نقش Sporosarcina pasteurii در بهبود مشخصات مهندسي خاك‌هاي ماسه‌اي با توجه به آزمايش نفوذپذيري و دوام

Effect of Sporosarcina pasteurii on the Changes of Permeability and Durability of Sands

امروزه نقش ميكروارگانيسم‌ها به‌عنوان عاملي مؤثر در فرايندهاي زمين ساختاري و شكل‌گيري خاك‌ها در طول زمان زمين ساختاري شناخته شده است. با توجه به تحقيقات انجام‌شده مي‌توان برخي از فعاليت‌هاي زيستي را عاملي براي تغيير ويژگي‌هاي خاك در بازه زماني كوتاه مهندسي به شمار آورد. BioGrout يك روش جديد بهبود كيفيت خاك بر اساس رسوب كربنات كلسيم به كمك ميكروارگانيسم ها است. هدف اين مطالعه بهسازي زيستي پارامترهاي خاك با استفاده از ميكروارگانيسم به عنوان روشي نوين و بر پايه‌ي رسوب ميكروبي كربنات كلسيم است. اين روش با بهره‌گيري از باكتري‌هايي با توانايي تبديل اوره به آمونيم و كربنات و همچنين اضافه كردن محلول سمنتاسيون شامل اوره و كلريد كلسيم به خاك منجر به ايجاد كريستال‌هاي كلسيم كربنات، اتصال دانه‌ها و افزايش مقاومت توده خاك انجام مي شود. در اين پژوهش براي ايجاد رسوب كلسيت از باكتري گرم مثبت و هوازي Sporosarcina pasteurii PTCC 1645 استفاده شد. به منظور تكثير و رشد باكتري روي محيط كشت داراي تركيبات (g/l): عصاره مخمر 5، تريپتون 5 و اوره 20 تلقيح گرديد. در ادامه جهت بررسي تاثير رسوب ميكروبي كلسيت توسط باكتري S. pasteurii به ارزيابي مقامت فشاري، نفوذ پذيري و همچنين مقاومت در برابر دوره¬هاي سرما و گرما در ستون ماسه بهسازي شده توسط سه دوره تزريق پرداخته شد. براي اضافه كردن محلول از نفوذ جريان به كمك نيروي ثقل در حالي كه ستون هاي ماسه به صورت عمودي قرار داشتند استفاده گرديد. نتايج به‌دست‌آمده حاكي از آن است كه بيشترين فعاليت باكتري در حالتي است كه محلول سيماني شدن حاوي 85/1 مولار اوره و 1 مولار كلسيم كلريد باشد. در اين حالت حداكثر مقاومت به‌دست‌آمده از ستون ماسه در حالت خشك و تراكم متوسط به دست آمد. همچنين آزمايش نفوذپذيري و دوام بيانگر كاهش نفوذپذيري در روش رسوب ميكروبي كلسيت و افزايش پايداري در دوره هاي سرما و گرما است. يافته هاي حاصل اميدي براي استفاده از روش هاي بهسازي زيستي خاك جهت افزايش مقاومت فشاري، سختي و دوام با حفظ نفوذپذيري خاك است كه مي تواند نشان دهنده چشم انداز روشن اين روش در صنعت به منظور آسيب كمتر به محيط زيست باشد.

Introduction and aims: Microorganisms have played a critical role in geological processes and in the formation of soils throughout geological time. It is hypothesized that biological activity can also affect soil properties in short engineering time-scales. BioGrout is a new soil improvement method based on microbiologically induced precipitation of calcium carbonate. The aim of the present study, is the study of S. pasteurii addition to soil and its effect on the permeability and durability of sand. For the precipitation process, Sporosarcina pasteurii PTCC 1645 was used as the urease-positive bacterium and cultivated under aerobic batch conditions in a medium containing (g/l): yeast extract 7; urea 20; tryptone 5 and meat peptone 5. After preparation of appropriate biomass, effect of its calcite precipitation was measured on the parameters affecting the compressive strength, permeability and freeze-thaw durability of sand columns. The bacterium was injected in triplicates. For addition of bio-cementation agent, sand columns were positioned vertically and bacterial suspension and cementation solution were introduced from the top of the columns. The transport of liquid was the result of gravity and capillary forces. The results show that most bacterial activity was seen in the cementation solution containing 1.85 M urea and 1 M calcium chloride. The result demonstrated that addition of biocement decreased the permeability coefficient values and increased the freeze-thaw durability of sand columns, significantly. It seems, biomediated treatment techniques can resulted to the improvement of a variety of soil properties including permeability, stiffness, compressibility and durability.