Cải thiện đất than bùn bằng phương pháp sử dụng chất ổn định cation và phương pháp điện động học

Springer Science and Business Media LLC - Tập 32 - Trang 933-947 - 2014
Hossein Moayedi1, Mansour Mosallanezhad2, Ramli Nazir1, Sina Kazemian3, Bujang Kim Huat4
1Department of Geotechnics and Transportation, Faculty of Civil Engineering, Universiti Teknologi Malaysia, Skudai, Malaysia
2Department of Civil Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
3Department of Civil Engineering, Payame Noor University, Tehran, Iran
4Department of Civil Engineering, Universiti Putra Malaysia, Serdang, Malaysia

Tóm tắt

Đất than bùn được biết đến là loại đất mềm có độ bền cắt thấp và khả năng nén cao. Kỹ thuật tiêm điện động học đang được áp dụng bằng cách đặt một điện thế trực tiếp qua các mẫu đất nhằm cải thiện các đặc tính lý hóa của đất than bùn. Những ứng dụng này gây ra hiệu ứng điện hóa trên đất, dẫn đến sự thay đổi về các thuộc tính hóa học, vật lý và cơ học của đất. Bài báo này trình bày kết quả của độ bền cắt không thoát nước, độ pH, và độ ẩm của đất qua hộp điện động học sau khi tiêm các chất ổn định cation. Bốn loại chất ổn định cation được chọn là; canxi clorua, canxi oxit, nhôm hydroxide, và silicat natri. Cấu trúc vi mô của các loại đất than bùn được ổn định được điều tra bằng kính hiển vi điện tử quét và phân tích phổ X-quang năng lượng phân tán. Kết quả cho thấy rằng chất ổn định cation được tiêm bằng kỹ thuật điện động học có thể tăng đáng kể độ bền cắt của đất than bùn. Hơn nữa, kết quả cũng chỉ ra rằng tác động của canxi oxit là cao nhất đối với độ bền cắt của đất than bùn do các thuộc tính lý-hóa của nó. Độ bền cắt, độ pH và độ ẩm của các loại đất than bùn qua hộp điện động học cũng thay đổi tùy thuộc vào loại điện giải sử dụng và thời gian.

Từ khóa

#nhà bùn #cải thiện đất #độ bền cắt #phương pháp điện động học #chất ổn định cation

