بررسي عددي و آزمايشگاهي ميزان بهينه بهسازي خاك رس فيروزبهرام با آهك و سيمان و تأثير آن در كاهش نشست‌پذيري خاك بستر تصفيه‌خانه فاضلاب غرب تهران

Numerical and Experimental Investigation of Optimal Soil Improvement with Lime and Cement and Its Impact on Reduction of Settlement in West Tehran Wastewater Treatment Plant

با توجه به اهميت كنترل نشست در پي‌هاي گسترده به ويژه در خاك‌هايي كه مقاومت لازم را نداشته، جهت احداث سازه بر روي اين گونه خاك‌ها، روش‌هاي گوناگوني براي كاهش نشست وجود دارد. از جمله اين روش­ها، اصلاح خاك با استفاده از موادي مشابه آهك و سيمان است. در اين پژوهش، از افزودني‌هاي آهك و سيمان جهت تثبيت خاك رس به منظور كاهش نشست در پي‌هاي گسترده، در بهبود پارامترهاي مقاومتي استفاده شده است. آهك و سيمان با خاك رس تركيب و تأثير استفاده از اين دو ماده افزودني در تثبيت خاك ريزدانه رسي (CL) در آزمايشگاه مورد بررسي قرار گرفت. نمونه‌هاي خاك در حالت طبيعي و نيز در حالت تركيب با درصد‌هاي مختلف آهك و سيمان معادل %3، %6 و %8 وزن خشك خاك براي آزمون‌هاي آزمايشگاهي شامل آزمايش حدود آتربرگ، آزمايش دانه‌بندي، آزمايش تراكم استاندارد، آزمايش مقاومت فشاري و آزمايش نسبت باربري كاليفرنيا و همچنين آزمايش‌هاي سه محوري تحكيم يافته زهكشي نشده (CU) و برش مستقيم، مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج بدست آمده كاهش در پلاستيسيته و وزن واحد حجم بيشينه خاك و افزايش رطوبت بهينه، مقاومت فشاري و همچنين نسبت باربري كاليفرنيا رس با افزودن اين دو ماده را نشان مي‌دهد. ميزان چسبندگي و زاويه اصطكاك داخلي كه از آزمايش‌هاي سه محوري تحكيم يافته زهكشي نشده (CU) و برش مستقيم بدست آمده است، با افزايش درصد سيمان و آهك افزايش مي‌يابند. به منظور صحت‌سنجي تحقيقات انجام شده آزمايش بارگذاري صفحه در محل نيز انجام شده است. پس از بررسي‌هاي آزمايشگاهي، اثرات استفاده از خاك اصلاح شده با اعماق بهسازي m1، m2، m4، m6، m8 و m10 به كمك نرم‌افزار Plaxis2D بصورت عددي نيز ارزيابي شد. نتايج نشان‌دهنده اين امر است كه با افزايش عمق بهسازي، ميزان نشست كاهش يافته كه اين ميزان در مقايسه با نشست بدست آمده از آزمايش بارگذاري صفحه‌اي در حالت طبيعي داراي اختلاف زيادي مي‌باشد. اما اختلاف نتايج بدست آمده از نرم‌افزار و آزمايش بارگذاري پس از به‌سازي ناچيز مي‌باشد.

In this research, lime and cement additives were used to stabilize clay and therefore to reduce the settlement in raft foundations. Lime and cement were mixed with clay and the effect of the use of these two additives on the stabilization of fine clay soil in the laboratory was investigated. Soil samples in normal state and combination with different percentages of lime and cement equal to 3%, 6%, and 8% dry weight of soil for laboratory tests including Atterberg limits test, grading test, standard compaction test, uniaxial compressive strength test, and California bearing ratio test. Also, the consolidated undrained triaxial compression strength test (CU) and direct shear tests were used. The results showed a decrease in the plasticity and maximum dry density of soil and an increase in optimum moisture content, compressive strength, and also the California bearing ratio of clay by adding these two materials. The cohesion and internal friction angle obtained from consolidated undrained triaxial compression strength tests (CU) and direct shear tests increase with increment of cement and lime percentages. After laboratory tests, the effects of the use of soil improvement with depths of 1m, 2m, 4m, 6m, 8m, and 10m using Plaxis2D software suggests that as the depth of improvement increases, the number of settlement decreases, which is a lot different from that of the plate loading test before improvement while the difference between the results obtained from Plaxis2D and plate loading test after improvement is negligible.