20 نمونه تهیه شد. برای دست یابی به هدف های از پیش تعیین شده، آزمایش هایی نظیر دانه بندی، حدود آتربرگ، تحلیل های شیمیایی نظیرکاتیون ها و آنیون ها، SAR، TDS، EC و هیدرومتری دوگانه و پین هول انجام شد. نتایج حاصل از آزمون های هیدرومتری دوگانه بر روی 18 نمونه، فقط سه مورد واگرایی کم را نشان می دهد که شامل مارن های واحد M3 در نمونه دست نخورده برداشت شده از ایستگاه 1 با شکل فرسایش خندقی، نمونه ایستگاه 2 با دامنه با شیب 40 درصد و فرسایش سطحی و ایستگاه 5 با شیب پنج درصد با شکل فرسایش آبراهه ای است. طبق آزمایش پین هول انجام شده، از 17 نمونه تحت بررسی، 12 نمونه غیر واگرا و پنج نمونه با واگرایی کم تا متوسط به دست آمد. در آزمایش پین هول، عمده مارن های با اشکال فرسایش آبراهه ای و برخی از نمونه های با فرسایش خندقی، واگرایی کم تا متوسط نشان دادند. سایر اشکال فرسایش سطحی و شیاری رفتار غیر واگرا نشان دادند. بر اساس خصوصیات شیمیایی کل املاح موجود (TDS) در نمونه و نسبت درصد سدیم (PS)، بیشتر نمونه ها در نمودار شیمیایی کاساگراند در محدوده خاک های واگرا، یک نمونه در مرز واگرایی با شکل فرسایش سطحی و یک نمونه در محدوده خاک های با احتمال 50 درصد واگرایی با شکل فرسایش شیاری قرار می گیرد. در آزمایش شرارد اصلاح شده، به عکس، تمامی نمونه ا غیر واگرا هستند که نتایج آن با هیچ یک از روش های به کار رفته انطباق ندارد و لذا، این طبقه بندی مورد قبول نیست. روش شیمیایی آفریقایی نتیجه بهتری نسبت به سایر روش های شیمیایی نشان داد. در این روش، نیمی از نمونه ها واگرا و نیمی دیگر غیر واگرا طبقه بندی شدند. بر اساس معیار شیمیایی و فیزیکی، پدیده واگرایی در تمامی اشکال فرسایش سطحی، شیاری، خندقی و آبراهه-ای دیده شده است. از این روش، چنین نتیجه می شود که خاک های مارنی تحت تأثیر عوامل فیزیکی و شیمیایی استعداد واگرایی را دارند، حتی اگر در زمان نمونه برداری اشکال فرسایش سطحی و یا شیاری را نشان دهند. به بیان دیگر، در این خاک ها به شرط فراهم شدن سایر شرایط لازم از جمله درجه شیب و میزان تمرکز رواناب، امکان توسعه فرسایش سطحی و شیاری به خندقی و تونلی و یا آبراهه ای فراهم است.

بسیاری از سازه های ساخت دست بشر بر روی سنگ و یا در داخل آن ساخته شده اند، لذا تعیین پارامترهای مختلف سنگ که در طراحی ها مورد استفاده قرار می گیرند، از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشند. در بعضی از سنگها (به عنوان مثال مارن)، به دلیل لایه ای بودن و داشتن سطوح ضعف، تهیه نمونه استاندارد جهت انجام آزمایش هایی مانند آزمایش تراکم تک محوری مشکل است. در این تحقیق آزمایش تعیین مقاومت تراکم تک محوری، آزمایش پانچ، آزمایش بار نقطه ای، آزمایش تعیین سرعت موج فشاری، آزمایش برزیلی و تعیین وزن مخصوص، بر روی نمونه هایی از سنگ مارن جاده امامزاده هاشم (استان گیلان) و شهرستان آبگرم (استان قزوین) انجام شد. هدف از این تحقیق بدست آوردن روابطی است که با استفاده از آزمایش پانچ بتوان اندیس بار نقطه ای، مقاومت تراکم تک محوری، مقاومت کششی و سرعت موج فشاری را تخمین زد. به کمک روابط به دست آمده از رگرسیون خطی (ضریب همبستگی بالای 0.79)، می توان خصوصیات سنگ مارن را با دقت بالایی تخمین زد.

واژه مارن به سنگ یا خاک های رسی-آهکی اطلاق می شود که بنا بر خاصیت ژئوتکنیکی شان، در هنگام جذب رطوبت به شدت کاهش مقاومت و افزایش تغییرشکل دارند. مطالعه حاضر، به بررسی اثر بیوپلیمر کیتوسان(پوست میگو) بر روی تغییر خصوصیات خاک مارن پرداخته شده است. برای این منظور، مقادیر متفاوت کیتوسان با خاک ترکیب شده و نمونه های مختلف برای انجام آزمایش ها ساخته شدند و آزمایش های مقاومت فشاری محدود نشده و برش مستقیم بر روی نمونه ها انجام گرفت و تغییرات تنش-کرنش، مدول سکانت، مدول انرژی کرنشی، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی تحت سیکل های مختلف انجماد- ذوب مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که مارن ها به تنهایی از مقاومت کمی برخوردار بود و پس از چرخه های انجماد و ذوب ، بعد از 8 سیکل میزان مقاومت آن به حدود نصف رسید. اما در نمونه های تثبیت شده با کیتوسان میزان مقاومت افزایش قابل توجهی می یابد به نحوی که در نمونه حاوی 0.16 کیتوسان به عنوان ترکیب بهینه، بعد از 7 روز عمل آوری میزان مقاومت فشاری به حدود 5/2 برابر رسید. با توجه به نتایج بدست امده از پارامترهای Eu و E50 برای مشخص شد که افزودن کیتوسان سبب می شود تا علاوه بر سختی بیشتر، میزان انرژی بسیار بیشتری برای رساندن نمونه به نقطه شکست لازم باشد. همچنین مقادیر چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی برای ترکیب بهینه بعد از 7 روز عمل آوری برابر با 8/38 کیلوپاسکال و °21 بدست امد که به مراتب بیشتر از 21 کیلوپاسکال و °18 مربوط به مارن اولیه می باشد.