بررسي عملكرد نانو‌سيليس بر تثبيت بيولوژيكي دو نوع خاك ماسه‌اي (بد دانه‌بندي شده و سيلت‌دار)

Evaluation of Nano Silica Performance on Biological Stabilization of Two Types of Sandy Soils (Poorly Granulated and Silty)

خاك نقش مهمي در ساختار هر سازه­اي دارد و با گذشت زمان نياز به بهسازي خاك ­هاي ضعيف از بديهي‌ترين قسمت­ هاي پروژه­ هاي عمراني مي‌باشد. در اين مطالعه براي بهسازي خاك ماسه‌اي از تركيب نانوسيليس و روش رسوب ميكروبي كلسيم كربنات، كه يك روش بهسازي پايدار و دوستدار محيط زيست است، استفاده شد. در اين روش، اوره موجود در محيط به­ وسيله باكتري اسپوروسارسينا يوريا (Sporosarcina ureae) هيدروليز شده و به ­وسيله شبكه­ اي از واكنش­ هاي بيوشيميايي رسوب كلسيم كربنات شكل مي‌شود و اين باعث افزايش مقاومت خاك مي­گردد. عوامل مورد بررسي در اين مطالعه، شامل غلظت مواد واكنش ­دهنده، زمان عمل‌آوري، تغييرات درصد سيلت بر رفتار خاك ماسه ­اي و احتمال سازگاري باكتري با نانو سيليس بودند. در اين مطالعه نتايج آزمايش­ها نشان داد، پارامترهاي مقاومت برشي خاك توسط تأثير توأمان باكتري و نانو‌سيليس بهبود يافته است و در حضور نانوسيليس ميزان مقاومت برشي خاك ماسه‌اي بهسازي شده بيولوژيكي تا 4/5 برابر افزايش پيدا كرد. ميزان چسبندگي در خاك ماسه‌اي از 0/1 به kPa186 و زاويه اصطكاك خاك به حدود 35/6 درجه رسيد، كه در مقايسه با ماسه سست بهسازي نشده، زاويه اصطحكاك داخلي افزايش حدود 12% را نشان مي‌دهد. در نمونه‌هاي ماسه سيلتي، بيشينه مقاومت نيز افزايش يافت. در نمونه‌‌ خاك با 30% سيلت، حداكثر مقاومت برشي در تنش kPa50 با مقدار افزايش تا 81% مشاهده شد، همچنين حداكثر افزايش مقاومت برشي در تمامي تنش‌ها براي نمونه‌‌ حاوي 30% سيليت رخ داد. در ضمن عمده تأثير بر روي زاويه اصطكاك داخلي در نمونه 30% سيلت پس از روز 14 عمل­ آوري به ­دست آمد.

The increasing population of the world indicates the development of urban areas, and consequently the use of appropriate methods to improve sandy soils in these areas, led engineers to think of inventing methods to improve the properties of sandy soils. One of these efficient methods to modify the behavior of unsuitable soils in geotechnical engineering is to change the properties of problematic soils, which is called improvement. In this regard, sandy soil is improved by adding materials to improve mechanical properties (compressibility, hardness, shear strength, permeability, etc.). In this study, the undeniable role of nanoparticles in the improvement of sandy soil and the effect of nanosilica along with bacteria in the biological improvement of soil samples that have not been tested, was investigated (Dejong et al., 2010). Controlling the distribution at the site of bacterial and reactant activity and the results of calcium carbonate distribution and related engineering properties below the soil surface is a major challenge for future improvements, especially if bioremediation in a surface or deep soil system (To replace the method of deep soil improvement with artificial lime). In order to commercialize the bioremediation process, further optimizations in the performance of the biological deposition process (improving the effective use of bacteria, reactants and reducing heterogeneity) should be done (Sharma et al., 2016). Therefore, the aim of this study was to investigate the compatibility of nanosilica with bacteria in order to be able to use minerals to increase the strength of biologically improved soil properties.