Document
Laboratory characterization of expansive soil from Adam.
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2017
Language
English
Subject
English abstract
Expansive soil was experienced in many locations in Oman. In this study an expansive soil from Adam was investigated and characterized experimentally. The study describes site investigations which include collection of soil samples and laboratory soil testing and results. The study also includes survey of damages to some buildings in the study area.
Adam soil was subjected to an extensive laboratory testing program included: wet sieve analysis, hydrometer, Atterberg limits; specific gravity, compaction, swelling, swelling pressure, consolidation, soil suction (total suction), pressure plate (matric suction), chemical analysis, X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and consolidated undrained triaxial (CU triaxial) tests.
Climate and geology of the area has a significant influence in the formation and the existence of clay soil in the study area. It was found that more than 55 % of the sample particles are fines (silt and clay) with an amount of clay of about 24%. It was also found that Adam soil is highly plastic. Liquid limit, plastic limit and plasticity index were in the ranges of 74-84%, 29-34% and 45-50%, respectively. Adam soil contains a high percentage of SiO2, Al2O3 and Fe2O3. These results were confirmed by XRF and SEM techniques. Adam soil exhibits high swelling potential which exceeded 12 % and swelling pressure of about 70 kN/m' for remoulded soil sample. Angle of friction (0) and cohesion (c) for undisturbed soil were found to be 12o and 36 kN/m2, respectively, which indicate medium stiff clay soil.
Adam soil was treated with Cement-By-Pass-Dust (CBPD), lime and cement as stabilization agents. CBPD was added in amounts of 6%, 10%, 20%, 30%, 40% and 50% by dry weight of soil. Lime and cement were added in 6% of dry weight of soil. Treated soil was subjected to various testing program. Liquid limit were determined for all CBPD mixes. It was found to be in the range of 91-73% showing that as the percentage of CBPD increases liquid limit decreases. It was found also that there is a decrease in the dry density of the soil as the percentage of CBPD increases. Also mix with 6% CBPD showed a low swelling percent of about 5% compared to around 12% for the untreated soil. Adam soil showed very low response to 6% lime since swelling exceeded 10% for this mix. The 6% cement mix showed the lowest swelling percent which was about 4.5% after 106 days and the highest value of dry density compared to all other values. Treated soil with 6% cement, 6% lime and 6% CBPD were also subjected to matric suction test through pressure plate apparatus. Mix treated with 6% cement showed high amount of water content under different matric suction whereas 6% CBPD showed less amount which can result in less swelling behavior of soil.
Finally, based on the site investigation and the laboratory testing a number of remedial measures for the existing buildings, precautions to new buildings to be constructed and further studies on Adam soil were recommended
Keywords: Adam soil, Atterberg limits, building cracks, cement, cement by pass dust, expansive soil, lime, suction test and swelling test.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
تم إكتشاف التربة الانتفاخية في العديد من المواقع في سلطنة عمان. وفي هذه الدراسة تم جلب تربة طينية من ولاية أدم لغرض فحصها ووصفها مخبرية. الدراسة تصف إستطلاع الموقع محل البحث و الذي يتضمن جمع عينات التربة وفحوصات التربة المخبرية وكذلك عرض النتائج. كما تضمنت الدراسة مسح الأضرار التي ظهرت على بعض المباني في منطقة البحث.
