تحسين بعض الخواص الجيوتكنيكية للتربة الرخوة باستخدام مواد نانوية

الباحث

نور مهدي طارش الشمري

المشرف

محمد عبد اللطيف النعيمي - كوثر يلي حسين السوداني

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم الهندسة المدنية / الهندسة المدنية

الشهادة

ماجستير

السنة

2020

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Soft soil;Nanomaterials;Geotechnical properties;Soil improvement

الترب المتواجدة في اماكن مختلفة ربما تكون لها القابلية على اسناد المنشأت التي تقام عليها او ربما تحتاج الى عمل تعديلات لتحسين خواص التربة. العديد من التقنيات متوفرة لتحسين قابلية التربة ، احد هذه التقنيات التي تستخدم لزيادة قابلية مقاومة التربة تتمثل تحسين التربة بالمواد النانوية. تبحث هذه الدراسة تأثير المواد المايكروية والمواد النانوية على الخصائص الجيو تقنية للترب الضعيفة. ففي هذه الدراسة تم استخدام اربعة مواد تمثلت بالرماد المتطاير، غبار السليكا ، الرماد المتطايرالنانوي، وغبار السليكا النانوي حيث تم استخدام هذه المواد بنسب مختلفة CM 2٠١ ١,5( 90)5 لكل Bale تم جلب غبار السيليكا من الأفران الكهربائية أثناء تصنيع سبائك الحديد والسيليكون في حين تم الحصول على الرماد المتطاير من محطة الدورة الحرارية لتوليد الطاقة. تم تحضير المواد النانوية في المختبر عن طريق تحويل المواد المضافة الاصلية (الرماد المتطاير وغبار السليكا) إلى الشكل النانوي طريقة الكرة الساحقة وتم عمل التحليل الحبيبي للجزيئات استنادا الى مبدأ تشتت الضوء الديناميكي . فيما يخص التربة فقد تم الحصول على عينات مشوشة من منطقة الرستمية جنوب مدينة بغداد على اعماق تتراوح بين ١,5 و ١,6 م. تم el yal العديد من الفحوص المختبرية على نماذج من التربة الاصلية والمعالجة بنسب مختلفة من المواد المحسنة وتم معالجة التربة وفحصها بعدة ايام )68 oY GV (VA 5 ١5 0 يوماً حيث تم استخراج الخصائص الفيزيائية والهندسية وبيان مدى التأثير والتحسن في الخصائص. بعد تحديد النسبة المثلى للاضافة تم تصنيع موديل مختبري ابعادها PO سم “اه "سم YO, سم لدراسة قابلية التحمل حيث تم اجراء فحص التحميل على اساس مربع بعرض 5 سم موضوع على سطح التربة. اظهرت نتائج الاختبار أن مركبات المواد المايكروية والمواد النانوية قد حسنت القوة وقللت التشوه وانتجت هيكل قوي التربة الرخوة. بينت نتائج الفحص انه عند اضافة المواد المايكروية الى التربة فان حد السيولة و زيادة حد اللدونة يتناقصان ويؤدي الى نقصان مؤشر اللدونة بينما اضافة المواد النانوية الى التربة ادت الى زيادة حد السيولة ونقصان حد اللدونة وزيادة مؤشر اللدونة . اضافة al gall المايكروية (الرماد المتطاير وغبار السليكا) يؤدي الى نقصان الكثافة الوزنية الجافة العظمىء وان هذا النقصان يتناقص بزيادة نسبة المواد المضافة وزيادة محتوى الرطوبة الامثل بينما ان اضافة المواد النانوية ( الرماد المتطايرالنانوي؛ وغبار السليكا النانوي) يؤدي الى زيادة الكثافة الوزنية الجافة العظمى ونقصان محتوى الرطوبة الامثل لكن عند زيادة عن النسبة (Tall الكثافة الوزنية الجافة العظمى تقل و محتوى الرطوبة يزداد . كذلك ان نتائج الفحص بينت وجود المواد المايكروية والمواد النانوية تاثيراً كبيراً على مقاومة القص ومعاملات الانضمام . حيث ان مقاومة القص غير المبزول للتربة تزداد عند زيادة نسبة al gall العادية من 97٠,5 الى 95 وكذلك عند زيادة نسبة المواد النانوية من HM AM 97٠,5 لكن عند زيادة المواد النانوية الى نسبة 5 فأن مقاومة القص غير المبزول تقل بسبب نقصان وزن التربة . ان نسبة محتوى المضافات و فترة المعالجة لهما تاثيراً واضحاً على مقاومة القص غير المبزول للتربة. ان التربة المحتوية على جزيئات ناعمة لها مساحة سطحية عالية مما يعني زيادة المساحة بين جزيئات التربة والمواد النانوية بالنتيجة فان لها Lad عالية لمقاومة الانضغاط غير المحصور . ان انواع الفشل في التربة غير المعالجة على الاغلب تكون ذات مستويات قص عمودي للنماذج بينما مع زيادة محتوى ol gall المضافة يتحول شكل الفشل الى انتفاخ لدن مع شبكة من الشقوق الرفيعة بدون مستويات قص مرئية عند الفشل. ان نماذج التربة غير المعالجة يبدو تصرفها هش وتفشل عند انفعال محوري صغير جدا بينما النماذج المعالجة بالمواد المضافة تفشل بانفعال محوري كبير نسبيا ومعاملات القص التي يحصل عليها من فحص القص المباشر تبين ان اضافة المواد النانوية والمواد المايكروية في التربة تؤدي الى زيادة زاوية الاحتكاك ومعامل التماسك للتربة . ان الزمن المطلوب لحصول الانضمام الابتدائي يقل ومقاومة التربة للانضغاط يزداد. ان قابلية التحمل للتربة المستخدمة تزداد وان معدل الزيادة يكون ( 519150753539177 )0 للتربة الطينية مع الرماد المتطاير وغبار السليكا والنانو للرماد المتطاير والنانو لغبار السليكا على التوالي.

Soils found at various locations may be able to support the applied load of proposed structures kept on it or may need to make an adjustment to improve the properties of the soil. Several techniques are available for improving soil workability; one of these techniques used to increase soil strength capability is represented by the use of nanomaterial soil improvement. The effect of conventional material and nanomaterials on the geotechnical properties of the clay soil is investigated in this work. In this study, four materials were used, silica fume, fly ash, nano fly ash and nano silica fume with four percentages (0.5, 1, 3, 5) % for each material. silica fume brought from electric furnaces during the manufacturing of ferrosilicon alloys and silicon and fly ash bought from Al-Doura thermal power station while nanomaterials are prepared in laboratory by transforming the ordinary additives (fly-ash, and silica fume) to the nano form by using ball mill method. The Particle Size Analyzer works on the principle of Dynamic Light Scattering (DLS). Disturbed samples were obtained from Al-Rustumia Region in south of Baghdad city from borrow pits at depths of between 0.5 and 1.5 m. Many laboratory tests were performed on samples of the original soil and treated with different proportions of the improved materials, and the soil was treated and examined with different periods of (0, 1, 3, 7, 14 and 28) days, Where the physical and engineering properties, extent of influence and improvement in properties are obtained. After determining the optimal ratio of addition, a physical model was conducted to study the effect of additives material on bearing capacity, a square footing with a width of 6 cm placed on the soil surface. Test results showed that the micro material compounds and nanomaterials improved the strength, reduced deformation, and produced the soft soil strong structure. It was found that, when adding micro material to the soil lead to decrease liquid limit and increase plastic limit so that the plastic index decrease, while when added nanomaterial to the soil lead to increase liquid limit and decrease plastic limit and increase plastic index. The additive of micro material (silica fume, fly ash) leads to decrease the maximum dry unit weight and this decrement decreases with increasing the percentage of it and increasing in the optimum moisture content while the addictive of nanomaterial (nano silica fume, nano fly ash) leads to increase the maximum dry unit weight and decreasing in the optimum moisture content but when excess optimum percentage, the maximum dry unit weight decrease and increasing in the optimum moisture content. Also the test results show that the presence of micro material and nanomaterial greatly influenced on the shear strength and consolidation parameters. The undrained shear strength of the soil increases when micro material percent increased from 0.5% to 5% also when increase nanomaterial percent from 0.5% to3%, but when nanomaterial increased to the percentage of 5%, the undrained shear strength is decreased due to decrease the soil unit weight. The proportion of addictive content and the curing time has a significant influence on the undrained shear strength of the soil. The soil contains more fine particles with a high surface area, which increases the area between soil particles and nanomaterial, resulting in a higher unconfined compressive strength value. Types of failure are as almost vertical shear planes for natural soil specimens while with an increase in additive material content the failure pattern is transformed to plastic bulging with networks of tiny cracks with no visible shear plane at failure. Untreated soil specimens show brittle behavior and fail at a very small axial strain, whereas treated specimens with additive materials fail at a relatively larger axial strain. parameters of the shear strength obtained from direct shear test showed that the additive of nanomaterial and micro material in soil leads to increase the friction angle and cohesion of soil. The time needed to occurring a primary consolidation is reduced and the soil resistance to compress is increased. The bearing capacity of soil used increases and the average increases are (59, 206,359 and 382) % for clay soil with fly ash, silica fume, nano fly ash, and nano silica fume, respectively.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب