بررسی روش بیولوژیکی در بهسازی خاکهای ریزدانه و کاربرد آن در راهسازی

از آنجا که راهها یکی از مهمترین شاخص های پیشرفت هر کشور در زمینه های اقتصادی، سیاسی، نظامی و ... محسوب می شوند لذا پیشرفت علوم در این حوزه روز به روز در حال گسترش می باشد. در ضمن توزیع جمعیت به نحوی شده است که نیاز به احداث راه حتی در سخت ترین شرایط مهندسی احساس می شود. همیشه و در هر مکان خاک بستر مناسب برای احداث روسازی راهها وجود ندارد و نیاز به بکار گیری روشهای نوین در افزایش ظرفیت باربری خاک بستر راه می باشد. خاک های ریزدانه از جمله خاکهایی است که ظرفیت لازم را جهت احداث سازه روسازی نداشته و سیستم را از نظر عملکردی ممکن است با خطرات جدی مواجه سازند. لذا مهندسین به فکر روشهای برای بهبود خواص خاک بودند که حاصل آن ایجاد روشهای مختلف بهسازی خاک می باشد. بهسازی خاکها اهداف گوناگونی دارد که می توان به افزایش مقاومت باربری خاک، کاهش نفوذپذیری، کاهش تورم و انقباض خاک، کاهش رطوبت خاک، کاهش دامنه خمیری خاک، جلوگیری از فرسایش خاک و کاهش ضخامت لایه های روسازی اشاره کرد. روش بیولوژیکی روشی غیر معمول برای پایدارسازی خاک می باشد که در حوزه علم مهندسی عمران و بخصوص در بخش های مربوط به راهسازی مورد استفاده قرار گرفته است. رسوب میکروبی سنگ آهک مقاومت و سختی خاک های ریزدانه را افزایش می دهد که یک روش مقرون به صرفه برای جایگزینی سیمان شیمیایی در بهسازی خاک می باشد. رسوب میکروبی سنگ آهک در نتیجه هیدرولیز اوره توسط یک نوع آنزیم به نام اوره آز که از میکروارگانیزم ها (باکتری های استفاده شده برای بهسازی خاک) ترشح می شود، می باشد. به واسطه این واکنش، ph خاک افزایش می یابد و کریستالهای سنگ آهک روی ذرات و بین حفرات خاک رسوب می کند و منجر به اتصال ذرات به یکدیگر و انسداد حفرات خاک می شود. بهسازی بیولوژیکی یک روش کاملا سازگار با محیط زیست و روشی بهینه از لحاظ انرژی و هزینه مصرفی می باشد. در این تحقیق به کمک نرم آفزارabaqus 6.11 بستر یک راه بهسازی شده به روش بیولوژیکی با شرایط خاک ماسه ای تثبیت شده که توسط بدیعی(1390) درپژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک وزیست فناوری انجام شده است، مدلسازی شد. بارگذاری مدل مطابق با آیین نامه روسازی آسفالتی راه های ایران (نشریه 234، 1390) در نظر گرفته شده و لایه خاکی تثبیت نشده به صورت یک لایه نیمه بینهایت مدل سازی شده است. اثرات تثبیت بیولوژیکی در ضخامت های مختلف مورد بررسی قرار گرفت و عمق بهینه تثبیت با این روش بدست آمد. در ادامه از مدل های خرابی شیارگذاری (rutting) که منشا آن کرنش های ماندگار لایه بستر روسازی است، استفاده شد. بدین منظور روابط شیارگذاری آیین نامه های آمریکا، انگلستان و بلژیک مورد استفاده قرار گرفت. لایه خاکی مورد نظر در دو حالت الاستیک و الاستو پلاستیک مدل سازی شده و از کرنش الاستیک زیر مرکز بارگذاری به منظورتعیین تعداد تکرار مجاز بارگذاری که معرف عمر روسازی است استفاده شد. مقادیر نشست با استفاده از مدل الاستو پلاستیک در ضخامت های مختلف تثبیت محاسبه شده و نتایج بدست آمده نشان از تاثیر قابل توجه بهسازی خاک به روش بیولوژیکی در کاهش تغییر شکل پلاستیک خاک دارد.