لقد تم إخضاع تربة أدم إلى العديد من الفحوص المخبرية المكثفة بما في ذلك: تحليل الغربال الرطب، اختبار الهيدرومتر لتحليل النسبة الطينية، حدود أتربيرغ، الوزن النوعي للتربة، الضغط القياس الكثافة الجافة)، التمدد، الضغط الناشئ عن التمدد، التضاغط مقدار سحب الماء الكلي ، مقدار سحب الماء الكابيلاري ، التحليل الكيميائي، حيود الأشعة السينية، الأشعة السينية الضوئية، المسح الالكتروني الميكروسكوبي والتضاغط الثلاثي المحاور الغير مصرف
المناخ وجيولوجية المنطقة كان لهما تأثيرا كبيرة على تكوين التربة الانتفاخية في المنطقة محل الدراسة.وقد أظهر تحليل الغربال الرطب أن أكثر من 55٪ من جزيئات العينة هي من التربة الناعمة (الطمي والطين)، وأن نسبة الطين في العينة وصل الى ما يقارب 24%. كذلك اتضح أن تربة ادم تربة عالية اللدونة، حيث أن حد السيولة وحد اللدونة ومعامل اللدونة حوالي 74- 84%، 29- 34% و 45 - 50% على التوالي. وجد كذلك أن تربة ادم تحتوي على نسبة عالية من ثاني أكسيد السليكون (SiO2)، وأكسيد الألمنيوم (Al2O3) وأكسيد الحديد (Fe2O3)، وتم تأكيد هذه النتائج بواسطة تقنيات الأشعة السينية الضوئية (XRF)، والمسح الإلكتروني الميكروسكوبي (SEM). وأظهرت التربة قابلية للتمدد وبنسبة تجاوزت 12٪ و أن الضغط الناشئ عن التمدد في عينة التربة غير المعالجة التي تم إعادة تكوينها قد بلغ 70 كيلونيوتن/متر مربع. ووجد أن زاوية الاحتكاك (0) ومعامل تماسك التربة (c) حوالي 120 و 36 كيلونيوتن/متر مربع على التوالي، مما يشير إلى تربة متوسطة التماسك. و
تم معالجة تربة أدم باستخدام غبار الاسمنت والجير المطفأ و الاسمنت البورتلندي العادي كمعاملات استقرار التربة. وتم إضافة غبار الإسمنت بكميات من 6%، 10%، 20%، 30%، 40% و 50% من الوزن الجاف التربة. الجير والاسمنت تم اضافتهما بنسبة 6% من الوزن الجاف للتربة. وتم اخضاع التربة المعالجة الى عدة تجارب مخبرية. تم إيجاد حد السيولة لجيع العينات المعالجة بغبار الاسمنت وقد وجد أنه يقع في المدى 91% 73 مشيرة إلى تناقص حد السيولة كلما زادت نسبة غبار الأسمنت المضافة. وجد كذلك بأن الكثافة الجافة للتربة تقل بزيادة نسبة غبار الاسمنت المضاف. كذلك أظهر الخليط المعالج بنسبة 6% من غبار الأسمنت حوالي 5% من التمدد مقارنة بنسبة 12% للعينة الغير معالجة. التربة أظهرت استجابة ضعيفة لنسبة 6% من الجير المضاف حيث أن نسبة التمدد قد تجاوزت 10% لهذا الخليط خليط التربة المعالج بنسبة 6% من الاسمنت أظهر أقل نسبة للتمدد بحوالي 4 . 5 % بعد 106 أيام وأظهر اعلى قيمة من الكثافة الجافة مقارنة بجميع العينات الأخرى. العينات المعالجة بنسبة 6% أسمنت، 6% غبار الاسمنت و6% جير تم اخضاعها لاختبار سحب الماء تحت ضغوط مختلفة. وأظهر الخليط المعالج بنسبة 6% اسمنت مقدرة على الاحتفاظ بنسبة عالية من الماء تحت نسب الضغط المختلفة بينما الخليط المعالج بنسبة 6% من غبار الأسمنت أظهرخلاف ذلك، مما قد يساهم في تقليل نسبة تمدد التربة
واخيرة، استنادا إلى إستطلاع الموقع و الفحوصات المختبرية تم اقتراح عدد من التدابير العلاجية على المباني القائمة، والاحتياطات المباني الجديدة التي سيتم بناؤها وأوصت الدراسة بإجراء المزيد من الدراسات والاختبارات على تربة أدم
الكلمات المفتاحية: تربة أدم، حدود اتربيرغ، تشققات المباني، الأسمنت، غبار الأسمنت، التربة الانتفاخية، الجير، اختبار سحب التربة للماء، اختبار تمدد التربة.
