بررسی تأثیر پارامترهای مختلف بر میزان انحلال و مقاومت فشاری تک‌محوری مصالح حاوی ژیپس (مطالعه موردی: سد مراش زنـجان)

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران و نقشه برداری، دانشگاه زنجان

چکیده

وجود ژیپس (Gypsum) و انیدریت (Anhydrite) در پی و ساختگاه­ های سازه ­های آبی مانند سدها و ... می­ تواند مشکلاتی را به­ لحاظ پایداری و ... بستر ایجاد نماید. در این تحقیق انحلال مصالح حاوی ژیپس ساختگاه سد مراش در استان زنـجان در حضور سه نوع حلال‌ مختلف (آب مقطر، آب رودخانه سد مراش و آب مقطر حاوی یک درصد کلرید سدیم) و در ادامه تأثیر پارامترهای مختلف از جمله رطوبت نسبی، تخلخل و ... بر میزان مقاومت فشاری تک­ محوری (Unconfined Compression Test) (UCS) و مدول الاستیسیته (Young's modulus) با تهیه 10 نمونه سنگ ژیپس ­دار (Gypsum rock’s) از ساختگاه سد مراش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشات انحلال نشان می­ دهد که قابلیت انحلال مصالح ژیپس در محلول حاوی یک درصد کلرید سدیم بیشتر از محلول آب مقطر و هر دو بیشتر از آب رودخانه سد مراش می­ باشد. با افزایش میزان تخلخل، مقادیر مدول الاستیسیته و حداکثر مقاومت فشاری تک ­محوری کاهش می ­یابد و شیب کاهش مقاومت فشاری نسبت به درصد تخلخل در مقایسه با نمودار مدول الاستیسیته بیشتر است. با افزایش میزان دانسیته نسبی، مدول الاستیسیته افزایش و حداکثر مقاومت فشاری تک­ محوری کاهش و همبستگی مقاومت حداکثر فشاری به دانسیته نسبی، نسبت به مدول یانگ (Young's modulus) بیشتر می ­باشد. شیب تغییرات مدول یانگ و مقاومت فشاری تک­محوری نسبت به ضریب پواسون (Poisson's ratio) کاهشی می ­باشد و از تغییرات مدول یانگ و تنش فشاری تک­ محوری نسبت به درصد رطوبت می­توان دریافت که مصالح مارنی (Marl materials) باعث جذب رطوبت بیشتر و در نهایت موجب کاهش مدول الاستیسیته و مقاومت نهایی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Different Factors on The Dissolution Rate and Single-Site Compressive Strength of Gypsum- Containing Materials (Case study: Marash Zanjan Dam)

نویسندگان [English]

  • Alireza Moazzami
  • Seyed Mojtaba Hosseini
Faculty of Civil Engineering, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Soluble rocks such as gypsum and anhydrite are problematic rocks in geological engineering and geotechnics. The presence of these rocks in the construction of water structures such as bridge piers, coastal walls, diversion dams and dams, etc. due to their solubility and behavioral mechanism and deformability of gypsum-containing materials poses serious challenges in terms of stability The construction of Marash Dam, which is located about 98 km from Zanjan city, has special complications due to the presence of gypsum and anhydrite materials along with marl materials. Due to the fact that the materials of the dam bed, which contain gypsum and anhydrite materials, are exposed to loading and moisture, as well as solubility at the same time, so it is very important to study the mechanism of solubility and final strength of these rocks at different humidity. The effect of moisture on the deformation of gypsum materials is quite obvious and can sometimes lead to a decrease or increase in the strength of gypsum materials in certain conditions, Hooka et. al. (2006). At high pressures and in the presence of moisture, the dissolution rate as well as the compressive strength of gypsum and anhydrite samples have complex behaviors and depending on the contact area of the materials relative to each other and the moisture content, the dissolution rate can decrease and increase resistance over time, Hasan F, Ibrahim A, (2021). Based on the explanations provided and others' research, in the present study, according to the site conditions, rock samples from different depths (10 samples) to perform uniaxial tests and determine the Young's modulus and other parameters including natural density, moisture content and Poisson's ratio. And the porosity was transferred to the laboratory. In addition to resistance tests, solubility tests were performed to determine the maximum solubility of materials containing gypsum and anhydrite under different conditions (Marash dam water and distilled water and water containing 1% sodium chloride). By performing statistical and graphical analyzes, the behavioral status of gypsum rock samples in relation to various parameters has been investigated and its results have been presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dissolution strength
  • Gypsum and anhydrite
  • Barrier
  • Relative humidity
  • Young modulus
  • Uniaxial compressive strength (UCS)
Adamo N, Al-Ansari N, “Mosul dam full story: Safety evaluations of mosul dam”, Journal of Earth Sciences and Geotechnical Engineering, 2016, 6 (3), 185-212. Doi:10.5829/IJE.2021.34.02B.08
Binnie J, Reavey P, “Development and implications of pornography use: A narrative review”, Sexual and Relationship Therapy, 2020, 35 (2), 178-194. Doi:10.1080/14681994.2019.1635250
Calcano CE, Alzura PR, “Problems of dissolution of gypsum in some dam sites”, Bulletin of Venezuelan Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering, 1967, 75-80.
Farid Arvin M, Habibagahi Gh, “Dissolution-seepage coupled analysis through formations containing soluble materials”, Journal of Engineering Mechanics, 2007, 133 (6), 713-722. Doi:10.1061/(ASCE)0733-9399(2007)133:6(713)
Feiz Nia, Sadat, Igneous Sedimentary Rocks, Tehran University Press, 1371 ISBN: 978-9640358375
Feng P, Brand AS, Chen L, Bullard JW, “In situ nanoscale observations of gypsum dissolution by digital holographic microscopy”, Chemical Geology, 2017, 460, 25-36. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2017.04.008
Hasan F, Ibrahim A, “The effect of saturation methods on natural gypsum rocks”, In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, 877 (1), 012006. IOP Publishing. Doi:10.1088/1755-1315/877/1/012006
Hong D, Fan M, Yu L, Cao J, “An experimental study simulating the dissolution of gypsum rock”, Energy Exploration & Exploitation, 2018, 36 (4), 942-954.
Hoxha D, Homand F, Auvray C, “Deformation of natural gypsum rock: Mechanisms and questions”, Engineering Geology, 86 (1), 1-17. Doi:10.1177/0144598717751927
Huang F, Shen J, Cai M, Xu C, “An empirical UCS model for anisotropic blocky rock masses”, Rock Mechanics and Rock Engineering, 2019, 52 (9), 3119-3131. https://doi.org/10.1007/s00603-019-01771-2
James AN, Lupton ARR, “Gypsum and anhydrite in foundation of hydraulic structures geotechnique”, 1978, 28 (3), 249-272. https://doi.org/10.1680/geot.1978.28.3.249
Pluymakers AM, Niemeijer AR, “Healing and sliding stability of simulated anhydrite fault gouge: Effects of water, temperature and CO2”, Tectonophysics, 656, 111-130. Doi:10.1016/j.tecto.2015.06.012
Zhu T, Wang XZ, Shen ZM, Li L, Li H, Wang P, “The origin of gypsum-salt rock of Leikoupo Formation and its influence on the gas reservoir in central Sichuan Basin”, Geology in China, 2014, 41 (1), 122-134. http://geochina.cgs.gov.cn/en/article/id/20140109