تاثیر آلودگی نفت خام بر روی خصوصیات ژئوتکنیکی خاک رس کائولینیت در بستر راه

روشن قیاس, سید محسن; باقری پور, محمد حسین

doi:10.22075/jtie.2019.17368.1371

تاثیر آلودگی نفت خام بر روی خصوصیات ژئوتکنیکی خاک رس کائولینیت در بستر راه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران

10.22075/jtie.2019.17368.1371

چکیده

در جوامع کشورهای که فعالیت اکتشافی نفت خام انجام می‌گیرد، نفت خام و مشتقات آن در خاک نفوذ می‌کنند. این نشت نفت خام علاوه بر تاثیرات منفی محیط زیستی مانند آلودگی سفره‌های آب زیرزمینی باعث تغییراتی در خصوصیات ژئوتکنیکی خاک محل می‌شود. این تغییرات در خاک‌های دانه ای به صورت تغییر در خصوصیات فیزیکی و در خاک‌های ریزدانه به شکل تغییر در بافت و ساختار خاک می‌باشد. در این راستا تغییر در مشخصات مهندسی لایه خاک می‌تواند منجر به کاهش ظرفیت باربری و افزایش نشست کلی و نسبی پی سازه‌ها شده و منجر به گسیختگی سازه‌ای شود. هدف از این آزمایشات بررسی آلودگی خاک رس کائولینیتی با نفت خام و معین کردن تاثیر آلودگی بر خصوصیات ژئوتکنیکی خاک از قبیل حدود اتربرگ، چگالی ویژه، تراکم، مقاومت فشاری تک محوری و نفوذپذیری خاک می‌باشد. خاک با درصدهای مختلف نفت خام آلوده گردید. نتایج آزمایشات نشان داد با افزایش نفت خام در خاک، حد روانی، حد خمیری و شاخص خمیری کاهش می یابد. همچنین با افزایش آلودگی شاهد افزایش در حداکثر وزن مخصوص خشک خاک آلوده و کاهش درصد رطوبت بهینه نمونه‌های خاک آلوده شدیم. علاوه براین افزایش آلودگی باعث کاهش در ضریب نفوذپذیری خاک آلوده می شود. افزایش میزان مواد نفتی در آزمایش تک محوری خاک‌های آلوده اثری متفاوت دارد. مشاهده گردید در آلودگی 2% مقاومت تک محوری نسبت به خاک غیر آلوده افزایش می‌یابد. همچنین در درصدهای آلودگی 4% و6% مقاومت تک محوری نسبت به حالت خاک غیر آلوده افزایش می‌یابد اما نرخ این افزایش، کاهش می‌یابد. خاک آلوده به نفت خام باید قبل از استفاده در ساخت و سازها نیازمند تثبیت یا اصلاح می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Crude Oil Contamination on the Geotechnical Properties of Kaolinite Clay soil in the Road

نویسندگان [English]

Seyed Mohsen Roshanghiyas
Mohammad Hosein Bagheri Puor

Department Civil Engineering, Faculty Engineering, Shahid Bahonar university of Kerman, Iran

چکیده [English]

Crude oil and its derivatives infiltrate into the soil in the communities where oil exploration activities are prevalent. The leakage of crude oil, in addition to negative environmental effects such as groundwater contamination, causes changes in the geotechnical characteristics of the soil. In granular soils, these changes occur mostly in physical properties while in fine-grained soils, the texture and structure of the soils are mainly altered. It is important to note that these changes in characteristics of the soil layer could reduce the bearing capacity and increase the overall and relative the settlement of the foundation underneath the structures and may lead to an ultimate collapse.
This research work aimed at experimental investigation into the effect of crude oil contamination on Atterberg limits, specific gravity, compaction, strength and permeability of Kaolinite clay soil. Numerous Soil samples were prepared from contaminated soil having various percentages of crude oil and were tested subsequently. The results of the experiments showed that the liquid and plastic limits and plasticity index decreased with increase in crude oil content. Also, as the crude oil content in the contaminated soil increased, the maximum dry unit weight of the soil increased while the optimum moisture content decreased. In addition, increasing contamination caused the permeability coefficient of contaminated soils to decrease. Increasing the amount of oil had also a different effect in the uniaxial test of contaminated soils. It was observed that increase in contamination content up 2% would cause the uniaxial strength to increase. However, more increase in the contamination content, 4% and 6%, reduced the rate of increase in the uniaxial strength of soil.Soil contaminated with crude oil is essential be stabilization or modified before use in construction.

کلیدواژه‌ها [English]

Crude oil
Geotechnical Properties
oil contaminated soil
Kaolinite Clay soil

مراجع

عبادی، ت. و کرمانی، م. 1388 . "بررسی تأثیر آلودگی خاک به نفت خام بر پارامترهای ژئوتکنیکی آن". هشتمین کنگره
بینالمللی مهندسی عمران، دانشگاه شیراز.
Akinwumi, I. I. 2012. “Utilization of steel slag for stabilization of a lateritic soil”. M. Eng. Dissertation, Covenant University, Ota.
Akinwumi, I. I., Adeyeri, J. B. and Ejohwomu, O. A. 2012. “Effects of steel slag addition on the plasticity, strength and permeability of a lateritic soil”. Proceedings of Second International Conference on Sustainable Design, Engineering and Construction, ASCE, Texas, pp. 457-464.
Akinwumi, I. I. 2014. “Plasticity, strength and permeability of reclaimed asphalt pavement and lateritic soil blends”. Int. J. Sci. Eng. Res., 5(6): 631-636.
Akinwumi, I. I., Diwa, D. and Obianigwe, N. 2014. “Effects of crude oil contamination on the index properties, strength and permeability of lateritic clay”. Int. J. Appl. Sci. Eng. Res., 3(4): 816-824.
Al-Sanad, H. A. and Nabil, F. I. 1997. “Aging effects on oil contaminated Kuwaiti sand”. Int. J. Geotech. Geoenviron. Eng., 123: 290-293.
Ashraf, K. N. 2011. “Effect of motor oil contamination on geotechnical properties of over consolidated clay”. Int. J. Alexandria Eng., 50: 331-335.
Benyahia, F., Abdulkarim, M., Zekri, A., Chaalal, O. and Hasanain, H. 2005. “Bioremediation of crude oil contaminated soils: A black art or an engineering challenge”. Process Safety Environ. Prot., 83(4): 364-370.
Estabragh, A. R., Beytolahpour, I., Moradi, M. and Javadi, A. A. 2015. “Mechanical behavior of a clay soil contaminated with glycerol and ethanol”. J. Environ. Civ. Eng., 20: 503-519.
Falciglia, P. P. and Vagliasindi, F. G. A. 2015. “Remediation of hydrocarbon polluted soils using 2.45 GHz frequency-heating: Influence of operating power and soil texture on soil temperature profiles and contaminant removal kinetics”. J. Geochem. Explor., 151: 66-73.
Fernandez, F. and Quigley, R. M. 1985. “Hydraulic conductivity of natural clays permeated with simple liquid hydrocarbons”. Can. Geotech. J., 22(2): 205-214.
Iloeje, A. F. and Aniago, V. 2016. “Effect of crude oil on permeability properties of the soil”. Int. J. Trend Sci. Res. Dev., 1(1): 39-43.
Izdebska-Mucha, D. and Trzcinski, J. 2008. “Effects of petroleum pollution on clay soil microstructure”. Geologija, 50: S68-S74.Khamehchiyan, M., Charkhabi, A. H. and Tajik, M. 2007. “Effects of crude oil contamination on geotechnical properties of clayey and sandy soils”. Eng. Geol., 89(3): 220-229.

Meegoda, N. J. and Ratnaweera, P. 1994. “Compressibility of contaminated fine-grained soils”. Int. J. Geotech. Test., 17: 101-112.
Mohammad, H. M. and Shahaboddin, S. Y. 2008. “Volume change behaviour of compacted clay due to organic liquids as permeant”. Appl. Clay Sci., 39: 60-71.
Murat, O. and Mustafa, Y. 2010. “Effect of organic fluids on the geotechnical behaviour of a highly plastic clayey soil”. Appl. Clay Sci., 48: 615-621.
Nasr, A. M. A. 2009. “Experimental and theoretical studies for the behaviour of strip footing on oil contaminated sand”. J. Geotech. Geoenviron. Eng., 135(12): 1814-1822.
Okagbue, C. O. and Onyeobi, T. U. S. 1999. “Potential of marble dust to stabilise red tropical soils for road construction”. Eng. Geol., 53: 371-380.
Olgun, M. and Yildiz, M. 2010. “Effect of organic fluids on the geotechnical behaviour of a highly plastic clayey soil”. Int. J. Appl. Clay Sci. 4: 615-621.
Oyegbile, O. B. and Ayininuola, G. M. 2013. “Laboratory studies on the influence of crude oil spillage on lateritic soil shear strength: A case study of Niger Delta Area of Nigeria”. Int. J. Earth Sci. Geotech. Eng., 2: 73-83.
Rahman, Z. A., Hamzah, U., Taha, M. R., Ithnain, N. S. and Ahmad, N. 2010. “Influence of oil contamination on geotechnical properties of basaltic residual soil”. Amer. J. Appl. Sci., 7(7): 954-961.
Rajabi, H. and Sharifipour, M. 2017. “Effects of light crude oil contamination on small-strain shear modulus of Firoozkooh sand”. Eur. J. Environ. Civ. Eng., 23(11): 1351-1367.
Shah, S. J., Shroff, A. V., Patel, J. V., Tiwari, K. C. and Ramakrishnan, D. 2003. “Stabilization of fuel oil contaminated soil-A case study”. Int. J. Geotech. Geol. Eng. 21: 415-427.
Tuncan, A. and Pamukcu, S. 1992. “Predicted mechanism of crude oil and marine clay interactions”. Proc. of Environmental Geotechnology, Usman and Acar (Eds.), May 25-27, Cesme, Turkey, pp. 205-210.
Ur-Rehman, H., Abduljauwad, S. N. and Akram, T. 2007. “Geotechnical behavior of oil-contaminated fine-grained soils”. Elect. J. Geotech. Eng., 12: 1-12.