لقد تم إخضاع تربة أدم إلى العديد من الفحوص المخبرية المكثفة بما في ذلك: تحليل الغربال الرطب، اختبار الهيدرومتر لتحليل النسبة الطينية، حدود أتربيرغ، الوزن النوعي للتربة، الضغط القياس الكثافة الجافة)، التمدد، الضغط الناشئ عن التمدد، التضاغط مقدار سحب الماء الكلي ، مقدار سحب الماء الكابيلاري ، التحليل الكيميائي، حيود الأشعة السينية، الأشعة السينية الضوئية، المسح الالكتروني الميكروسكوبي والتضاغط الثلاثي المحاور الغير مصرف
المناخ وجيولوجية المنطقة كان لهما تأثيرا كبيرة على تكوين التربة الانتفاخية في المنطقة محل الدراسة.وقد أظهر تحليل الغربال الرطب أن أكثر من 55٪ من جزيئات العينة هي من التربة الناعمة (الطمي والطين)، وأن نسبة الطين في العينة وصل الى ما يقارب 24%. كذلك اتضح أن تربة ادم تربة عالية اللدونة، حيث أن حد السيولة وحد اللدونة ومعامل اللدونة حوالي 74- 84%، 29- 34% و 45 - 50% على التوالي. وجد كذلك أن تربة ادم تحتوي على نسبة عالية من ثاني أكسيد السليكون (SiO2)، وأكسيد الألمنيوم (Al2O3) وأكسيد الحديد (Fe2O3)، وتم تأكيد هذه النتائج بواسطة تقنيات الأشعة السينية الضوئية (XRF)، والمسح الإلكتروني الميكروسكوبي (SEM). وأظهرت التربة قابلية للتمدد وبنسبة تجاوزت 12٪ و أن الضغط الناشئ عن التمدد في عينة التربة غير المعالجة التي تم إعادة تكوينها قد بلغ 70 كيلونيوتن/متر مربع. ووجد أن زاوية الاحتكاك (0) ومعامل تماسك التربة (c) حوالي 120 و 36 كيلونيوتن/متر مربع على التوالي، مما يشير إلى تربة متوسطة التماسك. و
تم معالجة تربة أدم باستخدام غبار الاسمنت والجير المطفأ و الاسمنت البورتلندي العادي كمعاملات استقرار التربة. وتم إضافة غبار الإسمنت بكميات من 6%، 10%، 20%، 30%، 40% و 50% من الوزن الجاف التربة. الجير والاسمنت تم اضافتهما بنسبة 6% من الوزن الجاف للتربة. وتم اخضاع التربة المعالجة الى عدة تجارب مخبرية. تم إيجاد حد السيولة لجيع العينات المعالجة بغبار الاسمنت وقد وجد أنه يقع في المدى 91% 73 مشيرة إلى تناقص حد السيولة كلما زادت نسبة غبار الأسمنت المضافة. وجد كذلك بأن الكثافة الجافة للتربة تقل بزيادة نسبة غبار الاسمنت المضاف. كذلك أظهر الخليط المعالج بنسبة 6% من غبار الأسمنت حوالي 5% من التمدد مقارنة بنسبة 12% للعينة الغير معالجة. التربة أظهرت استجابة ضعيفة لنسبة 6% من الجير المضاف حيث أن نسبة التمدد قد تجاوزت 10% لهذا الخليط خليط التربة المعالج بنسبة 6% من الاسمنت أظهر أقل نسبة للتمدد بحوالي 4 . 5 % بعد 106 أيام وأظهر اعلى قيمة من الكثافة الجافة مقارنة بجميع العينات الأخرى. العينات المعالجة بنسبة 6% أسمنت، 6% غبار الاسمنت و6% جير تم اخضاعها لاختبار سحب الماء تحت ضغوط مختلفة. وأظهر الخليط المعالج بنسبة 6% اسمنت مقدرة على الاحتفاظ بنسبة عالية من الماء تحت نسب الضغط المختلفة بينما الخليط المعالج بنسبة 6% من غبار الأسمنت أظهرخلاف ذلك، مما قد يساهم في تقليل نسبة تمدد التربة
واخيرة، استنادا إلى إستطلاع الموقع و الفحوصات المختبرية تم اقتراح عدد من التدابير العلاجية على المباني القائمة، والاحتياطات المباني الجديدة التي سيتم بناؤها وأوصت الدراسة بإجراء المزيد من الدراسات والاختبارات على تربة أدم
الكلمات المفتاحية: تربة أدم، حدود اتربيرغ، تشققات المباني، الأسمنت، غبار الأسمنت، التربة الانتفاخية، الجير، اختبار سحب التربة للماء، اختبار تمدد التربة.
Category
Theses and Dissertations
File size
10.22 MB
0
0
