ارزیابی تأثیر شرایط غیراشباع بر مشخصات مکانیکی خاک‌های تثبیت شده با آهک هیدراته

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده عمران و نقشه‌برداری، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان

2 استادیار، دانشکده عمران و نقشه‌برداری، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان

3 استادیار دانشکده عمران و نقشه‌برداری، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان

چکیده

تغییرات رطوبت سطحی و زیرسطحی یکی از عوامل مؤثر بر ارزیابی عملکرد رفتاری خاک‌ها متأثر از عوامل مخاطره­آمیزی همچون فرسایش، تورم، انقباض، نشست نامتقارن، ذوب و یخ‌زدگی‌های متوالی، پدیده روانگرایی، رانش ساختگاه و انتشار آلودگی زیست­محیطی می­باشد. در این پژوهش آزمایشگاهی، عملکرد دو نمونه خاک رسی و ماسه‌ای طی تثبیت با مقادیر 3، 5 و 7 درصد آهک هیدراته افزوده شده، بررسی شده و مقاومت اکتسابی نمونه‌های حاصل شده تحت آزمایش مقاومت فشاری تک‏محوری پس از 28 روز عمل‏آوری، منطبق بر انرژی پراکتور استاندارد در شرایط اشباع، غیراشباع و خشک برآورد شده است. روش تماس فیلتر کاغذی، با توجه به اندازه‌گیری تعادل رطوبتی، جهت برآورد مشخصه ذاتی مکش خاک طی شرایط وجود و عدم وجود افزودنی آهک در حالت غیراشباع، به عنوان راه­حل محاسبه مکش انتخاب شده است. میزان نفوذپذیری متأثر از تثبیت خاک طی دوره عمل‏آوری 7 و 28 روزه نیز یکی دیگر از پارامترهای مورد سنجش این مطالعه می‌باشد. نتایج آزمون‌ها طی یک سیکل هیسترسیس خشک‌شدگی بیانگر آن است که مکش ماتریک نمونه‌های رسی در حدود 11 برابر نمونه‌های ماسه‌ای بوده و تغییرات آهک نیز موجب تشدید نگهداشت آب منفذی و برآورد مکش شده است. نمونه‌های تثبیت شده رسی به‏طور متوسط 87% و نمونه‌های ماسه‌ای حدود 83% مقاومت فشاری تک‏محوری خود را هنگام حضور آب، به علت ناپایدار شدن چسب آهکی، از دست داده‌اند. علی‌رغم انتظار، عواملی همچون ناهمگنی ایجادی طی تثبیت در بافت خاکدانه، تشکیل چسب ضعیف آهکی و تغییر وضعیت شرایط دانه‌بندی از ریزدانه به درشت‌دانه هنگام افزودن آهک، در اغلب اوقات منتج به افزایش نفوذپذیری در دوره زمانی گیرش 7 و 28 روزه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Impact of Unsaturated Conditions on Mechanical Properties of Stabilized Soils with Hydrated Lime

نویسندگان [English]

  • Reza Jahanshahi 1
  • Mojtaba Ghasemi 2
  • Vahid Toufigh 3
1 MSc. Student, Faculty of Civil and Surveying, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
2 Assistant Professor, Faculty of Civil and Surveying, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran.
3 Assistant Professor, Faculty of Civil and Surveying, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran.
چکیده [English]

