بررسی اثر نفت خام بر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک های ریزدانه منطقه پالایشگاه شازند اراک

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی اراک

2 گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز

3 گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران

چکیده

با گسترش صنایع نفتی و همچنین با فرسودگی تأسیسات و خطوط لوله، نشت مواد نفتی بیشتر می­شود. نشت نفت علاوه بر تأثیرات منفی محیط زیستی، باعث ایجاد تغییراتی در خواص فیزیکی و ژئوتکنیکی خاک می­شود. این تغییرات در خاک ­های درشت ­دانه به­ صورت فیزیکی و در خاک ­های ریزدانه به ­صورت تغییرات فیزیکی و ساختاری رخ داده و منجر به کاهش ظرفیت باربری و افزایش نشست­ پذیری خاک زیر پی می ­شود. به­ منظور بررسی‌ ویژگی ­های فیزیکی و مکانیکی خاک‌های ریزدانه در اثر نفوذ نفت، نمونه خاکی از محدوده پالایشگاه شازند اراک برداشته شده و با نسبت ­های وزنی 0-5-10-15-20 درصد نفت خام مخلوط شده و نمونه ­سازی با تراکم 90 درصد دانسیته حداکثر (روش پروکتور) صورت گرفته و آزمایشات مختلف فیزیکی و مکانیکی انجام شده است. نتایج آزمایش ­ها نشان می­ دهد که با افزودن نفت تا 10 درصد، حد روانی 21 درصد کاهش یافته و در ادامه با افزایش آن تا 15 درصد، حد روانی افزایش یافته و با افزودن 20 درصد دوباره کاهش می ­یابد. البته شاخص خمیری تقریباً با افزایش مقدار نفت، روند کاهشی دارد. در آزمایش تراکم، حداکثر وزن مخصوص خشک خاک با افزودن نفت خام افزایش یافته و درصد رطوبت بهینه نیز با افزایش مقدار نفت تا 10 درصد کاهش و سپس افزایش می ­یابد. همچنین افزودن نفت به ­طور کلی باعث کاهش ضریب نفوذپذیری خاک می­ شود. افزایش مقدار نفت در تحکیم خاک اثری متفاوت داشته و ضریب تحکیم خاک با افزایش مقدار نفت، افزایش می ­یابد. ضمناً مقاومت فشاری تک­محوری خاک با افزایش مقدار نفت کاهش می ­یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of petroleum on the physical and mechanical properties of fine-grained soils of Arak Shazand refinery area

نویسندگان [English]

  • Roghayeh Hasani 1
  • Ebrahim Asghari-Kaljahi 2
  • Sina Majidian 3
1 Department of Civil Engineering, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran
2 Department of Earth Sciences, University of Tabriz, Iran
3 Department of Civil Engineering, University of Science and Technology of Mazandaran, Iran
چکیده [English]

With the expansion of oil industries, the leakage of oil materials increases. In addition to the negative effects of the environment, the oil leakage causes changes in the physical and geotechnical properties of the soil. These changes in granular soils are in the form of changes in the physical properties and structure of the soil, which leads to a decrease in the bearing capacity and an increase in the settlement of the soil under the foundation. In order to investigate the geotechnical behavior of fine-grained soils due to oil infiltration, a soil sample was taken from the Shazand Arak Refinery area and mixed with 0-5-10-15-20 percent crude oil by weight and remolded with a density of 90 percent of the maximum density (Proctor method) has been subjected to various physical and mechanical tests. Of course, the plastic index has a decreasing trend with the increase of the amount of crude oil. In the compaction test, the maximum dry unit weight of the soil increases with the addition of crude oil and the optimum moisture content decreases with the increase of the amount of crude oil up to 10% and then increases. In addition, the addition of oil generally reduces the permeability coefficient of the soil. Increasing the amount of oil has a different effect on soil consolidation, and the coefficient of soil consolidation increases with increasing the amount of oil. In addition, the uniaxial compressive strength of the soil decreases with the increase of the oil content.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crude oil
  • Oil leakage
  • Consolidation
  • Permeability
  • Fine grained soil
  • Double layer

