با تلاش محققان دانشگاه امیرکبیر؛

دستگاه مطالعه رفتار پی‌های عمیق در خاک‎های آلوده به مواد نفتی ساخته شد

محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به ساخت دستگاه مطالعه پی های عمیق در خاک های آلوده به مواد نفتی شدند.

کد خبر: ۷۱۰۶۳۶

شنبه - ۲۴ شهريور ۱۳۹۷ / September 15, 2018

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، امیرحسین محمدی، دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست و مجری طرح «بررسی آزمایشگاهی ظرفیت باربری محوری شمع ها در خاک ماسه ای آلوده به مواد نفتی» گفت: یکی از کاربردهای شمع در صنعت ساختمان به عنوان پی عمیق، انتقال نیروهای سازه ها به لایه های مقاوم تر خاک است. اگرچه شمع ها به گونه ای طراحی می شوند که انواع نیروها اعم از نیروهای محوری، جانبی و لنگر خمشی را تحمل کنند؛ با این حال معمولاً ظرفیت باربری محوری شمع به عنوان عامل اصلی طراحی این المان های سازه ای مدنظر قرار می گیرد.

وی با بیان اینکه رفتار شمع ها در خاک وابسته به ویژگی های خاک اطراف شمع و ویژگی های شمع است، افزود: با توجه به این که نیروهای سازه از طریق سطح مشترک شمع و خاک به خاک منتقل می شود، هرگونه تغییر در ویژگی های خاک های اطراف شمع، منجر به تغییر ظرفیت باربری شمع خواهد شد.

وی بیان کرد: مطالعات پیشین نشان داده اند که حضور آلاینده های نفتی در خاک، سبب کاهش قابل توجه نیروهای قابل تحمل توسط خاک می شود که این تغییرات قطعاً بر ظرفیت باربری شمع در تماس با خاک آلوده، تاثیر گذار خواهد بود.

محمدی ادامه داد: با توجه به عدم وجود تحقیقات آزمایشگاهی در مورد تغییرات ظرفیت باربری محوری شمع ها در خاک های آلوده به مواد نفتی، در این تحقیق با ساخت دستگاهی برای مطالعه رفتار پی های عمیق، ضمن انتخاب درصدهای مختلف از سه نوع آلاینده نفتی و همچنین شرایط مختلف اجرای شمع، ابعاد شمع و دانسیته نسبی خاک، تاثیرات تغییر این عوامل بر ظرفیت باربری محوری شمع مدل فولادی، بررسی شد.

وی تاکید کرد: خاک بخش عمده ای از نواحی اطراف تاسیسات نفتی و مسیرهای انتقال مواد نفتی، بنابر دلایل مختلف، به انواع فرآورده های نفتی اعم از بنزین، گازوئیل، نفت خام و نفت سفید آلوده است. همچنین، با توجه به نیاز کشور به منابع انرژی و توسعه تاسیسات پالایش، انتقال و ذخیره سازی، ساخت تاسیسات جدید عمدتاً در اطراف تاسیسات موجود صورت می گیرد که خاک این نواحی آلوده به انواع فرآورده aهای نفتی است.

وی عنوان کرد: با توجه به آلودگی خاک به انواع مواد نفتی، در طراحی شمع ها می بایست اثر حضور درصدهای مختلف از این مواد بر ظرفیت باربری محوری شمع ها، درنظر گرفته شود.

محمدی عنوان کرد: در این تحقیق، شرایط مختلف اعم از نوع آلاینده، درصد آلاینده، دانسیته نسبی خاک، روش اجرای شمع و عمق خاک آلوده در تماس با شمع، مدنظر قرار گرفته و ضرایب کاهنده ظرفیت باربری در شرایط مختلف ارائه شده است.

وی با بیان اینکه این روابط و ضرایب در طراحی دقیق شمع ها در خاک های آلوده به مواد نفتی، بسیار پرکاربرد هستند، افزود: دستگاه ساخته شده جهت بررسی ظرفیت باربری پی های عمیق، علاوه بر امکان مدل سازی فیزیکی شمع ها در مقیاس های قابل قبول، در دیگر کاربردها اعم از مطالعات انتقال و انتشار آلاینده ها در خاک نیز قابل استفاده بوده و همچنین امکان تجاری سازی و تولید انبوه آن نیز وجود دارد.

وی با اشاره به نتایج تحقیقات خود گفت: نتایج به دست آمده در این تحقیق علاوه بر این که موید تاثیرگذاری حضور آلاینده های نفتی در خاک بر ویژگی های ژئوتکنیکی خاک ها است، در فرآیند طراحی شمع در پروژه های طراحی و ساخت تاسیسات پالایش و ذخیره سازی مواد نفتی و یا هر نوع سازه دیگری که بر روی خاک-های آلوده به مواد نفتی ساخته خواهد شد، مورد استفاده است.