Tài liệu tham khảo

Abdullah WS, Al-Abadi AM (2010) Cationic-electrokinetic improvement of an expansive soil. Appl Clay Sci 47(3–4):343–350 Acar YB (1993) Principles of electrokinetic remediation. Environ Sci Technol 27(13):2638–2647 Acar YB, Alshawabkeh AN (1996) Electrokinetic remediation. I: pilot-scale tests with lead-spiked kaolinite. J Geotech Geoenviron Eng 122(3):173–185 Acar YB, Gale RJ, Putnam GA, Hamed J, Wong RL (1990) Electrochemical processing of soils: theory of pH gradient development by diffusion, migration, and linear convection. J Environ Sci Health A Environ Sci Eng 25(6):687–714 Acar YB, Alshawabkeh AN, Gale RJ (1993) Fundamentals of extracting species from soils by electrokinetics. Waste Manag 13(2):141–151 Acar YB, Gale RJ, Alshawabkeh AN, Marks RE, Puppala S, Bricka M, Parker R (1995) Electrokinetic remediation: basics and technology status. J Hazard Mater 40(2):117–137 Acar YB, Rabbi MF, Ozsu EE (1997) Electrokinetic injection of ammonium and sulfate ions into sand and kaolinite beds. J Geotech Geoenviron Eng 123(3):239–249 Adamson AW (1990) Physical chemistry of surfaces. Wiley, London Alshawabkeh AN (2009) Electrokinetic soil remediation: challenges and opportunities. Sep Sci Technol 44(10):2171–2187 Alshawabkeh AN, Sheahan TC (2003) Soft soil stabilization by ionic injection under electric fields. Gr Improv 7(4):177–185 Alshawabkeh AN, Sheahan TC, Wu X (2004) Coupling of electrochemical and mechanical processes in soils under DC fields. Mech Mater 36(5–6):453–465 Andriesse JP (1988) Nature and management of tropical peat soils. FAO, Rome, Italy Arman A (1969) A definition of organic soils (An engineering identification). The transportation research board publisher, USA Asavadorndeja P, Glawe U (2005) Electrokinetic strengthening of soft clay using the anode depolarization method. Bull Eng Geol Environ 64(3):237–245 ASTM D-4187 (1985) Zeta potential of colloids in water and waste water. D4187-82. American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, USA Azzam R, Oey W (2001) The utilization of electrokinetics in geotechnical and environmental engineering. Transp Porous Media 42(3):293–314 Barker JE, Rogers CDF, Boardman DI, Peterson J (2004) Electrokinetic stabilisation: an overview and case study. Gr Improv 8(2):47–58 Bear FE (1964) Chemistry of the soil. Reinhold, New York British Standard Institution (1990) Methods of test for soils for civil engineering purposes [S]. BS 1377, London Brunauer S, Emmett PH, Teller E (1938) Adsorption of gases in multimolecular layers. J Am Chem Soc 60(2):309–319 Casagrande L (1949) Electro-osmosis in soils. Geotechnique 1(3):159–177 Casagrande L (1983) Stabilization of soils by means of electro-osmosis—state-of-the-art. J Boston Soc Civil Eng Sect Am Soc Civil Eng 69(2):255–302 Chien SC, Ou CY, Wang MK (2009) Injection of saline solutions to improve the electro-osmotic pressure and consolidation of foundation soil. Appl Clay Sci 44(3–4):218–224 Diamond S, Kinter EB (1965) Mechanisms of soil-lime stabilization—an interpretative review. Highway Res Rec 92:83–92 Edil TB (2001) Site characterization in peat and organic soils. In: Proceedings of international conference on in situ measurement. Soil properties and case histories. Bali, Indonesia, pp 49–59 Gillman GP, Sumpter EA (1986) Modification to the compulsive exchange method for measuring exchange characteristics of soils. Aust J Soil Res 24(1):61–66 Hebib S, Farrell ER (2003) Some experiences on the stabilization of Irish peats. Can Geotech J 40(1):107–120 Hunter RJ (1981) Zeta potential in colloid science. Academic Press, New York Kaniraj SR, Yee JHS (2011) Electro-osmotic consolidation experiments on an organic soil. Geotech Geol Eng 29(4):505–518 Kaya A, Yukselen Y (2005) Zeta potential of clay minerals and quartz contaminated by heavy metals. Can Geotech J 42(5):1280–1289 Kazemian S, Huat BBK, Moayedi H (2012) Undrained shear characteristics of tropical peat reinforced with cement stabilized soil column. Geotech Geol Eng 1–7. doi:10.1007/s10706-012-9492-7 Kosmulski M (2003) A literature survey of the differences between the reported isoelectric points and their discussion. Colloids Surf A 222(1–3):113–118 Kwak JC, Ayub AL, Shepard JD (1986) The role of colloid science in peat dewatering: principles and dewatering studies. In: Fuchsman CH (ed) Peat and water. Aspects of water retention and dewatering in peat. Applied Science, Elsevier, England, pp 95–118 Lee MH, Kamon M, Kim SS, Lee JY, Chung HI (2007) Desorption characteristics of kaolin clay contaminated with zinc from electrokinetic soil processing. Environ Geochem Health 29(4):281–288 Lefebvre G, Burnotte F (2002) Improvements of electroosmotic consolidation of soft clays by minimizing power loss at electrodes. Can Geotech J 39(2):399–408 Lefebvre G, Langlois P, Lupien C, Lavallee JG (1984) Laboratory testing and in situ behaviour of peat as embankment foundation. Can Geotech J 21(2):322–337 Matijevic E (1974) Surface and colloid science: electrokinetic phenomena. Wiley, New York, p 356 Miranda TJC, Coles CA (2003) Kaolinite properties, structure, and influence of metal retention on pH. Appl Clay Sci 23(4):133–139 Mitchell JK, Soga K (2005) Fundamentals of soil behavior. Wiley, New Jersey Moayedi H, Huat BBK, Kazemian S, Behpour M, Niroumand H (2012) Zeta potentials of suspended humus in multivalent cationic saline solution and its effect on electroosmosis behavoir. J Dispers Sci Technol (in press). doi:10.1080/01932691.2011.646601 Moulin P, Roques H (2003) Zeta potential measurement of calcium carbonate. J Colloid Interface Sci 261(1):115–126 Munfakh GA (2003) Ground improvement in transportation projects: from old visions to innovative applications. Gr Improv 7(2):47–60 Munfakh GA, Wyllie DC (2000) Ground improvement engineering-issues and selection. GeoEng2000. Melbourne Ou CY, Chien SC, Wang YG (2009) On the enhancement of electroosmotic soil improvement by the injection of saline solutions. Appl Clay Sci 44(1–2):130–136 Ozkan S, Gale RJ, Seals RK (1999) Electrokinetic stabilization of kaolinite by injection of Al3+ and PO43 − ions. Gr Improv 3(4):135–144 Probstein RF, Hicks RE (1993) Removal of contaminants from soils by electric fields. Science 260(5107):498–503 Rogers CDF, Glendinning S (1996) Modification of clay soils using lime. Lime stabilisation. New York, pp 99–114 Rogers CDF, Glendinning S (1997) Improvement of clay soils in situ using lime piles in the UK. Eng Geol 47(3):243–257 Von Post L (1922) Sveriges geologiska undersöknings torvinventering och några av dess hittills vunna resultat. Svenska Mosskulturföreningens Tidskrift 1:1–27