مراجع

آزمایشگاه پالایشگاه شازند، "گزارش نتایج آزمایش نفت خام خوراک پالایشگاه شازند" مرداد ماه 1400.
تاجیک م، خامه ­چیان م، چرخابی ا، "بررسی زمین زیست محیطی توزیع آلودگی­ های نفتی در رسوبات ساحلی"، نشریه علوم و تکنولوژی محیط زیست، 1388، 15 (3)، 53-65.
ترابی ع، حسنلوراد م، "اثر آلاینده اسید سولفوریک بر مقاومت برشی و پارامترهای تحکیمی خاک رس"، نشریه مهندسی عمران دانشگاه امیرکبیر، 1397، (6)50، 1127-1136. doi/10.22060/ceej.2017.12875.5281
حمیدی ا، جداری س، "بررسی خصوصیات تحکیمی خاک ­های رسی آلوده به سیال آلی"، نشریه مهندسی عمران دانشگاه صنعتی شریف، 1392، 29 (2)، 29-35.
خداپرست م، حاجی ح، "مطالعه تأثیر آلودگی­ های نفتی بر پارامترهای مقاومت برشی خاک­ های دانه ­ای با تأکید بر اثر مقیاس آزمایش برش مستقیم"، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، 1399، 50 (1)، 118-107. doi/10.22034/CEEJ.2020.11131
خوش ­نشین لنگرودی م، یثربی س، محمدی اکبرآبادی م، "بررسی تأثیر آلودگی نفتی بر پارامترهای مقاومتی خاک رسی"، پنجمین کنگره ملّی مهندسی عمران، 1389، 45-56.
روشن قیاس س، باقری­ پور م، "تاثیر آلودگی نفت خام بر روی خصوصیات ژئوتکنیکی خاک رس کائولینیت در بستر راه"، مهندسی زیرساخت ­های حمل و نقل، 1389، 5 (2)، 101-112. doi/10.22075/JTIE.2019.17368.1371
زنجرانی فراهانی م، حمیدی ا، "بررسی رفتار و پارامترهای تحکیمی خاک رس کائولینیت آلوده به مشتقات نفتی"، نشریه زمین­ شناسی نفت ایران، 1393، 4 (8)، 1-15. doi/20.1001.1.22518738.1393.4.8.1.4
شرکت پژوهش عمران راهوار، "گزارش مطالعات حفاری گمانه­ های پیزومتری پالایشگاه شازند و نتایج آزمایشات، ارائه ­شده به شرکت پالایشگاه نفت امام خمینی (شازند)"، 1398.
عبادی ت، کرمانی م، "بررسی تأثیر آلودگی خاک به نفت خام بر پارامترهای ژئوتکنیکی آن"، هشتمین کنگره بین ­المللی مهندسی عمران ایران، شیراز، 1388.
Acar YB, Hamidon A, Field SD, “The Effect of organic fluids on hydraulic conductivity of compacted kaolinite”, American Society for Testing and Materials, 1985, 874, 171-187. doi.org/10.1520/STP34577S
Acar YB, Olivieri I, “Pore Fluid Effects on the Fabric and Hydraulic Conductivity of Laboratory Compacted Clay”, Transportation Research Board, Washington, 1990, 144-159. doi.org/10.1016/j.sandf.2013.08.006
AI-Sanad H, Ismael N, “Aging effects on oil-contaminated Kuwaiti sand”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 1997, 123(3), 290-293. doi/10.1061/(ASCE)10900241(1997)123:3(290)
Amini HR, Saeedi M, Baghvand A, “Solidification/stabilization of heavy metals from air heater washing wastewater treatment in thermal power plants”, International Journal of Environmental Research, 2008, 2 (3), 297-306. doi/10.22059/IJER.2010.208
Ashraf, KN, “Effect of motor oil contamination on geotechnical properties of over consolidated clay”, Int. J. Alexandria Eng., 2011, 50: 331-335.
ASTM D4318, “Standard test method for liquid limit, plastic limit and plasticity index of soil”, Annual Books of ASTM Standards, 2000. doi/10.1520/D4318-17E01
ASTM D698, “Standard test methods for laboratory compaction characteristic”, Annual Books of ASTM Standard, 2000. doi/10.1520/D0698-12R21
Bolt GH, “Physico-chemical analysis of the compressibility of pure clays”, Geotechnique 6, 1956, 86 93. doi/10.1680/geot.1956.6.2.86
Bowders JJ, Daniel DE, “Hydraulic Conductivity of Compacted Clay to Dilute Organic Chemicals”, Journal of Geotechnical Engineering, 1986, 113 (12), 1432-1448. doi/ 10.1180/claymin.2011.046.1.47
        doi/10.1061/(ASCE)07339410(1987)113:12(1432)
Estabrag AR, Betolahpour I, Moradi M, Javadi AA, “Consolidation behavior of two fine-grained soils contaminated by glycerol and ethanol”, Engineering Geology, 2014, 178,102-108.  doi/10.1016/j.enggeo.2014.05.017
Gillott JE, “Clay in Engineering Geology”, Elsevier, 1987.
Horgan GW, Ball BC, “Simulating diffusion in a Boolean model of soil pores”, 1994, European Journal of Soil Science. 45 (4), 483-91. doi/10.1111/j.1365-2389.1994.tb00534.