Changes in surface and subsurface moisture content is one of the devastating factors affecting on evaluating performance of soil behavior such as erosion, swelling, shrinkage, differential settlement, freeze and thaw cycles, liquefaction phenomena, landslides and environmental contamination. In the present laboratory research, stabilization of two artificial soil samples with different combinations of sand and low plasticity clay, with 3, 5 and 7 percent of hydrated lime, was investigated and compressive strength of the stabilized specimens after a curing period of 28 days, on the basis of standard proctor compaction, under saturated, unsaturated and dry conditions have been estimated by unconfined compressive strength tests. The filter-paper method, as a measure of equilibrium moisture content and solution of computing the suction, has been selected for estimation of inherent characteristics of soil suction in the presence and absence of lime addition in the unsaturated condition. Also, hydraulic conductivity of the stabilized and cured specimens for 7 and 28 days was measured. Results of the tests during a drying cycle hysteresis, demonstrated that matric suction of clay soil samples was about 11 times of sandy soil samples, and the lime content intensified pore water retention and estimation of soil suction. The stabilized clay and sandy soil samples lost their average unconfined compressive strength by 87 and 83 percent, respectively, because the lime adhesiveness became unstable in the presence of water. Despite the expected results, factors such as heterogeneity in the fabric of soil aggregates during stabilization, weakness of lime adhesion and changes in the gradation situation from fine-grained to coarse-grained particles during the addition of lime, led to permeability increase over the 7- and 28-day curing period. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Unsaturated soil
  • soil-water characteristic curve
  • Filter paper method
  • Hydrated-lime stabilization
  • Unconfined compressive strength
Bachmann, J. and van der Ploeg, R. R. 2002. “A review on recent developments in soil water retention theory: Interfacial tension and temperature effects”. J. Plant Nutr. Soil Sci., 165(4): 468-478.

Bulut, R. and Leong, E. C. 2008. “Indirect measurement of suction”. Geotech. Geolog. Eng., 26: 633-644.

Campbell, G. S. 1988. “Soil water potential measurement: An overview”. Irrig. Sci., 9(4): 265-273.

Cecconi, M. and Russo, G. 2012. “Geotechnical properties of lime stabilized pyroclastic Soils”. Elec. J. Geotech. Eng., 17: 2581-2597.

Charman, J. H. 1988. “Laterite in Road Pavements”. Construction Industry Research and Information Association, London, UK.

Dash, S. K. and Hussain, M. 2011. “Lime stabilization of soils: Reappraisal”. J. Mater. Civ. Eng., 24(6): 707-714.

Elsharief, A., Elhassan, A. A. M. and Mohamed, A. E. M. 2013. “Lime stabilization of tropical soils from Sudan for road construction”. Int. J. Geomate, 4(2): 533-538.

Fratalocchi, E., Bellezza, I., Di Sante, M. and Pasqualini, E. 2009. “Mix-design, construction and controls of lime stabilized embankments”. Proceedings of the 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, IOS Press, Rotterdam, The Netherlands.

Fredlund, D. G., Rahardjo, H. and Fredlund, M. D. 2012. “Soil Mechanics for Unsaturated Soils”. John Wiley and Sons, N. Y.

Ghobadi, M., Abdilor, Y. and Babazadeh, R. 2014. “Stabilization of clay soils using lime and effect of pH variations on shear strength parameters”. Bull. Eng. Geol. Environ., 73: 611-619.

Gillott, J. E. 1987. “Clay in Engineering Geology”. Elsevier.

Houston, S., Houston, W. and Wagner, A. 1994. “Laboratory filter paper suction measurements”. ASTM International, West Conshocken.

Kavak, A. and Baykal, G. 2012. “Long-term behavior of lime-stabilized kaolinite clay”. Environ. Earth Sci., 66: 1943-1955.

Leong, E. C., Rahardjo, H. and He, L. 2002. “Factors affecting the filter paper method for total and matric suction measurements”. ASTM International, West Conshocken.

Lu, N. and Likos, W. J. 2004. “Unsaturated Soil Mechanics”. John Wiley and Sons, N. Y.

Modarres, A. and Mohammadi Nosoudy, Y. M. 2015. “Clay stabilization using coal waste and lime-Technical and environmental impacts”. Appl. Clay Sci., 116-117: 281-288.

Nalbantoglu, Z. and Tuncer, E. R. 2001. “Compressibility and hydraulic conductivity of a chemically treated expansive clay”. Can. Geotech. J., 38(1): 154-160.

Oliveira, O. M. and Fernando, F. A. M. 2006. “Evaluation of filter paper calibration”. ASCE, Fourth Interntional Conference on Unsaturated Soils.

Parsons, R. and Milburn, J. 2003. “Engineering behavior of stabilized soils”. Transportation Research Record: J. Transport. Res. Board, 1837: 20-29.