مطالعه‌ی تغییرات ضریب نفوذپذیری و میزان نشست پذیری خاک‌های مارنی در اثر اعمال حرارت از دیدگاه ریزساختاری

حرارت سبب ایجاد تغییرات در رفتار مهندسی خاک‌های رسی می‌شود. استفاده از خاک‌های رسی به عنوان پوشش محافظ در دفن زباله‌های سطح بالا از جمله مواردی است که رس تحت رژیم‌های حرارتی متوسط تا زیاد قرار می‌گیرد. مارن‌ها از جمله نهشته‌های رسوبی هستند که از کانی‌های رسی و کربنات کلسیم تشکیل شده‌اند. وجود کانی‌های رسی و کربنات کلسیم در خاک‌های مارن به شدت در رفتار مهندسی خا ک‌ها تاثیرگذار است. پژوهش حاضر به مطالعه خصوصیات مهندسی خاک های مارنی تحت رژیم‌های حرارتی با نگرش ویژه به تغییرات ضریب نفوذپذیری، نشست پذیری و مقاومت فشاری از منظر ریز ساختاری می‌پردازد. در این راستا پس از تعیین خصوصیات ژئوتکنیکی خاک مارن، نمونه‌های خاک در معرض سطوح حرارتی بین °c 25 تا °c 900 قرار داده شده است. تغییر مشخصات خاک‌های مارنی در اثر اعمال حرارت از طریق انجام آزمایش‌های مختلف مکانیکی (نفوذپذیری، تحکیم، مقاومت فشاری محدود نشده (ucs ))و آزمایش‌های ریزساختاری (ph ،پراش اشعه ایکس (xrd )و تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem ))تجزیه و تحلیل شد. پایش ریزساختار خاک‌های مارنی نشان می‌دهد که به دلیل تخریب و شکل‌گیری کانی‌های جدید و همچنین آرایش ذرات خاک و بافت میکروسکوپی تحت رژیم‌های حرارتی، ضریب نفوذپذیری روند افزایشی دارد به نحوی که در دمای °c 500 میزان ضریب نفوذپذیری حدود 245 برابر فزایش یافته است اما در دمای °c 700 به دلیل تشکیل ترکیبات سیمانی ضریب نفوذپذیری حدود 85% کاهش می‌یابد. شایان ذکر است با افزایش اعمال حرارت در حالی که میزان تخلخل روند صعودی دارد اما میزان نشست پذیری کاهش می‌یابد.

Microstructural Analysis of Thermally Induced Changes in Permeability Coefficient and Settlement of Marl Soils

Temperature changes the engineering behavior of clay soils. Clay soils are used as a protective cover for burial of highlevel wastes (HLWs), where the soil is exposed to medium to high temperature regimes. Marls are a type of sedimentary deposits consisting of clay minerals and calcium carbonate. These two components can substantially influence the behavior of marl soils from an engineering standpoint. The present study focuses on the engineering characteristics of marl soils under various temperature regimes with an emphasis on the microstructural changes in permeability coefficient, settlement, and compressive strength Therefore, after determining the geotechnical properties of the marl soil, its samples were exposed to temperatures from 25°C to 900°C. The changes in marl soil properties were analyzed via mechanical tests (measuring permeability, consolidation, and uniaxial compressive strength), and microstructural tests (measuring pH and XRay diffraction), and scanning electron microscopy (SEM). The microstructural analysis of marl soil samples indicates that due to the deterioration and formation of new minerals as well as soil particle arrangement and microscopic texture; temperature regimes increase the permeability coefficient. However, at 700 °C the formation of cement compounds reduces permeability coefficient by an approximate factor of 50,000.