پديد آورنده :
موسوي، آرين
عنوان :
بررسي عملكرد مقاومتي خاك ماسهاي تثبيت شده با صمغ فارسي و مواد نانو
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هجده،106ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
بهسازي خاك ماسه بادي , صمغ فارسي , نانو رس مونتموريلونيت , نانو سيليكا , مقاومت فشاري تك محوري , آزمايش برش مستقيم
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/07/29
رشته تحصيلي :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/08/07
چكيده فارسي :
عمليات اجرايي و ساخت سازههاي مهندسي بر روي بسترهاي نرم، خاكهاي دانهاي سست و رسوبات ماسه بادي به دليل ضعف در مقاومت، نشستهاي ناهمسان و ساير عوارض همواره داراي خطرات زيادي است.بنابراين تثبيت اين نوع خاكها به منظور دستيابي به يك بستر سخت و محكم از جمله مسائل مهم در حوزهي مهندسي ژئوتكنيك است. در اين تحقيق، به منظور بهبود پارامترهاي مقاومتي ماسه بادي منطقه ورزنه، از تركيبات طبيعي و نانو مواد شامل صمغ فارسي، نانو رس مونتموريلونيت و نانو سيليكا استفاده شده است. نمونههاي آزمايشگاهي با 1، 2 و 3 درصد صمغ فارسي، 75/0، 1 و 25/1 درصد نانو رس مونتموريلونيت و 5/0، 1 و5/1 درصد نانو سيليكا و همچنين تركيب هر يك از نانو مواد ذكر شده به همراه صمغ فارسي تحت آزمايش مقاومت فشاري تك محوري قرار گرفتند و درصدهاي بهينه و زمان بهينه جهت عملآوري هر كدام از اين تركيبات با استفاده از اين آزمايش مشخص شد. سپس تركيبات بهينه در زمان عملآوري بهينه 14 روزه تحت آزمايش برش مستقيم قرار گرفتند تا مقاومت برشي، پارامترهاي چسبندگي و زاويه اصطكاك داخلي نمونهها اندازهگيري شود. در نتايج آزمايش مقاومت فشاري تكمحوري، مشاهده شد كه استفاده از مقدار بهينه 2 درصد صمغ فارسي به تنهايي منجر به افزايش مقاومت فشاري به 2725 كيلوپاسكال شد، كه در مقايسه با خاك ماسهاي كه مقاومت فشاري بسيار ناچيزي دارد افزايش قابل توجهي را نشان داد، اما نمونه از نظر تغيير شكل رفتاري ترد و شكننده از خود نشان داد. اين افزايش ناشي از ايجاد پيوندهاي سطحي بين دانهها توسط صمغ و ايجاد ساختار پليمري درون خاك است. افزودن مقدار بهينه 25/1 درصد نانو رس نيز تاثير قابل ملاحظهاي در افزايش مقاومت داشت و موجب كاهش تخلخل و بهبود اتصال بين دانههاي خاك شد. نانو سيليكا نيز در مقدار بهينه 5/0 درصد با نفوذ در فضاي خالي بين ذرات باعث افزايش مقاومت شد و رفتار نمونههاي حاوي اين دو ماده در مقايسه با صمغ فارسي نرمتر، اما همچنان شكننده بود. بهترين عملكرد زماني مشاهده شد كه تركيب همزمان صمغ فارسي با نانو مواد استفاده شد؛ در اين حالت، افزايش مقاومت بيشتر از حالتي بود كه كه هر ماده به صورت جداگانه استفاده شده بودند. اين موضوع نشان دهنده وجود اثر همافزايي مثبت ميان صمغ فارسي و نانو مواد است. افزودن مقدار بهينه 1 درصد نانو رس مونتموريلونيت به همراه 3 درصد صمغ فارسي، مقاومت فشاري بيشينه را حدود 23 درصد نسبت به نمونه بهسازي شده با 2 درصد صمغ فارسي افزايش داد و همچنين تركيب نانو سيليكا با صمغ فارسي موثرترين تركيب شناخته شد، كه در درصدهاي بهينه 3 درصد صمغ فارسي و 1 درصد نانو سيليكا مقاومت فشاري بيشينه را حدود 62 درصد نسبت به استفاده از مقدار بهينه صمغ فارسي به تنهايي افزايش داد. افزودن صمغ فارسي به خاك ماسه بادي چسبندگي نمونه را به ميزان قابل توجهي افزايش داد، ولي موجب كاهش اندكي در پارامتر زاويه اصطكاك داخلي شد. همچنين افزودن نانو رس مونتموريلونيت چسبندگي نمونه را نسبت به نمونه بهسازي نشده به طور چشمگيري افزايش داد و زاويه اصطكاك داخلي ثابت ماند و در نهايت استفاده از نانو سيليكا زاويه اصطكاك داخلي نمونه را افزايش داده، ولي تغيير قابل توجهي در چسبندگي نمونه ايجاد نشد. در تركيب صمغ فارسي و نانو رس مونتموريلونيت كنار يكديگر نيز چسبندگي به ميزان قابل توجهي افزايش داشته و در نهايت در تركيب صمغ فارسي با نانو سيليكا هر دو پارامتر مقاومت برشي خاك افزايش چشمگيري را داشتند. از نتايج به دست آمده كارايي استفاده از اين مواد به اثبات رسيده و اين مواد ميتوانند نقش قابل توجهي را در پروژههاي ژئوتكنيكي ايفا كنند.
چكيده انگليسي :
Construction on soft soils, loose granular soils, and sandy deposits poses significant risks due to low strength and uneven settlements. Stabilizing these soils to achieve a strong foundation is therefore critical in geotechnical engineering. This study investigated the improvement of mechanical properties of aeolian sand from the Varzaneh region using natural and nanomaterials, including Persian gum, montmorillonite nanoclay, and nanosilica. Laboratory samples were prepared with varying contents of these materials, individually and in combination, and subjected to unconfined compressive strength (UCS) and direct shear tests. Results showed that 2% Persian gum alone increased UCS to 2725 kPa, improving strength significantly, though the samples remained brittle. Montmorillonite nanoclay (1.25%) and nanosilica (0.5%) further enhanced strength by reducing porosity and filling particle voids. The best performance occurred when Persian gum was combined with nanomaterials, demonstrating a positive synergistic effect: 3% Persian gum with 1% montmorillonite nanoclay increased UCS by 23%, and 3% Persian gum with 1% nanosilica increased UCS by 62% compared to Persian gum alone. Shear tests revealed that Persian gum improved cohesion, montmorillonite nanoclay increased cohesion without affecting internal friction, and nanosilica enhanced the friction angle. Combinations of Persian gum with nanomaterials significantly enhanced both cohesion and internal friction, improving overall shear strength. These findings confirm the effectiveness of natural and nanomaterials in soil stabilization, with promising applications in geotechnical projects.
استاد راهنما :
محمدعلي روشن ضمير
استاد داور :
حميد هاشم الحسيني , ميثم مشايخي
