بررسی تأثیر کاربرد درصد های مختلف نانورس بر هدایت هیدرولیکی خاک‌های رسی و ماسه‌ای تحت سه تراکم مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده عمران، دانشگاه سمنان.

2 استاد، دانشکده عمران، دانشگاه سمنان.

3 استاد، گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

4 استادیار، دانشکده عمران، دانشگاه سمنان.

5 دانشیار، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروان بابل.

چکیده

میزان هدایت ‌هیدرولیکی خاک‌ها در طراحی سازه‌های خاکی و یا مدیریت منابع آب و محیط­زیست یک پارامتر مهم طراحی می‌باشد. در تحقیق حاضر، به مقایسه‌ی تأثیر افزودن  25/0، 5/0، 75/0 و 1 درصد نانورس ‌مونتموریلونیت بر هدایت ‌هیدرولیکی خاک‌های رسی و ماسه‌ای در سه تراکم مختلف (85، 90 و 95 درصد)، بهصورت آزمایشگاهی، پرداخته شد. نتایج نشان داد که هدایت هیدرولیکی خاک ماسه‌ای در اثر کاربرد چهار سطح نانورس در تراکم 90 درصد بهترتیب به 3-10×67/3، 4-10×3/7، 5-10×12/9 و 5-10×24/1 سانتی‌متر بر ثانیه و در خاک رسی بهترتیب به 8-10×9/9، 8-10×3/4، 8-10×1/3 و 9-10×5/4 سانتی‌متر بر ثانیه کاهش می‌یابد. همچنین، اثر تراکم بر کاهش هدایت هیدرولیکی خاک‌ رسی نیز بررسی شد. با توجه به نتایج این تحقیق می‌توان بیان داشت که افزودن میزان کمی نانورس به هر دو نوع خاک، میزان هدایت ‌هیدرولیکی را به شدت کاهش می‌دهد. لذا استفاده از این نانومواد در سازه‌های خاکی با هدف کاهش هدایت هیدرولیکی توصیه می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Laboratory Comparison of Nanoclay Effect on Clay and Sandy Soil Hydraulic Conductivity in Three Different Density

نویسندگان [English]

  • Pouria Taghvai 1
  • Seyed Farhad Mousavi 2
  • Ali Shahnazari 3
  • Hojat Karami 4
  • Issa Shooshpasha 5
1 candidate, Department of Hydraulic Structures, Semnan University, Semnan, Iran
2 Professor, Department of Hydraulic Structures, Semnan University, Semnan, Iran.
3 Associate Professor, Department of Irrigation, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.(
4 Assistant Professor, Department of Hydraulic Structures, Semnan University, Semnan, Iran
5 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Babol University of Technology, Babol, Iran.
چکیده [English]

Hydraulic conductivity of soils is one of the most important parameters in designing soil structures, water, and environmental resources management. Hydraulic conductivity in the soil varies with the size of their particles. Several studies by different researchers on fine-grained soil hydraulic conductivity and coarse-grained soils are done. In some studies, the methods and materials used to reduce soil hydraulic conductivity. On the other hand, nanoclays are nanoparticles of layered mineral silicates. Depending on chemical composition and nanoparticle morphology, nano clays are organized into several classes such as montmorillonite, bentonite, kaolinite, hectorite, and halloysite(Majeed and Taha, 2013). Organically modified nanoclays (organoclays) are an attractive class of hybrid organic-inorganic nanomaterials with potential uses in polymer nanocomposites, as rheological modifiers, gas absorbents, and drug delivery carriers(Abbasi et al, 2016).
Plate-like montmorillonite is the most common nanoclay used in materials applications. Montmorillonite consists of ~ 1 nm thick aluminosilicate layers surface-substituted with metal cations and stacked in ~ 10 µm-sized multilayer stacks. Depending on the surface modification of the clay layers, montmorillonite can be dispersed in a polymer matrix to form a polymer-clay nanocomposite. Within the nanocomposite individual, nm-thick clay layers become fully separated to form plate-like nanoparticles with a very high (nm × µm) aspect ratio.
In this study, the effect of different amounts of montmorillonite nano clay (0.25, 0.5, 0.75, and 1%) on the hydraulic conductivity in three different densities (85, 90, and 95%) of sandy and clay soils have been investigated experimentally.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydraulic conductivity
  • Montmorillonite Nanoclay
  • Clay soil
  • Sandy soil
  • Density
  • Abbasi, N., Farjad, A. and Sepehri, S., 2018. The use of nanoclay particles for stabilization of dispersive clayey soils. Geotechnical and Geological Engineering36(1), pp.327-335.

 

  • Bahari, M., Shahnazari, A., Emadi, A., 2016. Reducing of Water Seepage from Ab-Bandan by using Nonoclay, Cement and Lime. Iranian Journal of Soil and Water Research, 47(3), pp.625-635. (in persion)

 

  • Barzegar, A.R., Asoodar, M.A., Eftekhar, A.R. and Herbert, S.J., 2004. Tillage effects on soil physical properties and performance of irrigated wheat and clover in semi arid region. Journal of Agronomy., 3, pp. 237-242.

 

  • Haman, D.Z., Smajstrla, A.G., Zazueta, F.S. and Clark, G.A., 1990. Selecting a Method for Sealing Ponds in Florida. Institute of Food and Agricultural Sciences, University of Florida. Gainesville FL. Extension Circular870.

 

  • Jayanthi, M., Rekha, P.N., Muralidhar, M. and Gupta, B.P., 2004. Seepage reduction in brackishwater ponds with different materials. Ecology, Environment and Conservation10(3), pp.257-260.

 

  • Kananizadeh, N., Ebadi, T., Khoshniat, S.A. and Mousavirizi, S.E., 2011. The positive effects of nanoclay on the hydraulic conductivity of compacted Kahrizak clay permeated with landfill leachate. Clean–Soil, Air, Water39(7), pp.605-611.

 

  • Lentz, R.D., 2015. Polyacrylamide and biopolymer effects on flocculation, aggregate stability, and water seepage in a silt loam. Geoderma241, pp.289-294.

 

  • Majeed, Z.H. and Taha, M.R., 2013. A review of stabilization of soils by using nanomaterials. Australian Journal of Basic and Applied Sciences7(2), pp.576-581.

 

  • Mousavi, S.F., Moazzeni, M., Mostafazadeh-Fard, B. and Yazdani, M.R., 2012. Effects of rice straw incorporation on some physical characteristics of paddy soils. Journal of Agricultural Science and Technology14(5), pp.1173-1183.

 

  • Nakagawa, T. and Ishiguro, M., 1994. Hydraulic conductivity of an allophanic Andisol as affected by solution pH. Journal of Environmental Quality23(1), pp.208-210.

 

  • Neethu, S.V. and Remya, S., 2013, December. Engineering behaviour of nanoclays stabilized soil. In Proceedings of Indian Geotechnical Conference 22-24.‏

 

  • Neff, E.L., 1980. Using sodium carbonate to seal leaky stock ponds in eastern Montana. Rangeland Ecology & Management/Journal of Range Management Archives33(4), pp.292-295.

 

  • Salemi, N., Abtahi, S.M., Rowshanzamir, M. and Hejazi, S.M., 2016. A study on the hydraulic performance of sandwich geosynthetic clay liners reinforced with nano-clay particles. Journal of Sandwich Structures & Materials18(6), pp.693-711.

 

  • Taha, M.R. and Taha, O.M.E., 2012. Influence of nano-material on the expansive and shrinkage soil behavior. Journal of Nanoparticle Research14(10), p.1190.