تأثیر رطوبت و کربنات کلسیم بر مقاومت برشی آبرفت نوع D جنوب تهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زمین‌شناسی کاربردی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 دپارتمان مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان، ایران.

10.22091/cer.2025.13865.1651

چکیده

در این پژوهش، تأثیر همزمان رطوبت و درصد کربنات کلسیم بر مقاومت برشی آبرفت نوع D در جنوب تهران مورد بررسی قرار گرفت. 50 نمونه خاک از مناطق جنوبی شهر تهران (شامل مناطق 11 تا 20) جمع‌آوری و آزمایش‌ها برای سه سطح رطوبت (8%، 14% و 31%) انجام شد. نتایج نشان می‌دهد که افزایش رطوبت تا حد اشباع (31%)، مقاومت برشی خاک را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد؛ به‌طوری‌که چسبندگی (c) از 20/5 kPa در رطوبت 8% (نزدیک‌ترین سطح رطوبت به حالت خشک) به 18/3 kPa در رطوبت 31% کاهش یافت (کاهش 38.8%)، و زاویه اصطکاک داخلی (φ) از 5/25 درجه به 1/17 درجه کاهش پیدا کرد. تحلیل رگرسیون آمیخته چندمتغیره تأیید می‌کند که رطوبت (β = -1.78, p < 0.001) قوی‌ترین پیش‌بینی‌کننده چسبندگی است. همچنین، شاخص خمیری (PI) دومین پیش‌بینی‌کننده معنادار چسبندگی (β = 0.41, p = 0.002) شناسایی شد. در مقابل، مقایسه مقدار کربنات کلسیم (میانگین: 4/12%، دامنه: 7–26%) با پارامترهای مقاومتی نشان می‌دهد که همبستگی آن با چسبندگی و زاویه اصطکاک ضعیف و از نظر آماری معنادار نیست (r = 0.12, p > 0.05). این یافته‌ها نشان می‌دهد که حتی در حضور نودول‌های کربناته، رفتار مقاومتی آبرفت نوع D در جنوب تهران عمدتاً تحت کنترل رطوبت است و ناهمگنی طبیعی نیز در تغییرپذیری پارامترهای آن مؤثر است، نه کربنات کلسیم. بنابراین، در طراحی‌های ژئوتکنیکی در جنوب تهران، باید سناریوهای رطوبتی بحرانی (به‌ویژه اشباع) به‌عنوان شرایط حاکم در نظر گرفته شوند، زیرا خاک در شرایط یکسان رطوبتی، رفتاری نسبتاً یکنواخت از خود نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Effect of Humidity and Calcium Carbonate on the Shear Strength of Type D Alluvium in Southern Tehran

نویسندگان [English]

  • Mehdi Talkhablou 1
  • Arash Mahmoudi 2
  • Dariush Fallah 1
1 Department of Applied Geology, Faculty of Earth Sciences, Kharazmi University, Tehran
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Bu-Ali Sina, Hamedan, Iran.
چکیده [English]

This study investigates the simultaneous effects of moisture content and calcium carbonate (CaCO₃) percentage on the shear strength of Type D alluvium in southern Tehran. Fifty soil samples were systematically collected from districts 11 to 20 at depths of 1.5–4.0 m, with sampling locations precisely mapped on the alluvial zoning map of Tehran (Figure 1). Laboratory tests were conducted under three controlled moisture conditions: 8%, 14%, and 31% (representing dry, intermediate, and saturated states, respectively). Results show that increasing moisture to saturation causes a significant reduction in shear strength: cohesion (c) decreases by 38.8% (from 5.20 kPa to 3.18 kPa), and the internal friction angle (φ) drops by 8.4° (from 25.5° to 17.1°). Mixed-effects regression analysis confirms that moisture content (β=–1.78, p<0.001) is the dominant predictor of cohesion, while calcium carbonate content (mean=12.4%, range:7–26%) shows no statistically significant correlation with shear strength parameters (r= 0.12, p>0.05). Notably, even in the presence of naturally occurring carbonate nodules (caliche), moisture remains the overriding factor controlling mechanical behavior. This study concludes that for geotechnical design in southern Tehran, critical moisture scenarios (particularly saturation) must be treated as governing conditions, as the soil exhibits relatively uniform shear response under identical moisture states contrary to common assumptions about the strengthening role of carbonate cementation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Type D alluvium
  • Moisture Content
  • Calcium Carbonate
  • Shear Strength
  • Mixed-effects Regression Analysis
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image
پژوهش های زیرساخت های عمرانی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 07 دی 1404

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار