اثر دما بر ضريب نفوذپذيري خاك رسي متراكم و عايق رسي ژئوسينتتيك (GCL)

Effect of Temperature on the Hydraulic Conductivity of Compacted Clayey Soil and Geosynthetic Clay Liner (GCL)

تأثير دما در خواص نفوذپذيري خاك­ هاي رسي متراكم يكي از پارامترهاي اساسي در طراحي لايه­ هاي عايق مهندسي است كه در معرض شيرابه ­ها هستند. در اين تحقيق اثر دما بر ضريب نفوذپذيري رس متراكم منطقه نازلوي اروميه و عايق ­هاي رسي ژئوسينتتيك (Geosynthetic) و همچنين تأثير ميزان تنش مؤثر و دانسيته بر نرخ تغيير ضريب نفوذپذيري نمونه ­هاي رسي بررسي شده است. دستگاه تعيين ضريب نفوذپذيري سه­ محوري با ديواره انعطاف­ پذير براي اندازه ­گيري ضريب نفوذپذيري نمونه ­ها تحت تأثير دما مورداستفاده قرار گرفته است. با افزايش دما ويسكوزيته (Viscosity) محلول كاهش يافته و اثرات دمايي ساختار خاك را تغيير مي­ دهد و توليد حفرات بزرگ­تر بين ذرات رس مي­كند و باعث ايجاد تغيير در سطح مقطع مؤثر جريان شده و آب جذب‌شده تبديل به آب آزاد مي­ شود و در نتيجه باعث افزايش ضريب نفوذپذيري خاك رسي مي­ شود. با افزايش دما از 23 به 50 درجه سانتي­گراد ضريب نفوذپذيري خاك رسي تقريباً 2/3 برابر مي­ شود. افزايش تنش مؤثر از kPa30 به kPa65 باعث مي­ شود ضريب نفوذپذيري نمونه­ هاي رسي، تقريباً به‌اندازه 0/4 نمونه­ هايي شود كه تحت تنش مؤثر kPa30 قرار داشتند. با كاهش دانسيته خاك رسي از 1/9 گرم بر سانتي­متر مكعب به 1/5 گرم بر سانتي­متر مكعب بسته به­ ميزان دماي آزمايش، ضريب نفوذپذيري 2 تا 3 برابر مي ­شود. برخلاف خاك ­هاي رسي، در عايق ­هاي رسي ژئوسينتتيك افزايش دما تأثير اندكي (در حدود 20%) در ضريب نفوذپذيري اين لايه ­ها داشته و زماني كه اين لايه ­ها در معرض افزايش دما قرار گيرند به عملكرد خوب خود به‌عنوان يك مانع هيدروليكي ادامه مي­ دهند.

In most studies, the increase in hydraulic conductivity with temperature has been considered due to the decrease in the viscosity of fluid (Habibagahi, 1977; Cho et al., 1999; Delage et al., 2011). However, the changes in hydraulic conductivity with temperature are not only influenced by the changes in water properties, but also by the thermal effect on soil-water interaction at the microstructure level (Towhata et al., 1993; Romero et al., 2001; Villar and Lloret, 2004). In the present study, results of temperature effects on the hydraulic conductivity of compacted clay from the Nazlou region of Urmia City (Iran), and geosynthetic clay liner (GCL) are presented. In this research, experiments were conducted by flexible-wall triaxial permeability apparatus. In order to increase the temperature of the permeability cell to a desired level, a heater and a temperature sensor were used. Results showed that by increasing the temperature, the viscosity of fluid decreases, the soil pore size increases, cross-section of effective flow increases and hence, the soil hydraulic conductivity increases. Increasing the effective stress causes the rate of increase in soil permeability due to temperature to decrease. Results showed that temperature increase does not have a significant effect on the hydraulic conductivity increase of geosynthetic clay liners.