دستگاه مطالعه آلاینده های نفتی درخاك ساخته شد

به گزارش گروه دانشگاه ایرنا، خاك 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 كشور به منابع انرژی و توسعه تاسیسات پالایش، انتقال و ذخیره سازی، ساخت تاسیسات جدید به طور عمده در اطراف تاسیسات موجود صورت می گیرد كه خاك این نواحی به انواع فرآورده های نفتی آلودگی دارد.
با توجه به نبود تحقیقات آزمایشگاهی در مورد تغییرات ظرفیت باربری محوری شمع ها در خاك های آلوده به مواد نفتی، محققان دانشگاه صنعتی امیر كبیر 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 خاك، تاثیرات تغییر این عوامل بر ظرفیت باربری محوری شمع مدل فولادی را بررسی كردند.
مجری طرح «بررسی آزمایشگاهی ظرفیت باربری محوری شمع ها در خاك ماسه ای آلوده به مواد نفتی» گفت: در این تحقیق، شرایط مختلف اعم از نوع آلاینده، درصد آلاینده، دانسیته نسبی خاك، روش اجرای شمع و عمق خاك آلوده در تماس با شمع، مدنظر قرار گرفته و ضرایب كاهنده ظرفیت باربری در شرایط مختلف ارایه شده است.
براساس گزارش روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیركبیر، امیرحسین محمدی دانشجوی دكتری دانشكده مهندسی عمران و محیط زیست این دانشگاه اظهار داشت: یكی از كاربردهای شمع در صنعت ساختمان به عنوان پی عمیق، انتقال نیروهای سازه ها به لایه های مقاوم تر خاك است؛ اگرچه شمع ها به گونه ای طراحی می شوند كه انواع نیروها اعم از نیروهای محوری، جانبی و لنگر خمشی را تحمل كنند، 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 اینكه رفتار شمع ها در خاك وابسته به ویژگی های خاك اطراف شمع و ویژگی های شمع است، افزود: با توجه به این كه نیروهای سازه از طریق سطح مشترك شمع و خاك به خاك منتقل می شود، هرگونه تغییر در ویژگی های خاك های اطراف شمع، منجر به تغییر ظرفیت باربری شمع خواهد شد.
مطالعات پیشین نشان داده اند كه حضور آلاینده های نفتی در خاك، سبب كاهش قابل توجه نیروهای قابل تحمل توسط خاك می شود كه این تغییرات بر ظرفیت باربری شمع در تماس با خاك آلوده، تاثیر گذار خواهد بود.
به گفته وی، با توجه به آلودگی خاك 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 پركاربرد خواندن این روابط و ضرایب در طراحی دقیق شمع ها در خاك های آلوده به مواد نفتی، گفت: دستگاه ساخته شده برای بررسی ظرفیت باربری پی های عمیق، علاوه بر امكان مدل سازی فیزیكی شمع ها در مقیاس های قابل قبول، در دیگر كاربردها اعم از مطالعات انتقال و انتشار آلاینده ها در خاك نیز قابل استفاده بوده و همچنین امكان تجاری سازی و تولید انبوه آن نیز وجود دارد.
نتایج به دست آمده در این تحقیق علاوه بر این كه موید تاثیرگذاری حضور آلاینده های نفتی در خاك بر ویژگی های ژئوتكنیكی خاك 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 كه بر روی خاكهای آلوده به مواد نفتی ساخته خواهد شد، مورد استفاده است.
وی افزود: از سوی دیگر در محل هایی نظیر نشت از مخازن ذخیره كه امكان آلوده شدن خاك پس از ساخت سازه نیز هست، این قابلیت وجود دارد كه میزان نشست های آتی سازه در اثر نشت مواد نفتی، پیش بینی شود.
در واقع كارفرمایان، پیمانكاران 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 كنند.
این محقق دانشگاه صنعتی امیركبیر گفت: با توجه به قابلیت های دستگاه و همچنین مشخصات شمع های مدل ساخته شده، امكان بهینه سازی و تكمیل امكانات و تجهیزات آنها وجود دارد. بنابراین در مرحله نخست، هدف بهبود عملكرد دستگاه و شمع های مدل ساخته شده به منظور انجام تحقیقات بیشتر در زمینه تاثیر آلاینده های نفتی بر خاك ها و پی ها و سپس ساخت نمونه های مشابه برای تامین نیاز دانشگاه ها و مراكز تحقیقاتی به این دستگاه، خواهد بود.
وی با بیان اینكه امكان 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 كرنش سنج در بدنه شمع های مدل (در ترازهای مختلف از طول شمع)، امكان اندازه گیری نیرو در ترازهای مختلف از شمع و همچنین تفكیك نیروهای نوك 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 خاك كوچك بوده و در مقیاس های كوچك قادر به مدل سازی شمع هستند كه 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 نوك و جدار شمع در حین اجرا و پس از اجرا را مشخص كنند و شرایط آنها به گونه ای است كه امكان مدل سازی رفتار شمع در شرایط خاك 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 خاك غیرآلوده و آلوده به مواد نفتی و دیگر آلاینده ها ساخته شده است كه امكان 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 یك نمونه مشابه این دستگاه در ابعاد بسیار كوچكتر توسط یكی از محققان در كشور مصر ساخته شده كه 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، یكی از موضوعات مهم در مطالعات ژئوتكنیكی است.
دستگاه مورد اشاره به گونه ای طراحی شده كه 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 خاك های آلوده به مواد نفتی، بویژه در مناطق جنوبی و جنوب غرب كشور كه خاك این مناطق آلوده به انواع مواد نفتی است، قابل استفاده است.
استاد راهنمای این طرح تقی عبادی دانشیار دانشكده مهندسی عمران و محیط زیست و استاد مشاور آن ابوالفضل اسلامی استاد دانشكده مهندسی عمران و محیط زیست است.
**6984**1601*