ارزیابی پتانسیل تورم خاک‌های ریزدانه بزرگراه شمالی تبریز بر اساس حد انقباض

نویسندگان

1 گروه زمین‌شناسی، دانشگاه تبریز، تبریز

2 گروه خاک و پی، دانشکده عمران، دانشگاه تبریز، تبریز

چکیده

انقباض و تورم دو روی یک سکه بوده و هر خاکی که علائمی از انقباض و ترک­خوردگی در موقع خشک شدن از خود نشان ­دهد، قابلیت تورم در اثر جذب رطوبت را نیز دارد. پدیده تورم پدیده­ای برگشت­پذیر است. مسیر اتوبان شمالی تبریز عموماً متشکل از خاک­های ریزدانه­ بوده و اکثراً از خاک­های رسی و مارنی تشکیل شده است. با وجود عمر نسبتاً کم این اتوبان، در قسمت­های مختلفی از این مسیر تأثیر پدیده­های مختلف زمین­شناسی موجب بروز ترک­ها و شکستگی­های طولی و عرضی، اعوجاج در سطح روسازی اتوبان شده که یکی از این پدیده­های مخرب تورم و انقباض خاک­های ریزدانه است. در این تحقیق بعد از بررسی­های محلی، نمونه­برداری شده و با تعیین حد انقباض به کمک روش­های مستیقم و غیرمستقیم، پتانسیل تورم خاک­های ریزدانه محدوده این بزرگراه بررسی شده است.
بر روی نمونه‌های أخذ شده آزمایش­های دانه­بندی، هیدرومتری، تعیین حد روانی، حد خمیری و حد انقباض و درصد تورم انجام گرفته است. بر اساس طبقه­بندی یونیفاید همه نمونه‌ها در گروه CL قرار دارند. حد انقباض نمونه‌ها بین 12 تا 18 درصد و نشانه خمیری بین 10 تا 23 درصد، درصد تورم آزاد نمونه‌ها با استفاده دستگاه تحکیم یک بعدی (ادومتر) بین 3 تا 10 درصد تعیین شده است. هم­چنین حد انقباض نمونه‌ها بر اساس حد روانی و شاخص خمیری به روش ترسیمی کاساگرانده برآورد شده و مشاهده گردیده که با مقادیر ارزیابی درصد تورم با آزمایشات، انطباق خوبی دارد. عدد فعالیت نمونه‌ها کمتر از 1 و مقدار مواد رسی 24 تا 34 درصد تعیین شده است. هم­چنین پتانسیل تورم نمونه‌ها با سایر روابط تجربی و طبقه­بندی‌های موجود بر اساس حد انقباض و نشانه خمیری و عدد فعالیت تعیین شده و مشاهده گردید که پتانسیل تورم این خاک­ها کم تا متوسط است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Expansive Potential of Fine Grained Soils of Tabriz Northern Highway Based on Shrinkage Limit

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Asghari-Kaljahi 1
  • Mahin Salimi 1
  • Masoud Hajialilue-Bonab 2
1 University of Tabriz
2 Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Iran
چکیده [English]

Shrinkage and swelling has been opposed and any soils that drying shows mark of shrinkage and cracking; is ability of swell when absorbs water. Soil swelling is reversible phenomenon. That’s mean shrinks the soil after decreasing moisture; so it is natural checked the phenomenon shrinkage, also.
Tabriz Northern Highway route is located on fine-grain soils that have been creation of clay and marl soils. This highway has a very young age but effect of geological phenomena on the various pieces of this route has caused creation longitudinal and transverse fractures and cracks, that one of the destructive phenomena is swell and shrinkage of the fine-grain soils. In this research, after local investigation, sampling has been done and by determining the shrinkage limit with using indirect and direct methods, the swelling potential of fine-grained soils of this highway has been investigated. On the samples has conducted tests of particle-size analysis, determination of limits Atterberg, and free swell. All specimens were classified as CL according to the USCS classification. Activity of samples is less than 1 and clay content is between 24 and 34 percent. Shrinkage limit between 12 to 18 percent, plasticity index between 10 to 23 percent, and free swell with use consolidation device (Oedometer) between 3 to 10 percent has been determined. Also, shrinkage limit of samples has been determined by drawing Casagrande curve based on plasticity index and liquid limit and this result was obtained that is a good accordance between free swell and tests. At last swelling potential of samples has been determined based on empirical relationships and swelling potential of soils is between low to medium.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil shrinkage
  • Soil swelling
  • Experimental relations
  • Tabriz

حاجی­علیلوی بناب، م.، بهروز سرند، ف. و چشم دوست، م (1388) اثر تورم خاک بستر بر کانال­های انتقال آب دشت تبریز و ارائه راهکار اصلاحی، انجمن زمین­شناسی مهندسی ایران، شماره 1 و 2.

رحیمی، ح (1371) مکانیک خاک، انتشارات قائم.

سلیمی، م. و اصغری­کلجاهی، ا (1396) مشکلات ژئوتکنیکی اتوبان پاسداران تبریز و بهسازی بستر باند شمالی در محدوده ایده­لو، دهمین همایش ملی زمین­شناسی دانشگاه پیام­نور- تبریز، 6-7 اردیبهشت.

