بررسي تأثير بهسازي ميكروبي در كاهش فرسايش‌پذيري بادي خاك‌هاي منطقه بياباني سگزي اصفهان

Investigating the Effect of Microbial Induced Carbonate Precipitation on Reducing Wind Erodibility of Soils in Segzi Desert Area, Isfahan

بيابان زايي در سال هاي اخير به يكي از اصلي¬ترين معضلات جوامع ساكن در مجاورت مناطق بياباني تبديل شده است. يكي از روش هايي كه در سال¬هاي اخير براي بهسازي خاك اين مناطق مورد توجه قرار گرفته و به سرعت در حال گسترش در زمينه علوم مكانيك خاك مي‌باشد، روش بهسازي ميكروبي كربنات كلسيم (MICP) است. به كمك اين فرآيند مي توان با استفاده از ميكروارگانيسم‌هاي موجود در خاك و استفاده از اوره و كلريد كلسيم، خاك را تثبيت نموده و پارامترهاي مهندسي آن را ارتقا داد. بر اين اساس به تازگي تلاش¬هايي براي استفاده از اين روش صورت گرفته كه در آن با ايجاد يك لايه سطحي مقاوم بر روي ماسه از بلندشدن دانه هاي گرد و غبار ممانعت مي نمايد. در مطالعه حاضر سعي شده با بررسي اين روش، تأثير شرايط محيطي موجود در بيابان¬ها از قبيل درجه دما و طوفان¬هاي ماسه‌اي بر روي خاك تثبيت شده به روش ميكروبي بررسي شود. از اين رو نمونه هاي بهسازي شده تحت دماهاي متوسط و بيشينه منطقه قرار گرفته كه بر اين اساس با افزايش دما ميزان مقاومت لايه سطحي بيشتر گرديد. اين افزايش مقاومت تا دما 24 درجه با شيب زياد ادامه داشته ولي از دماي 24 درجه به بعد اين شيب كاهش مي يابد. همچنين، شرايط طوفان ماسه¬اي منطقه با استفاده از بارش ماسه اي سه سايز مختلف دانه (ريز، متوسط و درشت) در داخل تونل باد شبيه سازي شد. نتايج اين آزمايش¬ها نشان داد كه در سرعت هاي باد 7 و 11 متربرثانيه خاك تثبيت شده امكان تحمل شرايط محيطي را به خوبي داشته ولي با افزايش سرعت باد به 14 متربرثانيه و همچنين افزايش سايز دانه¬ها به درشت دانه، لايه مقاوم سطحي دچار سايش و خرابي شده كه افزايش فرسايش بادي خاك را نيز به دنبال دارد.

Desertification has become one of the main problems of human societies living in the vicinity of desert areas in recent years. One of the methods that have been considered in recent years and are rapidly expanding in the field of soil mechanics is the Microbial Induced Carbonate Precipitation (MICP). In this method, urea-positive organisms that are naturally present in the soil can stabilize the soil and improve its engineering parameters by using urea and calcium chloride. Recently, attempts have been made to use this method to create a crustal layer on the soil to prevent wind erosion. In the present study, the effect of environmental conditions in deserts such as temperature and sand bombardment on microbial soil treatment has been investigated using this new method. The soil of the Segzi region as one of the main centers of dust in the Isfahan region was studied in this research. Therefore, the improved samples are subjected to regional temperatures which increased the surface layer resistance with increasing temperature. Also, the sandstorm conditions of the region were simulated using three different grain sizes of sand inside the wind tunnel. The results of these experiments showed that stabilized soil could withstand the conditions at wind speeds of 7 and 11 m/s. However, by increasing the wind speed to 14 m/s and the grain size, the crustal layer destroys and increases the wind erosion of the soil. Also, the resistance of the surface layer increased by increasing temperature in the tested samples. This increase in resistance continued up to 24 degrees with a high slope, but from 24 degrees onwards, this slope decreases. Based on the results of this research, it can be said that the microbial improvement method can be used as an alternative method in the future to stabilize desert soils.