مطالعه آزمايشگاهي تاثيرات بارانهاي اسيدي و قليايي بر خصوصيات ژئوتكنيكي خاك ريزدانه

Experimental study on the effect of acid and alkaline rains on geotechnical properties of fine-grained soil

در مطالعه پيش رو تاثيرات باران‌هاي اسيدي و قليايي بر خصوصيات ژئوتكنيكي خاك رس با پلاستيسيته پايين مربوط به نواحي شمال شرقي اصفهان مورد ارزيابي قرار گرفته است. در اين مطالعه آزمايشگاهي جهت بازسازي فرآيند اندركنش ميان باران مصنوعي و خاك از يك سيستم نفوذ آب در خاك خاص استفاده شده است. بدين صورت كه نمونه‌هاي بازسازي شده در قالب‌ها، تحت نفوذ باران‌هاي اسيدي و قليايي درpH ها و سال‌هاي بارش مختلف قرار گرفتند. آزمون‌هاي حدود اتربرگ، ضريب نفوذپذيري خاك، آزمون ظرفيت باربري كاليفرنيا و مقاومت فشاري محصور نشده نمونه خاك با pH مختلف جهت بررسي تغييرات مكانيكي خاك نسبت به خاك با درجه اسيديته خنثي(pH=7) انجام شده است. با استفاده از نتايج آزمايش‌هاي انجام شده اثر نفوذ آب با pH هاي مختلف بر روي رفتار مكانيكي خاك مورد نظر بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه بطور كلي با اسيدي تر شدن يا قليايي تر شدن هر چه بيشتر آب نفوذي مقادير حدود اتربرگ (حد رواني و شاخص خميري) نسبت به نمونه با درجه اسيديته خنثي افزايشي در حدود 6% در شاخص خميري و 11% در حد رواني را نشان داده است و ميزان نفوذپذيري خاك نيز نسبت به نمونه با pH=7 افزايشي چشمگيري داشته است و در مقادير مقاومت فشاري محصور نشده و شاخص باربري كاليفرنيا نيز روندي كاهشي مشاهده شده است به گونه‌اي كه كاهش در برخي از اين مقادير نسبت به نمونه با باران خنثي به بيش از 50% مي‌رسد.

In the current study, the effects of acid and alkaline rains on the physical properties of a particular type of clay with low plasticity is evaluated. In order to reproduce the process of interaction between artificial rain and soil, an infiltration setup was fabricated. Solutions of diluted sulfuric acid (H2SO4) and dissolved sodium hydroxide (NaOH) were used to create acidic or alkaline rains, respectively. Distilled water was also used as a reference pH value. Subsequently, the reconstituted samples in a mold are infiltrated by acid or alkaline rains in different pH levels and different fluxes of rainfall. Atterberg limits, Coefficient of permeability, California bearing ratio (CBR) test, and unconfined compressive strength (UCS) of the soil samples were evaluated, to investigate the changes of the mechanical properties of the soil after being exposed to acid or alkaline rain. The obtained results indicated that acidic contamination had a strong influence on the strength characteristics of soils, and the mineralogy of the clay fraction as well as the concentration of acid in the pore fluid could significantly influence the stress-strain behavior of studied soil. However, further decrease in pH (pH=3) and increase in rain fluxes (20 years) caused a significant reduction of the strength. Furthermore, the results indicate that the values of the LL, PI and the soil permeability has increased and the unconfined compressive strength and the CBR has decreased as the artificial rain become more acidic or alkaline, and precipitation years increased from one-year to twenty-years.