Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Ahmadi ameleh,Hamid Hashemalhosseini,Alireza Baghbanan
علي احمدي عامله (استاد مشاور) حميد هاشم الحسيني (استاد راهنما) عليرضا باغبانان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Issa Aghayari
عيسي آقاياري

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
The use of microbiologically induced calcite cementation for ground improvement presents a new and innovative ground improvement technique for geotechnical engineers. This method may have provide a very effective way for improvementation of soils and prevent liquefaction-induced damage. This technique uses non-pathogenic micro-organisms which are found naturally in a soil structure and could make a cementation base for sand particles. This method does not have some harmful environmental impacts which may occur when conventional ground improwment techniques such cement grouing or chemical grouting are used. This study presents the results of an experimental research that was conducted to investigate the effect of microbiological properties induced calcite cementation in sands. In order to determine the optimum conditions for calcite precipitation at laboratory when a soil microorganism called Sporosarcina Pasteurii (PTCC-1645) is injected into a soil structure, firstly, an systematic laboratory experiments was conducted in liquid phase using some experiment design methods. In this study the values of urea, calcium cloride concentration, pH, temperature and percent of bacteria was considered as experiment variables and the results was statistically analysed to find the optimum conditions. It was shown that the best reaction of bacteria is presented when 0.5 mol of urea and calcium cloride concentration and 9% of bacteria are mixed at 7-9 value of pH in 25 degree temperature. Under optimum condition, Bio-treatment of the sand was performed using Sporosarcina Pasteurii (PTCC-1645). A uniform graded sand was selected as a soil type for this study. Soil samples was compacted in cylindrically shaped pvc columns with 5 cm diameter and 11 cm height to achieved a density of 1.60 gr/cm 3 and the grouting procedure was initialized. Then the bacterial suspension was injected and after 24 hours, cementation solution at constant pressure was added. The treatment procedure was repeated three to four times for five houres to achive a maximum precipitation of calcite. After cementation, the specimens were dried at 70? in a oven. In order to investigate the grouting effects on the soil, the treated specimens were subjected to different mechanical tests such as unconfined compression test on dry samples, permeability test on wet samples,determination of compression pulse velocity for dry samples and unconsolidated-undrained triaxial compression tests after 3, 7, 14 and 28 days. The maximum uniaxial compressive strength was 680KPa at the 28 days and the cohesive and friction angle was determined 110KPa and 41 degree respectivelly. The calculated permeability was also decreased almost one order compared with a not treated sand.
چکيده استفاده از روش‌هاي بهسازي بيولوژيکي براي توليد سيمان کلسيتي، روشي نوين را جهت بهسازي زمين براي مهندسين ژئوتکنيک فراهم آورده است. اين روش مي‌تواند باعث ايجاد انقلابي در روش‌هاي بهسازي زمين براي جلوگيري از خرابي‌هاي ناشي از رواني شدگي خاک گردد. در اين روش‌ها از ميکروارگانيسم هاي غير بيماري زايي که به طور طبيعي در محيط خاکي يافت مي‌شوند، استفاده مي‌شود تا موجب سيماني شدن ذرات خاک، به خصوص در محل تماس آن‌ها با يکديگر شده و باعث افزايش مقاومت آن گردد. پتانسيل قابل توجهي در اين روش‌ها براي کاهش نگراني‌هاي زيست محيطي موجود در ساير روش‌هاي بهسازي وجود دارد و در آينده‌اي نه چندان دور، اين روش‌ها شايد بتوانند جاي روش‌هاي سنتي را بگيرند. در اين تحقيق، نتايج حاصل از يک مطالعه آزمايشگاهي جهت بررسي فاکتورهاي مهمي که سيماني شدگي بيولوژيکي را تحت تأثير قرار مي‌دهند، ارائه شده است. به منظور تعيين شرايط بهينه براي رسوب کربنات کلسيم، ابتدا آزمايش‌هايي با استفاده از روش‌هاي طراحي آزمايش، در فاز محلولي انجام گرفت. در اين آزمايش‌ها عوامل pH، دما، غلظت اوره و کلريد کلسيم در محلول واکنشگر و درصد حجمي باکتري‌هاي اضافه شده به عنوان متغيرهاي آزمايش در نظر گرفته شد. نتايج حاصل از آزمايش‌ها با استفاده از نرم افزارهاي تخصصي آماري مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت و شرايط بهينه براي رسوب سيمان کلسيتي به ترتيب دماي 25 درجه سلسيوس، pH محدوده 7 تا 9، غلظت 5/0 مو لار محلول اوره و کلريد کلسيم و درصد حجمي باکتري‌هاي افزوده شده برابر با 9% به دست آمد. بهسازي بيولوژيکي خاک تحت شرايط بهينه ، با استفاده از باکتري‌هاي مصرف کننده اوره به نام Sporosarcina Pasteurii انجام گرفت. خاک مورد استفاده در اين تحقيق نوعي ماسه بادي غير چسبنده با دانه بندي يکنواخت مي‌باشد. جهت انجام آزمايش تزريق، خاک مورد نظر داخل قالب‌هايي از جنس pvc به صورت خشک تا چگالي ماکزيمم برابر با gr/cm 3 6/1 متراکم شد و سپس سوسپانسيون حاوي باکتري به نمونه‌ها تزريق گرديد. به منظور تثبيت باکتري‌ها در داخل ستون‌ها و جلوگيري از شسته شدن آن‌ها طي فرايند بهسازي، تزريق محلول واکنشگر پس از مدت زمان 24 ساعت شروع گرديد و تزريق نمونه‌ها تحت فشار ثابت و به صورت پيوسته به مدت 5 ساعت انجام شد. پس از اتمام مراحل تزريق، نمونه‌ها به مدت 24 ساعت در داخل اون در دماي 70 درجه سلسيوس خشک شدند تا به گيرش اوليه خود رسيده و بتوان سالم از قالب خارج کرد. جهت بررسي ميزان افزايش مقاومت و کاهش نفوذپذيري در نمونه‌هاي بهسازي شده، آزمايش هاي مقاومت فشاري تک محوره و سه محوره، آزمايش سرعت موج ضربه‌اي و آزمايش نفوذپذيري در زمان هاي عمل آوري 3 روز، 7روز، 14 روز و 28 روز انجام شدند. بيشترين مقدار مقاومت فشاري تک محوره برابر با 650 کيلو پاسکال و مقادير چسبندگي و زاويه اصطکاک داخلي به ترتيب برابر با 100 کيلو پاسکال و 41 درجه به دست آمد. نفوذپذيري نمونه‌ها نيز 10 مرتبه کاهش پيدا کرد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی