تأثیر ریزشمع های زیستی در بهسازی خاک ماسه ای

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد

2 گروه مدیریت مناطق خشک و بیابانی، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد

چکیده

بهسازی زیستی خاک، روشی جدید، پایدار و تجدیدپذیر می ­باشد. این فرایند، عملکرد مناسبی در افزایش ظرفیت باربری و نفوذپذیری، کاهش نشست، افزایش سختی و کاهش نفوذپذیری خاک به­ دلیل پدیده انسداد زیستی ایجاد می ­کند. همچنین استفاده از ریزشمع­ ها در بهسازی خاک، بیش از نیم‌قرن موردتوجه بوده است. با توجه به تحقیقات متعدد در خصوص رفتار ریزشمع ­ها و نوپا بودن بهسازی زیستی و در راستای شیوه­ های پایدار و دوست­دار محیط‌زیست، ایده استفاده هم­ زمان از ریزشمع ­های زیستی به­ وجود آمد. در این پژوهش، بهسازی خاک ماسه ­ای کم تراکم با استفاده از ریزشمع­ های زیستی، ریزشمع­ ها با تزریق دوغاب سیمانی و بدون تزریق تحت بارگذاری صفحه موردبررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان از افزایش 97 درصدی ظرفیت باربری در خاک مسلح شده با یک ریزشمع زیستی نسبت به خاک غیرمسلح داشت. این میزان افزایش ظرفیت باربری در حالت تزریق سیمانی و بدون تزریق به ­ترتیب ۱۲۶ و ۵۵ درصد بود. در خصوص بررسی تأثیر تعداد ریزشمع زیستی در حالت یک، سه و پنج ریزشمع، افزایش ظرفیت باربری به­ ترتیب 97 و 151 و 191 درصد نسبت به خاک غیرمسلح مشاهده شد. همچنین تأثیر افزایش طول ریزشمع از 14 به 20 سانتی­متر ظرفیت باربری در حالات بدون تزریق، تزریق زیستی و سیمانی ریزشمع نسبت به­ حالت خاک غیرمسلــح به­ ترتیب 22 و 33 و 5/26 درصد افزایش را نشان داد. از مقایسه متغیرها در حالات مختلـف این حقیـقت روشن شد که با توجه به نتایج، ریزشمع زیستی می­ تواند گزینه مناسبی در جایگزینی ریزشمع ­ها با دوغاب سیمانــی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Effect of Bio-Micro Piles on the Improvement of Sandy Soil

نویسندگان [English]

  • Mohamad Nouranbakhsh 1
  • Kazem Barkhordari 1
  • Somayeh Ghasemi 2
1 Faculty of Civil Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
2 Environmental and Desert Studies School-Management in the Arid Regions, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده [English]

