بررسي خواص رئولوژي رده‌هاي خاك غالب ايران

دانشگاه ولي عصر(عج) رفسنجان

دكتري

ويژگي¬هاي رئولوژيكي خاك¬ها، از جمله تغيير شكل و رفتارهاي ويسكوالاستيك آن¬ها در برابر تنش برشي، مي¬تواند اطلاعات مهمي در مورد پايداري ساختمان خاك و ريزخاك¬دانه¬ها فراهم آورند. در مطالعه حاضر از ويژگي‌هاي رئولوژيكي براي بررسي پايداري ريزساختار و ريزخاك¬دانه¬هاي شش رده مختلف خاك شامل آلفي¬سول، مالي¬سول، ورتي¬سول، اينسپتي¬سول، انتي¬سول و اريدي¬سول (خاك¬هاي شور و سديمي) در رژيم¬هاي رطوبتي و حرارتي غالب ايران در استان¬هاي مازندران، البرز، چهارمحال و بختياري، فارس و كرمان استفاده شده است. براي اين منظور، از آزمون روبشي دامنه كرنش (AST) براي كمّي¬سازي مقادير اوليه مدول¬هاي ذخيره و اتلاف (G' و G")، حد تغيير شكل (γL، هنگامي¬كه ماده شروع به تغيير شكل غير قابل برگشت مي¬كند)، تغيير شكل در نقطه جريان (γf، هنگامي¬كه ماده وارد مرحله ويسكوز مي¬شود و جريان مي¬يابد)، ضريب اتلاف (tan δ = G''/ G') و انتگرال z (سطح بدون بُعدي كه رفتار الاستيك ماده تحت تنش برشي را نشان مي¬دهد) استفاده شد. به‌علاوه، بررسي رفتار ويسكوالاستيك خاك¬هاي شور و سديمي از طريق اندازه¬گيري پارامتر انتگرال z به¬منظور بررسي مقاومت ريزساختار اين خاك¬ها در سه پتانسيل ماتريك مختلف (15-، 6- و صفر كيلوپاسكال) انجام گرفت. هم¬چنين، عوامل مؤثر بر انتشار كربن آلي محلول (DOC) و ميزان تنفس خاك (SR) با هدف تعيين ميزان ترسيب كربن در خاك¬هاي موجود در مناطق عمده اقليمي ايران مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. نتايج نشان داد كه حد تغيير شكل در افق¬هاي زيرسطحي به‌‌طور قابل توجهي بالاتر از افق¬هاي سطحي خاك و در خاك¬هاي رسي بيشتر از خاك¬هاي شني بود. هم‌چنين، مقدار نقطه جريان و انتگرال z در افق آرجيليك و خاك¬هاي داراي ماده مادري آتشفشاني بالاتر بود. خاك¬هاي داراي خواص ورتيك، داراي محدوده بالاتري از محدوده خطي ويسكوالاستيك (LVE) بوده كه به خاصيت الاستيك بالاي آن¬ها نسبت داده شد. خاك¬هاي آلفي¬سول و مالي¬سول، ويژگي‌هاي رئولوژيكي بالاتري را نشان دادند كه مي¬تواند حاكي از پايداري بيشتر ريزساختار و خاك¬دانه¬هاي ريز اين خاك¬ها نسبت به ديگر رده¬هاي خاك باشد. در مقابل، افق¬هايي كه داراي درصد بالاتر شن و تكامل كمتري بودند، ويژگي‌هاي رئولوژيكي پايين¬تري داشتند كه نشان¬دهنده عدم پايداري ريزخاك¬دانه¬ها در اين افق¬ها است. تجزيه و تحليل رگرسيون و ضريب همبستگي پيرسون نشان داد كه انتگرال z تحت تأثير ويژگي¬هاي مختلف فيزيكي و شيميايي خاك¬ها قرار مي¬گيرد و به¬طور معمول در خاك¬هايي با درصد رس بالاتر و نوع كاني¬هاي رسي 2:1 غالب به¬همراه ميزان بالاتر اكسيدها و هيدروكسيدهاي آهن و آلومينيوم، انتگرال z هم بالاتر است. علاوه ¬بر اين، انتگرال z و نقطه جريان (γf) در پتانسيل¬هاي ماتريك منفي¬تر، به¬دليل اثر تثبيت‌‌كننده نيروهاي مينانسي در خاك¬هاي شور و سديمي، افزايش چشمگيري نشان داد. هم¬چنين، رفتار ويسكوالاستيك خاك¬هاي شور و سديمي با ميزان آب و غلظت بالاي سديم رابطه منفي داشت؛ در مقابل، وجود كاني¬هاي رسي اسمكتيت و پاليگورسكيت به‌همراه گچ و كربنات كلسيم در اين خاك¬ها، شرايط فيزيكي و در نتيجه پايداري ريزساختار آن¬ها را بهبود مي¬بخشد. در مجموع، اندازه‌گيري ويژگي‌هاي رئولوژيكي نشان داد كه خاك¬هاي متكامل¬تر نسبت به خاك¬هاي با ساختمان توسعه¬نيافته يا كمتر توسعه‌يافته، داراي پايداري ريزساختاري بيشتري هستند. در نتيجه، ويژگي¬هاي رئولوژيكي مي¬توانند براي شناسايي مهمترين عواملي كه روي خاك‌دانه‌‌سازي تأثير مي¬گذارند مفيد باشند و به¬عنوان شاخصي براي ارزيابي مقدار نسبي تكامل خاك مد نظر قرار گيرند. نتايج هم-چنين نشان داد كه انتشار CO2 از خاك به¬ترتيب در مناطق مرطوب نيمه¬گرمسيري (مازندران و البرز) > نيمه¬خشك (چهارمحال و بختياري و فارس) > خشك (كرمان) بود. علاوه ¬بر شرايط آب و هوايي، مقدار DOC و SR خاك¬ها در بين افق¬هاي ژنتيكي نيز تفاوت معني¬داري داشت. به¬طور كلي، مهمترين عوامل مؤثر بر DOC و SR شامل قابليت هدايت الكتريكي و pH بودند كه باعث كاهش DOC و SR خاك و افزايش ترسيب كربن در مناطق مختلف اقليمي ايران مي¬شوند.

179972

دانشگاه وليعصر رفسنجان

محمد هادي فرپور-هژير كوركي-رايان استوارت -دروتي هولتشن

مديريت منايع خاك

عيسي اسفنديارپور