مطالعه تأثیر آلودگی‌های نفتی بر پارامترهای مقاومت برشی خاک‌های دانه‌ای با تأکید بر اثر مقیاس آزمایش برش مستقیم

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشگاه قم

چکیده

در سال­های اخیر به علت حجم گسترده آلودگی­های نفتی و ورود آنها به داخل خاک در اطراف پالایشگاه­ها و محل عبور لوله­های انتقال، مطالعات وسیعی در مورد اثرات آلودگی­های نفتی بر روی خواص خاک انجام شده است. در این مطالعه به منظور بررسی تأثیر آلودگی نفت گاز بر مقاومت برشی خاک، ابتدا خاک درشت­دانه شنی آلوده شده توسط نفت گاز به میزان0 ،3 ،6 ، 9 و 12 درصد تهیه شده و سپس با استفاده از دستگاه برش مستقیم با ابعاد جعبه 10x10 سانتی­متر مورد آزمایش قرار می­گیرد. جهت بررسی اثر تراکم و تنش قائم بر پارامترهای مقاومت برشی، آزمایش­ها در دو وزن مخصوص خشک و در دو سطح تنش قائم پایین و بالا بر روی نمونه­ها انجام گرفته است. در این تحقیق سعی شده علاوه بر بررسی تأثیر آلودگی بر رفتار برشی خاک درشت­دانه، تأثیر تغییر ابعاد جعبه آزمایش برش مستقیم بر پارامترهای مقاومت برشی خاک نیز مطالعه گردد. نتایج آزمایش­های برش مستقیم نشان می­دهد که همواره با افزایش درصد آلودگی، زاویه اصطکاک داخلی خاک کاهش می­یابد. لیکن از نظر چسبندگی، در نمونه­های آزمایش شده با جعبه کوچک با افزایش درصد آلودگی چسبندگی کاهش و در آزمایش­های با جعبه بزرگ با افزایش درصد آلودگی، میزان چسبندگی خاک افزایش یافته است. همچنین با مقایسه نتایج می­توان گفت که تأثیر ابعاد جعبه برش بر پارامترهای مقاومت برشی تا حد زیادی بستگی به میزان درصد آلودگی خاک، وزن مخصوص خشک و مقدار تنش­های قائم دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Oil- Contamination on Shear Strength Parameters of Grain Soils with Emphasis on the Effect of Dimensions of Direct Shear Test Box

نویسندگان [English]

  • Mahdi Khodaparast
  • Hossein Haji
Faculty of Civil Engineering, University of Qom, Iran
چکیده [English]

