ضعف خاک در ظرفیت باربری، کمبود خواص مکانیکی مطلوب، خاصیت تورم زایی و... . این مسائل و روش ها، ترفندهای جدیدی را نیاز داشتند که با تکامل دانش مهندسی و ظهور فناوری های نو در علم ژئوتکنیک به این مهم نائل آمدند. روش های مختلف برای بهسازی خاک با توجه به اهمیت پروژه، جنس خاک اولیه، وسعت منطقه موردنظر جهت بهسازی، دسترسی محلی به مصالح، تجهیزات و نیروهای متخصص، فاکتورهای زیست محیطی، تجارب مهندسان، مسائل اقتصادی و زمان مجاز برای تکمیل پروژه انتخاب می شوند. لازم به ذکر است که شناخت منطقه و بررسی انواع خاک هایی که ایجاد مشکل می کنند نیز از ضرورت و اهمیت بالایی برخوردار است. در بسـیاری از مـوارد خاک موجود در محل ساختگاه برای استفاده مناسب نیست. در این شرایط می توان بـا راهکارهـای مناسـبی این مشکل را رفع نمود. یکی از این راهکارها تثبیت شیمیایی خاک است. تثبیت کننده های شـیمیایی بـا ایجاد واکنش های شیمیایی و دگرگون ساختن ساختار و پیوند بین ذرات خاک باعـث تثبیـت و تقویـت خـاک می شوند. در این نوع واکنش ها ذرات خاک به کلی ماهیت خود را از دست داده و به ماده ای با مشخصات جدید تبدیل می شوند. در این مقاله ابتدا سعی شده است که علاوه برآشنایی با انواع خاک های مشکل ساز به بررسی مهم ترین روش های تثبیت و به سازی خاک و انواع روش های تثبیت شیمیایی خاک پرداخته می شود.

خاک های لایروبی از لایروبی احداثی (حاصل احداث سازه های هیدرولیکی) یا لایروبی نگهداری (حاصل نگهداری سازه های هیدرولیکی) به دست می آیند. با توجه حجم زیاد، بی استفاده رها شدن و آلودگی اندک این خاک ها؛ پژوهشگران در اندیشه ی به کار گرفتن آن ها به عنوان جایگزین خاک هستند. ضعف باربری، ویژگی خردشوندگی و دشوار بودن پیش بینی رفتار، برخی از مسایل خاک مشکل آفرین کربناتی است. خاک لایروبی غیرکربناته نیز اغلب ویژگی های فنی مناسبی ندارد. خلیج فارس با ساحل های پوشیده از رسوب های کربناته نیز ناگزیر لایروبی می گردد. با توجه به اهمیت بسیار زیاد این آبراه در اقتصاد و تامین انرژی جهان، و همچنین مشکل ساز بودن خاک کربناته ی موجود در آن (برای نمونه ایجاد مشکل در پی سکوهای استخراج نفت)؛ خاک کربناته ی خلیج فارس نیز مانند خاک لایروبی نیازمند بهسازی است. یکی از روش های پر کاربرد بهسازی خاک، تثبیت است. جدا از کاربرد مواد نوین (مانند پلیمر و فیبر)، همچنان تثبیت با سیمان و آهک پرکاربردترین روش تثبیت برای انواع گوناگون خاک ها هستند. استفاده از خاک تثبیت شده در سازه های مهندسی مانند بدنه ی راه به عنوان اساس و زیراساس؛ افزون بر ارزش اقتصادی، اهمیت زیست محیطی و فنی نیز خواهد داشت. بهسازی و تثبیت خاک با افزودنی ها و روش های گوناگون انجام می شود. بسته به نوع خاک و مواد موجود در هر منطقه، روش تثبیت مناسب متفاوت است؛ بنابراین نمی توان نسخه ی یکسانی برای تثبیت خاک ها پیشنهاد کرد. این مقاله به خاک های کربناته و لایروبی، روش های اصلاح و تثبیت آن ها؛ و مروری بر برخی تجربه های عملی تثبیت این خاک ها پرداخته است.

امروزه اثرگذاری های برون منطقه ای فرسایش، یعنی آسیب ها وزیان هایی که به وسیله رسوب وارد می شود یک مشکل زیست محیطی جدی است. یکی از راهکارهای تثبیت موقت خاک پیش از استقرار دایمی پوشش گیاهی به ویژه در اراضی شیب دار به منظور کاهش آلودگی های زیست محیطی، بهره گیری از موادی است که ویژگی سیمان کنندگی ذرات پراکنده در سطح خاک را دارند. گچ ماده ای است که ذرات و خاکدانه های ناپایدار موجود در سطح خاک را به هم می چسباند و از تخریب آنها در اثر نیروهای فرساینده جلوگیری می کند. هدف از انجام این تحقیق بررسی تاثیر مقادیر بهینه گچ در کاهش رواناب و رسوب، افزایش مقاومت برشی و پایداری خاکدانه های سطحی شیب های ناپادار تپه های مارنی استان زنجان با استفاده از ناودان (فلوم) و همانند ساز باران، دستگاه الک تر و پره برش می باشد. این تپه ها که مشرف به یکی از بزرگترین مخازن آبی کشور (سد سفیدرود) هستند، به علت داشتن رس فراوان دشواری های پرشمار را برای منطقه ایجاد می کنند. نتایج نشان داد که مقادیر مختلف گچ به صورت مخلوط با پنج میلیمتر سطح خاک تولید رواناب و رسوب را به ترتیب نسبت به شاهد بین صفر تا 13 درصد و 11 تا 92 درصد کاهش داد. همچنین در شیب 30 درصد و باران 75 میلیمتر بر ساعت تاثیر 20 تن در هکتار گچ در کاهش غلظت رسوب پس از گذشت حدود 35 دقیقه از آغاز رواناب از بین می رفت. در حالی که کاربرد 30 تن در هکتار گچ در همین شیب و شدت باران حتی پس از گذشت 60 دقیقه از آغاز رواناب تاثیر خود را در کاهش غلظت رسوب حفظ می کرد. همچنین مشخص شد که کاربرد گچ در اثر بهبود ویژگی های فیزیکی خاک و تشکیل خاکدانه های پایدار در آب، جداشدن ذرات خاک و فرسایش ناشی از آن را کاهش می دهد. بنابراین با توجه به قیمت به نسبت ارزان گچ می توان ذرات ناپایدار و پراکنده موجود در سطح خاک را با پرداخت هزینه کم تثبیت کرد و آلودگی های مختلف ناشی از پراکندگی آنها را به کمترین رساند.

