18973

16461

كارشناسي ارشد

مكانيك سنگ

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

چهارده، 96ص. : مصور، جدول، نمودار

1402/08/09

كتابنامه

مهندسي معدن

مهندسي معدن

1402/08/10

2979460

تكنيك استفاده از دوغاب‌ها در درزه‌هاي سنگي راه حلي مناسب در راستاي بهبود پارامترهاي فيزيكي و مكانيكي محيطي بوده كه امكان دسترسي مستقيم به آن هزينه‌بر و دشوار بوده است. دوغاب‌هاي سيماني و شيميايي متداول‌ترين نوع آن‌ها در عمليات تزريق هستند، درحالي‌كه اخيراً استفاده از دوغاب زيستي با استفاده از روش جديد رسوب كلسيت ميكروبي القاشده MICP توسعه‌يافته است، كه يك تكنيك سازگار با محيط‌زيست است و در برخي از پروژه‌هاي بهسازي زمين مورد استفاده قرارگرفته است. بااين‌وجود، مطالعاتي اندكي در استفاده از اين روش در درزه‌هاي سنگي انجام شده است. در اين مطالعه به بررسي تأثير دوغاب زيستي MICP برروي ويژگي‌هاي مكانيكي درزه‌هاي شبه سنگي داراي زبري هاي مختلف توسط آزمايش برش مستقيم پرداخته شد. در جهت تجزيه‌وتحليل پارامترهاي مؤثر بر روي مقاومت برشي نمونه‌هاي تزريق شده زيستي، علاوه بر زبري درزه، پارامترهاي دوره تزريق و غلظت صمغ مورد بررسي قرار گرفتند. از ميان روش‌هاي تزريق مختلف، كارآمدترين روش تزريق يعني تزريق مرحله‌اي با غلظت‌هاي مختلف صمغ به‌عنوان ماده پركننده آهسته رهش مورد استفاده قرار گرفت. در اين آزمايش علاوه‌بر مطالعه غلظت‌هاي مختلف صمغ 10، 20 و 30 ميلي‌گرم بر ميلي‌ليتر، درزه‌ها با 3 زبري مختلف و دوره‌هاي تزريق 5 و 7 و 9 روز مورد مطالعه قرار گرفت. تأثير برهمكنش و سطوح مختلف بين پارامترها با استفاده از روش آزمايشي طرح تاگوچي مورد بررسي قرار گرفت. تمامي تزريق‌ها در نرخ تزريق 35/0 ميلي‌ليتر بر دقيقه، حجم تزريق كلي 63 ميلي‌ليتر از هر محلول باكتريايي و محلول سمنتاسيون، در دماي تزريق 30 درجه سانتيگراد و با مقادير ويسكوزيته مشخص براي هر محلول صورت گرفته است. مقاومت برشي 27 نمونه آزمايش تزريق شده، از طريق آزمايش برش مستقيم بار ثابت مورد سنجش قرار گرفت. نمونه‌هاي تزريق شده در مقايسه با نمونه‌هاي درزه سنگ طبيعي حداكثر بهبود 78/19 برابري و حداقل 71/ 9 در سختي برشي را تجربه كرده‌اند و همچنين ميزان بهبودي كه در سختي نرمال مشاهده شد حداكثر 83/3 برابر و حداقل 29/1 برابر مقدار اوليه بوده است. اين دوغاب موجب بهبود حداكثري 68/1 برابري و حداقلي 08/1 برابري در مقاومت برشي بيشينه شد. بيشترين ميزان تأثير اين دوغاب در پارامتر چسبندگي در مقاومت بيشينه ديده شد، به صورتي كه با اهميت‌ترين پارامتر در اين واكنش بر اساس آناليز ميانگين و واريانس، پارامتر غلظت صمغ با درصد مشاركت 7/33 درصد و سپس پارامتر زبري درزه با درصد مشاركت 93/45 درصد بوده است. افزايش مقادير صمغ و دوره تزريق نتايج بهتري را حاصل كرده و بهترين نتيجه در زبري متوسط با كوچك‌ترين دهانه بازشدگي هيدروليكي مشاهده شد. در نهايت رسوب شكل‌گرفته توسط ميكروسكوپ الكترون روبشي تصويربرداري شده و ساختار متشكل از صمغ و رسوب كلسيم كربنات مشاهده شد.

Grouting technique in rock joints is a suitable solution to improve physical and mechanical properties of fractured rocks since direct improvement techniques are relatively expensive and mostly inaccessible. Cement and chemical grouts are mostly used in grouting operation while recently a new bio-grouting technique method called Micribial induced Calcite Precipitation (MICP) which is environmentally friendly technique is developed and used in some ground improvement projects. However, a few research works about using this technique in fractured rocks in the literature is reported. In this research work MICP method was introduced in a synthetic rock like joint samples to investigate the effect of this technique in improvement the mechanical properties of rock joints with different roughness during the direct shear test. As the sensitivity analysis about different influential parameters on shear strength parameters of grouted rough rock joints and beside the effect of joint roughness, injection and sequencial operation paramerts were investigated. Among the different injection methods, the most efficient method, namely staged injection with different concentrations of gum as a slow-release filler, was used. In this study, in addition to studying different concentrations of gum (10, 20, and 30 mg/ml), joints with three different roughnesses and injection periods of 5, 7, and 9 days were studied. The effect of interaction between different parameters and levels on the results was studied by Taguchi design of experiment method. All injections were done at an injection rate of 0.35 ml/min, a total injection volume of 63 ml of each bacterial solution and cementation solution, an injection temperature of 30 degrees Celsius, and with specific viscosity values for each solution. The shear strength of 27 grouted test samples was measured through constant load direct shear test. The grouted samples experienced a ranged of improvement in shear Stiffness from 9.71 to 19.78 times compared to the natural rock joint samples. The amount of improvement observed in normal Stiffness was a maximum of 3.83 times and a minimum of 1.29 times. This slurry caused a maximum improvement of 68% and a minimum of 8% in the maximum shear strength. The greatest effect of this bio-grouting technique was seen in the cohesion parameter in the maximum resistance. The most important parameter in this reaction based on mean and variance analysis was the gum concentration parameter with a participation percentage of 33.7%, followed by the joint roughness parameter with a participation percentage of 45.93%. The best Interface efficiency factor was observed in the medium rock joint roughness and with the lowest value of hydraulic aperture. The calcite sediment formed was also mapped with Scanning electron microscope and showed a very strong and consistent structure of gum and calcium carbonate sediment after bio-grouting.

عليرضا باغبانان

محمدرئوف حسيني

علي احمدي عامله , لهراسب فرامرزي