عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی تاثیر نوع کانی و مشخصات آب در روند رسوب گذاری خاک های رسی با استفاده از روش اجزا مجزا
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مکانیک خاک وپی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2052;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67866
- تاریخ دفاع
- ۳۰ فروردین ۱۳۹۴
- دانشجو
- سعید محرمی
- استاد راهنما
- علی اصغر میرقاسمی
- چکیده
- ترسیب ذرات رسی و تشکیل شدن ذرات کلوئیدی در طی فرآیند رسوب‌گذاری یکی از چالش‌های موجود در پروژه‌های عمرانی زیست محیطی می‌باشد. نمونه‌های عملی مانند سیستم تصفیه فاضلاب و نحوه رسوب‌گذاری در حوضچه‌های آرامش سازه‌های دریایی از جمله این مسائل می‌باشند. درک مهندسی از عملکرد سیستم‌های فوق تابع چگونگی تشکیل ذرات کلوئیدی و پارامترهای کنترل کننده درطول فرآیند رسوب‌گذاری می‌باشد. روند رسوب‌گذاری در ذرات دانه‌ای بسیار متفاوت از ذرات چسبنده و رسی می‌باشد و عموما مهمترین چالش‌ها، در بررسی رسوب‌گذاری ذرات چسبنده خصوصا در مجاورت سازه‌های دریایی و آبی به چشم می خورد. در این تحقیق شبیه سازی تاثیر نوع کانی و مشخصات آب در روند رسوب‌گذاری خاک‌های رسی با استفاده از روش اجزای مجزا انجام شده است. در سال‌های اخیر اهمیت در نظرگرفتن شکل واقعی ذرات و همچنین مدلسازی تمامی نیروهای بین‌ذره‌ای، در بررسی رفتار خاک‌های ریزدانه توسط محققین بسیاری مورد تاکید قرار گرفته است. تحقیق حاضر نیز در راستای برطرف نمودن خلا موجود در بررسی رفتار این خاک‌ها صورت پذیرفته است. در واقع این تحقیق، اولین مدل شبیه‌سازی رسوب‌گذاری با روش اجزای مجزا است که با فرض شکل واقعی ذرات و با درنظرگرفتن تمامی نیروهای بین‌ذره‌ای انجام شده است. پس از مدلسازی و اطمینان از اعتبار مدل به بررسی تاثیر افزایش غلظت کاتیون، دمای آب حفره‌ای و تغییر نوع کانی در رفتار رسوب‌گذاری پرداخته شده است. کانی‌های مورد مطالعه در این تحقیق عبارتند از کائولینیت، ایلیت و مونت موریلونیت. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که مدل ساخته شده می‌تواند نسبت ضخامت رسوب کانی‌های مختلف و تاثیر پارامترهای آب حفره‌ای بر میزان رسوب را به خوبی نشان دهد.امید است که این پژوهش راهگشای محققان در درک بهتر رفتار ریزساختاری خاک‌های رسی قرار گیرد.
- Abstract
- Clay particles sediment and formation of colloidal particles during sedimentation is one of the problematic issues in civil and environmental projects. Behavior of granular particles is far different from cohesive and clayey particles and usually the most important challenges are in sedimentation of cohesive soils adjacent to the marine structures. In this thesis, a two-dimensional discrete element framework is developed to model sedimentation behavior of real shape clay particles by considering the following microscopic inter- particle forces present in clay- water- electrolyte system: van der Waals attraction, electrical double layer repulsion, hydrodynamic viscous drag, and gravity. In recent years the importance of considering the real shape of clay particles and all of the inter particles forces has been emphasized by many researchers and this thesis is conducted to fulfill all of these defects. In fact, the present research is the first sedimentation model based on the real shape of clay particles which take into the account all of the inter particles forces. After validation, the effects of increasing the cation concentration, water temperature and changing the types of clay mineral on the sedimentation behavior is assessed. Kaolinite, Illite and Montmorilonite are three clay minerals which have been used. Results show that the model can approximately give the sediment thickness ratio of different clay minerals and take into account the effects of changing water properties on sediment thickness. It is hoped that this thesis, could be helpful for understanding the microstructure behavior of clayey soils.