سابقه و هدف: استفاده از مالچ یکی از رایج ترین روشهای تثبیت خاک جهت جلوگیری از فرسایش بادی و کنترل ریزگردها عنوان شده است. بکار بردن برخی مالچ ها اقتصادی نیست، لذا استفاده از پسماندهای صنعتی ارزان قیمت و ایمن، در ترکیب مالچها از نظر اقتصادی و همچنین زیست محیطی (بازیافت پسماند) مطرح شده است. بنابراین از اهداف این پژوهش استفاده از دو نوع پسماند صنعتی جهت تهیه مالچ بوده است. با توجه به اینکه روش پروکتور جهت آزمون و مقایسه مقاومت مالچها در نظر گرفته شد، بنابراین هدف دیگر این پژوهش ساده سازی روش پروکتور جهت برآورد مقاومت مالچهای تثبیت کننده خاک تحت تاثیر فرسایش بادی بود.مواد و روش ها: با استفاده از نتایج پژوهش های قبلی و پیش تیمارها تعدادی مالچ مورد آزمون قرار گرفتند. این مالچ ها غیر زنده بوده و از ترکیب درصدهای مختلف از پودر سنگ، لجن کنورتور، خاک رسی و خاک شنی ساخته شدند. دستگاه اینسترون، جهت سنجش مقاومت فشاری مالچ استفاده شد. با توجه به استفاده از روش پروکتور جهت کار با دستگاه اینسترون، ساده سازی این روش نیز انجام شد. این دو روش به نام های «پروکتور» و «پروکتور ساده» نامیده شدند و نتایج این دو روش به عنوان معیار استفاده از روش ساده مقایسه شدند. تیمارها شامل 5 نوع مالچ و سه تکرار بوده که مقاومت فشاری آنها با دو روش «پروکتور» و «پروکتور ساده» اندازه گیری و در قالب طرح فاکتوریل تصادفی مورد مقایسه قرار گرفتند.یافته ها: کاهش درصد رس از 80 به 50 درصد و افزایش درصد شن از 20 به 50 درصد در تیمارهای حاوی رس و ماسه در هر دو روش، موجب کاهش مقاومت فشاری مالچها شد. افزایش درصد پودر سنگ از 5 تا 25 درصد و بطور همزمان کاهش درصد رس از 85 تا 65 درصد به همراه درصد ثابت لجن کنورتور، موجب کاهش مقاومت فشاری با روش پروکتور ساده شده است. اختلاف نتایج بین دو روش پروکتور و ساده معنی دار نبود، ولی روش پروکتور ساده نظم مشخصی را در نتایج نشان داد.نتیجه گیری: کاهش مقاومت فشاری با کاهش درصد رس و افزایش درصد پودر سنگ در مقایسه تیمارهای حاوی رس و پودر سنگ طی روش پروکتور ساده مشاهده شد اما نتایج روش پروکتور فاقد نظم منطقی بود. مقایسه تیمارهای حاوی رس و ماسه نشان داد که در هر دو روش، با کاهش رس و افزایش ماسه از مقاومت فشاری کاسته شده است. نتایج حاصل از آزمون مقاومت فشاری با استفاده از دستگاه اینسترون در دو روش پروکتور ساده و روش پروکتور مقایسه و مشخص گردید که این دو روش از لحاظ آماری اختلاف معنی داری نداشته، هر چند تغییرات منظم نتایج روش پروکتور ساده مشاهده شد. با توجه به ساده بودن و کاهش زمان در روش پروکتور ساده، این روش جهت مقایسه مالچ های مورد استفاده در فرسایش بادی توصیه می شود.

با توجه به رشد جمعیت جهت توسعه زیرساخت های کشور، تثبیت و اصلاح زمین های نامرغوب به منظور ایجاد بستر مقاوم و مستحکم بیش از هر زمانی مورد نیاز است. تاکنون روش های بهسازی زیادی در دنیا پیشنهاد شده است که از عمده ترین روش های رایج تثبیت شیمیایی با استفاده از آهک یا سیمان است که با محیط زیست سازگاری مناسبی ندارند. لذا امروزه استفاده از پوزولان ها و سیمان های ژئوپلیمری به جای سیمان پرتلند مورد توجه محققین مختلف قرار گرفته است. در این مطالعه تثبیت خاک ماسه شهر اهواز با کمک متاکائولین به عنوان نوعی ماده افزودنی مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق به تأثیر مقادیر متفاوت متغیرهایی همچون مقدار درصد متاکائولن، نسبت سدیم سیلیکات به سدیم هیدروکسید، غلظت سدیم هیدروکسید و نسبت محلول فعال کننده قلیایی به ماده افزودنی در سنین عمل آوری 7 و 28 روز پرداخته شده است. نمونه ها تحت آزمایش مقاومت فشاری تک محوری محصور نشده (UCS) ارزیابی و جهت بررسی ریزساختاری، از آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد برای رسیدن به مقاومت بهینه باید از اختلاط 20% متاکائولن، نسبت سدیم سیلیکات به سدیم هیدروکسید 2/5، غلظت سدیم هیدروکسید 12 مولار و نسبت محلول فعال کننده به ماده افزودنی 0/5 استفاده کرد. مقاومت نمونه با عمل آوری 28 روزه به حدود 5 مگاپاسکال یعنی حدود 3 برابر بیشتر از نمونه های سیمانی و 23 برابر بیش از خاک تثبیت نشده می رسد که در آنالیز ریزساختاری وجود ژل N-A-S-H به عنوان عامل اصلی افزایش مقاومت در فرآیند ژئوپلیمریزاسیون قابل مشاهده است.