Petroleum contamination in soils induced by oil products such as crude oil, gasoline, and motor oil is an issue raised widely in oil-rich countries like Iran. Contaminated soil with oil products is considered as a common environmental problem, but under the physical-chemical processes that occurred between these contaminants and soil, new geotechnical behavior is expected, which can reduce the soil bearing capacity, change the soil strength parameters and vary engineering and geotechnical properties of soil. Once the leakage occurs, resulted by self-gravity, the oil flows towards the groundwater level, which will cause soil-saturation with this hydrocarbon liquid. In spite of this, lateral propagation of the liquid may result in a wider scale of contamination. Oil pollution near the shore, contaminates the soil across the entire coastline. In this case, to account for the pollution of soil, regarding the environmental conditions, soil type, and type of contaminants the geotechnical properties are revised. The largest oil contamination in soil occurred in recent decades due to the Persian Gulf war in Kuwait, where a volume of 9 million cubic meters of soil in 19.05 million square meters was contaminated to oil; about 69 lakes were created to gather the diffused crude oil. Another case is the destruction of tanks of the refinery of Tehran and Abadan in the war between Iran and Iraq, which caused intense oil-pollution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Direct shear tests
  • Gas oil
  • Coarse soil
  • Shear strength parameters
  • Shear box dimensions
اسکندری شهرکی ع، بهبودی ع، پیکان­پور فرد پ، مهدی­زاده ر، "بررسی آلودگی نفت بر پارامتـرهای ژئوتکنیکی خاک"، کنفرانس بین­المللی عمران، معماری و زیرساخت­های شهری، ایران، تبریز، 1394.
پورعلیزاده ح، محمدی ا ح، عبادی ت، "بررسی تأثیـر آلودگی نفت خام بر خواص تراکمی و مقاومت برشی ماسه حاوی بنتونیت"، دومین کنفرانس ملی مکانیک خاک و مهندسی پی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی قم، 1394.
حمیدی ا، جداری س، "بررسی خصوصیات تحکیمی خاک­های رسی آلوده به سیال آلی"، مجله علمی- پژوهشی مهندسی عمران شریف، 29 (2)، 1389.
خداپرست م، رجبی ع م، شکری م، "مطالعه تأثیرآلودگی نفت گاز بر رفتار برشی خاک­های درشت دانه"، مجله انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، 1395.
خضری ش، جانعلی­زاده ع، یوسفی کبریا د، "اثر آلودگی نفتی بر نفوذپـذیری خاک­ها" ، اولین کنفرانس ملی مکانیک خاک و مهندسی پی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه شهید رجایی تهران، 1393.
رحیمی ع، حسینی س م، "مقایسه دو عامل نفت و گازوئیل بر عملکرد مقاومتی در خاک­های درشت­دانه آلوده بر پایه آزمون برش مستقیم"، دومین کنفرانس ملی مکانیک خاک و مهندسی پی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی قم، 1394.
صادق­پور م، زمانی م، شفیعی ه، "تأثیر ابعاد جعبه بر نتایج آزمایش برش مستقیم کوچک­مقیاس و بزرگ­مقیاس و مقایسه آن با برش برجا"، کنفرانس بین­المللی مهندسی عمران، معماری و شهرسازی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، 1396.
صدقیانی م ح، جیریایی شراهی م، "بررسی آزمایشگاهی تأثیر آلودگی به نفت خام بر پارامترهای مقاومت، نشست و تراکم پذیری ماسه"، اولین کنگره مهندسی عمران، 1383.
عسکربیوکی م ح، کارگران بافقی ف، مختاری م، "تأثیر آلودگی نفتی (گازوئیل) بر روی ویژگی­های ژئوتکنیکی مکانیک خاک ماسه­ای ریزدانه­دار"، کنفرانس بین­المللی عمران، معماری و شهرسازی ایران معاصر، ایران، تهران، 1396.
کرمانی م، عبادی ت، "تأثیـر میزان آلودگی خاک به نفت خام بر پارامتـرهای مقاومت برشی و تراکم پذیری آن- مطالعه موردی خاک­های اطراف پالایشگاه تهـران"، پایان­نامه کارشناسی ارشد عمران، مکانیک خاک و پی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، 1389.
کرمانی م، عبادی ت، "تاثیـر میزان آلودگی خاک به نفت خام بر پارامترهای مقاومت برشی و تراکم­پذیری آن- مطالعه موردی خاک­های اطراف پالایشـگاه تهران"، پایان­نامه کارشناسی ارشد عمران، مکانیک خاک و پی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، 1389.
محمدی اکبرآبادی م، یثربی س ش ا، خوش­نشین لنگرودی م، "بررسی تأثیـر آلودگی نفت خام بر برخی از ویژگی­های ژئوتکنیکی خاک ماسه­ای"، پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد، 1389.
محمدی اکبرآبادی م، یثربی س ش ا، خوش­نشین لنگرودی م، "بررسی تأثیـر آلودگی نفت خام بر پارامترهای مقاومتی خاک رسی"، پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد، 1389.
نورزاد ع، قاسم زاده ح، کنگانی م، "بررسی خواص مکانیکی خاک­های آلوده به نفت خام"، پایان­نامه کارشناسی ارشد عمران، مکانیک خاک و پی، دانشگاه صنعت آب و برق شهید عباسپور، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، 1390.
Adeoye O, Olatokunbo O, Ademola A, “Effect of crude oil contamination on the index properties, strength and permeability of lateritic soil”, New York Science Journal, 8 (10), 2015.
Akinwumi II, Diwa D, Obianigwe N, “Effects of crude oil contamination on the index properties strength and permeability of lateritic clay”, Int. Journal of Applied Sciences and Engineering Research, 2014, 3 (4).
Alhassan HM, Fagge SA, “Effects of Crude Oil, Low Point Pour Fuel Oil and Vacuum Gas Oil Contamination on the Geotechnical Properties Sand, Clay and Laterite Soils”, International Journal of Engineering Research and Applications, 2013, (IJERA) ISSN: 2248-9622.
Al-Sanad HA, Eid WK, Ismael NF, “Geotechnical properties of oil-contaminated Kuwaiti sand”, Journal of geotechnical engineering, 1995, 121 (5), 407-412.
