به گزارش گروه دانشگاه ایرنا، خاک بخش عمده ای از نواحی اطراف تاسیسات نفتی و مسیرهای انتقال مواد نفتی، به دلایل مختلف به انواع فرآورده های نفتی اعم از بنزین، گازوییل، 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 به طور عمده در اطراف تاسیسات موجود صورت می گیرد که خاک این نواحی به انواع فرآورده های نفتی آلودگی دارد.
با توجه به نبود تحقیقات آزمایشگاهی در مورد تغییرات ظرفیت باربری محوری شمع ها در خاک های آلوده به مواد نفتی، محققان دانشگاه صنعتی امیر کبیر با ساخت دستگاهی برای مطالعه رفتار پی های عمیق، علاوه بر 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 را بررسی کردند.
مجری طرح «بررسی آزمایشگاهی ظرفیت باربری محوری شمع ها در خاک ماسه ای آلوده به مواد نفتی» گفت: 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 ارایه شده است.
براساس گزارش روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، امیرحسین محمدی دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست این دانشگاه اظهار داشت: 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 ظرفیت باربری محوری شمع به عنوان عامل اصلی طراحی این المان های(عناصر) 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.
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 بر ظرفیت باربری شمع در تماس با خاک آلوده، تاثیر گذار خواهد بود.
به گفته وی، با توجه به آلودگی خاک به انواع مواد نفتی، در طراحی شمع ها باید اثر حضور درصدهای مختلف از این مواد بر ظرفیت باربری محوری شمع ها، درنظر گرفته شود.
محمدی با پرکاربرد خواندن این روابط و ضرایب در طراحی دقیق شمع ها در خاک های آلوده به مواد نفتی، گفت: دستگاه ساخته شده برای 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.
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 خاکهای آلوده به مواد نفتی ساخته خواهد شد، مورد استفاده است.
وی افزود: از سوی دیگر در محل هایی نظیر نشت از مخازن ذخیره که امکان آلوده شدن خاک پس از ساخت سازه نیز هست، 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. بنابراین در مرحله نخست، 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 برای 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.
محمدی 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.
در زمان حاضر، انجام آزمایش های بارگذاری شمع در مقیاس آزمایشگاهی، دستگاه های متعددی وجود دارد، اما عمده این دستگاه ها دارای مخزن خاک کوچک بوده و در مقیاس های کوچک قادر به مدل سازی شمع هستند که نتایج آنها چندان قابل اعتماد نیست.
از سوی دیگر، این دستگاه ها 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 کنند و شرایط آنها به گونه ای است که امکان مدل سازی رفتار شمع در شرایط خاک آلوده در آنها وجود ندارد.
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 قرایت داده ها، از جمله تفاوت های مورد اشاره با نمونه های داخلی موجود است.
براساس تحقیق های صورت گرفته، تنها یک نمونه مشابه این دستگاه در ابعاد بسیار کوچکتر توسط یکی از محققان در کشور مصر ساخته شده که از نظر تجهیزات مورد استفاده بسیار ساده بوده و به هیچ عنوان قابل مقایسه با دستگاه موجود نیست.
موضوع بررسی آزمایشگاهی ظرفیت باربری شمع ها در شرایط مختلف، یکی از موضوعات مهم در مطالعات ژئوتکنیکی است.
دستگاه مورد اشاره به گونه ای طراحی شده که بخش عمده ای از آزمایش های بارگذاری شمع و بارگذاری پی های سطحی در آن قابل انجام است.
از سوی دیگر داده ها و روابط حاصل از این تحقیق، در فرآیندهای طراحی شمع در خاک های آلوده به مواد نفتی، بویژه در مناطق جنوبی و جنوب غرب کشور که خاک این مناطق آلوده به انواع مواد نفتی است، قابل استفاده است.
استاد راهنمای این طرح تقی عبادی دانشیار دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست و استاد مشاور آن ابوالفضل اسلامی استاد دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست است.
**6984**1601*