سیمان برای اصلاح خاک های با مقاومت کم و تراکم پذیری بالا کاربرد دارد. افزودن سیمان باعث ایجاد نوعی ساختار شکننده در خاک می گردد. رفتار تنش- تغییر شکل و به تبع آن گسیختگی حجمی خاک های سیمانی شده با خاک معمولی متفاوت می باشد. در این پژوهش رفتار تنش- تخلخل خاک های سیمانه شده مصنوعی توسط سیمان مورد بررسی قرار گرفته است. تمرکز این تحقیق بیشتر بر روی تاثیر سیمان بر کیفیت رفتار تنش- تخلخل خاک بوده است. جهت ایجاد خاک سست سیمانه شده، خاک مورد مطالعه از ترکیب ماسه، سیلت و رس با ذرات پلی استایرن و درصد های مختلف سیمان در رطوبت هایی بیشتر از حد روانی تا حدود دو برابر آن با درصدهای مشخصی تهیه شده است. با استفاده از دستگاه ادئومتر، نمودار تنش- تخلخل استخراج و با مقایسه آن ها با نتایج به دست آمده روی نمونه های خرد شده، تاثیر اثر سیمانه شدن تعیین گشته است. بر اساس نتایج آزمایش، مدلی برای تقریب سازی رفتار خاک های سست سیمانه شده ارائه شده است. این مدل بر اساس روابط لگاریتمی موجود و با توجه به تئوری مفهوم حالات به هم خوردگی پیشنهاد شده که تاثیر ساختار خاک با استفاده از 4 پارامتر جدید در آن معرفی شده است. نتایج مدل ارائه شده با نتایج آزمایشگاهی انجام شده در این تحقیق و همچنین با نتایج منتشر شده در منابع مختلف مقایسه شده است. مقایسه نتایج مدل ارائه شده با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که این مدل می تواند رفتار خاک های سیمانه مصنوعی و طبیعی را به خوبی بیان کند.

در این تحقیق، لجن ضایعات سنگی به دست آمده از برش سنگ در کارخانجات سنگبری، برای تثبیت خاک رس به همراه آهک مورد استفاده قرار گرفت. پودر ریز دانه لجن سنگ با خاک رس و آهک ترکیب شد. بنابراین، تاثیرات استفاده از پودر ضایعات سنگی و آهک در تثبیت خاک ریز دانه رسی (CL) در آزمایشگاه بررسی شد. نمونه های خاک در حالت طبیعی و زمانی که با درصد های مختلف آهک و پودر ضایعات سنگی ترکیب شدند، برای تست های آزمایشگاهی شامل آزمایش حدود آتربرگ، آزمایش دانه بندی، آزمایش تراکم استاندارد، آزمایش مقاومت فشاری و آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا، مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج بدست آمده، کاهش معنا داری در پلاستیسیته و تغییر در رطوبت بهینه و وزن واحد حجم ماکزیمم خاک رس را با افزایش مقادیر پودر ضایعات سنگی و آهک نشان می دهد. نتایج آزمایش های مقاومت فشاری و نسبت باربری کالیفرنیا نشان می دهد که در زمان های عمل آوری مختلف، افزودن پودر ضایعات سنگی و آهک باعث افزایش مقدار مقاومت فشاری تا 6% پودر ضایعات سنگی و 7% آهک، وافزایش مقدار نسبت باربری کالیفرنیا تا 6% پودر ضایعات سنگی و 9% آهک شده است، و برای درصدهای بیشتر، مقادیر مقاومت فشاری و نسبت باربری کالیفرنیا کاهش می یابد.

