مقایسه ضریب ثابت انحلال مصالح ژیپس و انیدریت در جریان های سطحی با استفاده از نتایج مدلهای آزمایشگاهی

بازرگان, جلال; معظمی, علیرضا

doi:10.22065/jsce.2020.241145.2201

مقایسه ضریب ثابت انحلال مصالح ژیپس و انیدریت در جریان های سطحی با استفاده از نتایج مدلهای آزمایشگاهی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ عضو هیئت علمی دانشگاه زنجان

² دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22065/jsce.2020.241145.2201

چکیده

انحلال کانی‌های انحلال‌پذیر در ساختگاه سدهای ساخته شده سبب توسعه‌ی ترک‌ها و شکاف‌ها، افزایش نفوذپذیری پی و تکیه‌گاه‌ها، تخریب پرده‌ی تزریق و بروز مشکلاتی در زمینه‌ی پایداری سد خواهد شد. افزایش میزان انحلال با توسعه ترک‌ها و شکاف‌ها به افزایش نفوذپذیری پی سنگ منجر می‌شود و در ادامه جریانهای عبوری از درزه ها مشابه جریانهای زیرزمینی نبوده و رفتار جریان مشابه جریانهای سطحی خواهد بود در این تحقیق با استفاده از آزمایش گردش آب با دبی و دماهای مختلف و با عبور دادن جریان از روی سطح مصالح حاوی ژیپس و انیدریت، مکانیزم رفتار مصالح ژیپس و انیدریت در برابر جریانهای سطحی مورد بررسی قرار گرفته است و در ادامه با استفاده از تجربیات بدست آمده از تحقیقات گذشتگان، در نهایت روابطی برای برآورد میزان ثابت سرعت انحلال K در این دو مصالح استخراج گردیده است. در رابطه K بیشترین همبستگی با دبی جریان و دما بصورت خطی و پارامتر زمان بصورت نمایی می باشد. همچنین ضریب انحلال پذیری مصالح ژیپسی در شرایط وقوع جریانهای سطحی بیشتر از انیدریت می باشد. به ازای یک دمای ثابت، ضریب K ژیپس در حدود 10000 برابر انیدریت و در دمای ثابت این ضریب برای ژیپس معادل 1000 برابر انیدریت می باشد. بطور کلی تاثیرگذاری دبی بر روی انحلال ژیپس بیشتر از انیدریت می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مهندسی ژئوتکینک

عنوان مقاله [English]

Comparison of constant dissolution coefficient of gypsum and anhydrite materials in surface flows using the results of laboratory models

نویسندگان [English]

jalal bazargan ¹
alireza moazzami ²

¹ Associate Professor and Faculty Member of University of Zanjan.

² Amirkabir University of Technology

چکیده [English]

Dissolution of soluble minerals in the construction site of dams will lead to the development of cracks and increase the permeability of foundations and abutments, destruction of injection molding and problems in the stability of dams. Increasing the dissolution rate with the development of cracks and fissures leads to increasing the permeability of the foundation and then the currents passing through the joints will not be similar to groundwater flows and the flow behavior will be similar to surface currents. The passage of current through the surface of gypsum and anhydrite-containing materials, the mechanism of behavior of gypsum and anhydrite materials against surface currents have been investigated, and then, using the experiences gained from past research, finally relations to estimate the constant rate of dissolution K It has been extracted in these two materials. the highest correlation with flow and temperature flow is linear and time parameter is exponential. Also, the solubility coefficient of gypsum materials is higher than anhydrite in the presence of surface currents. For a constant temperature, the gypsum K coefficient is about 10,000 times that of anhydrite, and at a constant temperature, K for gypsum is equivalent to 1000 times that of anhydrite. In general, the effect of discharge on the dissolution of gypsum is greater than anhydrite.

کلیدواژه‌ها [English]

Gypsum and anhydrite materials
soluble minerals
circulation test
rock permeability
joint stones
constant rate of dissolution

مراجع

[1] Hardie, L. A. (1967). The gypsum-anhydrite equilibrium at one atmosphere pressure. American Mineralogist: Journal of Earth and Planetary Materials, 52(1-2), 171-200.‏

[2] Farid, Arvin M; Habibagahi, Ghasem. (2007). Dissolution-Seepage Coupled Analysis through Formations Containing Soluble Materials. Journal of Engineering Mechanics Vol. 133, Iss. 6, pp 713-722.

[3] James,A.N. and Lupton, A.R.R, (1978). Gypsum and Anhydrite in foundation of hydraulic structures Geotechnique. N0.28,PP.249-272.

[4] James,A.N.and Kirkpatrick, I.M, (1980). Design of foundations of dams containing soluble rocks and soils Quarterly Journal of Engineering Geology. No.13,pp.189-198.

[5] James,A.N.Binnie,and Partners.(1981). Solution Parametrers of carbonate rock Bulletin of the International Association of Engineering Geology.No.24,pp.19-25.

[6] Steffen, B. and Leidel, R., (2000). Characterization of gypsum aquifers using a coupled continuum-pipe flow modelApplied Geology. Geological Institute, University of Tubingen, Sigwartstrasse 10,D-72076 Tubingen, Germany.

[7] Bauer, S., R. Liedl, and M. Sauter, (2003). Modeling of karst aquifer genesis: Influence of exchange flow. Water Resour. Res., 39(10), 1285, doi:10.1029/2003WR002218.

[8] Aljubouri, Z.A. and Alkawas, H.A., (2007). Dissolution rate of gypsum under different environments. Iraqi Jour. Earth Sci., Vol.7, No.2, pp.11-18.

[9] Al-Rawi, O. and Ghannam, S. and Al-Ani, H.R., (2011). Dissolution of Gypseous Rocks under Different Circumstances. Jordan Journal of Civil Engineering, Volume 5, No. 3.

[10] Cooper, A. H., & Gutiérrez, F. (2013). Dealing with gypsum karst problems: hazards, environmental issues, and planning (pp. 451-462). Elsevier.

[11] Zhu, T., Wang, X. Z., Shen, Z. M., Li, L., Li, H., & Wang, P. (2014). The origin of gypsum-salt rock of Leikoupo Formation and its influence on the gas reservoir in central Sichuan Basin. Geology in China, 41(1), 122-134.

[12] Adamo, N., & Al-Ansari, N. (2016). Mosul dam full story: Safety evaluations of mosul dam. Journal of Earth Sciences and Geotechnical Engineering, 6(3), 185-212.

[13] Feng, P., Brand, A. S., Chen, L., & Bullard, J. W. (2017). In situ nanoscale observations of gypsum dissolution by digital holographic microscopy. Chemical geology, 460, 25-36.

[14] Hong, D., Fan, M., Yu, L., & Cao, J. (2018). An experimental study simulating the dissolution of gypsum rock. Energy Exploration & Exploitation, 36(4), 942-954.