سلیمی، م.، اصغری­کلجاهی، ا. و حاجی­علیلوی بناب، م (1395) ارزیابی پتانسیل تورم خاک­های بزرگراه شمالی تبریز بر اساس خواص خمیری، سی و پنحمین گردهمایی ملی علوم زمین، سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 1 تا 3 اسفند ماه.

عسکری، ف. و فاخر، ع (1372) تورم و واگرایی خاک­ها از دید مهندس ژئوتکنیک، چاپ اول، انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه تهران.

قاضی­نور، ا. (1352) مکانیک خاک­های قابل تورم، انتشارات مهندسان مشاور سانو.

Basma, A. A., Al-Homoud, A. S., Malkawi, A. I. H. and Al-Bashabsheh, M. A (1996) Swelling-shrinkage behavior of natural expansive clays, Applied Clay Science, 11: 211-227.

Bhavsar, S. N. and Patel, A. J (2014) Analysis of Swelling & Shrinkage Properties of Expansive Soil using Brick Dust as a Stabilizer, 4 (12): 303-308.

Bowles, J. E (1988) Foundation Analysis and Design, MC Graw-hill Book Company.

Casagrande, A (1948) Classification and identification of soils Trans, ASCE, 113: 783-810.

Chen, F. H (1975) Foundation on Expansive Soils, Elsevier scientific publishing company.

Christodoulias J (2015) Engineering Properties and Shrinkage Limit of Swelling Soils in Greece, Journal of Earth Science & Climatic Change, 6(5), DOI: 10.4172/2157-7617.1000279.

Dakshanamurthy, V. and Raman, V (1973) A simple method of identifying an expansive soil Soils and Foundations, 1: 97-104.

Das, B (1987) Advanced soil mechanics, MC Graw- Hill Book Company.

Day, R. W (1994) Swell-shrink behavior of compacted clay, Journal of geotechnical engineering, 120: 618- 623.

Firoozi, A. A., Firoozi, A. A. and Baghini M. S (2017) A Review of Physical and Chemical Clayey.

Gromko, G. J (1974) Review of Expansive Soils, Journal of the Geotechnical Engineering, ASCE, 100: 667-687.

Holtz, W. G. and Gibbs, J (1965) Engineering Properties of Expansive Clays, ASCE Transaction Paper, 121.

Johnson, L. D (1980) Field test sections on expansive soil, 4th Int. Conf. on Expansive Soils, ASCE, New York, 1: 262-283.

Kantey, B. A. and Brink, B. A (1952) Laboratory criteria for the recognition of expansive soils, NBRI Bulletin, 9.

Mitchell, J. K (1993) Fundamentals of soil behavior, John Wiley, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore.

Neilson, J. L., Olds, R. J., Peck, W. A. and Seddon, K. D (1992) Engineering geology of Melbourne, Taylor & Francis.

Nelson, J. D. and Miller R. D (1992) Expansive soils: problems and practice in foundation and pavement engineering, John Wiley and Sons, New York.

Nelson, J. D., Chao, K. C., Overton, D. D. and Nelson, E. J (2015) Foundation engineering for expansive soils, John Wiley & Sons.

O’Neill, M. W. and Poormoayed, M (1980) Methodology for foundations on expansive clays, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 106.

Peck, R. B., Hanson W. E. and Thornburn T. H (1974) Foundation Engineering, (2nd ed.), New York: John Wiley and Son.

Petry, T. M. and Aemstrong J. C (1980) Relationships and Variations of properties of clay, proceeding of the 4th international conference on expansive soils, Denver, 16- 18.

Ranganathan, B. V. and Satyanarayana, B (1965) A rational method of predicting swelling potential for compacted expansive clays, proceedings of the 6th international conference on soil mechanics and foundation engineering, London, 1: 92-96.

Reynolds, P. W (2013) Engineering correlations for the characteration of reactive soil behavior for use in road design.

Schultz, E. and Muhs, H (1967) Bodenuntersuchungen fur Ingenieurbauten. Springer Verlag, Berlin. Heidelberg. New York.

Seed, H. B., Woodward, R. J., Lundgren, R (1965) Prediction of Swelling Potential for Compacted Clays, Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division, 88(3): 53–87.

Skempton, A. W (1953) The Colloidal ‘Activity’ of Clays, Proceedings of the 3rd International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Switzerland, 1: 57–61.

Subba Rao, K. S., Tripathy, S. and Fredlund, D. G (2002) Water content- void ratio swell- shrink paths of compacted expansive soils, Canadian geotechnical journal, 39(4): 938-959.

US Bureau of Reclamation (USBR) (1988) Earth Manual (3rd ed.), Denver, CO: US Department of the Interior, Water Resources Technical Publication.

Van Der Merwe, D. H (1964) The prediction of heave from the plasticity index and percentage clay fraction of soils, Civil Engineer in South Africa, 6: 103–106.

Williams, A. A. B (1957) Discussion on the prediction of total heave from the double oedometer test, Symposium on Expansive Clays, South Africa institution of Civil Engineers, 57.

Zou, J (2015) Assessment of the reactivity of expansive soil in Melbourne metropolitan area, Thesis of Master of Engineering, RMIT University.