تأثير دوغاب زيستي بر روي رفتار مكانيكي درزه شبه سنگي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي معدن

كارشناسي ارشد

تكنيك استفاده از دوغاب‌ها در درزه‌هاي سنگي راه حلي مناسب در راستاي بهبود پارامترهاي فيزيكي و مكانيكي محيطي بوده كه امكان دسترسي مستقيم به آن هزينه‌بر و دشوار بوده است. دوغاب‌هاي سيماني و شيميايي متداول‌ترين نوع آن‌ها در عمليات تزريق هستند، درحالي‌كه اخيراً استفاده از دوغاب زيستي با استفاده از روش جديد رسوب كلسيت ميكروبي القاشده MICP توسعه‌يافته است، كه يك تكنيك سازگار با محيط‌زيست است و در برخي از پروژه‌هاي بهسازي زمين مورد استفاده قرارگرفته است. بااين‌وجود، مطالعاتي اندكي در استفاده از اين روش در درزه‌هاي سنگي انجام شده است. در اين مطالعه به بررسي تأثير دوغاب زيستي MICP برروي ويژگي‌هاي مكانيكي درزه‌هاي شبه سنگي داراي زبري هاي مختلف توسط آزمايش برش مستقيم پرداخته شد. در جهت تجزيه‌وتحليل پارامترهاي مؤثر بر روي مقاومت برشي نمونه‌هاي تزريق شده زيستي، علاوه بر زبري درزه، پارامترهاي دوره تزريق و غلظت صمغ مورد بررسي قرار گرفتند. از ميان روش‌هاي تزريق مختلف، كارآمدترين روش تزريق يعني تزريق مرحله‌اي با غلظت‌هاي مختلف صمغ به‌عنوان ماده پركننده آهسته رهش مورد استفاده قرار گرفت. در اين آزمايش علاوه‌بر مطالعه غلظت‌هاي مختلف صمغ 10، 20 و 30 ميلي‌گرم بر ميلي‌ليتر، درزه‌ها با 3 زبري مختلف و دوره‌هاي تزريق 5 و 7 و 9 روز مورد مطالعه قرار گرفت. تأثير برهمكنش و سطوح مختلف بين پارامترها با استفاده از روش آزمايشي طرح تاگوچي مورد بررسي قرار گرفت. تمامي تزريق‌ها در نرخ تزريق 35/0 ميلي‌ليتر بر دقيقه، حجم تزريق كلي 63 ميلي‌ليتر از هر محلول باكتريايي و محلول سمنتاسيون، در دماي تزريق 30 درجه سانتيگراد و با مقادير ويسكوزيته مشخص براي هر محلول صورت گرفته است. مقاومت برشي 27 نمونه آزمايش تزريق شده، از طريق آزمايش برش مستقيم بار ثابت مورد سنجش قرار گرفت. نمونه‌هاي تزريق شده در مقايسه با نمونه‌هاي درزه سنگ طبيعي حداكثر بهبود 78/19 برابري و حداقل 71/ 9 در سختي برشي را تجربه كرده‌اند و همچنين ميزان بهبودي كه در سختي نرمال مشاهده شد حداكثر 83/3 برابر و حداقل 29/1 برابر مقدار اوليه بوده است. اين دوغاب موجب بهبود حداكثري 68/1 برابري و حداقلي 08/1 برابري در مقاومت برشي بيشينه شد. بيشترين ميزان تأثير اين دوغاب در پارامتر چسبندگي در مقاومت بيشينه ديده شد، به صورتي كه با اهميت‌ترين پارامتر در اين واكنش بر اساس آناليز ميانگين و واريانس، پارامتر غلظت صمغ با درصد مشاركت 7/33 درصد و سپس پارامتر زبري درزه با درصد مشاركت 93/45 درصد بوده است. افزايش مقادير صمغ و دوره تزريق نتايج بهتري را حاصل كرده و بهترين نتيجه در زبري متوسط با كوچك‌ترين دهانه بازشدگي هيدروليكي مشاهده شد. در نهايت رسوب شكل‌گرفته توسط ميكروسكوپ الكترون روبشي تصويربرداري شده و ساختار متشكل از صمغ و رسوب كلسيم كربنات مشاهده شد.

223540

مكانيك سنگ

مهندسي معدن

دانشگاه صنعتي اصفهان