وی عنوان کرد: از سوی دیگر در محل هایی که امکان آلوده شدن خاک پس از ساخت سازه نیز وجود دارد (نظیر نشت از مخازن ذخیره)، این قابلیت وجود دارد که میزان نشست های آتی سازه در اثر نشت مواد نفتی، پیش بینی شود. در واقع کارفرمایان، پیمانکاران و مهندسان مشاور این نوع پروژه ها، می توانند از داده ها و روابط ارائه شده در این تحقیق، در طراحی سازه های موردنظر، استفاده کنند.

این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: با توجه به قابلیت های دستگاه و همچنین مشخصات شمع های مدل ساخته شده، امکان بهینه سازی و تکمیل امکانات و تجهیزات آنها وجود دارد. لذا در مرحله اول، هدف بهبود عملکرد دستگاه و شمع های مدل ساخته شده به منظور انجام تحقیقات بیشتر در زمینه تاثیر آلاینده های نفتی بر خاک ها و پی ها و سپس ساخت نمونه های مشابه جهت تامین نیاز دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی به این دستگاه، خواهد بود.

وی با بیان اینکه امکان استفاده از این دستگاه در مطالعات دیگر، با توجه به قابلیت ها و ابعاد دستگاه، وجود دارد، گفت: در ساخت بدنه دستگاه و همچنین بدنه شمع های مدل، از فولاد ضدزنگ استفاده شده تا میزان تخریب بند دستگاه و بدنه شمع ها تحت شرایط مختلف انجام آزمایش ها به حداقل برسد.

وی ادامه داد: همچنین با استفاده از سنسورهای کرنش سنج در بدنه شمع های مدل (در ترازهای مختلف از طول شمع)، امکان اندازه گیری نیرو در ترازهای مختلف از شمع و همچنین تفکیک نیروهای نوک و جدار شمع، فراهم شده است.

وی گفت: در حال حاضر جهت انجام آزمایش های بارگذاری شمع در مقیاس آزمایشگاهی، دستگاه های متعددی وجود دارد، اما عمده این دستگاه ها دارای مخزن خاک کوچک بوده و صرفاً در مقیاس های کوچک قادر به مدل سازی شمع هستند که نتایج آنها چندان قابل اعتماد نیست.

وی ادامه داد: از سوی دیگر، این دستگاه ها صرفاً قادر به اندازه گیری نیروی نهایی شمع هستند و نمی توانند تغییرات نیرو در نوک و جدار شمع در حین اجرا و پس از اجرا را مشخص نمایند و شرایط آنها به گونه ای است که امکان مدل سازی رفتار شمع در شرایط خاک آلوده در آنها وجود ندارد.

وی بیان کرد: اما دستگاه و شمع های مدل ساخته شده در این تحقیق، با هدف تحلیل دقیق ظرفیت باربری محوری شمع ها در شرایط خاک غیرآلوده و آلوده به مواد نفتی و دیگر آلاینده ها ساخته شده است که امکان انجام مطالعات بر روی پی های سطحی و مطالعات انتقال و انتشار آلاینده ها نیز وجود دارد. همچنین ابعاد مناسب این دستگاه و تجهیز آن به ابزار دقیق و ابزارهای بارگذاری و قرائت داده ها، از جمله تفاوت های قابل ذکر این دستگاه با نمونه های داخلی موجود است.

محمدی عنوان کرد: براساس تحقیق های صورت گرفته، تنها یک نمونه مشابه این دستگاه در ابعاد بسیار کوچکتر توسط یکی از محققان در کشور مصر ساخته شده است که از نظر تجهیزات مورد استفاده بسیار ساده بوده و به هیچ عنوان قابل مقایسه با دستگاه موجود نیست.

وی با اشاره به کاربردهای این طرح گفت: موضوع بررسی آزمایشگاهی ظرفیت باربری شمع ها در شرایط مختلف، یکی از موضوعات مهم در مطالعات ژئوتکنیکی است. محققین زیادی در اکثر دانشگاه های کشور تحقیقاتی را در این زمینه مدنظر قرار می دهند.

وی با بیان اینکه دستگاه ساخته شده به گونه ای طراحی گردیده است که بخش عمده ای از آزمایش های بارگذاری شمع و بارگذاری پی های سطحی در آن قابل انجام است گفت: تجهیزات این دستگاه در دستیابی به داده های قابل اطمینان، کمک شایانی می کند.

به گفته وی، از سوی دیگر داده ها و روابط حاصل از این تحقیق، در فرآیندهای طراحی شمع در خاک های آلوده به مواد نفتی، خصوصاً در مناطق جنوبی و جنوب غرب کشور که خاک این مناطق آلوده به انواع مواد نفتی است، قابل استفاده است.

گفتنی است این طرح توسط امیرحسین محمدی، دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست انجام گرفته است. استاد راهنمای این طرح دکتر تقی عبادی، دانشیار دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست و استاد مشاور آن دکتر ابوالفضل اسلامی، استاد دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست بوده است.