SUPERVISOR
محمود صلحی (استاد مشاور) محمدرضا مصدقی (استاد مشاور) عباس همت (استاد راهنما)
STUDENT
Elnaz Ghajar
الناز قاجار
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Effect of Salinity and Micro-structure on Soil Load Support Capacity and Shear Strength at Different Moisture Contents
Soil compaction may reduce the porosity, pore size and pore continuity of the soil and thus reduces air permeability, infiltration rate of water into the soil. Soil compaction also increases bulk density, mechanical strength and degradation of soil structure and thus leading to reduced crop yield and increased soil erosion and power requirements for tillage. One of the most important parameter in evaluating soil load capacity is pre-compression stress (? pc ) which is often used as a criterion for soil susceptibility to compaction.The ? pc is also used as soil compressive strength which is the single point that divides the compaction curve into two parts. When soil is subjected to stresses smaller than the ? pc , it deforms and recovers elastically. However at stresses greater than the ? pc , the soil deformation is irreversible. By limiting the mechanical stresses exerted on the soil below the ? pc , the risk of adverse changes in soil structure is prevented. One of major problems of agriculture in Iran is salt affected lands. Salinity problems are due to high water evaporation from the soil, low rainfall, topography and poor quality of irrigation water. These factors have caused many salty lands. Despite the large areas covered by saline soils in central Iran, there is little information on the soil sensitivity to compaction at different salinity levels and water contents. Therefore, the objectives of this research were (1) to study the effect of salinity and microstructure on compressibility and shear strength of soil under different soil water contents and (2) to determine the relationship between these two soil strength values. In this research, silty clay soils with EC valuess of 4, 9 and 13 (dS/m) were obtained from Rudasht region in Isfahan. The soil compressive properties were evaluated using plate sinkage test (PST) and confined compression test (CCT). Stress-sinkage and stress-strain curves were drawn for the PST and CCT, respectively. Soil shear strength parameters (cohesion, c and internal friction angle, ?) were measured by the direct shear box test. The effects of water contents (0.7PL, 0.9PL and 1.1PL; PL: platic limit), salinity levels (4, 9 and 13 dS/m) and two soil microstructures (remoulded and undisturbed) on pre-compression stress and shear strength were studied using a factorial experiment in a randomized complete design with three replications. Results showed that in PST, the maximum and minimum values of ? pc were obtained with Casagrande method and maximum curvature methods, respectively. In CCT, the maximum values of ? pc were obtained with Casagrande method and the minimum values of ? pc were obtained with intersection of virgin compression line (VCL) and x-axis. By increasing salinity level, and decreasing soil water content, and changing soil structure from remoulded to undisturbed the ? pc increased in both PST and CCT. However, increasing salinity level and changing soil structure from remoulded to undisturbed, led to a decrease in compression index (C c ). With increasing soil salinity, soil cohecion and internal friction angle reduced, but the changes in soil structure from remoulded to undisturbed, increased these parameters. Internal friction angle increased with increasing soil water content. Increasing soil salinity led to a decrease in estimated soil shear strength at its pre-compression stress point.
دانستن ویژگیهای مکانیکی خاک در تعیین حدود تنش مجاز برای جلوگیری از تراکم، حائز اهمیت میباشد. یکی از مهمترین پارامترها، تنش پیشتراکمی ( pc ?) میباشد که اغلب به عنوان معیاری برای تعیین درجه تراکمپذیری خاک استفاده میشود. تنش پیشتراکمی به تنشی گفته میشود که در مقادیر تنشهای کاربردی کمتر از آن تغییرشکل خاک کوچک، کشسان و برگشتپذیر و در مقادیر بزرگتر از آن تغییرشکل خاک خمیری و ماندگار میباشد. هدف اصلی از ارزیابی pc ? یک خاک، تعیین ظرفیت باربری خاک در برابر تنشهای وارد بر آن بدون آنکه تغییرشکل قابل ملاحظهای در آن رخ دهد، میباشد. هنگامی که تنش وارد شده به خاک بیشتر از تنش پیشتراکمی شود، حساسیت خاک به تراکم را با شاخص فشردگی (C c ) بیان میکنند. تخمین تنش پیشتراکمی و شاخص فشردگی خاک میتواند در جلوگیری از تراکم خاک مفید باشد. عوامل متعددی از جمله شوری میتواند بر تراکم خاک تأثیر بگذارد. یکی از مهمترین مشکلات کشاورزی در ایران، شوری اراضی است. با وجود سطح وسیع خاکهای شور در ایران اطلاع در خصوص حساسیت به تراکم در درجات شوری متفاوت و رطوبتهای مختلف بسیار کم است. بنابراین هدف از این پژوهش، بررسی اثر شوری و ریزساختار خاک بر فشردگی پذیری و مقاومت برشی خاک تحت شرایط مختلف رطوبت خاک و یافتن ارتباط بین این دو مقدار میباشد. در این پژوهش، از خاک هایی با شوری 4، 9 و dS/m 13 با بافت رسیسیلتی از منطقه رودشت اصفهان استفاده شد. برای استخراج ویژگیهای فشردگی خاک از منحنیهای لگاریتم تنش-نشست در آزمایش PST و لگاریتم تنش-کرنش در آزمایش CCT و از روشهای کاساگراند، بیشینه انحنا و تقاطع خط فشردگی بکر با محور x استفاده شد. پارامترهای مقاومت برشی خاک (چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی) توسط آزمایش برش مستقیم تعیین شدند. اثر سه سطح رطوبتی (PL7/0، PL9/0 و PL1/1)، سه سطح شوری و دو ریزساختار (بازسازی شده و دستنخورده) در سه تکرار بر مقاومت تراکمی و مقاومت برشی خاک با آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی بررسی گردید. نتایج نشان داد در تمام آزمایشهای نشست صفحهای، تنش پیشتراکمی حاصل از روشهای کاساگراند و انحنای بیشینه به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار را داشت. در آزمایشهای فشردگی محصور، تنش پیشتراکمی به روش کاساگراند دارای بیشترین مقدار و روش تقاطع خط فشردگی بکر با محور x دارای کمترین مقدار بود. افزایش شوری، کاهش رطوبت و تغییر ساختار خاک از بازسازیشده به دستنخورده موجب افزایش pc ? در هر دو آزمایش PST و CCT شد. افزایش شوری و تغییر ساختار خاک از بازسازیشده به دستنخورده حساسیت به تراکم را کاهش داد. افزایش شوری در خاک موجب کاهش چسبندگی و کاهش اصطکاک داخلی گردید ولی تغییر ساختار خاک از بازسازیشده به دستنخورده موجب افزایش این دو پارامتر گردید. زاویه اصطکاک داخلی با افزایش رطوبت افزایش یافت. مقاومت برشی خاک برآوردشده در نقطه تنش پیشتراکمی آن، با افزایش شوری خاک کاهش یافت. واژههای کلیدی : تنش پیشتراکمی، مقاومت برشی، شاخص فشردگی، خاک شور، خاک با ساختار دستنخورده