موسسه آموزش عالی صنعتی مازندران

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته عمران-خاک وپی

موضوع:

مطالعه اثرنانوذرات بر فرآیند  خودترمیمی خاک های رسی

 

استاد راهنما:

دکتر عسکر جانعلیزاده

 

استاد مشاور:

مهندس فرزاد فرخ زاد

 

شهریور 1393

 
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده
لایه های رسی متراکم به عنوان یکی از متداول ترین لایه های نفوذناپذیر در اکثرسازه  های ژئوتکنیکی مانند سدهای خاکی و مراکز دفن زباله های شهری و رادیواکتیو کاربرد دارند. به دلیل خصوصیات ژئوتکنیکی خاص، این لایه ها در طول عمر خود به وسیله ترک خوردگی دچار آسیب می گردند این ترک ها باعث افزایش نفوذپذیری لایه و کاهش کارایی آن می گردد.
با در نظر داشتن لزوم آگاهی و شناخت عوامل موثر بر پایداری سازه های ژئوتکنیکی ساخته شده با این لایه ها در این پژوهش کوشش شده می باشد تا با بهره گیری از خاصیت خودترمیمی خاک های رسی گامی در جهت بهبود عملکرد خاک ها در شرایط مختلف برداشته گردد.
در پژوهش حاضر با انجام آزمایشات متعدد نشان داده شده می باشد که می توان با افزایش مقاومت خاک های رسی، سرعت ترمیم ترک را بیشتر نمود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزودن نانو رس مونتموریلونیت به خاک باعث افزایش مقاومت نهایی آن می گردد؛ گذشت زمان تاثیر این افزایش مقاومت را در طریقه ترمیم ترک ایجاد شده توسط دستگاه در نمونه ها کاملا عیان می کند.
 
 
 
 
 
فهرست مطالب
عنوان                                                                        صفحه
فصل اول-کلیات
1-1- مقدمه………………………….. 2
1-2- اهداف پژوهش…………………….. 3
1-3- ساختار پژوهش……………………. 3
فصل دوم-پیشینه پژوهش
2-1- مقدمه………………………….. 6
2-2- تاریخچه نانوفناوری………………. 6
2-3- علت های بهره گیری از فناوری نانو………. 7
2-4- نانو فناوری و مهندسی ژئوتکنیک…….. 9
2-5-مطالعه های انجام گرفته در مورد پدیده خود ترمیمی 13
2-6-جمع بندی………………………… 18
فصل سوم- ویژگی های خاک های رسی
3-1- مقدمه………………………….. 21
3-2- کانی های رسی و طبقه بندی آنها…….. 21
3-3- تورم و انقباض در خاک های رسی……… 23
3-4- واگرایی خاک های رسی……………… 24
3-5- ماهیت ترک خوردگی………………… 25
3-5-1- تقسیم بندی ترک ها بر اساس ماهیت ترک 26
3-5-2- تقسیم بندی ترک ها براساس عامل اصلی خرابی    27
3-5-3- جلوگیری از ترک خوردگی………….. 29
3-6- روش های مواجه با خاک های واگرا……. 30
3-6-1-روش های طراحی و اجرای مناسب……… 31
3-7- ویژگی های مونتموریلونیت(بنتونیت)….. 32
3-8-فرآیند خودترمیمی…………………. 33
3-9- جمع بندی……………………….. 34
فصل چهارم- روش پژوهش
4-1-مقدمه…………………………… 37
4-2- مواد مصرفی……………………… 37
4-2-1-خاک رسی……………………….. 37
4-2-2-نانو رس مونتموریلونیت اصلاح نشده….. 38
4-3- تعیین حد خمیری و حد روانی………… 38
4-4- تعیین درصد واگرایی………………. 40
4-4-1-آزمایش کرامب…………………… 40
4-4-2-آزمایش هیدرومتری مضاعف………….. 41
4-5- آماده سازی مقاومت فشاری تک محوری….. 42
4-6-جمع بندی………………………… 44
فصل پنجم- اظهار نتایج و تفسیر داده های آزمایشگاهی
5-1- مقدمه………………………….. 46
5-2- آزمایش کرامب……………………. 47
5-3- آزمایش هیدرومتری مضاعف…………… 47
5-4- آزمایش مقاومت فشاری محصور نشده……. 48
5-5- صحت آزمایشات انجام گرفته…………. 75
5-6- تعیین درصد بهینه نانو رس مونتموریلونیت اصلاح نشده   76
فصل ششم- نتیجه گیری و پیشنهادات
6-1- نتیجه گیری……………………… 79
6-2- پیشنهادات………………………. 82
منابع……………………………… 106
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل ها
عنوان                                                                        صفحه
شکل 3-1- کانی رس……………………….. 21
شکل 3-2- (a) چهار وجهی سیلیکا، (b) ورق های سیلیکا، (c) هشت وجهی تک آلومینیوم،
(d) ورق های آلومینیوم………………….. 22
شکل3-3- ساختمان کائولینیت،ایلیت و مونتموریلونیت  23
شکل3-4- نمونه های مختلف ترک ایجاد شده در اثر از دست دادن رطوبت  26
شکل3-5- ترک های ایجاد شده در طی زمان……… 27
شکل3-6-مونتموریلونیت……………………. 32
شکل3-7-ترک ترمیم یافته………………….. 33
شکل 4-1- آزمایش دانه بندی خشک وتر………… 37
شکل 4-2- تعیین حدود اتربرگ………………. 39
شکل4-3-……………………………….. آزمایش کرامب 41
شکل4-4- آزمایش هیدرومتری مضاعف…………… 42
شکل 4-5- ساخت نمونه همگن………………… 44
شکل 5-1- تغییرات نمونه خاک با 5/2 درصد نانورس بعد از دوماه با میکروسکوپ
الکترونیSEM………………………….. 75
شکل 5-2- تغییرات نمونه خاک با 5/2 درصد نانورس بعد از یکماه با میکروسکوپ
الکترونیSEM………………………….. 75
 
شکل 5-3- وجود نانو رس مونتموریلونیت در محل ترک بعد از دو ماه در نمونه
با 5/2درصد نانو رس با میکروسکوپ الکترونیFESEM   76
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول ها
عنوان                                                                        صفحه
جدول2-1- حدود خمیری، روانی و دامنه ی خمیری خاک با درصدهای مختلف افزودنی
MMN و بنتونیت……………………….. ..11
جدول4-1-مشخصات فیزیکی و شیمیایی نانورس مونتموریلونیت اصلاح نشده  .38
جدول 4-2-مشخصات خاک رس مورد بهره گیری………. .39
جدول 5-1-تعداد آزمایش های انجام شده………. .46
جدول 5-2-نتایج آزمایش کرامب……………… .47
جدول 5-3-نتایج آزمایش هیدرومتری مضاعف…….. .47
جدول5-4-مقایسه مقاومت نهایی بدست آمده ازآزمایش تک محوری برای نمونه های خاک
با درصدهای مختلف افزودنی……………….. .48
جدول 5-5- تغییرات    در زمان براساس اندازه ماده افزودنی .49
جدول 5-6- تغییرات و E50در زمان 3 روز براساس اندازه ماده افزودنی………………………………………… .54
جدول 5-7- تغییرات و E50 در زمان 7 روز براساس اندازه ماده افزودنی………………………………………… .59
جدول 5-8- تغییرات و E50 در زمان14 روز براساس اندازه ماده افزودنی………………………………………… .64
جدول 5-9- تغییرات و E50 در زمان28 روز براساس اندازه ماده افزودنی………………………………………… .69
جدول 5-10- تغییرات و E50در زمان60 روز براساس اندازه ماده افزودنی………………………………………… .74
 
 
 
فهرست نمودارها
عنوان                                                                        صفحه
نمودار2-1- حدود خمیری ، روانی و دامنه ی خمیری با درصدهای مختلف نانو رس………………………………………. …………….11
نمودار 2-2- نتایج آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده با درصد های مختلف نانو رس………………12…………………
نمودار2-3- اندازه دبی خروجی در طول آزمایش در بنتونیت 10% و رطوبت 18%………………………………………… …………….15
نمودار2-4- مطالعه زمان رسیدن به خود ترمیمی کامل برای نمونه هایخاک طبیعی، خاک
طبیعی با 10% بنتونیت، خاک طبیعی با 20% بنتونیت،خاک طبیعی با 30% بنتونیت………………………………….. ……………16
نمودار2-5- تغییرات اندازه جریان با زمان سپری شده  ……………16
نمودار2-6- ارتباط جریان بحرانی با عمق ترک…. ……………17
نمودار2-7- ارتباط جریان بحرانی با نسبت   ……………17
نمودار3-1-تاثیر رطوبت در نشست خاک………… ……………30
نمودار4-1-منحنی دانه بندی……………….. ……………38
نمودار5-1-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه بدون افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه………………………………………………………………………………………………………….50
نمودار5-2-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه بدون افزودنی بعد از 3 روز…………..50
نمودار5-3-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 1% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه………………………………………………………………………………………………………….51
نمودار5-4- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 1% افزودنی بعد از 3 روز………….51
نمودار5-5- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5/2% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه…………………………………………………………………………………………………………52
نمودار5-6- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5/2% افزودنی بعد از 3 روز……….52
نمودار5-7-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه…………………………………………………………………………………………………………..53
نمودار5-8- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5% افزودنی بعد از 3 روز………….53
نمودار5-9-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه بدون افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه………………………………………………………………………………………………………….55
نمودار5-10-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه بدون افزودنی بعداز7 روز …………55
نمودار5-11 -تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 1% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه…………………………………………………………………………………………………………56
نمودار5-12- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 1% افزودنی بعد از 7 روز………56
نمودار5-13-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5/2% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه………………………………………………………………………………………………………..57
نمودار5-14 تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5/2% افزودنی بعد از 7 روز……57
 
نمودار5-15- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه………………………………………………………………………………………………………..58
نمودار5-16- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5% افزودنی بعد از 7 روز……..58
نمودار5-17-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه بدون افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه…………………………………………………………………………………………………………60
نمودار5-18-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه بدون افزودنی بعداز14 روز ……..60
نمودار5-19- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با1% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه………………………………………………………………………………………………………….61
نمودار5-20-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با1% افزودنی بعد از 14 روز………61
نمودار5-21-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5/2% افزودنی در مرحله اولیه بعد
از ساخت نمونه………………………………………………………………………………………………………………62
نمودار5-22- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5/2% افزودنی بعد از 14 روز….62
نمودار5-23- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه………………………………………………………………………………………………………….63
. نمودار5-24- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5% افزودنی بعد از 14 روز……63
نمودار5-25-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه بدون افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه………………………………………………………………………………………………………….65
نمودار5-26-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه بدون افزودنی بعداز28 روز ……….65
نمودار5-27- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 1% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه……………………………………………………………………………………………………………66
نمودار5-28- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 1% افزودنی بعد از 28 روز……….66
نمودار5-29- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5/2% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه…………………………………………………………………………………………………………….67
نمودار5-30- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5/2% افزودنی بعد از 28 روز…….67
نمودار5-31- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه…………………………………………………………………………………………………………….68
نمودار5-32- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5% افزودنی بعد از28 روز………68
نمودار5-33-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه بدون افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه…………………………………………………………………………………………………………..70
نمودار5-34-تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه بدون افزودنی بعداز60 روز ………..70
نمودار5-35- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 1% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه………………………………………………………………………………………………………….71
نمودار5-36- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 1% افزودنی بعد از 60 روز……..71
نمودار5-37- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5/2% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه………………………………………………………………………………………………………….72
نمودار5-38- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5/2% افزودنی بعد از 60 روز…..72
نمودار5-39- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5% افزودنی در مرحله اولیه
بعد از ساخت نمونه…………………………………………………………………………………………………………..73
نمودار5-40- تغییرات مقاومت فشاری محصور نشده برای نمونه با 5% افزودنی بعد از 60 روز………73
نمودار6-1- مقاومت نهایی بدست آمده در آزمایش تک محوری برای نمونه های با
درصدهای مختلف مواد افزودنی……………… …………..79
نمودار6-2- تغییرات  با در نظر داشتن زمان ودرصد ماده افزودنی………………………………………… …………..80
 
 
1- 1- مقدمه
خاک های رسی غالبا دارای مشکلاتی مانند نشست زیاد، مقاومت برشی پایین و دشواری تراکم می باشند. برای تامین مقاومت مناسب خاک روش های مختلفی سازی خاک، پیش بارگذاری، اختلاط و تثبیت خاک هستند. بسته به نوع پروژه و شرایط هست که در قالب روش های متنوع بهسازی قرار می گیرند. بعضی از این روش ها عبارت از متراکم ساختگاه یکی از این روش ها به عنوان روش مناسب جهت تثبیت انتخاب می گردد]1[.
تثبیت رس ها با بهره گیری از افزودنی های متداول همچون سیمان، آهک، خاکستر بادی و … همواره در مطالعات پژوهشگران مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. در کنار آن  نانو مواد که حائز ویزگی های منحصر به فردی هستند کمتر مورد توجه بوده اند. ]2[. نتایج آزمایشات پیشین نشان می دهد که افزودن درصد کمی نانو رس مونتموریلونیت به خاک رس باعث افزایش چشمگیر مقاومت آن می گردد]2[و]3[؛ (به همین دلیل ماده افزودنی مورد بهره گیری در این پژوهش نانو رس مونتموریلونیت اصلاح نشده انتخاب شده می باشد).
از طرف دیگر خاک رس دارای ویژگی مثبتی می باشد که موجب ترمیم ترک های به وجود آمده در آن می گردد. خاصیت ترمیم ترک رس به معنای بسته شدن ترک های ایجاد شده در آن می باشد ]15[و]23[و]24[. عوامل موثر بر خودترمیمی خاک رس مخصوصا خصوصیات خمیری خاک ها در شرایط مختلف تراکمی-تحکیمی و رطوبتی سبب رفتارهای خاص مربوط به خاک رس می گردد]4[.
بیشتر آزمایش های انجام شده در زمینه خودترمیمی رس ها آزمایشات نفوذپذیری بوده و محدود به ترک های ایجاد شده از انقباض و انبساط در مراکز دفن زباله]15[و]24[، یا ترک های ناشی از فرسایش درونی در سدهای خاکی بوده اند]4[و]23[. در حالیکه از این خاصیت رس ها می توان در سایر پدیده های ژئوتکنیکی که تحت یک سربار مشخص و قابل پیش بینی به وقوع می پیوندند نیز بهره گیری نمود. برای رسیدن به این مطلوب در این پژوهش با ایجاد یک ترک  به وسیله آزمایش مقاومت فشاری محصور نشده در خاک تقویت شده با نانو رس مونتموریلونیت و نگهداری از آن در جهت ترمیم شدن تا زمان های مشخصی کوشش در  مطالعه تاثیر افزایش مقاومت در طریقه این پدیده را داریم.
تعداد صفحه : 102
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه کارشناسی ارشد رشته عمران : بررسی اندر کنش سد و مخزن

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

دسته‌ها: عمران