Alsanad HA, Ismael NF, “Aging effects on oil-contaminated Kuwaiti sand”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 1997, 123 (3), 290-293.
Ashraf KN, “Effect of Motor Oil Contamination on Geotechnical Properties of Over Consolidated Clay”, Alexandria Engineering Journal, 2011, 50, 331-335.
Bareither CA, Benson CH, Edil TB, “Comparison of shear strength of sand backfills measured in small-scale and large-scale direct shear tests”, Canadian Geotechnical Journal, 2008, 45, 1224-1236.
Bishop AW, “A large shear box for testing sands and gravels”, In Proceedings of the 2nd International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Rotterdam, the Netherlands, 1948, 21-30.
Cerato AB, Lutenegger AJ, “Specimen size and scale effects of direct shear box tests on sands”, Geotechnical Testing Journal, 29 (6), 507-516, 2006.
Dadkhah R, Ghafoori M, Ajalloeian R, Lashkaripour GR, “The effect of direct shear test on the strength parameters of clayey sand in Isfahan City, Iran”, Journal of Applied Sciences, 2010, 10 (18), 2027-2033.
Estabragh AR, Beytolahpour I, Moradi M, Javadi AA, “Consolidation behavior of two fine-grained soils contaminated by glycerol and ethanol”, Engineering Geology, 2014, 178, 102-108.
George S, Aswathy E, Sabu B, Krishnaprabha N, George M, “Study on Geotechnical Properties of Diesel Oil Contaminated Soil”, International Journal of Civil and Structural Engineering Research ISSN 2348-7607 (Online), 2 (2), 2014.
Ghaly AM, “Strength remediation of oil contaminated Sands”, The Eventeenth International Conference on Solid Waste Technology and Management, Philadelphia, 2001.
Ingold TS, “Some Observations on the Laboratory Measurement of Soil-Geotextile Bond”, Geotechnical Testing j, 1982, 5, 57-67.
Khamehchiyan M, Charkhabi AH, Majid T, “Effects of crude oil ontamination on geotechnical properties of clayey and sandy soils”, Engineering Geology, 2007, 89, 220-229.
Moayed RZ, Alizadeh A, “Effects of shear box size on the strength of siltysands in direct shear tests”, In Proceedings of the 5th Asia Pacific conference onunsaturated soils, Vol. 1 Pattaya, Thailand, 2011, 265-271.
Naeini SA, “Effect of Oil Contamination on the Liquefaction Behavior of Sandy Soils”, World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Environmental, Ecological, Geological and Mining Engineering, 2014, 8 (5).
Nasehi SA, Uromeihy A, Nikudel MR, Morsali A, “Influence of Gas Oil Contamination on Geotechnical Properties of Fine and Coarse-Grained Soils”, Geotechnical and Geological Engineering, 2016, 34, 333-345.
Otunyo AW, “Reduction of the shear sterggth of soils in the niger delta area of nigeria due to crude oil production”, Unpublished Ph.D. Thesis, Rivers State University of Science and Technology, Port Harcourt, 2010.
Pandey A, Bind YK, “Effects of Oil Contamination on Geotechnical Properties of Alluvial Soil Naini, Allahabad”, International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering ISSN: 2278-3075, Volume-3, Issue-8, 2014.
Parsons JD, “Progress Report on an Investigation of the Shearing Resistance of Cohesionless Soils”, Proceedings of the 1st International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, 1936, 2, 133-138.
Rasheed ZN, Ahmed FR, Jassim HM, “Effect of crude oil products on the geotechnical properties of soil”, WIT Transactions on Ecology and The Environment, 2014, 186.
Safehian H, Rajabi AM, Ghasemzadeh H, “Effect of diesel-contamination on geotechnical behavior of illite Soil”, Engineering Geology, 2018.
Shin EC, Omar MT, Tahmaz AA, Das BM, “Shear strength and hydraulic conductivity of oil-contaminated sand”, In de Mello, L.G., Almeida, M. (Eds.), Proceedings of the Fourth International Congress on Environmental Geotechnics, Rio de Janeiro, Brazil, vol. 1. A.A. Balkema Publishers, Lisse, 2002, 9-13.
Soltani H, Molamahmood HV, Ebadi T, Soorki AA, “Effect of oil-degrading bacteria on geotechnical properties of crude oil contaminated sand”, Environmental and Engineering Geoscience, 2017, 1078-7275.
Spagnoli G, Sridharan A, Oreste P, Di Matteo L, “A probabilistic approach for the assessment of the influence of the dielectric constant of pore fluids on the liquid limit of smectite and kaolinite”, Applied Clay Science, 2017, 145, 37-43.
Talukdar DK, Aikia BD, “Effect of Crude Oil on Some Consolidation Properties of Clayey Soil”, International Journal of Emerging Technology and Advanced EngineeringISSN 2250-2459, 2013.
Taylor DW, Leps TM, “Shearing properties of Ottawa standard sand as determined by the M.I.T. strain-controlled direct shearing machine”, In Record of Proceedings of Conference on Soils and Foundations, U.S. Corps of Engineers, Boston, Mass, 1938.
Ur-Rehman H, Abduljauwad SN, Akram T, “Geotechnical behavior of oil-contaminated fine-grained soils”, Electronic Journal of Geotechnical Engineering 12A, 2007.
Wu P, Matsushima K, Tatsuoka F, “Effects of specimen size and some other factors on the shear strength and deformation of granular soils in direct shear tests”, Geotechnical Testing Journal, 31 (1), 45-64, 2008.
Wenxi F, Xing Z, Xiaozhang L, Jianhui D, “Using a modified direct shear apparatus to explore gap and sizeeffects on shear resistance of coarse-grained soil”, Society of Particuology and Institute of Process Engineering, 2015, 27, 5724-8541.