اثر آلاینده فلز سنگین بر ضریب تغییرات مقادیر شاخص تراکم، شاخص انبساط، و ضریب نفوذپذیری بنتونیت از منظر ریزساختاری

Abstract

در طراحی­های پروژه­های ژئوتکنیک زیست­محیطی، استفاده از نتایج آزمایش­های مکانیک خاک و به طور خاص ضریب نفوذپذیری، به طور مستقیم بر نتایج طراحی اثرگذار است. به عبارتی یکی از مهمترین پارامترهای مورد نظر در طراحی مراکز دفن زباله و هسته سدهای خاکی، نشست­پذیری، نفوذپذیری و میزان انتقال آب در خاک است. از سوی دیگر در پژوهش­های صورت گرفته در زمینه پروژه­های ژئوتکنیکی و ژئوتکنیک زیست­محیطی به صورت خاص به نوع کانی رسی و تغییرات خصوصیات سیال حفره­ای و میزان تأثیر این دو پارامتر بر خصوصیات خاک و خطاهای آزمایش­ها توجه خاصی صورت نگرفته است. بر این اساس در پژوهش حاضر، تأثیر حضور آلاینده فلز سنگین بر خطای مقادیر شاخص تراکم (نشانه فشردگی)، شاخص انبساط (نشانه تورم) و ضریب نفوذپذیری بنتونیت (با کانی غالب مونت­موریلونیت) از منظر ریزساختاری مورد مطالعه قرار گرفته­است. در این راستا حدود 100 آزمایش تحکیم و حدود 100 آزمایش جذب اتمی انجام شده­است. آزمایش­ها بر روی نمونه­های رسی بنتونیت حاوی غلظت­های مختلف آلاینده فلز سنگین سرب انجام شده­است. همچنین برای ارزیابی تأثیر تغییر مشخصات سیال حفره­ای بر پارامترها و خطاهای آزمایش­های مکانیک خاک از منظر ریزساختاری، آزمون ارزیابی پراش پرتو ایکس (XRD) و تصویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) از نمونه­ها تهیه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. از مهمترین نتایج این پژوهش می­توان به وابستگی قابل توجه ضریب نفوذپذیری به خصوصیات الکترولیت آب حفره­ای اشاره نمود، به نحوی که حضور cmol/kg-soil 40 آلاینده فلز سنگین سرب میزان ضریب نفوذپذیری نمونه رسی را حدود 1000 برابر افزایش داده­است. همچنین تغییرات خصوصیات آب حفره‌ای که سبب تغییر در خصوصیات لایه دوگانه می‌شود، بر میزان ضریب تغییرات (CoV) آزمایش­های مورد بررسی تأثیر قابل توجه­ای داشته­است. به نحوی که حضور40 cmol/kg-soil آلاینده فلز سنگین سرب میزان ضریب تغییرات آزمایش نفوذپذیری را از 17.7% به 9.8% کاهش داده­است.