تثبیت بیولوژیکی خاک روشی نوین در مقاوم سازی خاک در برابر فرسایش می باشد. در این پژوهش از باکتری تولیدکننده آنزیم اوره آز با نام علمی Sporosarcina Pasteurii با قابلیت رسوب زایی در منافذ خاک، استفاده شد. به منظور بررسی میزان اثرگذاری باکتری، از مقاومت برشی خاک با دستگاه برش پره ای، استفاده شد. تیمارهای موردبررسی شامل نوع خاک، غلظت باکتری، زمان نگهداشت، تزریق مجدد با فاصله زمانی شش روز و تأثیر شرایط محیطی بر عملکرد باکتری و میزان مقاومت برشی می باشد. نتایج نشانگر بهبود مقاومت برشی خاک ها به صورت معنادار نسبت به زمان است. بیشترین مقاومت برشی در ماسه کربناته و سپس ماسه سیلیسی با توزیع دانه بندی ریزتر به ترتیب به اندازه 64/0 و 39/0 کیلوگرم بر سانتیمترمربع حاصل شد. بهترین وضعیت تعادلی بین مواد مغذی و تعداد باکتری در این پژوهش در دانسیته نوری برابر 5/1 مشاهده شد. نتایج نشان داد تزریق مجدد تأثیر افزاینده ای در مقاومت نمونه ها به خصوص در ماسه سیلیسی به اندازه 55% نسبت به یک بار تزریق دارد.

مدل امروزه نیاز به اجرای پروژه ­های عمرانی در مجاورت رودخانه ها و سواحل دریاها امری اجتناب ناپذیر است. از طرفی خاک ­های این مناطق، عموما دارای مشکلاتی از قبیل پایین بودن ظرفیت باربری و یا مستعد روانگرایی هستند. نیاز به بهسازی این خاک­ ها به منظور اجرای پروژه های عظیم نظیر آنچه در سواحل جنوبی خلیج فارس دریای عمان وجود دارد، امری الزامی و اجتناب ناپذیر است. باتوجه به گستردگی سواحل و نیاز به پروژه ­های عمرانی در این مناطق، ابداع روشی بهینه برای تثبیت آن ­ها می ­تواند راهکاری برای استفاده­ی بهینه از زمین­ های ساحلی مجاور رودخانه­ ها و دریاها را فراهم کند. از میان روش های تثبیت خاک، روش رسوب میکروبی کلسیت (MICP) روشی جدید و نوظهور است که با استفاده از میکروارگانیسم ­های موجود در خاک و فرآیندهای شیمیایی و در نتیجه تولید رسوب کلسیت، امکان افزایش مقاومت برشی، مدول برشی و همچنین زمینه کاهش نفوذپذیری خاک را فراهم می کند. در این پژوهش اثرات این روش بر روی ماسه­ ساحلی بابلسر مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، با انجام آزمایش­ های برش مستقیم و اندازه ­گیری سرعت موج برشی در نمونه­ های سیمانی نشده و سیمانی شده، روند ارتقاء مقاومت برشی و افزایش مدول برشی  با اندازه گیری سرعت موج برشی در نمونه ­های تهیه شده از ماسه بابلسر مورد بررسی قرار گرفت. بررسی نتایج نشان می دهد که روش رسوب میکروبی کلسیت (MICP) موثر بوده و سبب افزایش نسبی دو تا سه برابر در مقاومت برشی و چهار برابر در مدول برشی ماسه بابلسر شده است. در ادامه، نتایج بدست آمده با نتایج سایر محققین مقایسه و مطابقت مناسبی وجود دارد.