Recently, industrial development and high growth of constructions have increased the need to pay attention to the improvement of construction sites. Meanwhile, soil biological improvement as a new, low cost and environmentally friendly method has been considered by many researchers. On the other hand, the use of micro piles by cement or chemical grout injection as one of the methods of soil improvement has been proposed since almost the middle of the twentieth century. Of course, one of the disadvantages of micro piles is the use of cement or chemical grouts, which have both limited resources and environmental pollution. The use of biological micro piles is one of the new and economical solutions to solve these problems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MICP
  • Bio micro piles
  • Biological solution
  • Biological improvement of sandy soil
  • Microorganism
Aggarwal S, Hozalski RM, “Determination of biofilm mechanical properties from tensile tests performed using a micro-cantilever method”, Biofouling: The Journal of Bioadhesion and Biofilm Research, 2010, 26 (4), 479-486.
Abdlrahem M, El Naggar MH, “Axial performance of micropile groups in cohesionless soil from full-scale tests”, Canadian Geotechnic Journal 00: 2020, 1-19. (0000) dx.doi.org /10.1139/cgj-2018-0695
Bo Liu, Cheng Zhu, Chao-Sheng Tang, Yue-Han Xie, Li-Yang Yin, Qing Cheng, Bin Sh, “Bio-remediation of desiccation cracking in clayey soils through microbially induced calcite precipitation (MICP)”, Engineering Geology, 2019 Published by Elsevier.
Cheng L, Cord-Ruwisch R, “Upscaling effects of soil improvement by microbially induced calcite precipitation by surface percolation”, Geomicrobiology Journal, 2013b, 31 (5).
Chou C, Seagren EA, Aydilek AH, Lai M, “Biocalcification of sand through ureolysis”, Journal of Geotechnical and Geo environmental Engineering, 2011, 137 (12), 1179-1189.
DeJong JT, Soga K, Kavazanjian E, Burnes S, Van Paassen LA, Al Qabany A, Aydilek A, Bang SS, Burbank M, Caslake LF, Chen CY, Cheng X, Chu J, Ciurli S, Esnault-Filet A, Fauriel S, Hamdan N, Hata T, Inagaki Y, Jefferis S, Kuo M, Laloui L, Larrahondo J, Manning DAC, Martinez B, Montoya BM, Nelson DC, Palomino A, Renforth P, Santamarina JC, Seagren EA, Tanyu B, Tsesarsky M, Weaver T, “Biogeochemical processes and geotechnical applications: progress, opportunities and challenges”, Géotechnique, 2013, 63 (4), 287-301.
Hai L, Suleiman T, Pamukcu S, “Microbial Modification of Soil for Ground Improvement”, Theses and Dissertations, 2687, 2016. http://preserve.lehigh.edu/etd/2687. Lehigh University.
Hamdan NM, “Applications of enzyme induced carbonate precipitation (EICP) for soil improvement”, PHD Thesis, Arizona State University, 2014.
Henze J, Randall D, “Microbial induced calcium carbonate precipitation at elevated pH values (>11) using Sporosarcina pasteurii”, 2018. https://doi.org / 10.1016/ j.jece. 2018.07.046.
Hitoshi M, Tomonori Y, “Mathematical modelling and simulation of microbial carbonate precipitation: the urea hydrolysis reaction”, Electronic supplementary material the online version of this article (https://doi.org/10.1007/s11440-019-00896-6).
Jie P, Zhiming L, “Influence of temperature on microbially induced calcium carbonate precipitation for soil treatment”, 2019. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218396 June 18, 2019
Kavazanjian E, Jr Iglesias E, Karatas I, “Biopolymer soil stabilization for wind erosion control”, Proceedings of the 17th International Conference on Soil Mechanics, Geotechnical and Engineering, Alexandria, Egypt, 2009, 881-884.
He J, Chu J, “Undrained responses of microbially desaturated sand under monotonic loading”, Journal of Geotechnic and Geoenvironment Engineering, 2014, 140 (5), 04014003.
Maleki M, Ebrahimi S, Asadzade F, Emami Tabrizi M, “Performance of microbial-induced carbonate precipitation on wind erosion control of sandy soil”, International Journal of Environmental Science Technology, 2016, 13, 937-944.
Ng WS, Lee ML, Hii SL, “An overview of the factors affecting microbial-induced calcite precipitation and its potential application in soil improvement”, World Acadademy Science, Engineering and Technology, 2012, 62, 723-729.
Stevanoni D, Valentino R, “Practical design of nongrouted micropile foundations based on monte carlo analysis”, 2021. DOI: 10.1061/ (ASCE) SC. 1943-5576.0000548. © 2020 American Society of Civil Engineers.
Wen K, Li Y, Liu S, Bu C, Lin L, “Evaluation of MICP Treatment through Electric Conductivity and pH Test in Urea Hydrolysis Process”, Journal of Geotechnic, Geoenvironment and Engineering. 2019, 136, 1721-1728.
Zamani A, Montoya B, Gab M, “Investigating the challenges of in situ delivery of MICP in fine grain sands and silty sand”, Canadian Geotechnical Journal, 2019, 162 (1), 260-271.