چکیده

تورم یخ زدگی یکپدیده‌ مخرب ساختارهای مهندسی در اقلیم‌های سردسیر است. این پدیده به دو صورت می‌تواندبرای ساختارهای مهندسی مشکل ساز باشد؛ ایجاد تورم در خاک به دلیل یخ‌زدگی و کاهش مقاومتخاک به دلیل آب شدن یخ‌های ایجاد شده. تورم یخ‌زدگی پدیده‌ای از نوع بالا زدگی برایخاکی است که شرایط یخ زدگی برای آن مهیا شده و به دلیل تشکیل لنزهای یخ، متورم می‌شود. پیشروی یخ‌زدگی از سطح تا عمقیاست که دمای یخ‌زدگی تا آن عمق نفوذ کرده است. این پدیده اغلب در خاک‌های ریزدانه یاخاک‌های درشت‌دانه حاوی خاک ریزدانه اتفاق می‌افتد. روش‌های متداول جلوگیری یا کنترلاین پدیده با دو چالش رو به رو می‌باشند؛ استفاده از موادی که تولید و استفاده از آن‌هابرای محیط زیست یا انسان مخاطره آمیز است و غیر عملی بودن کاربرد برخی از این روش‌هادر عمق خاک. در این پژوهش جهت ارائه روشی که سازگاری بیشتری با محیط زیست داشته و دیگرمعایب روش‌های متداول را نداشته باشد، از روش بهسازی بیولوژیک برای کاهش تورم یخ ‌زدگیخاک استفاده شده است. باکتری استفاده شده در این تحقیق اسپوروسارسینا پاستوریاست که گونه‌ای اوره‌آز و بی‌خطر برای انسان است. در این تحقیق جهت سنجش میزان تورمیخ‌زدگی خاک دستگاهی آزمایشگاهی با مشخصاتی منحصر به فرد طراحی و ساخته شده و تاثیرسه عامل ورودی در چهار سطح مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق تاثیر غلظت باکتریدر سطوح 10⁵، 10⁶، 10⁷ و 10⁸ CFU/mL، غلظت محلول سیمانی در سطوح 3/0، 6/0، 9/0 و2/1 مول و زمان عمل‌آوری در چهار سطح 0، 7، 14 و 21 روز   در خروجی آزمایش که تورم یخ زدگی کل است،   برای دو نمونه خاک مختلف بررسی شده است. برای طراحیآزمایش‌ها از روش طراحی آزمایش تاگوچی و طرح آزمایش L16   برایهر کدام از دو نمونه خاک استفاده شده و جهت مقایسه نتایج با یکدیگر و نتایج دیگر روش‌هااز نسبت تورم (نسبت تورم یخ زدگی نمونه بهسازی شده به تورم یخ زدگی نمونه بهسازی نشده)استفاده شده است. نسبت تورم‌های خاک نوع اول بین 14/0 تا 34/0 و برای خاک نوع دوم بین21/0 تا 42/0 بوده است. ضریب تعیین (R²) به دست آمده برای هر کدام از خاک‌ها پیش بینی دقیق نتایج توسط روشتاگوچی را تایید نمود. با استفاده از روش تحلیل نتایج میانگین‌ها و تحلیل واریانس مشخصشد که غلظت باکتری بیشترین میزان مشارکت در خروجی را برای هر دو نمونه خاک داشته است.در هر دو نمونه خاک رتبه دوم میزان مشارکت را زمان عمل‌آوریبا اختلافی کم نسبت به غلظت باکتری داشته است. همچنین غلظت محلول سیمانی مشارکتی بسیاراندک در نتیجه نهایی نسبت به دو عامل دیگر داشت. سطوح بهینه برای هر دو نمونه خاک غلظتباکتری 10⁸ CFU/mL، زمان عملآوری 21 روز و غلظت محلول سیمانی 6/0 بوده است. نتایج به دست آمده برای دو نوع خاکآزمایش شده در مقایسه با دیگر روش‌های مرسوم بسیار امیدوار کننده است. تنها استفادهاز آهک، سیمان و نانوسیلیکا نتایج بهتری داشته که هر کدام با چالش‌های جدی رو به روبوده‌اند. همچنین تصاویر SEM تهیه شده قبل و بعد از بهسازی بیولوژیک نمونه‌ها تشکیل منظم و متراکم رسوبکلسیت را تایید نموده‌اند.