تغییر حدود آتربرگ و پارامترهای منحنی رطوبتی آب در خاک لس حاوی نانورس مونت موریلونایت

الموضوعات :

زهرا درویش ایوری ¹ (دانش آموخته مهندسی کشاورزی، خاکشناسی، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران)
سهیلا ابراهیمی ² (استاد یار گروه خاکشناسی، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران)
سید علیرضا موحدی نائینی ³ (دانشیار گروه خاکشناسی، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران)
مهدی ذاکری نیا ⁴ (دانشیار گروه آبیاری، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران)

تاريخ الإرسال : 29 الجمعة , رمضان, 1441 تاريخ التأكيد : 20 السبت , محرم, 1443 تاريخ الإصدار : 17 السبت , ربيع الأول, 1443

الکلمات المفتاحية: منحنی رطوبتی, نانورس, حدود آتربرگ, لس, شاخص پلاستیسیته,

ملخص المقالة :

بهسازی خاک لسی، می‌تواند سبب افزایش استحکام، مقاومت و تغییر یا اصلاح ویژگی‌های مکانیکی آنها گردد. هدف از انجام این پژوهش، بررسی تغییرات پارامترهای منحنی رطوبتی (چگونگی نگهداشت آب در خاک) و برخی شاخص‌های مکانیکی (پایش استحکام و مقاومت مکانیکی) خاک لسی شن لومی حاوی نانو‌رس‌های مونت‌موریلونایت بود. بدین منظور، باتیمارهای 1 و 5 درصد نانورس، میزان نگهداشت آب خاک با دو مدل ون‌گنوختن و بروکس- کوری، تغییرات پارامترهای رطوبتی و حدود آتربرگ در دو زمان ارزیابی شد. نتایج نشان داد که نانورس تأثیری معنی‌دار بر نگهداشت آب در مکش‌های مختلف داشت و مقادیر آنرا، بخصوص در مکش‌های پایین افزایش داد. همچنین سبب افزایش خلل و فرج ریز در نقطه ورود هوا شد که نشان‌دهنده‌ی کاهش سرعت تخلیه آب و افزایش قابلیت نگهداشت آن در خاک سبک بود. در بررسی پارامتریک منحنی رطوبتی خاک- نانورس، با افزایش مقدار نانو رس، رطوبت اشباع Θs افزایش، لیکن، شیب منحنی رطوبتی خاک- نانورس (پارامترn) و فشار ورود هوا افزایش و مقدار α کاهش یافت. تغییر در رطوبت باقیماندهΘr ‌‌قابل‌ملاحظه نبود و روند افزایشی منطقی خاصی نشان نداد. پیش‌بینی پارامترهای معادله منحنی رطوبتی با استفاده از مدل وان‌گنوختن نتایج بهتری از مدل بروکس- کوری نشان داد. در بررسی شاخص‌های مکانیکی، افزایش حدروانی (به میزان بیشتر) وحدخمیری و در نتیجه، افزایش شاخص پلاستیسیته (بهبود خصوصیات خمیری خاک) مشاهده شد. افزایش میزان سطح مخصوص و قدرت نگهداری آب توسط رس‌ها و مقاومت برشی سطح رس می‌تواند دلیل این امر باشد. پایش حدود آتربرگ و پارامترهای منحنی رطوبتی با زمان، نشانگر مانایی آنها بود. ‌‌

المصادر:

Abbasi, N., Farjad, A., and Sepehri, S. 2018. The use of nanoclay particles for stabilization of dispersive clayey soils. Geotechnical and Geological Engineering, 36(1): 327-335.
Arya, A., and Jain, A. 2017. A review of geotechnical characteristics of nano-additives treated soils. Int J Adv Res Sci Eng, 6(1): 838-43.
ASTM Committee D-18 on Soil and Rock. 2010. Standard test methods for liquid limit, plastic limit, and plasticity index of soils. ASTM international.
Bahari, A., Sadeghi Nik, A., Roodbari, M., Taghavi, K. and Mirshafiei, S. E. 2012. Synthesis and Strenghth Study of Cement Mortars Containing SiC Nano Particles. Digest Journal of Nanomaterials & Biostructures (DJNB), 7(4).
Bell, M. A., and Van Keulen, H. 1995. Soil pedotransfer functions for four Mexican soils. Soil Science Society of America Journal, 59(3): 865-871.
Brooks, R.H. and Corey, A.T., 1964. Hydraulic properties of porous media. Hydraulic properties of porous media. Hydrol. Pap. 3. Colorado State Univ., Fort Collins.
Calhoun, F. G., Hammoud, L. C. and Caldwell, R. E., 1973. Influence of particle size and organic matter on water retention in selected Florida soils, Soil Crop Sci. Fla. Proc., 32, p. 111-113.
Danalatos, N. G., Kosmas, C. S., Drissen, P.M and Yassoglou, N. 1994. Estimation of the draining soil moisture characteristics from standard data as recorded in soil survey, Geoderma, 64(1-2): 155-165.
Ebrahimi S. 2004. Cyclic swelling behavior of superabsorbent polymers in soil porous media. Master Thesis, Faculty of Agricultural Engineering. Tarbiat Modares University, p 107.
Ebrahimi, S., Homaee, M., and Vasheghani Farahani, E. 2008. Cyclic Swelling of superabsorbent polymers in soil porous media. J. Agric. Engin. Res. 8(4): 1-18.
Ebrahimi, S., Shayegan, J., Malakouti, M., and Akbari, A. 2011. Environmental Evaluation and Assessment of Some Important Factors of Oil Contamination in Soil around Sarkhoun Gas Refinery of Bandar Abbas. Journal of Environmental Studies, 37 (57), 9-26 (In Persian).
Fallah, M., S. Ebrahimi, and M. Shabanpour. 2013. Hydrocarbon pollution emission in the pilot and pulse condition in saturated porous media of soil. Journal of Water and Soil Conservation. 20(3): 227-240.
Fallah, M., Shabanpor, M., Zakerinia, M, and Ebrahimi, S. 2015. Risk assessment of gas oil and kerosene contamination on some properties of silty clay soil. Environmental monitoring and assessment, 187(7): 1-13.
Fazlali, S., Ebrahimi, S., Zakerinia, M, and Movahedi Naeini, S. A. 2015. Monitoring of the Transfer of Kerosene and Water through the Light Soil Contains Montmorillonite Nanoclay. Journal of Soil and Water Resources Conservation, 5(1): 55-66.
Hareesh, P., and Vinoth Kumar, R. 2016. Assessment of nano-materials on geotechnical properties of Clayey soils. In International Conference on Engineering Innovations and Solutions.
Karumanchi, M., Avula, G., Pangi, R. and Sirigiri, S. 2020. Improvement of consistency limits, specific gravities, and permeability characteristics of soft soil with nanomaterial: Nanoclay. Materials Today: Proceedings, 33: 232-238.
Majeed, Z. H., and Taha, M. R. 2013. A review of stabilization of soils by using nanomaterials. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 7(2): 576-581.
Mohammadi, M., and Niazian, M. 2013. Investigation of nano-clay effect on geotechnical properties of Rasht clay. Int J Adv Sci Tech Res, 3(3): 37-46.
Mualem, Y., 1976. A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media. Water resources research, 12(3):513-522.
Patil, N.G., Pal, D.K., Mandal, C. and Mandal, D.K., 2012. Soil water retention characteristics of vertisols and pedotransfer functions based on nearest neighbor and neural networks approaches to estimate AWC. Journal of irrigation and drainage engineering, 138(2):177-184.
Priyadharshini, R., and Arumairaj, P. D. (2015). Improvement of bearing capacity of soft clay using nanomaterials. Int J Sci Res, 4(6): 218-21.
Tabarsa, A. 2017. Effect of adding nanoclay on the geotechnical behavior of fine-grained soft soils. Journal of Engineering Geology, 11(2): 225-246.
Taha, O. M. E., and Taha, M. R. 2016. Soil-water characteristic curves and hydraulic conductivity of nanomaterial-soil-bentonite mixtures. Arabian Journal of Geosciences, 9(1): 1-14.
Van Genuchten, M. T. 1980. A closed‐ form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil science society of America journal, 44(5): 892-898.
Van Genuchten, M. V., Leij, F. J., and Yates, S. R. 1991. The RETC code for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils.
Wagner, B., Tarnawski, V.R., Wessolek, G. and Plagge, R. 1998. Suitability of models for the estimation of soil hydraulic parameters. Geoderma, 86(3-4): 229-239.
Zhang, G. 2007. Soil nanoparticles and their influence on engineering properties of soils. In Advances in measurement and modeling of soil behavior (pp. 1-13).
Zhou, B., and Chen, X. 2017. Effect of Nano-carbon on water holding capacity in a Sandy soil of the loess plateau. Earth Sciences Research Journal, 21(4): 189-195.

_||_