Izdebska-Mucha D, Trzcinski J, “Effects of petroleum pollution on clay soil microstructure”, Geologija, 2008, 50, S68-S74.
Khamehchiyan M, Charkhabi A, Tajik M, “Effects of crude oil contamination on geotechnical of clayey and sandy soils, Engineering Geology”, 2007, 89, 220-229. Doi:10.1016/j.enggeo.2006.10.009
Lekmine, DE, “Effect of Petroleum Hydrocarbons on the Shear Strength and Compressibility of Soils”, Ph.D thesis, Stevens Institute of Technology, New Jersey. 1991.
Meegoda NJ, Ratnaweera P, “Compressibility of contaminated fine-grained soils”, International Journal of Geotechnical Testing Journal, 1994, 17. doi/101-112.
Mojid MA, Gliński J, Horabik J, Lipiec J, “Diffuse Double Layer (DDL), Encyclopedia of Agrophysics”, Springer Netherlands, Dordrecht, 2011, 213-214. doi/10.1007/978-90-481-3585-1_41
Moore CA, Mitchell J K, “Electromagnetic forces and soil strength”, Geotechnique, 1974, 24 (4), 627-640. doi/ 10.22059/IJSWR.2015.54303
Nazir AK, “Effect of motor oil contamination on geotechnical properties of over consolidated clay”, Alexandria Engineering Journal, 2011, 50 (4), 331-35. doi/ 10.1016/j.aej.2011.05.002
Olgun M, Yildiz M, “Effect of organic fluids on the geotechnical behaviour of a highly plastic clayey soil”, International Journal of Applied Clay Science. 2010, 4, 615-621. doi/10.1016/j.clay.2010.03.015
Okagbue CO, Onyeobi TUS, “Potential of marble dust to stabilize red tropical soils for road construction”, Engineering Geology, 1999, 53, 371-380. doi.org/10.1016/S0013-7952(99)00036-8
Oyegbile OB, Ayininuola GM, “Laboratory studies on the influence of crude oil spillage on lateritic soil shear strength: A case study of Niger Delta Area of Nigeria”, International Journal of Earth Science Geotechnical Engineering, 2013, 2, 73-83. doi.org/10.1080/15320383.2023.2286021
Poor MM, Azarafza M, Derakhshani R, “A correlation based on pressuremeter, SPT and CPT tests for characterizing of coastal alluvium: A study for phase 14 South Pars”, Iran, Methods X, 2022, 101938. doi.org/10.1016/j.mex.2022.101938
Rahman ZA, Hamzah U, Taha MR, Ithnain NS, Ahmad N, “Influence of oil contamination on geotechnical properties of basaltic residual soil”, American Journal of Applied Sciences, 2010, 7 (7), 954-961. doi.org/10.3844/ajassp.2010.954.961
Rehman HU, Abduljauwad SN, Akram T, “Geotechnical behavior of oil contaminated fine-grained soils”, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 2007, 12 (A), 1-12. doi.org/10.22059/ijswr.2021.329800.669061
Rajabi H, Sharifipour M, “Effects of light crude oil contamination on small-strain shear modulus of Firoozkooh sand”, European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2017, 23 (11), 1351-1367. doi.org/10.1080/19648189.2017.1347525
Salimnezhad A, Soltani-Jigheh H, Soorki AA, “Effects of oil contamination and bioremediation on geotechnical properties of highly plastic clayey soil”, Journal of Rock Mechanics Geotechnical Engineering, 2021, 13, 653-670.
        doi.org/10.1016/j.jrmge.2020.11.011
Sedghyani M, Jiriaee Sharahi M, “Effect of oil pollution on strength parameters, settlement and compressibility of sand”, 1st National Congress of Civil Engineering, 2004. doi.org/10.1016/j.jrmge.2020.11.011
Shah SJ, Shroff AV, Patel JV, Tiwari KC, Ramakrishnan D, “Stabilization of fuel oil contaminated soil-A case study”, International Journal Geotechnical and Geological Engineering, 2003, 21, 415-427. doi.org/10.1023/B:GEGE.0000006052.61830.1a
Xu J, Pancras T, Grotenhuis T, “Chemical oxidation of cable insulating oil contaminated soil”, Chemosphere, 2011, 84 (2), 272-277. doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.03.044.
 
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست
دوره 53، شماره 113 - شماره پیاپی 113
زمستان 1402
1402
صفحه 126-137

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار